Ngoại vi và giao diện 2

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/7e097a43 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. Chượng 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~ 4.1.2. 3.2.1 Bàn phím 4.1.2.1. Bàn phím 4.1.3. 3.2.2 Chuột 4.1.3.1. Chuột 4.2. 3.3 Thiết bị nhận tin ra 4.2.1. Thiết bị nhận tin ra 4.3. 3.4 Thiết bị nhớ ngoài 4.3.1. Thiết bị nhớ ngoài 4.3.2. 3.4.1 Thiết bị từ tính 4.3.2.1. Thiết bị từ tính 1/120 4.3.3. 3.4.2 Thiết bị quang 4.3.3.1. 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~ Tham gia đóng góp 2/120 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 3/120 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 4/120 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. 5/120 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 6/120 - 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. 7/120 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 . 8/120 [...]... đọc cần ghi 28 / 120 Vi mạch vào ra theo chương trình Các hệ vi xử lí trước 8086 sử dụng vi mạch vào ra theo chương trình PPI 825 5 loại vi mạch nay có các dặc điểm sau: • Có bộ nhớ (25 6*8bit), timer 14 bit theo chương trình • Không có chế độ khác nhau, khả năng lập xoá các bit của C đối thoại 825 5A Loại vi mạch này cho phép lập xoá các bit của các cổng C cho đối thoại 1 40PPI 825 5A20 21 Hình 2- 12: Sơ đồ chân... qua vi mạch 825 5A -> 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- 825 5A với máy vi tính Phần ghép nối với máy vi tính + D0 ?D7,A0,A1,RD,Wr nối trực tiếp với các đầu ra tương ứng trong cpu + Reset nối từ cpu qua mạch đảo tới 825 5A + CS nối với bộ giải mã các tín hiệu từ các chân địa chỉ (A2?An)... ? ID2 (tại bít ID0 ? ID2 ) ghi thứ tự của PIC tớ +)IW4 Hình 2- 7: Dạng từ điều khiển khởi động b/ các từ điều khiển hoạt động 23 / 120 OCW1 ;có A0 =1 để ghi chắn 8 bit ngắt M0?M7 cho các lối vào ngắt IR0?IR7 với Mi=1 => xác lập chuẩn Mi=0 => xoá OCW2 ghi sự phục vụ ngắt theo ưu tiên vòng với A0=0 OCW3 Ghi sự che ngắt đặc biệt cho các chế độ đặc biệt SNM và ESMM với A0=0;D3=3; * OCW1 * OCW2 OCW3 24 / 120 ... Stack lấy lại trạng thái ban đầu và trở về chương trình chính Bộ điều khiển ngắt cứng PIC 825 9A 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 825 9A Vi mạch này có các ưu điểm là: sắp xếp và xử lí ngắt được tốt 18/ 120 Có hai dạng PIC 825 9S là: • DIP (Dual Inline Package):... hàng chân Hìn 2- 4: Sơ đồ chân của PIC 825 9A Trong đó: CS (1) :Chip select chọn mạch điều khiển WR (2) : Write (lối vào của lệnh Ghi ) RD (3) : Read (lối vào lệnh đọc ) D0 ?D7 (11?4) các bit dữ liệu hai chiều CAS0 ( 12) , CAS1 (13), CAS2 (15) Lối vào mắc tầng của PIC chủ với PIC tớ SP/EN (16) Slave Programming /ANble INT (17) Lối ra yêu cầu ngắt IR0 ?IR7 (18 ?25 ) các vào lối yêu cầu ngắt INTA (26 ):Lối ra yêu... ngắt A0 (27 ):Địa chỉ chọn thanh ghi lệnh Vcc (28 ): Nguồn nuôi 19/ 120 Sơ đồ cấu trúc Hình 2- 5: Sơ đồ khối của 825 9A 1 2 3 4 5 6 7 8 Bộ đệm dữ liệu (Data Buffer) được sử dụng khuếch đại dữ liệu Logic đọc ghi (read/write Logic) Điều khiển đọc ghi Bộ đệm và so sánh nối tầng:Nối PIC 825 9A thành PIC tớ Logic điều Khiển (Control Logic)tạo các tín hiệu ghi và đọc các thanh ghi đệm thanh ghi ISR(In Service Register):... OCW3 24 / 120 Hình 2- 8: Dạng bit của các từ điều khiển hoạt động 1 .2. 3 Sơ đồ điều kiển ngắt của 8086 Hình 2- 9: Sơ đồ ngắt cứng của 80x86 - Mức ưu tiên cao nhất là NMI ngắt không che được - Mức ưu tiên thấp nhất từ IRQ0?IRQ15 Mạch 825 9A Master Slave chức năng IRQ0 Lối ra bộ đệm thời gian IRQ1 Bàn phím bộ đệm ra 25 / 120 IRQ2 ngắt từ 825 9A thứ 2 IRQ8 Ngắt thời gian thực IRQ9 tương tự IRQ2 (coi là dành riêng)... 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 Nếu thiết bị ngoại vi sẵn sàng thì mới tiến... không 20 / 120 Cổng và các từ điều khiển Hình 2- 6: Lưu đồ hoạt động PIC 825 9A có 4 từ điều khiển khởi động từ ICW1?ICW4 (Intialization Control Word) và ba từ điều khiển hoạt động từ OCW1?OCW3 (Operation Control Word) Các từ điều khiển có ý nghĩa như sau: a/ Từ điều khiển khởi động Vi mạch PIC 825 9A được khởi động để hoạt động từ điều khiển khởi động ICW1 ? ICW4 sự hoạt động này theo lưu đồ sau: 21 / 120 -... chỉ một hay nhiều vi mạch 825 9A và các địa chỉ A5?A7 của chương trình con xử lí ngắt + Nếu D1=S1=1 thì chỉ có một mạch (SNGL=1) + Nếu D1=S1 =0 thì chỉ có nhiều mạch - ICW2 chỉ các địa chỉ từ A6? A15 và A0 =1của chương trình con xử lí ngắt - ICW3 được sử dụng khi có từ hai PIC trở lên ICW1 ICW2 ICW3 được sử dụng khi có từ 2 PIC trở nên (Một PIC chủ có thể ghép thêm 8 PIC tớ ) 22 / 120 +)ICW 3 cho PIC . song 2. 2 .2. Vi mạch vào ra theo chương trình 3/ 120 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 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. 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