đồ án kỹ thuật thu phát card giao tiếp máy tính

Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT  KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ. ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT oOo KHOA ĐIỆN TP. HCM 6 - …. Giáo viên hướng dẫn : LÊ VIẾT PHÚ. Sinh viên thực hiện : NGUYỄN KIM HUY Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THU PHÁT. CARD GIAO TIẾP CARD GIAO TIẾP MÁY TÍNH MÁY TÍNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN oOo Ñoà aùn Kyõ thuaät Thu phaùt Trang Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang Lời mở đầu gày nay, việc sử dụng máy tính trong lãnh vực điều khiển trở nên phổ biến và đã đem lại những kết quả đầy tính ưu việt. Các thiết bò, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính đạt được độ chính xác cao, thời gian thu thập dữ liệu ngắn nhưng điều đáng quan tâm hơn là việc thu thập, xử lý dữ liệu và đưa ra kết quả được thực hiện một cách tự động. N Để các hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối được với máy tính thì ngoài mạch điện của phần điều khiển còn cần phải có một mạch điện thực hiện việc giao tiếp với máy tính, đó là nhiệm vụ của các card giao tiếp. Ngoài ra cũng cần có chương trình để điều khiển card giao tiếp cũng như xử lý các kết quả nhận được. Nội dung chủ yếu của đồ án này nhằm đưa ra cái nhìn tổng quát về việc thực hiện sự giao tiếp với máy tính thông qua các bản mạch gắn thêm vào các rãnh cắm trong máy tính (slot card) cũng như việc thực hiện một card giao tiếp với máy tính theo chuẩn ISA-là tiêu chuẩn phổ biến được dùng từ thế hệ PC XT và vẫn được dùng trong các thế hệ máy tính cực mạnh hiện nay. Đồ án này được chia làm ba phần chính: Phần I: Các rãnh cắm trong máy tính. Phần II: Giao diện ghép nối với máy tính. Phần III: Card giao tiếp máy tính. Em xin cảm ơn thầy LÊ VIẾT PHÚ-giáo viên hướng dẫn, các thầy cô đã từng trực tiếp giảng dạy cung cấp những kiến thức q giá cho em, và các bạn cùng khóa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. TP. HCM, tháng 6 năm … Sinh viên thực hiện NGUYỄN KIM HUY Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang Mục Lục Trang Lời mở đầu Phần I: Các rãnh cắm trong máy tính I. Tổng quan về ghép nối với máy tính 1 II. Các rãnh cắm trong máy tính 1. Giới thiệu về các loại rãnh cắm 1 2. Rãnh cắm ISA 2 3. Rãnh cắm 32bit EISA 3 4. Rãnh cắm 32bit và 64bit VLB 5 5. Rãnh cắm 32 và 64bit PCI 7 Phần II: Giao diện ghép nối với máy tính I. Sự giải mã đòa chỉ và kết nối bus dữ liệu 10 II. Giới thiệu vi mạch 8255A 1. Sơ đồ chân của 8255A 13 2. Cơ chế hoạt động của 8255A 13 Phần III: Card giao tiếp máy tính I. Card giao tiếp 19 II. Phần mềm điều khiển 20 Kết luận 21 Mục lục Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang PHẦN I: các RÃNH cắm trong MÁY TÍNH I. Tổng quan về ghép nối với máy tính: Các thiết bò bên ngoài, các mạch điều khiển bằng máy tính đều phải được kết nối với máy tính. Trên máy tính có các cổng để thực hiện chức năng này như: cổng COM và cổng LPT. Cổng COM là cổng nối tiếp còn cổng LPT là cổng song song. Một máy tính thông thường có các cổng là COM1, COM2 và một cổng LPT1 - một số máy còn có COM3, COM4 và LPT2. Nhưng thông thường cổng COM1 được nối vào chuột (mouse) và LPT1 được nối vào máy in (printer). Việc trao đổi thông tin theo phương pháp nối tiếp thường chậm và phức tạp hơn do phải đòi hỏi việc chuyển tín hiệu từ nối tiếp ra song song và ngược lại. Vì thế có một cách khác là thiết kế một card giao tiếp được cắm trực tiếp vào trong máy tính, card này trao đổi dữ liệu trực tiếp với máy tính và ta có thể thực hiện được nhiều ngõ vào/ra theo nhu cầu thực tế chứ không bò giới hạn bởi 1 bit (nối tiếp) hay 8 bit (song song) như các cổng chuẩn của máy tính nữa. II. Các rãnh cắm trong máy tính: 1. Giới thiệu về các loại rãnh cắm: Các card ghép nối được đưa thêm vào máy tính để mở rộng khả năng đáp ứng của máy tính. Bên trong máy ngoài các rãnh cắm dùng cho card vào/ra (I/O card), card màn hình (Video card), card âm thanh (Sound card), vẫn còn những rãnh cắm để trống. Các rãnh cắm này được tiếp tục dùng để ghép nối với các bản mạch cắm thêm vào máy tính. Ở máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có một loại với độ rộng bus là 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture). Từ máy tính AT trở đi, việc bố trí chân trên rãnh cắm trở nên phức tạp hơn tùy theo tiêu chuẩn được lựa chọn khi chế tạo máy tính. Các loại rãnh cắm theo những tiêu chuẩn khác nhau có thể kể ra như sau:  Rãnh cắm 16 bit theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture).  Rãnh cắm PS/2 16 với bit theo tiêu chuẩn MCA (Micro Channel Architecture).  Rãnh cắm PS/2 với 32 bit theo tiêu chuẩn MCA (Micro Channel Architecture).  Rãnh cắm 32 bit theo tiêu chuẩn EISA (Extended Industry Standard Architecture). Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang  Rãnh cắm 32 bit theo tiêu chuẩn VLB (VESA Local Bus-Standard).  Rãnh cắm 32/64 bit theo tiêu chuẩn PCI (Perpheral Component Interconnect- Standard). 2. Rãnh cắm ISA (Industry Standard Architecture): Phần lớn các card ghép nối thông dụng thường được chế tạo theo tiêu chuẩn ISA. Thồn thường, rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho mục đích thông tin với một card cắm vào. Về cơ bản, các đường tín hiệu này được chia thành các đường dữ liệu, đường đòa chỉ và đường điều khiển. Vì ngay từ các máy tính PC/XT đã sẵn có các rãnh cắm 62 chân này, trên đó có 8 đường dẫn dữ liệu nên đôi khi người ta cũng gọi luôn rãnh cắm này là rãnh cắm 8 bit. Chỉ những card 8 bit mới được cắm vào rãnh này. Sau đây là sự sắp xếp chân ra của rãnh cắm 8 bit. Phía mạch in Phía linh kiện GND B01 A01 /IOCHCK Reset B02 A02 D7 + 5V B03 A03 D6 IRQ2 B04 A04 D5 -5V B05 A05 D4 DREQ2 B06 A06 D3 -12V B07 A07 D2 Dự trữ B08 A08 D1 +12V B09 A09 D0 GND B10 A10 /IOCHRDY /MEMW B11 A11 AEN /MEMR B12 A12 A19 /IOW B13 A13 A18 /IOR B14 A14 A17 /DACK3 B15 A15 A16 DREQ3 B16 A16 A15 /DACK1 B17 A17 A14 DREQ1 B18 A18 A13 /DACK0 B19 A19 A12 CLK B20 A20 A11 IRQ7 B21 A21 A10 IRQ6 B22 A22 A9 IRQ5 B23 A23 A8 IRQ4 B24 A24 A7 IRQ3 B25 A25 A6 /DACK2 B26 A26 A5 Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang TC B27 A27 A4 ALE B28 A28 A3 +5V B29 A29 A2 OSC B30 A30 A1 GND B31 A31 A0 Về sau máy tính PC/AT ra đời, chúng có thêm một rãnh thứ hai nằm thẳng hàng với rãnh 8 bit kể trên và có 36 chân. Trên rãnh này có chứa các tín hiệu 16 bit nên khi có thêm rãnh cắm này thì người ta gọi chung cả hai rãnh cắm là rãnh cắm 16 bit. Các rãnh cắm từ 32 bit trở lên dùng để ghép thêm vào những card có chất lượng rất cao. Dưới đây là sự sắp xếp chân ra của rãnh cắm thứ hai: Phía mạch in Phía linh kiện /MEM CS16 D01 C01 /SBHE /IO CS16 D02 C02 LA23 IRQ10 D03 C03 LA22 IRQ11 D04 C04 LA21 IRQ12 D05 C05 LA20 IRQ13 D06 C06 LA19 IRQ14 D07 C07 LA18 /DACK4 D08 C08 LA17 DREQ0 D09 C09 /MEMR /DACK5 D10 C10 /MEMW DRQ5 D11 C11 SD8 /DACK6 D12 C12 SD9 DREQ6 D13 C13 SD10 /DACK7 D14 C14 SD11 DREQ7 D15 C15 SD12 +5V D16 C16 SD13 /MASTER D17 C17 SD14 GND D18 C18 SD15 Kích thước tối đa của card ISA 8 bit là 106,7 x 333,5 x 12,7 mm (h x l x w). Kích thước tối đa của card ISA 16 bit là 121,9 x 333,5 x 12,7 mm (h x l x w). 3. Rãnh cắm 32 bit EISA (Extended Industry Standard Architecture): Kích thước thông dụng của một card EISA là: 127x333,5x12,7 mm (h x l x w). Từ kích thước này ta thấy một card ISA có thể cắm vừa rãnh cắm EISA. Rãnh này vừa có thể chấp nhận các các card ISA 8 và 16 bit vừa duy trì chế độ hoạt động 32 Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang bit của card ghép nối tuân theo đúng chuẩn EISA. Rãnh cắm EISA được dùng cho bộ vi xử lý 80386DX và các thế hệ kế tiếp. Sự sắp xếp chân ra trên rãnh cắm EISA có dạng tương tự như của rãnh cắm ISA chỉ khác ở vò trí cụ thể và tên gọi của các chân, sau đây là sự sắp xếp các chân ra: EISA ISA Phía mạch in Phía linh kiện ISA EISA GND GND B01 A01 /IOCHCK CMD +5V Reset B02 A02 D7 START +5V + 5V B03 A03 D6 EXRDY Dự trữ IRQ2 B04 A04 D5 EX32 Dự trữ -5V B05 A05 D4 GND (Steg) DREQ2 B06 A06 D3 (Steg) Dự trữ -12V B07 A07 D2 EX16 Dự trữ Dự trữ B08 A08 D1 SLBURT +12V +12V B09 A09 D0 MSBURT M/IO GND B10 A10 /IOCHRDY W-R LOCK /MEMW B11 A11 AEN GND Dự trữ /MEMR B12 A12 A19 Dự trữ BE3 /IOW B13 A13 A18 Dự trữ (Steg) /IOR B14 A14 A17 Dự trữ -BE2 /DACK3 B15 A15 A16 GND (Steg) DREQ3 B16 A16 A15 (Steg) BE2 /DACK1 B17 A17 A14 BE1 BE0 DREQ1 B18 A18 A13 LA31 GND /DACK0 B19 A19 A12 GND +5V CLK B20 A20 A11 LA30 LA29 IRQ7 B21 A21 A10 LA28 GND IRQ6 B22 A22 A9 LA27 LA26 IRQ5 B23 A23 A8 LA25 LA24 IRQ4 B24 A24 A7 GND (Steg) IRQ3 B25 A25 A6 (Steg) LA16 /DACK2 B26 A26 A5 LA15 LA14 TC B27 A27 A4 LA13 +5V ALE B28 A28 A3 LA12 +5V +5V B29 A29 A2 LA11 GND OSC B30 A30 A1 GND LA10 GND B31 A31 A0 LA9 LA8 /MEM S16 D01 C01 /SBHE LA7 LA6 /IO CS16 D02 C02 LA23 GND LA5 IRQ10 D03 C03 LA22 LA4 +5V IRQ11 D04 C04 LA21 LA3 Đồ án Kỹ thuật Thu phát Trang LA2 IRQ12 D05 C05 LA20 GND (Steg) IRQ13 D06 C06 LA19 (Steg) D16 IRQ14 D07 C07 LA18 D17 D18 /DACK4 D08 C08 LA17 D19 GND DREQ0 D09 C09 /MEMR D20 D21 /DACK5 D10 C10 /MEMW D22 D23 DREQ5 D11 C11 SD8 GND D24 /DACK6 D12 C12 SD9 D25 GND DREQ6 D13 C13 SD10 D26 D27 /DACK7 D14 C14 SD11 D28 (Steg) DRQ7 D15 C15 SD12 (Steg) D29 +5V D16 C16 SD13 GND +5V /MASTER D17 C17 SD14 D30 +5V GND D18 C18 SD15 D31 MAKx MERQx 4. Rãnh cắm 32 bit và 64 bit VLB (VESA Local Bus-Standard): Việc tạo ra các “local bus” nằm trong ý đồ nhằm đạt được mối liên hệ trực tiếp với bộ vi xử lý để làm tăng tốc độ truyền dữ liệu, đặc biệt là khi bộ vi xử lý 80486 ra đời. Chữ VESA bắt nguồn từ tên gọi của Video Electronics Standard Association, tổ chức này đã dành nhiều thời gian để tìm kiếm những giải pháp bằng phần cứng để tận dụng tốc độ xử lý của các bộ vi xử lý thế hệ mới. Rãnh cắm VLB bao gồm một rãnh cắm ISA 16 bit và một rãnh mở rộng nằm thẳng hàng với rãnh ISA. Rãnh VLB có 116 chân ra được sắp xếp như dưới đây: Phía mạch in Phía linh kiện 64 bit 32 bit 32 bit 64 bit DAT01 B01 A01 DAT00 DAT03 B02 A02 DAT02 GND B03 A03 DAT04 DAT05 B04 A04 DAT06 DAT07 B05 A05 DAT08 DAT09 B06 A06 GND DAT11 B07 A07 DAT10 DAT13 B08 A08 DAT12 DAT15 B09 A09 Vcc GND B10 A10 DAT14 DAT17 B11 A11 DAT16 Vcc B12 A12 DAT18 DAT19 B13 A13 DAT20 DAT21 B14 A14 GND [...]... máy tính Cho đến nay phần lớn các card ghép nối dùng trong mục đích điều khiển đều được chế tạo để đặt vào rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA, vì thế card giao tiếp trong đồ án này cũng chọn ISA làm tiêu chuẩn để thiết kế Phần tiếp theo sẽ nói về việc giao tiếp trong máy tính, sự giải mã đòa chỉ và các vi mạch được dùng trong card giao tiếp Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang PHẦN II: GIAO DIỆN GHÉP NỐI VỚI MÁY... riêng lẻ là rất thu n tiện cho ứng dụng khi các bit riêng rẽ được dùng để điều khiển tách biệt các chức năng bên ngoài Từ điều khiển đặt/xóa bit D7xxxD3D2D1D0 Đặt/xóa bit 1 = đặt (set) 0 = xóa (reset) Chọn bit01234567010101010011 001100001111 Cờ đặt/xóa bit 0 = tích cực Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang PHẦN III: card GIAO tiếp MÁY TÍNH I Card giao tiếp: Việc thực hiện chức năng giao tiếp trong card được vi... cần gởi dữ liệu ra Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang Kết luận Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thu t cũng như các lý thuyết điều khiển tự động dần được hoàn thiện, việc sử dụng máy tính trong lãnh vực điều khiển tự động ngày càng trở nên phổ biến và không thể thiếu trong lãnh vực này Đồ án này không có tham vọng đưa ra tất cả các phương thức kết nối giữa bộ phận điều khiển (máy tính) và đối tượng... lớn hơn tùy mục đích sử dụng Card giao tiếp trong đồ án này là card theo tiêu chuẩn ISA, có các port là 8 bit tương ứng với từng đòa chỉ Hướng phát triển cho đồ án này là có thể thiết kế các port là 16bit, 32bit, và theo tiêu chuẩn PCI là tiêu chuẩn ngày càng phổ biến trên các thế hệ máy tính sau này Một hạn chế khác của card giao tiếp trong đồ án này là chỉ có thể giao tiếp với các hệ thống làm việc... kích hoạt khối ngoại vi cần nhập các dữ liệu từ máy tính PC Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang II Giới thiệu vi mạch 8255A: Vi mạch 8255A là vi mạch giao tiếp ngoại vi lập trình được PPI (Programmable Peripheral Interfacer) Nó thường được dùng trong các card cắm thêm vào máy tính để kết nối giao tiếp song song giữa Vi xử lý và thiết bò điều khiển bên ngoài 1 Sơ đồ chân của 8255A: PA3 PA4 PA1 PA0-PA7 PA6 PA2... đồng xử lý toán học 80x87 Bộ điều khiển đóa cứng Cổng dùng cho trò chơi (Joystick) Cổng song song 2 (LPT2) Card EGA 2 Cổng nối tiếp 4 (COM4) Cổng nối tiếp 2 (COM2) Dùng cho card mở rộng Đóa cứng Cổng nối mạng (LAN) Cổng song song 1 (LPT1) Cổng nối tiếp đồng bộ 2 Cổng nối tiếp đồng bộ 1 Màn hình đơn sắc (Hercule) Card EGA Card CGA Cổng nối tiếp 3 (COM3) Bộ điều khiển đóa mềm Cổng nối tiếp 1 (COM1) Đồ. .. nối tiếp 1 (COM1) Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang Từ bảng trên ta thấy các đòa chỉ 300 H đến 31FH đã được dự đònh để dùng cho các card mở rộng Các đường đòa chỉ được sử dụng đối với vùng này là A0 đến A9 Thông thường thì các đòa chỉ này là cố đònh và tại các đòa chỉ này máy tính trao đổi dữ liệu với card mở rộng Nhiệm vụ của card được gắn vào là so sánh các đường dẫn đòa chỉ ở máy tính với các đòa chỉ... port có thể hoặc là xuất, hoặc là nhập, độc lập với các port khác Riêng port PC trên từng vi mạch có thể được chia thành hai nửa thấp và cao, mỗi nửa 4 bit Sau đây là sơ đồ nguyên lý của card giao tiếp máy tính 48 bit: Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang Mạch trên có 8 đòa chỉ, các đòa chỉ này là như sau: Đòa chỉ vào/ra Đòa chỉ cơ bản Đòa chỉ cơ bản + 1 Đòa chỉ cơ bản + 2 Đòa chỉ cơ bản + 3 Đòa chỉ cơ bản +... DAT43 DAT41 DAT39 DAT37 DAT35 DAT33 LBS64# LBS64# DAT61 DAT59 DAT57 (Steg) (Steg) DAT32 DAT33 Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang LEAD# B58 A58 LBS16# 5 Rãnh cắm 32 bit và 64 bit PCI (Peripheral Component InterconnectStandard): Tiêu chuẩn này được chính thức đưa ra vào tháng giêng năm 1994 và dự tính áp dụng cho các máy tính PC đến 64 bit tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt đến 132Mbyte mỗi giây Thông thường, bên... DIỆN GHÉP NỐI VỚI MÁY TÍNH I Sự giải mã đòa chỉ và kết nối bus dữ liệu: Vùng vào/ra của máy tính PC đã chiếm giữ 64KByte của bộ nhớ tổng cộng với dung lượng hàng vài MByte trở lên Vì vậy vùng vào/ra của một card mở rộng không được phép bao trùm lên vùng đòa chỉ vào/ra của máy tính Khi đưa một card mở rộng vào sử dụng thì việc đầu tiên phải lưu ý chính là đòa chỉ hoạt động của card này Dưới đây là sự . NGUYỄN KIM HUY Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang ĐỒ ÁN KỸ THU T THU PHÁT. CARD GIAO TIẾP CARD GIAO TIẾP MÁY TÍNH MÁY TÍNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN oOo Ñoà aùn Kyõ thuaät Thu phaùt. kế. Phần tiếp theo sẽ nói về việc giao tiếp trong máy tính, sự giải mã đòa chỉ và các vi mạch được dùng trong card giao tiếp. Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang PHẦN II: GIAO DIỆN GHÉP NỐI VỚI MÁY TÍNH I giao tiếp máy tính I. Card giao tiếp 19 II. Phần mềm điều khiển 20 Kết luận 21 Mục lục Đồ án Kỹ thu t Thu phát Trang PHẦN I: các RÃNH cắm trong MÁY TÍNH I. Tổng quan về ghép nối với máy tính: Các