Bài giảng Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối

Bài giảng Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối nhằm giúp sinh viên phân biệt các chuẩn ghép nối ngoại vi thông dụng hiện nay như COM, LPT, USB, IEEE1394,...; trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị ngoại vi cơ bản: chuột, bàn phím, màn hình, modem...; lập trình ghép nối với các thiết bị ngoại vi.

Mục tiêu môn học  Sau kết thúc môn học này, sinh viên • Phân biệt chuẩn ghép nối ngoại vi thông dụng COM, LPT, USB, IEEE1394… • Trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt động số thiết bị ngoại vi bản: chuột, bàn phím, hình, modem… • Lập trình ghép nối với thiết bị ngoại vi thông qua cổng COM, LPT cổng USB Môn học: Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối (tài liệu lưu hành nội bộ) GV: Phạm Văn Thuận Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính Khoa CNTT- ĐH BKHN email: thuanpv@it-hut.edu.vn Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Nội dung môn học  Tài liệu tham khảo chính: Bùi Quốc Anh - Bài giảng Thiết bị ngoại vi kỹ thuật ghép nối Ngô Diên Tập - Kỹ thuật ghép nối máy tính Scott Mueller - Upgrading and Repairing PCs, 17 edition Địa download tài liệu ftp://dce.hut.edu.vn/thuanpv Chương Mở đầu Chương Kỹ thuật ghép nối Chương Các thiết bị ngoại vi: Cấu tạo & hoạt động Chương Lập trình ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chương 1-Mở đầu 1.1 Kiến trúc hệ vi xử lý/máy tính 1.2 Hoạt động hệ thống máy tính 1.1 Kiến trúc hệ vi xử lý/máy tính •Gồm phần: Hệ trung tâm (CS) Giao tiếp (Interface) Ngoại vi (Peripheral, Wide world) Bus Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 1.1 Kiến trúc hệ vi xử lý/máy tính  Hệ vi xử lý: mang nghĩa tổng quát, hệ thống bao gồm thành phần trên, có khả tương tác xử lý công việc  Hệ nhúng: hệ vi xử lý thiết kế có chức chuyên dụng Vd:Các hệ thống Lò vi sóng, Máy giặt,…  Máy tính cá nhân: trường hợp cụ thể hệ vi xử lý * Hệ trung tâm (CS)  Hệ trung tâm (Central Sub System) gồm: Bộ nhớ (Main Memory)! Khối xử lý trung tâm! (CPU-center processing unit) Các đơn vị điều khiển (Controllers)! Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Các điều khiển (Controllers)  Controllers: Là vi mạch có chức điều khiển nhằm nâng cao hiệu hoạt động hệ thống, bao gồm: (vd?) • Bộ điều khiển ưu tiên ngắt: PIC – Priority Interrupt Controller, Intel 8259A • Bộ điều khiển truy nhập trực tiếp nhớ DMAC – Direct memory Access Controller, Intel 8237A Các điều khiển (Controllers)  Bộ định thời (Timer): mạch tạo khoảng thời gian PIT- Programmable Interval Timer, Intel 8254  Mạch quản lý nhớ: MMU- Memory Management Unit, sau thường built on chip với CPU  Bus controller/Arbitor Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 10 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Bus  Khái niệm chung bus: Thiết bị ngoại vi  Các thiết bị đầu vào ?: • Bus: tập hợp đường kết nối để truyền thông tin thành phần hệ vi xử lý Thông tin đường kết nối nhằm phục vụ cho mục đích • Độ rộng bus: số đường dây truyền thơng tin đồng thời bus  Có loại bus: • Bus địa (address bus) • Bus liệu (data bus) • Bus điều khiển (control bus) • Chuột, bàn phím, touch screen • Modem, NIC • Joy Stick, camera,…  Các thiết bị đầu ?: • Màn hình: CRT, LCD, Plasma • Máy in: in laser, in kim, in phun • Máy chiếu,Modem, loa,… 11 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 12 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi  Giao tiếp (interface): Làm nhiệm vụ kết nối Hệ trung tâm (CS) với Thiết bị ngoại vi  Lý cần có interface ?:  Các thiết bị lưu trữ ?: • • • • Giao tiếp (interface) Đĩa mềm Đĩa cứng Đĩa quang: CD, DVD Bộ nhớ flash * • Sự khác CS với thiết bị ngoại vi: mức tín hiệu, tốc độ, chế độ làm việc đồng hay không,…  Để thực giao tiếp, cần có: • Mạch điện tử thích ứng Chương trình điều khiển (device driver) • Mạch điện tử: Cổng vào-ra, Controller, chuyển đổi AD-DA 13 14 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Ví dụ 1.2 Hoạt động hệ thống máy tính  Hoạt động hệ thống: Vd: Máy IBM-PC * • • • • Khởi tạo hệ thống Thực truy cập nhớ trực tiếp DMA (nếu có) Thực trương trình phục vụ ngắt (nếu có) Thực chương trình: nhận lệnh, giải mã, thực thi lệnh 15 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 16 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Hoạt động hệ thống  Khởi tạo hệ thống: xảy ?: Khởi tạo PC= địa lệnh thực thi DMA? y n Ngắt? Khởi tạo hệ thống Machine On Halt y y n DMA? • Hệ thống bật lần đầu :Cold boot/cold start • Hệ thống bị khởi động lại nguồn điện cung cấp tắt-bật đột ngột: hard reboot/cold reboot/frozen reboot/ hard reset n y MaskOn n y vd: bấm nút reset PC = Intr Vector Nhận lệnh • Hệ thống khởi động lại với kiểm soát phần mềm, nguồn điện cung cấp trì:Warm reboot/ soft reboot / soft reset Giải mã lệnh Thực thi lệnh vd: bấm Ctr + Alt + Dell chọn restart L­u ®å tỉng qu¸t cđa hệ VXL 17 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 18 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Khởi tạo hệ thống POST  Q trình khởi tạo hệ thống • POST (Power On Seft Test): kiểm tra thành phần quan trọng xử lý, nhớ, card hình, điều khiển đĩa…nhận dạng khởi động thiết bị kết nối với máy tính • SETUP (Nếu người dùng muốn): cấu hình thơng số liên quan đến bo mạch chủ, chipset, ngày tháng, mật khẩu, thiết lập thứ tự ưu tiên BOOT… -> Lưu vào CMOS RAM • Nạp hệ điều hành: chạy chương trình Bootstrap loader (lưu ROM BIOS) • Hệ điều hành nạp driver từ ổ cứng vào nhớ RAM 19 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 20 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối POST Khởi tạo hệ thống  ROM BIOS: chip chứa tập hợp chương trình triệu gọi khởi tạo hệ thống • • • • POST program Setup Bootstrap loader BIOS 21 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 22 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối BIOS  BIOS: chứa chương trình cho phép hệ điều hành giao tiếp, điều khiển thiết bị nối ghép với hệ thống  BIOS Chương trình thơng thường: khơng phải tất đoạn mã BIOS nạp từ ổ đĩa, có đoạn mã nạp từ chip nhớ ROM mainboard card mở rộng BIOS  Chương trình BIOS máy tính PC gồm nguồn sau • Motherboard ROM • Adapter card ROM (ví dụ: card hình) • Load từ ổ đĩa vào nhớ RAM (Device driver) 23 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 24 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối BIOS Chương 2-Kỹ thuật ghép nối 2.1 Các phương pháp truyền tin 2.2 Giao thức ghép nối 2.3 Các phương pháp trao đổi thông tin Sơ đồ phân cấp máy tính PC 25 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 26 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Các phương pháp truyền tin  Truyền song song (Parallel) & truyền nối tiếp (Serial)  Truyền đồng (Synchronous) & không đồng (Asynchronous) 2.1 Các phương pháp truyền tin Truyền song song  Cho phép truyền số liệu đồng thời bit từ liệu nhịp truyền  Ưu điểm: Truyền đồng thời nhiều bit liệu  Nhược điểm: Khoảng cách truyền ngắn  VD: cổng song song (LPT), bus vào (PCI, ISA) 27 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 28 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.1 Các phương pháp truyền tin Truyền nối tiếp  Trao đổi thông tin theo phương thức truyền nối tiếp truyền liên tiếp bit đường truyền  VD: PS2, COM, USB… Truyền tin nối tiếp  Lý sử dụng truyền thơng tin nối tiếp: • Bus liệu hệ VXL thiết kế để trao đổi liệu song song với mạch vào-ra Tuy nhiên nhiều trường hợp, người ta phải thực trao đổi thông tin nối tiếp có tốc độ chậm • Khoảng cách hai đơn vị cần trao đổi liệu tương đối lớn -> giảm giá thành 29 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 30 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Truyền tin nối tiếp Truyền tin nối tiếp Hệ thống trao đổi thông tin nối tiếp gồm có dạng: • Đơn cơng (Simplex Connection): số liệu truyền theo hướng • Bán song cơng (Half-Duplex): số liệu truyền theo hướng, thời điểm truyền theo hướng • Song cơng (Full-Duplex): số liệu truyền đồng thời theo hướng 31 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 32 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Truyền tin nối tiếp  Phương thức hoạt động: • Ở đầu phát, liệu dạng song song chuyển thành liệu dạng nối tiếp Tín hiệu nối tiếp sau truyền liên tiếp bit đường dây Truyền tin nối tiếp Truyền liệu nối tiếp đồng  Các thiết bị sử dụng chung nguồn xung clock phát thiết bị từ nguồn Mỗi bit truyền thời điểm xung clock chuyển mức (sườn lên sườn xuống xung) • Ở đầu thu, tín hiệu nối tiếp biến đổi ngược lại để chuyển sang dạng song song thích hợp cho việc xử lý  Bộ nhận sử dụng chuyển mức xung để xác định thời điểm đọc bit Nó đọc bit sườn lên hay sườn xuống xung theo mức logic cao thấp 33 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 34 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Truyền tin nối tiếp 2.2 Giao thức ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối (Interfacing Protocol) 2.2.2 Chuẩn RS232 2.2.3 Chuẩn LPT 2.2.4 Chuẩn USB 2.2.5 Chuẩn IEEE1394 Truyền liệu nối tiếp khơng đồng  Một gói liệu truyền bao gồm bit start để đồng hóa nguồn clock, nhiều bit stop để báo kết thúc truyền byte  Ngồi khung truyền cịn có bit parity even,odd,mark hay space 35 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 36 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  Giao thức ghép nối quy định Giao thức ghép nối  Tín hiệu (signals) • • • • Tín hiệu (signals) Khn dạng liệu (Data format) Tốc độ (Rate) Cơ chế phát sửa lỗi (Error Detection & Error correction) • Lệnh truyền & phản hồi (Command set & response) • Kịch (scenario) • Khái niệm tín hiệu: tương tự,rời rạc, lượng tử hóa, số • Mơ hình ghép nối Analog 37 38 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Khái niệm phân loại Khái niệm phân loại  Phân loại:  Tín hiệu biểu vật lý thông tin  Về mặt tốn, tín hiệu hàm nhiều biến độc lập Các biến độc lập là: thời gian, áp suất, độ cao, nhiệt độ…  Biến độc lập thường gặp thời gian  Một ví dụ tín hiệu có biến độc lập thời gian: tín hiệu điện tim Xét trường hợp tín hiệu hàm biến thời gian Tín hiệu tương tự: biên độ (hàm), thời gian (biến) liên tục Ví dụ: x(t) Tín hiệu rời rạc: biên độ liên tục, thời gian rời rạc Ví dụ: x(n) 39 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 40 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Khái niệm phân loại Khái niệm phân loại  Tín hiệu lượng tử hóa (Quantified signal): thời gian liên tục biên độ rời rạc Đây tín hiệu tương tự có biên độ rời rạc hóa  Tín hiệu số (Digital signal): thời gian rời rạc biên độ rời rạc Đây tín hiệu rời rạc có biên độ lượng tử hóa 41 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Xử lý số tín hiệu  Sơ đồ khối xử lý số tín hiệu Lấy mẫu & biến đổi tương tự-số ADC Xử lý tín hiệu số Biến đổi số tương tự Tại lại sử dụng tín hiệu số ?  Để xử lý tự động (bằng máy tính)  Giảm nhiễu  Cho phép lưu nhiều lần mà chất lượng không thay đổi  Các xử lý tín hiệu số (DSP)  Khi chế tạo hàng loạt có chất lượng xử lý đồng chất lượng xử lý khơng thay đổi theo thời gian Tín hiệu số Tín hiệu tương tự 42 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Tín hiệu tương tự DAC 43 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 44 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mơ hình ghép nối Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số Mơ hình ghép nối Analog 45 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 46 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mô hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số  Sensors: • Là vật liệu/thiết bị dùng để chuyển đổi đại lượng vật lý không điện (T, RH, p, L, v, a, F, pH, F, ) thành tín hiệu điện (u, i, R, f) • Vật liệu: đặc tính tự nhiên vật chất – ví dụ cặp nhiệt độ, điện tim, …  Process: • Là q trình công nghệ như: dây chuyền giấy; dây chuyền luyện-nung-cán thép, sản xuất-trộn phân bón NPK, nhà máy phát điện 47 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 48 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số   Conditioners: • Vì tín hiệu từ sensors thường nhỏ, có nhiễu phi tuyến => có mạch điện tử analog để xử lý tín hiệu: khuếch đại, lọc nhiễu, bù phi tuyến cho phù hợp MUX: analog multiplexer – dồn kênh • Inputs: n bit chọn kênh, có 2n kênh số đo analog, đánh số từ 2n-1; • Output: kênh chung thơng với số 2n inputs nhất; • Như cần hệ VXL/MT ADC thu thập nhiều điểm đo công nghệ 49 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số  50 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số  ADC: analog to digital convertor: • Rời rạc hóa t/h thời gian số hóa t/h – lượng tử hóa • Có nhiều phương pháp/tốc độ/địa ứng dụng chuyển đổi Trích mẫu giữ - Sample & Hold: • Dùng để trích mẫu t/h có xung sample (100s ns vài us) giữ nguyên giá trị t/h khoảng thời gian lâu để ADC chuyển đổi ổn định; • Chỉ dùng trường hợp tín hiệu biến thiên nhanh tương đối so với thời gian c/đ ADC; • Nâng cao độ xác tần số tín hiệu 51 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 52 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số   Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số  Central system: hệ nhúng/MT: • CPU, mem, bus, IO port, CSDL, net; • thu thập xử lý số đo DAC: digital to analog convertor • Biến đổi tín hiệu số => liên tục tg rời rạc gt; Mạch điện tử analog: • Có nhiều kiểu chức tùy thuộc ứng dụng:  Lọc – tái tạo, tổng hợp âm thanh;  Khuếch đến cấu chấp hành;  Cách ly quang học đề ghép nối với thiết bị công suất lớn (motor, breaker, ) 53 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 54 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mô hình ghép nối hệ đo lường-điều khiển số Một số hệ thống sử dụng ADC - DAC  Actuators: cấu chấp hành • Là lớp thiết bị để tác động trở lại dây chuyền công nghệ; • Cơ học: motor (3 phase Sync/Async, single phase, dc, step) robot, printer’s motor, FDC/HDC motors • Điều khiển dòng lượng điện: SCR (thyristor), Triac, Power MOSFET, IGBT • Điều khiển dịng chất lỏng/khí/gas: valves (percentage, ON/OFF valves) Hệ thu thập số liệu – Điều khiển từ xa 55 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 56 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  Tín hiệu (signals)  Tín hiệu (Signals) • Khi thiết kế ghép nối máy tính, cần đặc biệt ý tới tín hiệu theo yêu cầu Hơn thiết bị -> cần bus/mạng Dữ liệu xa hay gần, cần tốc độ truyền nhanh hay chậm -> nối tiếp hay song song Các tín hiệu điều khiển (control signals), trạng thái (status signals) bắt tay (handshaking signals) Tín hiệu bắt tay ghép nối với máy tính qua cổng COM 57 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 58 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  Tín hiệu (signals) 2.2.1 Giao thức ghép nối • Dịng cung cấp (Source current)  Cường độ dòng điện tối đa mà chân vào cung cấp đưa lên mức điện áp cao  Nếu tải sử dụng q dịng gây sụt áp • Phương pháp biến đổi tín hiệu: điều biên, điều tần, điều pha • Mức điện áp • Tín hiệu đơn cực (single end) hay vi sai (differential) • Khả hot swap, hot plugible • Có cần cách ly khơng (isolated): cách ly quang học (Opto-Coupler) • Khe cắm, cổng cắm, số đường tín hiệu… • Dịng hấp thụ (Sink current)  Là dòng tối đa mà chân vào hấp thụ bị kéo xuống mức điện áp thấp  Nếu dòng thực tế lớn dòng hấp thụ -> hỏng thiết bị Sink & Source connection Sử dụng đệm 59 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 60 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  Cách ly • Cách ly mạch trung tâm mạch ngoại vi • Khi có biến đổi đột ngột điện áp mạch ngoại vi (VD: sét đánh) -> không ảnh hưởng tới mạch trung tâm 2.2.1 Giao thức ghép nối  Khe cắm: ISA, PCI …  Cổng: COM (DB9, DB25), LPT …  Cáp: • Đồng trục (coaxial) • Xoắn (twisted) • Thường (normal) • Quang (optical) Cách ly quang học (Opto-Coupler) 61 62 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  Khuôn dạng liệu (Data Format) 2.2.1 Giao thức ghép nối  Tốc độ trao đổi thơng tin (Rate) • Nhu cầu đóng gói liệu • Phụ thuộc: Khi cần truyền nhiều byte liệu (USB, TCP-IP) Khi cần truyền không đồng (RS232, RS485…) Khoảng cách Môi trường truyền Cách điều chế tín hiệu… • Một số khn dạng liệu • Tốc độ số chuẩn giao thức ghép nối LPT:  SPP mode: 50->100kbps  ECP mode: 2->4Mbps LAN/Ethernet 10/100/1000 Mbps RS232: 1200/2400/4800/9600…bps Gói tin theo chuẩn USB 63 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 64 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  Kiểm tra, sửa lỗi, nâng cao độ tin cậy 2.2.1 Giao thức ghép nối  Bộ lệnh thông tin trả (Command set & Response) • Khi trao đổi thơng tin thường có lỗi, đặc biệt truyền xa chuyển đổi tín hiệu • Các phương pháp hỗ trợ kiểm tra sửa lỗi (cả phần cứng phần mềm) • Cần thiết ghép nối với thiết bị có nhiều tham số chế độ hoạt động (mouse, Printer, Modem…) • Bộ lệnh (Command set): tập hợp yêu cầu từ hệ trung tâm (CS) gửi cho thiết bị ngoại vi Kiểm tra chẵn lẻ Mã CRC Redundancy: truyền dư thừa, trao đổi liệu nhiều lần để so sánh VD: Tập lệnh AT, Open-AT… • Thơng tin trả về: phản hồi trạng thái gửi từ thiết bị ngoại vi 65 66 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.1 Giao thức ghép nối  command/response thường có cấu trúc • • • • • • Mã bắt đầu ký tự riêng @, #, $ Mã lệnh Tham số lệnh Mã check sum Mã kết thúc, ký tự riêng Có thêm mã đối thoại, sử dụng ký tự điều khiển ASCII ENQ, ACK, NACK, Bell, OK, ERR, BUSY… 2.2.1 Giao thức ghép nối  Kịch đối thoại (Scenario) • Liệt kê trường hợp áp phép xử lý tương ứng để đảm bảo việc ghép nối: khơng tin, khơng thừa tin, khơng quẩn, treo… • Thường xây dựng theo Step list Chart Scenario Chart 67 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 68 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 2.2.2 Chuẩn RS232      Chuẩn RS232  Mức điện áp đường truyền (Chuẩn RS-232C) Mức điện áp đường truyền Chuẩn đầu nối máy tính PC Khn dạng khung truyền Tốc độ truyền Kịch truyền 69 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 70 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Chuẩn đầu nối PC  Chuẩn đấu nối PC UART Chuẩn RS232 • Chân (DCD-Data Carrier Detect): phát tín hiệu mang liệu • Chân (RxD-Receive Data): nhận liệu • Chân (TxD-Transmit Data): truyền liệu • Chân (DTR-Data Terminal Ready): đầu cuối liệu sẵn sàng • Chân (Signal Ground): đất tín hiệu • Chân (DSR-Data Set Ready): liệu sẵn sàng • Chân (RTS-Request To Send): yêu cầu gửi • Chân (CTS-Clear To Send): Xóa để gửi • Chân (RI-Ring Indicate): báo chuông UART UART (Universal Asynchronous receiver/transmitter) 71 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 72 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS-232: Chuẩn RS-232 73 74 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Khn dạng khung truyền • PC truyền nhận liệu qua cổng nối tiếp RS-232 thực theo kiểu khơng đồng (Asynchronous) • Khung truyền gồm thành phần Chuẩn RS232  Khuôn dạng khung truyền 1 Start bit (Mức logic 0): bắt đầu gói tin, đồng xung nhịp clock DTE DCE Data (5,6,7,8 bit): liệu cần truyền 1 parity bit (chẵn (even), lẻ (odd), mark, space): bit cho phép kiểm tra lỗi Stop bit (1, 1.5 bit): kết thúc gói tin Khung truyền cho liệu 61h theo khung: (8, N, 1)  bit liệu  bit stop 75 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối  Khơng có bit parity Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 76 Chuẩn RS232  Khuôn dạng khung truyền Chuẩn RS232  Khuôn dạng khung truyền Xác định thời điểm truyền nhận liệu 77 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Quá trình truyền nhận liệu tác động xung nhịp đồng hồ bên truyền bên nhận 78 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Tốc độ truyền Chuẩn RS232  Kịch truyền • Q trình truyền nhận ký tự • Tính đơn vị bit/giây: bps (bit per second) • Thuật ngữ khác: baud Đơn vị đo dùng cho modem Số lần thay đổi tín hiệu giây Đối với modem, lần thay đổi tín hiệu, truyền nhiều bit : tốc độ baud tốc độ tối đa: 115,200 bps • Bên UART hỗ trợ ghi cho phép xác định tốc độ làm việc khác, vd: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400… bps 79 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 80 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Kịch truyền • Khơng có bắt tay (none-handshaking): máy thu có khả đọc ký tự thu trước máy phát truyền ký tự Kết nối không cần bắt tay hai thiết bị (cùng mức điện áp) Chuẩn RS232  Kịch truyền Ghép nối không bắt tay hai thiết bị (Khác mức điện áp) 81 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 82 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Kịch truyền Chuẩn RS232  Kịch truyền • Có bắt tay (handshaking): Máy thu nhận ký tự lưu vào vùng nhớ gọi đệm thu (receive buffer) Nếu ký tự đệm thu không đọc kịp trước ký tự khác truyền tới -> xảy tượng ký tự bị ghi đè ký tự • Có bắt tay (handshaking) Bắt tay phần cứng  Sử dụng tín hiệu bắt tay RTS, CTS, DTR, DSR Bắt tay phần mềm  Sử dụng gói tin đặc biệt truyền ký tự Xon, Xoff Bắt tay kết hợp phần cứng phần mềm Cần tín hiệu điều khiển, buộc máy phát ngừng phát máy thu đọc xong ký tự nằm đệm thu 83 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 84 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Kịch truyền • Bắt tay phần cứng Chuẩn RS232  Kịch truyền • Bắt tay phần cứng Sơ đồ đấu nối tín hiệu bắt tay phần cứng 85 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Các đường tín hiệu bắt tay sử dụng DTE truyền liệu Chuẩn RS232  Kịch truyền • Bắt tay phần cứng Các đường tín hiệu bắt tay sử dụng DTE nhận liệu Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 86 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Bắt tay phần mềm • Sử dụng hai ký tự ASCII: X-ON (Ctrl-S) X-OFF (Ctrl-Q) 87 88 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232  Ưu điểm Chuẩn RS485  Một số đặc điểm chuẩn RS485 • Đơn giản • Vẫn cịn nhiều thiết bị ghép nối qua chuẩn • Tín hiệu vi sai (differential signal) -> chống nhiễu, cho phép truyền xa ~ 10km • Cho phép ghép nối nhiều thiết bị (32 thiết bị) -> mô hình mạng • Lập trình hồn tồn tương tự chuẩn RS232 -> dễ dàng thực thi  Nhược điểm • Khoảng cách truyền tương đối ngắn ~ 15m • Chỉ cho phép kết nối điểm-tới-điểm (Point-toPoint) RS485 89 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 90 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS232 Chuẩn RS232  Một số ứng dụng CPT-711 Demo (Máy đọc mã vạch di động) AD-4329 (Đầu cân điện tử) Đầu đọc thẻ RFID (RFID card reader) Routing switch 91 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 92 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối ... receiver/transmitter) 71 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 72 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn RS-232: Chuẩn RS-232 73 74 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chuẩn... tương tự 42 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Tín hiệu tương tự DAC 43 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 44 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Mơ hình ghép nối Mơ hình ghép nối hệ đo lường-điều... controller/Arbitor Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 10 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Bus  Khái niệm chung bus: Thiết bị ngoại vi  Các thiết bị đầu vào ?: • Bus: tập hợp đường kết nối để truyền