Thiết kế board giao tiếp - Chương 3 docx

1 Chương 3: Digital Interface n Parallel Interface n Serial Interface 3.1 Parallel -principle n In/Out nhiều bit đồng thời, tốc độ nhanh nhưng khoảng cách gần n Một đầu IO n Output Port: latched Output (chốt ra), D-Flip-Flops n Unlatched In Input 2 3.1 Parallel -principle n D Flip –Flop (HC373, 374) n Làmột dãy những phần tử cơ bản của dãy n D – data, lưu trữ một bit số liệu n 4/6/8 D flip-flop => tạo ra 4/6/8 bits register, nhiều register đóng trong một chip làSRAM 3.1 Parallel –principle D Flip –Flop n Output: n Q - ứng với giátrị data input vào thời điểm cóclock n /Q – đảo của Q. n Input n Data bit: 1 hoặc 0 n Clock, thường là sườn lên, ghi nhận giátrị của data và lưu lại cho tới khi cóbít số liệu khác ghi đèlên n [Cóth. có] clear –xóa; Preset – đặt trước n Có2 lo.i: Transparent (HC373) vàMaster- n Slave (HC374) 3 3.1 Parallel –principle D Flip –Flop n Write pin: bit 0 or 1, clock = ↑ n Write bit 0: D flip-flop => Q = 0; /Q = 1 => gate = 1 => R(ds) MOSFET = ON => pin = 0 n Write bit 1 D flip-flop => Q = 1; /Q = 0 => gate = 0 => R(ds) MOSFET = OFF => pin = 1 n Read pin: (Input line–out “1”firstly) ReadPin = 0 (!) => open 3 state lower buffer => 1/0 from pin => data bus (i) n ReadLatch (Reading bit out previously): ReadLatch = 0 (!) => open 3 state higher buffer => 1/0 from pin => data bus (i) 3.1 Parallel -principle n Ứng dụng ghép nối LED, DAC,… Data U38 74LS374 D0 3 D1 4 D2 7 D3 8 D4 13 D5 14 D6 17 D7 18 OE 1 CLK 11 Q0 2 Q1 5 Q2 6 Q3 9 Q4 12 Q5 15 Q6 16 Q7 19 74LS02 2 3 1 +5V IOW CS Strobe 4 3.1 Parallel -principle n Ứng dụng ghép nối LED, DAC, ADC, … 3.1 Parallel -principle n Latched Input Port n Unlatched Inport n Latched Inport 5 3.1 Parallel -principle n Output Port 3.1 Parallel -principle n Ghép nối PPI 8255 với PC qua ISA bus n Addr: 300h-303h, Mode 0 all, PA & PC In, PB Out 6 3.1 Parallel -principle n Một cổng IO n Cổng cótín hiệu bắt tay/trạng thái n Cổng ra đơn giản cóchốt (74HC 374/373/273,…) n Cổng vào đơn giản ko chốt (74244, 74245,…) n Cổng vào cóchốt n Cổng cótín hiệu bắt tay/trạng thái n Gủi một packet ra ngoại vi, cần đồng bộ giữa hai phía n Peripheral chỉ đọc bộ đệm cổng khi cósốliệu. 3.1 Parallel -LPT n Data port n Out port: Gửi một byte ra cổng n Mov dx, 378h n Mov al, solieu n Out dx, al n In port: Đọc giátrịởcổng n Mov dx, 378h n In al, dx n Control Outport, chỉ dùng 4 bit: b0…b3 n Gủi 4 bit n Mov, dx, 37Ah n Mov al, control n Out dx, al 7 3.1 Parallel -LPT n Control Outport, chỉ dùng 4 bit: b0…b3 n Đọc 4 bit n Out dx, al n Mov, dx, 37Ah n Out al, dx n Status Port: chỉ đọc trạng thái, unlatched n Mov dx, 378h n In al, dx 3.1 Parallel -LED n LED: Light Emitting Diode n Color: n Red, Green, Yellow, n Amber, R+G n Infra Red, UV n LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation n Blue, Cyan n Symbol & characteristics 8 3.1 Parallel -LED n Package and Applications: n Single point, status of devices n 7 segment/ 16 segment, Arabian digit, char n Matrix 8x8 / 16 x 16, character box, graphics modules n Ðộ sáng: Indoor, Outdoor (super light) and semioutdoor. Độ sáng phụ thuộc vào từng loại pha tạp, từ150mcd (normal) đến 7000mcd (super light) n Đặc tính LED: làdiode phân cực thuận, tùy pha tạp =>cho nhiều màu khác nhau và điện áp thuận tư: 1.5V 2.1V và3.2 3.5V. n TriColor: Red –Green –Blue => PWM driving => Fullcolor 16,7M colors (3 byte) 3.1 Parallel -LED 9 3.1 Parallel -LED n Tính toán mạch điều khiển LEDs: n LED sáng tĩnh –sáng liên tục –Static Mode: n Chọn độ sáng tương đối n Dòng thuận I, tư 10 đến 20mA n Điện áp thuận U, từ 1.6 đến 3.4V n Tính R1 = (Vcc –U)/I. Vídụ: Vcc=5V, Chọn RLI = 2 => IF=20mA => UF= 2V => R = (Vcc –UF)/20mA = 150 Ohm 3.1 Parallel -LED LED chế độ quét, Scan Mode: n Mạch điện tử sẽ điều khiển sáng 1 nhóm phần tử trong toàn bộ bảng ở một khoảng thời gian (ms), rồi điều khiển nhóm phần tử tiếp theo …cho đến hết vòng. Với điều kiện phải thực hiện 50=>120 frames/second n Tùy thuộc độ sáng và môi trường (in/outdoor) => thiết kế độ rỗng (duty cycle) của từng phần tử. Thường được chon là1, ½, ¼, 1/8 và1/16 10 3.1 Parallel -LED n Tính toán mạch: cũng giống như cách tính mạch sáng tĩnh, thường chọn độ sáng từ 2cd=>5cd. n Chúý: n Hệ số sáng cóthể chọn là: 1, ½, ¼, 1/8 và 1/16 độ sáng yêu cầu vàdùng LED outdoor n Độ an toàn, tuổi thọ LED, giátrị giới hạn của I F , đến mức nào đó–nói chung LED sẽ không sáng thêm khi I F >50mA n Góc bố trí ngược sáng/thuận sáng n View angle 3.1 Parallel -LED Kết nối LED n 7406, ULN 2003 Open Collector n Inverter Buffer: upto 30V, 50-500mA; n Transistor npn: C945 – khi outport = 1 => LED sáng n Transistor pnp: A564, n khi outport=0 => LED n Môtl số outport cho phép drive trực tiếp, sink/sourse upto 40mA R [...].. .3. 1 Parallel - LED Kết nối LED 3. 1 Parallel – LED (7 seg) LED 7 đoạn, màu, kích thước, CA/CC? 11 3. 1 Parallel - LED (7 seg) n Kết nối 3. 1 Parallel - LED (7 seg) n Điều khiển LED 12 3. 1 Parallel - LED (7 seg) n n Có 4 LED (32 pins) Điều khiển chế độ quét – chỉ 01 LED sáng trong một thời điểm => giảm thiểu phần cứng, tăng tính mềm dẻo của hiển thị - dùng phần mềm điều khiển,... NS ), ACIA 6850 Motorola, USART 8251 - Intel… 3. 2 Serial in/out - Principle Modem: n Là thiết bị biến đổi bit (0/1) thành tín hiệu vật lý,phù hợp với môi trường truyền xa (Điều chế Modulation) và ngược lại (giải điều chếDemoulation) n Ví dụ: Converter/ driver: n n n n n Maxim 232 / ICL 232 ( 232 modem): TTL EIA 232 , Single end, so với Gnd: -3 V -1 5 V '1' +3V +15 V '0‘ Đơn giản, 100feet @ 9600... Thường có cách ly quang học 3. 2 Serial in/out - Principle n RS 485 Bus 22 3. 2 Serial in/out - Principle n n n ASK: Amplitude Shift Keying FSK: Frequency Shift Keying PSK: Phase Shift Keying 3. 2 Serial in/out - Principle n n n Truyền tin đồng bộ và không đồng bộ Thông tin thường được đóng gói thành các gói tin - package => packets Đồng bộ: n n n Trong 1 packet: byte - byte, bit - bit, không có dấu hiệu... 50÷100 fps 3. 1 Parallel – LED (Matrix) Màu, số màu, kích thước? 00010000 00101000 01000100 01000100 01111100 01000100 01000100 01000100 13 3.1 Parallel – LED (Matrix) n n Có 8 hàng, 8 cột Điều khiển chế độ quét – chỉ 01 LED sáng trong một thời điểm, dùng 74 138 để chọn hàng 3. 1 Parallel – LED (Matrix) n Kết nối LED 14 3. 1 Parallel – LED (Matrix) void Shift_Right(void) { char tmp; tmp = Row_00[numLED-1] &... 33 % (ví dụ: : format 1 start, 8 data, 1PE, 2 stop) Đơn giản, dễ lập trinh, dễ ghép nối Đặc biệt được chấp nhận rộng rãi: Thiết bị ngoại vi thông minh, đo lường điều khiển, modem,… 24 3. 2 Serial in/out - Principle n Truyền tin không đồng bộ: Asynchronous Comm Simplex Talker Litsener S1 S2 Half duplex S1 S2 [Full] duplex 3. 2 Serial in/out - Principle n Truyền tin không đồng bộ: Asynchronous Comm 25 3. 2... gần LAN 23 3.2 Serial in/out - Principle n Truyền tin không đồng bộ: Asynchronous Comm n n n n n n Mỗi ký tự/byte đều có 1 sườn/xung đồng bộ (start) Clock của phía thu và phát có thể lệch nhau khoảng: 3- 6 % Ví dụ: 10 bit format 8, n, 1; T: time of frame; t: time of bit, ΔT: thời gian lệch giữa Tphát và Tthu Δ T < 1/2 t (5%) Có khoảng trống gữa 2 byte/ký tự data, 1 PE, 2 stop 3. 2 Serial in/out - Principle... bị nhiễu Thường dùng để ghép nối các thiết bị thông minh, gần: máy thí nghiệm, máy đo lường, Switching system, PLC, … 21 3. 2 Serial in/out - Principle n Max 485/ SN 75 116 TI (485/422 modem): Vi sai - Differential, so điện áp giữa 2 dây tín hiệu với nhau Mỗi tín hiệu gồm 2 dây a và b – 7576/75176/75116 n n n n n [V(a) - V(b)] > 100 mV 5V => '1' [V(a) - V(b)] < -1 00 mV – 5V => '0' 5000feet @ 1Mbps,... Tín hiệu ra TTL hoặc vi sai (truyền đi xa) Manufacturers: Tamagawa Seiki, Hewlett-Packard, Epson 19 3. 1 Parallel – Encoder 3. 2 Serial in/out - Principle n n n n Thông tin trong Hệ VXL/Máy tính: byte, word (//) Khi truyền đi “xa” : serialize - byte => bit stream => lên đường truyền=> bit stream => byte (deserialize): giảm thiết bị thu phát và đường truyền => Giảm chi chi phí, kích thước vs tốc độ chậm... Row_00[numLED-1] & 0x01; for(i=(numLED-1); i>0; i ) { if(Row_00[i-1] & 0x01) Row_00[i] = (Row_00[i]>>1) | 0x80; else Row_00[i] = (Row_00[i]>>1) & 0x7F; } if(tmp) Row_00[0] = (Row_00[0]>>1) | 0x80; else Row_00[0] = (Row_00[0]>>1) & 0x7F; } 3. 1 Parallel – LED (Matrix) void Shift_Right(void) { char tmp; tmp = Row_00[row][numLED-1] & 0x01; for(i=(numLED-1); i>0; i ) { if(Row_00[row][i-1] & 0x01) Row_00[row][i] =... duplex S1 S2 [Full] duplex 3. 2 Serial in/out - Principle n Truyền tin không đồng bộ: Asynchronous Comm 25 3. 2 Serial in/out - Principle n Truyền tin không đồng bộ: Asynchronous Comm Bài tập 1 Thiết kế mạch điều khiển 6 x LED 7 đoạn 2 Thiết kế mạch điều khiển 4 LED ma trận 8x8 3 Đo khoảng dịch chuyển, vận tốc (encoder) 26 . Latched Inport 5 3. 1 Parallel -principle n Output Port 3. 1 Parallel -principle n Ghép nối PPI 8255 với PC qua ISA bus n Addr: 30 0h -3 0 3h, Mode 0 all, PA & PC In, PB Out 6 3. 1 Parallel -principle n. drive trực tiếp, sink/sourse upto 40mA R 11 3. 1 Parallel -LED Kết nối LED 3. 1 Parallel –LED (7 seg) LED 7 đoạn, màu, kích thước, CA/CC? 12 3. 1 Parallel -LED (7 seg) n Kết nối 3. 1 Parallel -LED (7. ra), D-Flip-Flops n Unlatched In Input 2 3. 1 Parallel -principle n D Flip –Flop (HC3 73, 37 4) n Làmột dãy những phần tử cơ bản của dãy n D – data, lưu trữ một bit số liệu n 4/6/8 D flip-flop =>