1. Trang chủ
  2. » Công Nghệ Thông Tin

slike bài giảng kỹ thuật ghép nối máy tính - bùi quốc anh chương 2 giao thức ghép nối

19 361 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 19
Dung lượng 1,49 MB

Nội dung

1 P&I-Ch2: Protocols 1 CH. 2 GIAO THỨC GHÉP NỐI (Interfacing Protocols) Bao gồm: - Giao thức ghép nối - Đặc điểm lập trình I/O P&I-Ch2: Protocols 2 2.1. Interface Protocols: • K/n: Là các quy định: – Signals, cable, port, connector, jack… – Data format – Rate – Error detection & correction – Command & Response set – Scenario (kịch bản) ISO 7 layer Model (Ref. Computer networks) Có thể phân chia thành 2 nhóm chính: • Transport-Oriented Protocols (1 4) (!!!) – PhysicAL (wire, cable, connector, port), DataLink (CRC, CS, Token), NetWork (Comm. 2 networks ), Transport (Err-protected raw infor), • Application-Oriented Protocols (5 7) : – Session (Opening, End), Presentation (Common Language) vµ Application (Read/Write, Start/Stop, FileTransfer) 2 P&I-Ch2: Protocols 3 2.1. INTERFACE PROTOCOLS: 2.1.1. Signals: Khi thiết kế, xây dựng ghép nối máy tính, cần chỳ ý đặc biệt tới tín hiệu theo các yêu cầu: Đối tượng: Analog/Digital - discrete? Digi: trạng tháI của sự vật, hiện tượng… format, ser/par, mức logic… Ana (vật lý): t, F, m, flow, level => ỏp/dũng điện, tần, biờn pha, R…, dải đo, độ phõn ly, thời gian tỏc động, độ chớnh xỏc, độ lặp lại…gia tri do Nhóm đối týợng (In/Out): cựng kiểu hay vựng địa lý Thiết bị thông minh: Tùy cấp độ: giưa desktop và ES hay EM với device. Centralized or distributed topology Hơn 1 thiết bị? => bus/mạng hay không ? => dùng bit (trường) địa chỉ - tùy từng mặt cắt P&I-Ch2: Protocols 4 • Nếu dùng bus => Standard bus hay không (ISA, I2C, USB Hay các bus trên chuẩn RS485)? • IDE và LPT - mode 0 cables là bus? tại sao? • Khoảng cách: Xa /gần => Serial vs Parallel, có liên quan tốc độ • Xa: Daisy chain cho t/h hoặc nguồn cấp • Các tín hiệu điều khiển và trạng thái: – Control signals – Status signals – Handshaking signals - bắt tay 3 P&I-Ch2: Protocols 5 • Daisy chain: – Nối các thiết bị có khoảng cách từ vài đến vài chục m, output của port (module) thứ n nối với input của n+1. Đặc biệt ở các Field Buses, có thể lên tới kms – Dùng cho tín hiệu (// & nt), nguồn cung cấp, handshake – Ví dụ bảng điện tử, 74HC595, A6276, TL7059… P&I-Ch2: Protocols 6 2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: • Ví dụ 1: PC-LPT handshaking: PC LPT port Line Printer SLCT SLTC_in Hình 2.1.a. LPT handshake Signal 4 P&I-Ch2: Protocols 7 2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: • Ví dụ 2: PC Comm-Modem handshaking - ch.5. Tuy nhiên có thể bắt tay bằng ký tự, không dùng t/h RTS CTS DTR DSR PC 1 Comm Port Modem or PC 2 Comm Port Hình 2.1.b. CommPort Handshake Signals Phương pháp biến đổi tín hiệu: biên, tần, pha, dòng, quang (cáp quang, Ir) P&I-Ch2: Protocols 8 2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: • T/c vật lý của tín hiệu: là hàm của thời gian, mức áp/dòng • Direction: In/Out, chú ý về chiều của dòng điện • Voltage/Current/Optical/wave • Chú ý Input Voltage: -0.6V => +0.6V so với nguồn cấp. Nếu dải áp lớn hơn phải dùng diode bảo vệ. Ví dụ bằng hình ảnh. Chú ý về nguồn cấp và mức tín hiệu ngoài, V DD =3.3V và tín hiệu 0 – 5V • Mức điện áp: Mức áp? (TTL ? (transistor transistor logic- [0 0.8V/ 2 5V]) , 12V/ 24V/48V ) • Single End (đơn cực) vs Differential (vi sai) signals: • Single End signal: • Tín hiệu là điện thế so với 1 thế chuẩn, thường là Gnd, ( 0 Volt) • Ví dụ: Các tín hiệu trên bus (data, addr, control), Centronics port/LPT, RS-232 ports, IDEs • Có n tín hiệu => cần có ít nhất n+1 dây dẫn • Nhạy cảm với nhiễu, tốc độ thấp hơn so với cùng chuẩn 5 P&I-Ch2: Protocols 9 • Differential Signal: Tín hiệu vi sai – N tín hiệu => 2 n dây dẫn. Ở phía thu: • (Va-Vb) > 100mV => logic 1, tùy thuộc chuẩn được áp dụng • (Va-Vb)<-100mV logic 0 – Thu: Nếu 2 dây có cùng kích thước, độ dài, trở kháng và gần nhau, thì mọi thành phần giống nhau trên 2 sợi A và B được loại trừ => chịu được nhiễu rất tốt vì phía thu: • Uin=k(Va-Vb) => những thành phần giống nhau được loại bỏ. – Khoảng cách lớn, tốc độ cao. – IC: SN75176 của TI là ví dụ – Địa chỉ ứng dụng: USB cable, Profi Bus, Ethernet Cat. 5 Cable P&I-Ch2: Protocols 10 • Ví dụ đối chứng: – RS232: đơn cực, ±12V, 9600bps chỉ dẫn xa được 100 feet (33m) • Mouse, … ghép nối các thiết bị trong PTN, test… • Profibus, USB, Ethernet dùng biến áp xung… • Có thể dùng dây không bọc kim – RS485, ± 5V, 1Mbps, kc lên đến 5000 feet, 1,66km – Ví dụ: • USB, các thiết bị ngoại vi quan trọng – Server’s HDD Cables • Field Bus: bus trong môi trường công nghiệp, MOD Bus, Profi Bus… 6 P&I-Ch2: Protocols 11 • Khả năng phối hợp tải - dòng điện ra: (Fan Out, Loading): + Number of Standard/LS TTL loads, chú ý chiều dòng điện + Sink: dòng vào – LowLevel, (cỡ mA), + Source: dòng ra – HighLevel, mA/uA.(H. 2.1.c) • Nối chung/ghép nối bus đơn giản: 3 state (Hi Z), open collector (Open Drain), Mux – dồn kênh, Switch - khóa. • Hot swap – hot plugible: Y/c Vcc và t/h ( www.atmel.com ) • Cách ly (isolation): Relay, Opto Coupler – IrLED. Biến áp xung • Bus Slot, Connector, chuẩn, số chân (pin) P&I-Ch2: Protocols 12 7 P&I-Ch2: Protocols 13 H. 2.1d. Open Collector. Nếu là FET, so called Open Drain P&I-Ch2: Protocols 14 S¬ ®å c¸ch ly quang häc ®/v tÝn hiÖu In/Out: Hình 2.2. Opto Coupler (Isolator) -Trong môi trường công nghiệp, Hi Volt and/or Hi Current - Đường dây dài, dễ cảm ứng nhiễu/sét… - Để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị - In/Out - Yêu cầu phải cách ly nguồn cấp và Gnd(s) 8 P&I-Ch2: Protocols 15 • Connectors: – D shell: DB9, DB25, – DIN, Cable & Connectors: H×nh 2.3.a. Connectors • Cable: • Flat, • Coaxial, • Shield: cho tín hiệu hoặc nguồn cấp (!) • Twisted Pair: Cat. 5, Cat. 6… • Normal: vi sai • Optical Fiber P&I-Ch2: Protocols 16 Hình 2.3.b. Optical Connector & Sơ đồ: 9 P&I-Ch2: Protocols 17 Hình 2.3.c. Sợi cáp quang: P&I-Ch2: Protocols 18 2.1. Interface Protocols: 2.1.2. Format data: Thông tin được định dạng theo: binary/hex (ASCII) - Ví dụ: 1 số đo nhiệt độ 12bit, dảI giá trị 0 đến 999oC. Khi lưu trong CSDL, truyền tin: + binary: 12 bit ( 1,5 byte), tiết kiệm bộ nhớ, thời gian truyền + ASCII: 3 characters, dễ quản trị: kiểm soát sai số, hiện thị Lượng tin lớn => khi trao đổi (với DAS, PLC, Digi-Oscilloscope, GPS, TelSat )  ‘đóng gói’ số liệu (packaging) Mỗi gói tin (packet) gồm 3 phần: - Header: [có thể có: tên bản tin, tên gói, số thứ tự, ký tự bắt tay, ký tự đồng bộ, số ký tự/ byte trong gói tin ], không mang tin. - Content: nội dung tin - mang thông tin. - Tailer: Mã bắt tay kết thúc, [mã kiểm tra lỗi] - không mang tin. Ví dụ: HDC, FDC: Full Sector: gap - 5 byte ID field - 2 byte ID CRC - gap - data field: 512 byte - 2 byte CRC. FTP, Kermit, X-Modem Protocols: 128[256] B/pack. 10 P&I-Ch2: Protocols 19 Byte số liệu/character/frame: (truyền không đồng bộ, RS-232, RS-485, RS-422 ): ký tự hay byte được định dạng thành 1 frame: - 1 start bit = 0, - 5/6/7/8 data bit, D0 first, - [parity: Even/ Odd], - 1 / [1.5 / 2] stop bit = 1(s). Hình 2.3.d. USB data packet format P&I-Ch2: Protocols 20 2.1. INTERFACE PROTOCOLS: 2.1.3. Tốc độ và khoảng cách trao đổi thông tin: • Xuất phát từ: Nhu cầu trao đổi thông tin của hệ (tốc độ và khoảng cách) => chọn kiểu truyền thích hợp, có liên quan tới t/h: • Chỉ ra ”bottle-neck”, khắc phục được => xuất hiện hiện bottle neck, ở mức độ thấp hơn, • Phụ thuộc Khoảng cách - tích số (k/c và tốc độ) • Nhiễu: theo công thức Shannon: bps = BW log2 (1+P/N). Với BW: bandwidth, P/N tỷ số công suất tín hiệu/ nhiễu (not a dB ratio) • Đường truyền: (công nghiệp), đường truyền (cáp đồng, quang, wireless: radio, infrared), • Synchronous/Asynchronous?, • Modulation/Demodulation => tốc độ bao nhiêu kbps/kBps? Ví dụ: LPT: SPP mode: 50 100kBps - software, ECP: 2 4 MBps - DMA LAN Ethernet – IEEE 802.3: 10/100 Mbps dual speed RS232: 2400/ 4800/ 9600/ 19200 bps [...]... 0E 0-0 EF 11 0-1 6F 17 0-1 7F 18 0-1 EF 1F 0-1 FF 20 0 -2 0F PIC #2, Bộ đkh ưu tiên ngắt số 2, IRQ8 – IRQ15 DMAC #2, 3 kênh DRQ 16 bit reserved, để dành AVAILABLE, để dành Hard Drive 1 (AT) AVAILABLE Hard Drive 0 (AT) Game Adapter P&I-Ch2: Protocols 21 0 -2 17 22 0 -2 6F 27 8 -2 7F 28 0 -2 A1 2A 2- 2 A3 2B 0 -2 DF 2E 2- 2 E3 2E 8 -2 EF 2F 0 -2 F7 2F 8 -2 FF 30 0-3 1F 32 0-3 2F 33 Expansion Card Ports AVAILABLE Parallel Port 2/ LPT2 AVAILABLE clock... usually use I/O ports 22 0 -2 2F • Data acquisition cards frequently use 30 0-3 1F P&I-Ch2: Protocols 36 18 BÀI TẬP CHƯƠNG 2 2.1 Tham khảo một số giao thức: MODBUS (AEG) modbus.org, ProfiBus, ASI (Siemens), RTU ASCII (ABB), I2C từ đó thiết kế đồ án môn học: hệ thu thập - điều khiển phân tán (Mini SCADA) 2. 2 USB Protocol 2. 3 Thiết kế giao thức truyền file giữa 2 máy tính (LPT/ Comm) P&I-Ch2: Protocols 37 19... Reserved Serial Port COM2 Prototype Adapter, cho người dùng phát triển AVAILABLE P&I-Ch2: Protocols 34 17 34 0-3 5F 36 0-3 6F 37 0-3 77 37 8-3 7F 38 0-3 8F 39 0-3 9F 3A 0-3 AF 3B 0-3 BF 3BC-3BF AVAILABLE Network, LAN adaptor Floppy Disk Controller Parallel Port 1, LPT1 SDLC Adapter Cluster Adapter reserved Monochrome Adapter Parallel Port 3 P&I-Ch2: Protocols 3C 0-3 CF 3D 0-3 DF 3E 8-3 EF 3F 0-3 F7 3F 8-3 FF 35 EGA/VGA Color... P&I-Ch2: Protocols 31 Phụ lục PC’s I/O Port Map Port (hex) 00 0-0 0F 02 0-0 2F 04 0-0 5F 06 0-0 6F 07 0-0 71 08 0-0 83 Port Assignments DMA Controller, đkh truy nhập trực tiếp 1, 4 kênh 8 bit Master PIC 825 9A, ưu tiên ngắt 1, IRQ0 – IRQ7 PIT, Programmable Interval Timer Keyboard Port, Real Time Clock và 64 byte CMOS-RAM DMA Page Register, giữ địa chỉ cao P&I-Ch2: Protocols 32 16 0A 0-0 AF 0C 0-0 CF 0E 0-0 EF 11 0-1 6F... Interface Protocols: 2. 1.4 Kiểm tra, sửa lại, nâng cao độ tin cậy: • Bar Code: EAN 13, CODE 39 (Intermec), CODE 128 (Zebra), UPC • Case study: EAN 13 (European article numbering) - Encoding: AAA BBBBB CCCC D; 4 độ dày vạch, 6 vạch/digit (b&w) - A(National): VN 893, CN 69 0-6 92, JP 4 5-4 9, GE 40 0-4 40, RU 46 0-4 69 - B: com/ org - C: Product - D - Check sum, right most: (right to left): - 10 - [(D2*3 + D3*1 + D4*3... Printer: Esc * m, n1, n2; Sel Graph Mode Tham khảo các bộ lệnh của các thiết bị chuyên dùng: GPS, Gyrocompass, Digital Oscilloscope, SAGEM, TelSat, Programmer (Hi-Lo System All-11P2) P&I-Ch2: Protocols 24 12 2.1 Interface Protocols: 2. 1.5 Command & Response (Result) set: 1 command/response - mã bắt đầu ký tự riêng như @ / # / $/ AT - mã lệnh, 1 3 bytes/ char, - tham số lệnh, 1 n bytes, - mã kiểm tra lỗi... MCB – Hẹn trình bày 24 /2, anyone/thing P&I-Ch2: Protocols 28 14 2. 2 PHÂN MIỀN VÀ LỆNH I/O: 2. 2.1 IO Mapping: Hình 2. 6 Phân miền các cổng I/O P&I-Ch2: Protocols 29  Memory Mapped IOs: o IOs chung với Mem trong MemSpace => chiếm vùng nhớ, tốn vựng nhớ o CPU xử lý các cổng IO bằng các lệnh như đ/v mem ã IO Mapped IOs: (Z80, x86 ): o Không chiếm không gian nhớ, o CPU chỉ thực hiện 2 lệnh: IN và OUT x86... 2K, 2 ô đầu là mã 55h và AAh, độ dài của mảng ROM BIOS đó tính theo kiểu 1count – 5 12 byte; checksum bù 2 sao cho tổng của tất cả các byte và mã checksum luôn bằng zero) - CRC, ECC, vi mạch/ software - subroutine - Parity, 1 hoặc 2 chiều - Redundancy (RAID), thừa dư: trao đổi nội dung số liệu hơn 1 lần và so sánh Case study: Barcode Phương phápProtocols lỗi P&I-Ch2: mã hóa, giải mã và kiểm tra 21 2. 1... Chart: • Time Out ! Master ENQ Slave ACK NAK nothing Hinh 2. 4 Scenario Chart P&I-Ch2: Protocols 26 13 H×nh 2. 5 USB Interlayer Interconnection Model P&I-Ch2: Protocols 27 Bài tập • Xây dựng giải pháp: topology protocol, (kết hợp với Ch4) – Game show Ai là triệu phú, phần thăm dò ý kiến khán giả • Số khán giả upto 100 • Chiều dài tín hiệu: 20 0-5 00m • Ý kiến khán giả: 4 options A, B, C và D – Game show... org - C: Product - D - Check sum, right most: (right to left): - 10 - [(D2*3 + D3*1 + D4*3 + D5*1 + D13*1)mod10] Ví dụ: 893 123 45 123 4 7 • CODE 128 , Zebra, check sum modulo 103 P&I-Ch2: Protocols 22 11 2. 1 Interface Protocols: 2. 1.5 Command & Response (Result/Reaction) set: • Khi ghép Intelligent Devices (Computerized devices mouse, KB, Printer, modem, FDC, HDC, RTU ) có nhiều tham số, chế độ hoạt động . 0 (AT) 20 0 -2 0F Game Adapter P&I-Ch2: Protocols 34 21 0 -2 17 Expansion Card Ports 22 0 -2 6F AVAILABLE 27 8 -2 7F Parallel Port 2/ LPT2 28 0 -2 A1 AVAILABLE 2A 2- 2 A3 clock 2B 0 -2 DF EGA/Video 2E 2- 2 E3 Data. (AT) 2E 8 -2 EF Serial Port COM4 2F 0 -2 F7 Reserved 2F 8 -2 FF Serial Port COM2 30 0-3 1F Prototype Adapter, cho người dùng phát triển 32 0-3 2F AVAILABLE 18 P&I-Ch2: Protocols 35 34 0-3 5F AVAILABLE 36 0-3 6F. 1 P&I-Ch2: Protocols 1 CH. 2 GIAO THỨC GHÉP NỐI (Interfacing Protocols) Bao gồm: - Giao thức ghép nối - Đặc điểm lập trình I/O P&I-Ch2: Protocols 2 2.1. Interface Protocols: •

Ngày đăng: 24/10/2014, 12:23

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w