Tài liệu Ngoại vi và giao diện

Ngoại vi và giao diện Biên tập bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Ngoại vi và giao diện Biên tập bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Các tác giả: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Phiên bản trực tuyến: http://voer.edu.vn/c/a6f61517 MỤC LỤC 1. Mục lục 1.1. Muc luc - Ngoai vi va dieu khien 2. Chương 1: Sơ lược về hệ thống ghép nối máy tính 2.1. 1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài 2.1.1. Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài 2.2. 1.2 Các dạng và loại tin trao đổi 2.2.1. Các dạng và loại tin trao đổi 2.3. 1.3 Các khối ghép nối 2.3.1. Các khối ghép nối 2.4. 1.4 Thủ tục trao đổi tin của máy tính 2.4.1. Thủ tục trao đổi tin của máy tính 3. Chương 2: Các phương pháp trao đổi tin 3.1. 2.1 Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt 3.1.1. Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt 3.2. 2.2 Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình 3.2.1. Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình 3.3. 2.3 Phương pháp trao đổi bằng truy cập trực tiếp bộ nhớ 3.3.1. Phương pháp trao đổi bằng truy cập trực tiếp bộ nhớ 3.4. 2.4 Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ 3.4.1. Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ 4. Chương 3: Một số thiết bị ngoại vi thông dụng 4.1. 3.1 Tổng quan 4.1.1. Tổng quan 4.2. 3.2 Thiết bị đưa tin vào 4.2.1. 3.2.1 Bàn phím 4.2.1.1. Bàn phím 4.2.2. 3.2.2 Chuột 4.2.2.1. Chuột 4.3. 3.3 Thiết bị nhận tin ra 4.3.1. Thiết bị nhận tin ra 4.4. 3.4 Thiết bị nhớ ngoài 4.4.1. Thiết bị nhớ ngoài 4.4.2. 3.4.1 Thiết bị từ tính 1/133 4.4.2.1. Thiết bị từ tính 4.4.3. 3.4.2 Thiết bị quang 4.4.3.1. Thiết bị quang 5. Chương 4: Biến đổi A/D và lập trình ghép nối máy tính 5.1. 4.1 ADC 5.1.1. ADC 5.2. 4.2 DAC 5.2.1. DAC 5.3. 4.3 Ứng dụng của ADC và DAC 5.3.1. Ứng dụng của ADC và DAC 5.4. 4.4 Lập trình ghép nối trên WINDOWS 5.4.1. Lập trình ghép nối trên WINDOWS 6. Tài liệu tham khảo 6.1. Tai lieu tham khao - Ngoai vi va dieu khien Tham gia đóng góp 2/133 Mục lục Muc luc - Ngoai vi va dieu khien Chương I: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG GHÉP NỐI MÁY TÍNH 1.1. Yêu cầu trao đổi thông tin của máy vi tính với môi trường ngoài 1.1.1. Yêu cầu trao đổi tin với người điều hành 1.1.2. Yêu cầu trao đổi tin với thiết bị ngoài 1.1.3. Yêu cầu trao đổi tin trong mạng máy tính 1.2 Các dạng và loại tin trao đổi 1.2.1. Các dạng tin 1.2.2. Các loại tin 1.3 Các khối ghép nối 1.3.1. Khái quát chung về khối ghép nối 1.3.2 Phân loại khối ghép nối 1.4 Thủ tục trao đổi tin của máy tính Chương II: CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI TIN 2.1. Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt 2.1.1. Khái niệm và phân loại ngắt 2.1.2. Sơ đồ điều khiển ngắt 2.2. Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình 2.2.1. Khối ghép nối song song 2.2.2. Vi mạch vào ra theo chương trình 3/133 2.2.3. Sơ đồ ghép nối 2.3. Phương pháp trao đổi bằng truy cập trực tiếp bộ nhớ 2.3.1. Thủ tục trao đổi tin DMA 2.3.2. Vi mạch điều khiển DMAC 2.3.3. Trao đổi tin DMA trong máy vi tính 2.4. Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ Chương III:MỘT SỐ THIẾT BỊ NGOẠI VI THÔNG DỤNG 3.1. Tổng quan 3.2. Thiết bị đưa tin vào 3.2.1. Bàn phím (Keyboard) 3.2.1.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 3.2.1.2. Phương pháp tác động 3.2.2. Chuột (Mouse) 3.2.2.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 3.2.2.2. Phương pháp tác động 3.3. Thiết bị nhận tin ra 3.3.1. Màn hình (Monitor) 3.3.1.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 3.3.1.2. Phương pháp tác động 3.3.2. Máy in (Printer) 3.3.2.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 3.3.2.2. Phương pháp tác động 4/133 3.4. Thiết bị nhớ ngoài 3.4.1. Thiết bị từ tính 3.4.2. Thiết bị quang 3.4.3. Phương pháp tác động Chương IV: BIẾN ĐỔI A/D VÀ LẬP TRÌNH GHÉP NỐI MÁY TÍNH 4.1. ADC (Analog to Digital Converter) 4.1.1. Khái niệm 4.1.2. Một số mạch ghép nối ADC đơn giản 4.2. DAC (Digital to Analog Converter) 4.2.1. Khái niệm 4.2.2. Một số mạch ghép nối DAC đơn giản 4.3. Ứng dụng của ADC và DAC. 4.4. Lập trình ghép nối trên WINDOWS 4.4.1. Tệp *.DLL và cách tiếp cận. 4.4.2. Cách tạo và sử dụng tệp *.DLL trong BASIC và DELPHI 4.4.3. Một số ví dụ minh hoạ. 5/133 Chương 1: Sơ lược về hệ thống ghép nối máy tính 1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài YÊU CẦU TRAO ĐỔI THÔNG TIN CỦA MÁY VI TÍNH VỚI MÔI TRƯỜNG NGOÀI Trong quá trình thực hiện, máy tính cần phải có giao tiếp với môi trường ngoài. Có thể là đưa tin vào (nhập dữ liệu) hoặc đưa tin ra (xuất dữ liệu). Việc trao đổi dữ liệu này có thể thực hiện thông qua người điều hành, các thiết bị nhập xuất khác, các hệ thống chuyên dụng, các máy tính khác Yêu cầu trao đổi tin với người điều hành Người điều hành (người sử dụng) máy tính cần đưa các lệnh, dữ liệu dưới dạng chữ cái và dạng chữ số hoặc các ký tự thông qua bàn phím (Keyboard). Khi người điều hành nhấn vào phím trên bàn phím, những mã (thường là mã ASCII) được tạo ra và được truyền vào bộ nhớ của máy tính, hiển thị trên màn hình các kí tự đã nhấn. Yêu cầu trao đổi tin với thiết bị ngoài Các thiết bị ngoài thông dụng là các thiết bị tối thiểu thường dùng cho một hệ thống máy tính dùng để đưa tin vào và đưa tin ra. Các thiết bị đưa tin vào: - Máy đọc băng giấy dùng để đọc các tin trên các tấm bìa đục lỗ - Máy quét: dùng để quét tài liệu, các bức tranh, ảnh hoặc một vật (mỏng) nào đó - Con chuột, bàn phím Các thiết bi đưa tin ra: - Máy in: in kim, in phun, in Laser 6/133 - Máy đục băng giấy: Đục lỗ trên các tấm bìa Các bộ nhớ ngoài: Các ổ đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD , ổ Flash, đĩa ZIP Yêu cầu trao đổi tin trong mạng máy tính Một máy tính (A) này có thể cần thiết một số dữ liệu tại một máy tính khác (B) trong cùng một mạng máy tính, khi đó, máy tính A sẽ gửi một yêu cầu đến máy tính B. Nếu yêu cầu đó được đáp ứng, thì máy tính B sẽ gửi dữ liệu sang cho máy A. Trong một mạng máy tính, có thể dữ liệu tại một máy tính được nhều máy tính khác cùng khai thác tại một thời điểm. 7/133 1.2 Các dạng và loại tin trao đổi Các dạng và loại tin trao đổi CÁC DẠNG VÀ LOẠI TIN TRAO ĐỔI Các dạng tin Máy vi tính (MVT) chỉ trao đổi in dưới dạng số với các mức logic 0 và 1. Nhưng, các thiết bị ngoại vi (TBNV) lại trao đổi tin với nhiều dạng khác nhau như dạng số, chữ - số, tương tự, âm tần hình sin tuần hoàn. 1. Dạng số: Là chuỗi các bit 0 hay 1 được biểu diễn theo hệ nhị phân (Binary), hệ 8 (Octal), hệ 16 (Hexadecimal). Đó là tin của bàn phím đơn giản. Tin này có thể đưa thẳng vào đường dây số liệu của MVT hay qua một thanh ghi đệm 2. Dạng chữ - số: Dạng này thường được thể hiện thông qua các chữ cái A-Z hoặc chữ số 0-9 bằng một loại mã thông dụng cho mã điện thoại quốc tế ASCII. Mỗi chữ cái hoặc con số được bbiểu diễn bởi tổ hợp 7 hoặc 8 bit nhị phân Như vậy, để nhập dữ liệu vào, bàn phím phải có bộ phận tạo mã ASCII; để in dữ liệu ra màn hình, mã ASCII này cũng phải được biến đổi thành các chữ cái hoặc con số bằng các điểm ảnh của màn hình 1. Dạng tương tự (Analog): Các tin tức vật lý thu được dưới dạng một tín hiệu điện (điện thế, cường độ dòng điện) kéo dài trong một khoảng thời gian t nào đó. Chúng được gọi là các tín hiệu liên tục theo thời gian. Muốn đưa các tín hiệu này vào máy tính, thì chúng phải được biến đổi để trở thành các tín hiệu rời rạc theo thời gian, tức là biến đổi thành các tín hiệu 0 hoặc 1. Hình thức biến đổi này được gọi là biến đổi A/D. Ngược lại, muốn đưa những tín hiệu số 0,1 từ máy tính ra thành các tín hiệu tương tự như vậy, cần phải có hình thức biến đổi D/A. 4. Dạng âm tần hình sin: Tiếng nói của con ngời, một số dạng tín hiệu dao động khác. Các loại tin 1/ Các tin đưa từ máy tính ra thiết bị ngoại vi: Gồm 1 trong 3 loại tin sau: - Tin về địa chỉ: Đó là tin của địa chỉ TBNV, chính xác hơn là địa chỉ của thanh ghi đệm của KGN đại diện cho các thiết bị ngoại vi. Thường được kí hiệu là A 0 -A n-1 . 8/133 [...]... đổi dữ liệu với các TBNV thì có thể thực hiện bằng các lệnh IN và OUT trong chương trình vào ra Các lệnh có cú pháp như sau: IN Acc, Port#; Đưa dữ liệu vào thanh ghi chứa Acc từ cổng Port# OUT Port#,Acc; Đưa dữ liệu từ thanh ghi chứa Acc ra cổng Port# Vào ra có điều kiện và không có điều kiện Vào ra không điều kiện Trao đổi tin không điều kiện,các TBNV luôn ở trạng thái của các thiết bị ngoại vi khác... cổng vào ra các thiết bị ngoại vi 6 cổng XOR 7 cổng OR 8 chốt ba trạng thái 9 Phủ định Not * nhận xét: Khi trao đổi song song giữa máy tính và TBNV: Các đường dữ liệu được nối trực tiếp với thiết bị ngoại vi. Các đường được giải mã địa chỉ có các giá trị cụ thể kết hợp với tín hiệu điều khiển =>cho biết lúc nào cần đọc cần ghi 28/133 Vi mạch vào ra theo chương trình Các hệ vi xử lí trước 8086 sử dụng vi. .. TBNV - Tin về số liệu: Đó là các số liệu cần đưa vào MVT 9/133 1.3 Các khối ghép nối Các khối ghép nối CÁC KHỐI GHÉP NỐI Khái quát chung về khối ghép nối 1/ Vị trí, vai trò: KGN nằm giữa MVT và TBNV, đóng vai trò biến đổi và trung chuyển tin (nhận và truyền) giữa chúng 2/ Nhiệm vụ, chức năng: - Phối hợp trao đổi tin giữa MVT và TBNV về mức và công suất của tín hiệu, về dạng tin, tốc độ và phương thức... hình> OUT ,Al + Đưa dữ liệu vào IN AL,60h + Xuất dữ liệu OUT 61h,AL Ví dụ: lập trình nhập dữ liệu từ cổng PB và đưa ra cổng PA và PC với giả thiết chế độ chọn cổng A và B đều là 0 Giải Bước 1 Phân tích tìm giá trị cấu hình • • • • Chế độ định cấu hình các cổng => bit D7=0 chế độ chọn bằng 0 => D6=D5=D2=0 cổng B vào => D1=1 cổng A Và C ra => D4=D3=D0=0 • 1 0 0 0 0 0 1 0 cw= A2h... sử dụng Hình 2-14: Chế độ xác lập xoá bit cổng C Căn cứ vào các bit cổng C, Ta có thể điều chỉnh quá trình xuất,nhập thông tin qua vi mạch 8255A -> gọi là quá tình điều khiển nhờ xác lập bit và có thẻ xác lập thông qua thông tin này Ghép nối máy tính và thiết bị ngoại vi Hình 2-15: Sơ đồ ghép nối PPI-8255A với máy vi tính Phần ghép nối với máy vi tính + D0 ?D7,A0,A1,RD,Wr nối trực tiếp với các đầu ra... ở trạng thái của các thiết bị ngoại vi khác Nếu thiết bị ngoại vi sẵn sàng thì mới tiến hành trao đổi dữ liệu, cpu chủ động pháp tín hiệu trao đổi Trao đổi tin có điều kiện Trao đổi dữ liệuTrao đổi dữ liệuTBNV sẵn sàng a) Không điều kiện b ) có điều kiệnHình 2-10: Vào ra có điều kiện và không có điều kiệnsaiđúng Trước khi CPU muốn trao đổi dữ liệu, thì nó cần phải kiểm tra trạng thái của TBNV Nếu TBNV... Interupt) thì quay trở lại Stack lấy lại trạng thái ban đầu và trở về chương trình chính Bộ điều khiển ngắt cứng PIC 8259A Trên thực tế có nhiều loại vi xử lý ngắt của nhiều hãng nổi tiếng như ZILOG, MOTOROLA,INTEL Nhưng vi mạch xử lý ngắt sử dụng trong máy tính IBM PC và tương thích là bộ vi điều khiển PIA 8259A Vi mạch này có các ưu điểm là: sắp xếp và xử lí ngắt được tốt 18/133 Có hai dạng PIC 8259S là:... vụ trao đổi tin cho khối ghép nối Mỗi KGN cần vi t chương trình phục vụ trao đổi tin bằng ngôn ngữ ASSEMBLY và khi sử dụng, người lập trình cần vi t chương trình ứng dụng bằng ngôn ngữ bậc cao Các chương trình phục vụ trao đổi tin, cần có các hành động sau: • Khởi động KGN: Ghi các lệnh xác định chế độ (mode) và lời điều khiển KGN và TBNV • Ghi che chắn và cho phép ngắt • Đọc trạng thái thiết bị: bằng... cpu + Reset nối từ cpu qua mạch đảo tới 8255A + CS nối với bộ giải mã các tín hiệu từ các chân địa chỉ (A2?An) của cpu + Phần gép nối với thiết bị ngoại vi: 33/133 Tuỳ thuộc loại thiết bị ngoại vi (vào hoặc ra),số bit đường dây,phương thức trao đổi tin và chế độ trao đổi tin mà có các cách mắt khác nhau • Lập trình cho PPI trong trường hợp chế độ chọn đều bằng 0 • Bước1: Phân tích tìm giá trị cho từ... Ngắt BIOS ngắt trong hệ điều hành vào ra cơ sở 1 ◦ Ngắt của người sử dụng là loại ngắt do người lập trình vi t ra bằng các ngôn ngữ bậc cao hay vi t bằng hợp ngữ 15/133 2 Ngắt cứng:là loại ngắt do các thành phần cứng gây ra.Gồm các loại ◦ Ngắt trong:Ngắt bên trong CPU (ví dụ Phép chia cho 0) ◦ Ngắt ngoài là loại ngắt do các thành phần cứng khác và các thiết bị ngoại vi gây ra.Nó bao gồm hai loại sau . Ngoại vi và giao diện Biên tập bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Ngoại vi và giao diện Biên tập bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Các tác giả: Khoa. dạng và loại tin trao đổi Các dạng và loại tin trao đổi CÁC DẠNG VÀ LOẠI TIN TRAO ĐỔI Các dạng tin Máy vi tính (MVT) chỉ trao đổi in dưới dạng số với các mức logic 0 và 1. Nhưng, các thiết bị ngoại. ra thiết bị ngoại vi: Gồm 1 trong 3 loại tin sau: - Tin về địa chỉ: Đó là tin của địa chỉ TBNV, chính xác hơn là địa chỉ của thanh ghi đệm của KGN đại diện cho các thiết bị ngoại vi. Thường được