Quang báo điều khiển qua internet

Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung PHẦN NỘI DUNG Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 2 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung CHƯƠNG DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Thông tin liên lạc là vấn đề được quan tâm trong xã hội. Ngay từ ngày xưa, con người đã biết vận dụng những gì đã có sẵn để truyền tin như lửa, âm thanh, các dấu hiệu… Ngày nay, với sự phát triển của xã hội thì ngày càng có nhiều cách tiếp cận với những thông tin mới. Ta có thể biết được thông tin qua báo chí, truyền hình, mạng internet, qua các pano, áp phích… Thông tin cần phải được truyền đi nhanh chóng, kịp thời và phổ biến rộng rãi trong toàn xã hội. Và việc thu thập thông tin kịp thời, chính xác là yếu tố hết sức quan trọng trong sự thành công của mọi lĩnh vực. Các thiết bị tự động được điều khiển từ xa qua một thiết bị chủ hoặc được điều khiển trực tiếp qua hệ thống máy tính. Việc sử dụng vi điều khiển để điều khiển hiển thị có rất nhiều ưu điểm mà các phương pháp truyền thống như panô, áp phích không có được như việc điều chỉnh thông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi chương trình. Với những lý do trên, nhóm thực hiện đề tài đưa ra một cách thức nữa phục vụ thông tin là dùng quang báo. Nội dung nghiên cứu của đề tài chính là tạo ra một bảng quang báo ứng dụng trong việc hiển thị thong tin ở các nơi công cộng như công ty, nhà xưởng, nhà ga… Thế giới ngày càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộng hơn. Việc ứng dụng mạng truyền thông công nghiệp vào sản xuất mang lại nhiều thuận lợi cho xã hội loài người, thông tin được cập nhật nhanh chóng và được điều khiển một cách chính xác. Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 3 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI Quang báo ngày nay đã được đưa vào sử dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: truyền thông, quảng cáo, giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức (thay cho các bản tin bằng giấy…). Đề tài có một vị trí quan trọng trong những ứng dụng đòi hỏi cần hiển thị thông tin cập nhật từ internet. lượng thông tin thay đổi liên tục mà các phương pháp khác không thể thực hiện được hoặc quá tốn kém. Xuất phát từ những lợi ích trên, nhóm thực hiện đề tài sẽ thiết kế và thi công mô hình một bảng quang báo có khả năng giao tiếp internet, thân thiện với người sử dụng, và sẽ được hiển thị trên bảng quang báo điều khiển từ xa qua internet. 1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Với khoảng thời gian thực hiện đề tài 4 tuần, nhóm đã thảo luận và chọn nội dung của đề tài như sau: - Tìm hiểu cấu trúc mạn Internet. - Thi công bảng quang báo hiển thị đơn sắc kích thước 8×32 điểm ảnh. - Thay đổi thông tin trên quang báo bằng cách truyền dữ liệu vào vi xử lý thông qua giao diện web. 1.4 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này nhằm giúp người học: - Tăng khả năng tự nghiên cứu cũng như tự học. - Bước đầu tiếp xúc với thực tế. - Vận dụng những kiến thức đã có đồng thời tìm tòi những kiến thức mới để hiểu sâu sắc hơn trong lĩnh vực này. Để thiết kế được một hệ thống như đã nêu ở trên thì người nghiên cứu phải nắm vững kiến thức chuyên ngành điện tử, tìm hiểu, nghiên cứu qua sách vở, tài liệu nước ngoài và dạng mạch thực tế để thi công phần cứng. Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 4 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung 1.5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: - Các phương án điều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trận. - Tìm hiểu vi điều khiển PIC16F877A. - Tìm hiểu vi điều khiển PIC 18LF4680. - Tìm hiểu phương pháp lập trình CCS cho PIC. - Tìm hiểu phương pháp lập trình nhúng trang web vào vi xử lý 18LF4680. - Tìm hiểu IC giao tiếp Ethetnet ENC28J60. - Bảng quang báo led ma trận kích thước 8 x 32 điểm ảnh. 1.6 LẬP KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU: Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã kết hợp sử dụng nhiều phương pháp và phương tiện hỗ trợ gồm có: - Tham khảo tài liệu: kỹ thuật xung, kỹ thuật số, điện tử căn bản, vi điều khiển…. - Quan sát. - Thực nghiệm. - Tổng kết kinh nghiệm. - Phương tiện: máy vi tính, Internet, thư viện…. Kế hoạch nghiên cứu: - Tuần 1: Nhận đề tài và lập đề cương tổng quát. Thu thập tài liệu và lập đề cương chi tiết. - Tuần 2, 3, 4: Thiết kế thi công và viết báo cáo. Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 5 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET 2.1. Giới thiệu: Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có thể được truy nhập công cộng gồm các mạng máy tính được liên kết với nhau. Hệ thống này truyền thông tin theo kiểu nối chuyển gói dữ liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa (giao thức IP). Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng máy tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp, của các viện nghiên cứu và các trường đại học, của người dùng cá nhân, và các chính phủ trên toàn cầu. Chúng cung cấp một khối lượng thông tin và dịch vụ khổng lồ trên internet. Mạng Internet mang lại rất nhiều tiện ích hữu dụng cho người sử dụng, một trong các tiện ích phổ thông của Internet là hệ thống thư điện tử (email), trò chuyện trực tuyến (chat), máy truy tìm dữ liệu (search engine), các dịch vụ thương mãi và chuyển ngân, và các dịch vụ về y tế giáo dục như là chữa bệnh từ xa hoặc tổ chức các lớp học ảo. Nguồn thông tin khổng lồ kèm theo các dịch vụ tương ứng chính là hệ thống các trang Web liên kết với nhau và các tài liệu khác trong WWW (World Wide Web). Trái với một số cách sử dụng thường ngày, Internet và WWW không đồng nghĩa. Internet là một tập hợp các mạng máy tính kết nối với nhau bằng dây đồng, cáp quang, v.v ; còn WWW, hay Web, là một tập hợp các tài liệu liên kết với nhau bằng các siêu liên kết (hyperlink) và các địa chỉ URL, và nó có thể được truy nhập bằng cách sử dụng Internet. 2.2. Hoạt động của mạng internet 2.2.1. Các Giao Thức ( Protocols). Các giao thức là tập các luật mà các máy tính phải tuân theo khi giao tiếp trên Internet.  Tranmission Control Protocol (TCP): thiết lập kết nối giữa hai máy tính để truyền tải dữ liệu, chia dữ liệu thành những gói nhỏ và đảm Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 6 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung bảo việc truyền nhận dữ liệu. TCP là giao thức hướng kết nối (connection-oriented protocol).  User Datagram Protocol (UDP): thiết lập kết nối nhanh nhưng không chắc chắn giữa các máy tính để truyền tải dữ liệu, cung cấp ít dịch vụ đểkhắc phục lỗi.  Internet Protocol (IP): điều chỉnh đường đi của những gói dữ liệu đường truyền nhận trên Internet. TCP là giao thức phi kết nối (connectionless protocol).  HTTP: cho phép trao đổi thông tin trên Internet.  FTP: cho phép truyền nhận file trên Internet.  SMTP: cho phép gửi thư điện tử trên Internet.  POP3: cho phép nhận thư điện tử trên Internet. TCP/IP được dùng làm giao thức chuẩn khi giao tiếp trên Internet vì nó độc lập với nền của hệ thống (platform independent) và không có tổ chức nào có quyền sở hữu giao thức này. 2.2.2. Địa Chỉ IP ( IP Adress). Internet là một mạng kết nối rộng lớn giữa các máy tính. Để xác định một máy tính trên mạng này, người ta dùng một con số gọi là địa chỉ IP. Địa chỉ IP gồm một tập 4 số nhỏ hơn 255 và được ngăn cách bởi các dấu ‘.’. Ví dụ: 41.212.196.197. 2.2.3. Mô Hình Khách – Chủ ( Client – Server Model). Internet dựa trên mô hình khách – chủ (client – server), trong đó dữ liệu được trao đổi thông qua các trang web. Trong mô hình client – server, mỗi máy tính được xác định bởi một địa chỉ Internet protocol (IP) và cả máy tính client, server cùng chấp nhận một giao thức chung để để giao tiếp với nhau. Trong mô hình khách - chủ, máy khách (client computer) yêu cầu thông tin từ một máy chủ (server). Máy chủ chấp nhận yêu cầu và gửi Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 7 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung thông tin về cho máy khách. Việc trao đổi thông tin này được diễn ra thông qua những trang web. 2.2.4. Hệ Thống Tên Miền ( DNS- Domain Name System). Mỗi máy tính trên mạng Internet được xác định bằng địa chỉ IP, nhưng con số này rất khó nhớ. Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng hệ thống tên miền để đặt tên cho máy tính. Ví dụ: tên miền www.yahoo.com ứng với địa chỉ IP 216.109.127.28. request web page Miền (domain) ứng với một tập các máy tính trên Internet. Phần mở rộng của tên miền (domain name extension) được dùng để xác định quốc gia hay tổ chức. 2.3. Kết Nối Internet. Để kết nối với Internet cần có một số yêu cầu về phần cứng và phần mềm sau:  Phần cứng: máy tính, kết nối thông qua đường dây điện thoại hoặc kết nối cáp, modem.  Phần mềm: kết nối internet, hệ điều hành, giao thức TCP/IP, trình duyệt web. Các yêu cầu thiết yếu khi kết nối với Internet: kết nối với Internet thông qua một nhà cung cấp Internet (Internet Service Provider), modem, trình duyệt và địa chỉ URL. 2.4. Giao Thức TCP/IP: TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất với nhau. TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol (Giao thức Điều Khiển Truyền thông)/Internet Protocol (Giao thức Internet), ngày nay TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong c ác mạng cục bộ cũng như trên mạng Internet toàn cầu. TCP/IP không chỉ gồm 2 giao thức mà thực tế nó là tập hợp của nhiều giao thức. Chúng ta gọi đó là 1 hệ giao thức hay bộ giao thức (Suite Of Protocols). Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 8 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng, trong mô hình này là (theo thứ tự từ trên xuống): + Tầng ứng dụng (Application Layer) + Tầng giao vận (Transport Layer) +Tầng mạng (Internet Layer) + Tầng liên mạng (Network Interface Layer) Hình 2.1 Kiến trúc TCP/IP Tầng liên mạng (Network Interface Layer): Tầng Liên Mạng có trách nhiệm đưa dữ liệu tới và nhận dữ liệu từ phương tiện truyền dẫn. Tầng này bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng(Card Mạng và Cáp Mạng) và chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy nhập đường truyền vật lý qua thiết bị giao tiếp mạng đó. Tầng mạng (Internet Layer): Nằm trên tầng liên mạng. Tầng này có chức năng gán Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 9 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung địa chỉ, đóng gói và định tuyến (Route) dữ liệu. Bốn giao thức quan trọng nhất trongtầng này gồm: IP (Internet Protocol): Có chức năng gán địa chỉ cho dữ liệu trước khi truyền và định tuyến chúng tới đích. ARP (Address Resolution Protocol): Có chức năng biên dịch địa chỉ IP của máy đích thành địa chỉ MAC (Media Access Control). ICMP (Internet Control Message Protocol): Có chức năng thông báo lỗi trong trường hợp truyền dữ liệu bị hỏng. IGMP (Internet Group Management Protocol): Có chức năng điều khiển truyền đa hướng (Multicast). Tầng giao vận (Transport Layer): Có trách nhiệm thiết lập phiên truyền thông giữa các máy tính và quy định cách truyền dữ liệu 2 giao thức chính trong tầng này gồm có hai giao thức chính: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol). TCP cung cấp các kênh truyền thông hướng kết nối và đảm bảo truyền dữ liệu một cách tin cậy, nó cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time-out để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi. TCP thường truyền các gói tin có kích thước lớn và yêu cầu phía nhận xác nhận về các gói tin đã nhận. Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa. UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng. UDP cung cấp kênh truyền thông phi kết nối, nó chỉ gửi các gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích. Các ứng dụng dùng UDP thường chỉ truyền những gói có kích thước nhỏ, độ tin cậy dữ liệu phụ thuộc vào từng ứng dụng. Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên. Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 10 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet GVHD:Trương Quang Trung Tầng ứng dụng (Application Layer): Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng. Một số giao thức thông dụng trong tầng này là: DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Giao thức cấu hình trạm động. DNS (Domain Name System): Hệ thống tên miền SNMP (Simpe Network Management Protocol): Giao thức quản lý mạng đơn giản. FTP (File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập tin TFTP (Trivial File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập tin bình thường SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức truyền thư đơn giản. TELNET 2.5. Công Nghệ Ethernet: Hơn 20 năm trước, Ethernet ra đời mang lại một mạng truyền dữ liệu nối tiếp tốc độ cao; tới nay, nó đã trở thành một chuẩn được chấp nhận khắp thế giới, và là giao thức thống trị các mạng LAN. Hơn 85% kết nối mạng được cài đặt trên thế giới là Ethernet. Tốc độ truyền dữ liệu phổ biến nhất của Ethernet là 10 triệu bit/s (10 Mbps), mặc dù vậy, hầu hết các mạng hiện nay đang được nhanh chóng nâng cấp lên Fast Ethernet với tốc độ 100 Mbps. Ethernet thường gắn với hệ điều khiển công nghiệp qua một điều khiển độc lập kết nối với PC hay mạng bằng cáp Ethernet. Ngày 22 tháng 5 năm 1973, Robert Metcalfe thuộc Trung tâm Nghiên cứu Palto Alto của hãng Xerox – PARC, bang California, đã đưa ra ý tưởng hệ thống kết nối mạng máy tính cho phép các máy tính có thể truyền dữ liệu với nhau và với máy in lazer. Lúc này, các hệ thống tính toán lớn đều được thiết kế dựa trên các máy tính trung tâm đắt tiền (mainframe). Điểm khác biệt lớn mà Ethernet mang lại là các máy tính có thể trao đổi thông tin trực Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 11 [...]... 2007-2010 Trang 12 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang • FCS mang CRC (cyclic redundancy checksum): phía gửi sẽ tính toán trường này trước khi truyền khung Phía nhận tính toán lại CRC này theo cách tương tự Nếu hai kết quả trùng nhau, khung được xem là nhận đúng, ngược lại khung coi như là lỗi và bị loại bỏ Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 13 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung... để giao tiếp với vi điều khiển 2 Khối giám sát và điều khiển ENC28J60 3 Bộ nhớ đệm Sram cho viêc truyề và nhận gói tin 4 Khối giám sát việc truy cập vào bộ nhớ đệm 5 Khối Bus dữ liệu giả mã lệnh thông qua SPI 6 Module Mac theo chuẩn IEEE802.3 7 Module PHY mã hóa và giải mã tín hiệu điện Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 16 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang Hình 3.3 Sơ đồ... 2007-2010 Trang 18 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang Hình 3.8 Quá trình ghi vào bộ đệm lệnh Hình 3.9 Quá trình ghi vào lệnh của hệ thống Mặc dù đã được thiết kế theo cấu trúc “stand alone” (một chip làm hết các việc) nhưng việc điều khiển để vi mạch này hoạt động được là rất phức tạp và đòi hỏi có hiểu biết khá toàn diện về vi điều khiển, mạch điện tử và mạng Internet Tuy nhiên,... ghi chú MPFS_USE_PGRM hoặc MPFS_USE_EEPROM Nếu dữ liệu vào EEPROM ngoài thì sử dụng thêm tập tin"Xeeprom.c" Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 36 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang CHƯƠNG V: GIỚI THIỆU LED MA TRẬN VÀ BẢNG QUANG BÁO Ngày nay khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương tiện kỹ thuật mới vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết Khi bạn đến... có thể tạo ra một vấn đề khác, như tại một vài socket không nhận đủ bộ đệm truyền và không báo thới gia sử dụng các socket Trong hoàn cảnh này các máy chủ và máy địa phương không thể liên lac với Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 31 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang nhau Để tránh điều này, người dùng phải đảm bảo rằng có đủ bộ đệm truyền cho tất cả các socket 4.5.8 Dynamic... for SLIP Address Resolution Protocol ARPTsk.c MAC.c or SLIP.c IP Helpers.c IP.c Internet Protocol MAC.c or SLIP.c ICMP Helpers.c ICMP.c Internet Control Message Protocol StackTsk.c IP.c MAC.c or SLIP.c Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 25 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung TCP Helpers.c StackTsk.c GVHD:Trương Quang Transmission Control Protocol UDP.c IP.c MAC.c or SLIP.c UDP Helpers.c StackTsk.c... MAX_UDP_SOCKETS 201-1500 TCP.c, Xác định kích MAC.c thước bộ đệm Xác định tổng số truyền qua bộ đệm MAX_TX_BUFFER_COUNT 1-255 MAC.c con số này được hạn chế bởi kích thước bộ đệm của MAX_HTTP_CONNECTIONS Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 1-255 HTTP.c Mac Xác định số lượng Trang 24 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang tối da HTTM được MPFS_WRITE_PAGE_SIZE (MPFS.h) FTP_USER_NAME_LEN (FTP.h) MAX_HTTP_ARGS.. .Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang tiếp với nhau mà không cần qua máy tính trung tâm Mô hình mới này làm thay đổi thế giới công nghệ truyền thông Chuẩn Ethernet 10Mbps đầu tiên được xuất bản năm 1980 bởi sự phối hợp phát... thể yêu cầu một tập tin nào đó được truyền lại người sử dụng có thể xác định được kích thước của bộ đệm nhờ vào file Mac.c Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 27 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang 4.5.2 Serial Line Internet Protocol (SLIP) Lớp SLIP sử dụng cáp nối tiếp như các giao tiếp phương tiện truyền thông, thay vì cáp ethernet SLIP không đòi hỏi phải có NIC, do đó cung... không được kích hoạt, bộ nhớ cache là không được định nghĩa và tương ứng với bộ nhớ RAM và bộ nhớ chương trình không được sử dụng Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2007-2010 Trang 28 Quang Báo Điều Khiển Qua Internet Trung GVHD:Trương Quang 4.5.4 Internet Protocol (IP) Lớp IP của TCP / IP Stack được thực hiện bởi các tập tin "IP.c" Các phần đầu tập tin "IP.h"xác định các dịch vụ được cung cấp bởi lớp này Trong kiến