BTL sản xuất tích hợp máy tính : Ứng dụng VB6.0 điều khiển động cơ

MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ trên thế giới ở nhiều lĩnh vực khác nhau đang diễn ra. Đặc biệt sự phát triển như vũ bảo của khoa học máy tính là một công cụ hỗ trợ đắc lực và quan trọng trong các ngành Công nghệ thông tin và tự động hoá. Nó giúp con người lưu trữ, xử lý thông tin, tính toán, điều khiển. Hơn thế nữa nó có thể nối kết với nhau tạo thành một mạng máy tính toàn cầu để chia sẻ thông tin giữa các vùng trên thế giới. Và đúng như vậy,việc lập trình cho phần cứng và chip điều khiển là điều không thể phủ nhận được,và tầm quan trọng của nó là rất lớn.Và việc ghép nối với máy tính là điều bắt buộc,vì người ta dùng ghép nối để mở rộng cấu hình và khả năng ứng dụng của máy tính vào thực tế. Việc ghép nối máy tính với các thiết bị ngoại vi có nhiều cách lựa chọn: -Ghép nối máy in hay ghép nối cổng song song. -Ghép nối qua cổng RS 232 hay là cổng nối tiếp. -Ghép nối qua khe mở rộng trên bo mạch chủ. -Ghép nối qua cổng USB. Mỗi khả năng trên đều có ưu và nhược điểm,vì vậy tùy thuộc vào khả mục đích mà ta dùng cách nào.Và ở đây chúng ta sẽ nghiên cứu về cách ghép nối song song 1 Chương 1 :Tổng quan về cổng LPT 1.1. Các vấn đề cơ bản về giao tiếp máy tính: Trải qua một thời gian dài từ phát minh đầu tiên ra máy tính cho đến nay, máy tính đã không ngừng nâng cao và phát triển qua nhiều thế hệ. Tuy nhiên hầu hết máy tính đang phổ biến hiện nay đều có nguồn gốc xuất phát từ họ PC (Personal Computer). Đầu tiên là kiểu máy PCXT do hãng IBM chế tạo với bộ xử lý (CPU) 8088 của hãng Intel. Đây là hệ thống xử lý dữ liệu 16 bit nhưng dùng bus dư liệu 8 bit. Tiếp theo đó là máy AT ra đời với bộ xử lý 80286 có tính năng hơn hẳn chip 8088 của máy PCXT. Nó có khả năng tạo ra bộ nhớ ảo, đa nhiệm vụ, tốc độ nhanh, độ tin cậy cao và dùng bus dữ liệu 16 bit. Đa nhiệm (Multitasking) là khả năng thực hiện một lúc nhiều nhiệm vụ: Công việc này thực hiện được nhờ hoán chuyển nhanh theo sự theo dõi của CPU đến các chương trình mà nó đang nắm quyền điều khiển. Việc này được thực hiện ngay bên trong CPU cộng với một vài giúp đỡ của hệ điều hành. Bộ nhớ ảo (Virtull Memory) cho phép máy tính làm việc với một bộ nhớ dường như lớn hơn nhiều so với bộ nhớ vật lý hiện có: Công việc này thực hiện được nhờ một phần mềm và sự thiết kế phần cứng cực kỳ tinh xảo. Ngày nay các máy AT 386, 486, Pentium dùng chip CPU lần lượt là 80386, 80486, P5 là kết quả của trình độ kỹ thuật và công nghệ hiện đại. Chương trình một bộ nhớ lớn hơn tổ tiên là: 8088 hay 80286 cùng với nhiều chức năng mới, thêm nữa là tốc độ vi xử lý không ngừng được nâng cao độ rộng của data bus cũng mở rộng lên 32bit rồi 64 bit với Pentium. 1.2. Các phương pháp điều khiển vào ra: a/ Vào ra điều khiển bằng chương trình: Thiết bị ngoại vi đều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông qua các phần thích ứng về công nghệ chế tạo và logic. Thích ứng về công 2 nghệ chế tạo là điều chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bị ngoại vi và công nghệ sản xuất của mạch trong hệ vi xư lý. Thích ứng về Logic là nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển ngoại vi tín hiệu trên bus hệ thống. Trong hệ vi xử lý một vùng nhớ dùng làm nơi chứa địa chỉ cổng vào ra và CPU xuất hoặc nhập dữ liệu từ các cổng vào ra này các lệnh xuất nhập In/Out Lúc này cổng vào ra được xem như thanh ghi ngoài, chúng được viết vào hoặc đọc ra như ô nhớ Ram qua hai lệnh trên. Để phân biệt hướng xuất hoặc nhập dữ liệu từ cổng vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển đọc hoặc viết. Để phân biệt vùng nhớ với thiết bị vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển IO/M. Khi có các lệnh này thì các lệnh In/Out mới có tác dụng. Ngoài các lệnh qui chiếu bộ nhớ, cũng như khả năng trao đổi dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi và hệ vi xử lý. Lúc đó vào ra được gán như một địa chỉ ô nhớ của bộ nhớ. Các thanh ghi liên quan tới cổng vào ra được xem như ngăn nhớ. Khi bộ vi xử lý gọi địa chỉ và xung điều khiển đọc hay viết bộ nhớ không cần xác định nơi gởi là bộ nhớ hay thiết bị vào ra. Nó chỉ hỏi nơi gởi dữ liệu vào trong khoảng thời gian cho phép. Bộ logic bên ngoài sẽ giải mã địa chỉ kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bị mà không phân biệt ngan nhơ hay thiết bị vào ra. b/ Vào ra điều khiển bằng ngắt: Vơi phương pháp điều khiển vào ra bằng chương trình, CPU phải liên tục kiểm tra trạng thái của thiết bị ngoại vi đến khi sẵn sàng, đó là sự lãng phí thời gian của CPU và chương trình dài và phức tạp. Khi bộ vi xử lý có nhiều thiết bị ngoại vi CPU không đáp ứng yêu cầu của chúng. Có thể đáp ứng yêu cầu ngoại vi nhanh chóng và không theo trình tự như định trước nhờ cơ cấu ngắt CPU. Nhờ tính chất đáp ứng tức thời của vi xử lý khi có yêu cầu ngắt từ thiết bị ngoại vi do đó các ngắt thường được dùng ở những 3 trường hợp yêu cầu đáp ứng nhanh, thời gian trả lời ngắn, thực hiện ở bất kỳ thời điểm nào. Khi đó CPU phải chuyển đến chương trình con, yêu cầu ngắt ở cuối bất kỳ lệnh nào trong chương trình chính. Các chương trình con phục vụ ngắt có thể lưu trữ nội dung các thanh ghi và khôi phục lại khi thực hiện xong chương trình phục vụ ngắt và trước khi trở lại chương trình chính. Giao tiếp với máy tính là trao đổi dữ liệu giữa một máy tính với một hay nhiều thiết bị ngoại vi. Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp với người sử dụng bằng hai thiết bị: - Bàn phím để nhập dữ liệu - Màn hình để hiển thị Ngoài ra nhà sản xuất cho ta nhiều cách giao tiếp khác thông qua các port như là các ngõ giao tiếp: - Giao tiếp qua port com (nối tiếp) - Giao tiếp qua port Parallel(song song) Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cách giao tiếp thích hợp. 1.3. Các phương pháp giao tiếp: a)Định nghĩa cổng song song: Cổng song song( Parallel Port) là tập hợp các đường tín hiệu mà vi xử lí hoặc là CPU dùng để trao đổi dữ liệu với các thiết bị, thành phần khác. Điển hình nhất của loại giao diện này là dùng để giao tiếp với máy in, modems, keyboards và màn hình, Cổng song song truyền nhiều bít một lần, trong khi cổng nối tiếp chỉ truyền một bít một ở một thời điểm(có thể truyển 2 chiều ở cùng một thời điểm). Cổng song song của PC ban đầu có 8 đường ra, 5 đường vào và 4 đường vào ra. Những đường này là đủ để giao tiếp với nhiều dạng của các thiết bị ngoại vi. Ở nhiều máy tính mới hơn, 8 đường ra có thể thực hiện chức năng như là đường Input để đạt giao tiếp với tốc 4 độ cao với máy scaner,thiết bị và các thiết bị khác gửi dữ liệu tới PC. b)Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in): IBM PC cho phép sử dụng đến 3 cổng song song có tên là LP1, LP2 và LP3. Kiểu giao tiếp song song được dùng để truyền dữ liệu giữa máy tính và máy in. Khác với cách giao tiếp qua Port Com, ở cách giao tiếp này dữ liệu được truyền song song cùng một lúc 8 bit. Vì thế nó có thể đạt tốc độ cao. Connector của Port này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệu và các đường tín hiệu bắt tay (Handshaking). Tất cả các đường Data và tín hiệu điều khiển đều ở mức logic hoàn toàn tương thích vơi mức TTL. Hơn nữa, ngươi lập trình có thể điều khiển cho phép hoặc không cho phép các tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn giản và dễ dàng. Tuy nhiên, giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền bị hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồng thời cáp truyền cũng phức tạp hơn. Đó là nhược điểm của cách giao tiếp này. Cổng máy in LPT - Line Printer Terminal 1.4. Sơ đồ giao tiếp qua cổng máy in: Khái niệm: Cổng song song, cổng cái, cổng máy in - LPT viết tắt từ Line Printer Terminal. Cổng song song( Parallel Port) là tập hợp các đường tín hiệu mà vi xử lí hoặc là CPU dùng để trao đổi dữ liệu với các thiết bị, thành phần khác. Điển hình nhất của loại giao diện này là dùng để giao tiếp 5 với máy in, modems, keyboards và màn hình, Cổng song song truyền nhiều bít một lần, trong khi cổng nối tiếp chỉ truyền một bít một ở một thời điểm (nhưng có thể truyền 2 chiều ở cùng một thời điểm). Cổng song song của PC ban đầu có 8 đường ra, 5 đường vào và 4 đường vào ra. Những đường này là đủ để giao tiếp với nhiều dạng của các thiết bị ngoại vi. Ở nhiều máy tính mới hơn, 8 đường ra có thể thực hiện chức năng như là đường Input để đạt giao tiếp với tốc độ cao với máy scaner, thiết bị và các thiết bị khác gửi dữ liệu tới PC. Cổng song song đã được thiết kế như là một cổng máy in. Cổng song song dùng nhiều tài nguyên của hệ thống. Tất cả các cổng dùng một dãy địa chỉ, cho dù số lượng và vị trí của các địa chỉ thay đổi. Nhiều cổng có một mức IRQ (Interrupt request) xác định, và các cổng ECP có thể có một kênh DMA xác định. Các tài nguyên dành cho một cổng không thể dùng cho các thành phần khác của hệ thống, các cổng song song khác. Địa chỉ (Addressing) Cổng song song chuẩn dùng ba địa chỉ liền nhau, thường là một trong 3 dãy sau: 3BCh, 3BDh, 3EEh 378h, 379h, 37Ah 278h, 279h, 27Ah Địa chỉ đầu tiên trong dãy là địa chỉ gốc (base address) của Port thương được gọi là địa chỉ thanh ghi Dữ liệu (Data register) hoặc là địa chỉ của cổng. Địa chỉ thứ 2 là địa chỉ của thanh ghi trạng thái (Status register). Địa chỉ thứ 3 là địa chỉ của thanh ghi Điều khiển (Control 6 register). Các cổng EPP và cổng ECP dành một số địa chỉ bổ sung cho mỗi cổng. EPP thêm 5 thanh ghi tại địa chỉ Base address + 3 tới Base address + 7, còn ECP thêm 3 thanh ghi tại địa chỉ base address + 400h tới base address + 402h. Các ngắt (Interrupts) Phần lớn các cổng song song có khả năng phát hiện tín hiệu ngắt từ thiết bị ngoại vi. Thiết bị ngoại vi có thể dùng ngắt để thông báo rằng đã sẵn sàng để nhận byte hoặc có một byte để truyền. Để dùng ngắt, cổng song song phải có một mức yêu cầu ngắt (Interrupt request - IRQ) xác định. Theo qui ước LPT1 dùng IRQ7 và LPT2 dùng IRQ5. Thế nhưng IRQ5 được dùng bởi nhiều card âm thanh, và bởi vì các mức IRQ không được dùng bởi các thành phần hệ thống nào rất là hiếm trong hệ thống, thậm chí IRQ7 có thể được dành cho các thiết bị khác. Một vài cổng cho phép chọn các mức IRQ khác 2 mức trên. Rất nhiều driver máy in hoặc nhiều ứng dụng và thiết bị khác truy nhập cổng song song không yêu cầu ngắt cổng song song. Nếu không chọn mức báo ngắt cho cổng song song thì cổng này vẫn hoạt động trong hầu hết các trường hợp rất là hiệu quả và bạn có thể dành mức báo ngắt IRQ cho công việc khác. Công dụng: Thường dành riêng cho cắm máy in. Tuy nhiên đối với những máy in thế hệ mới hầu hết cắm vào cổng USB thay vì cổng COM hay LPT. Nhận dạng: Là cổng dài nhất trên mainboard. 7 1.5. Sơ đồ,chức năng của các chân: Cổng LPT là loại cổng rất dễ sử dụng.Thông thường loại cổng này chỉ dùng để ghép nối với máy in. Sơ đồ ghép nối song song như hình sau: Cổng LPT là loại cổng song song gồm có 4 đường điều khiển, 5 đường trạng thái và 8 đường dữ liệu. Các chân trong cổng như sau: 8 + Chân số 1(STROBE): Chân ra, khi máy tính đưa tín hiệu này ra thì nó báo cho máy in đọc dữ liệu vào để in. Xung tác động ở mức thấp. + Chân 2 - 9 (DATA): Các chân ra dữ liệu của máy tính. + Chân 10 ( ACK): Chân vào để báo cho máy tính biết là dữ liệu đã nhận được và yêu cầu máy tính gởi dữ liệu tiếp theo. + Chân 11 (BUSY): Chân vào để báo cho máy tính biết là máy in đang bận không thể nhận tiếp dữ liệu từ máy tính gởi ra. Chân này tác động ở mức cao. + Chân 12 (PE): Chân vào để báo cho máy tính biết là máy in hết giấy. Chân này tác động ở mức cao. + Chân 13 (SLCT): Chân vào để báo máy tính đang ở trạng thái lựa chọn. Chân này tác động ơ mức cao. + Chân 14 (AUTOFEED): Chân ra tác động ở mức thấp. Khi tác động thì máy tự động dịch thêm một dòng sau khi in. + Chân 15 (ERROR): Chân vào tác động mức thấp để báo máy in đang bị lỗi. + Chân 16 (INIT): Chân ra tác động mức thấp để đặt lại máy in. + Chân 17 (SLCTIN): Chân ra tác động mức thấp để báo máy in đưa dữ liệu vào. + Chân 18 - 25 (GND): Là chân nối mass Trong 17 đường dẫn tín hiệu thì có 5 vào, vì vậy việc bắt tay giữa máy tính và máy in được thực hiện chẳng hạn như khi máy in không còn đủ chỗ trống trong bộ nhớ thì nó đưa đến máy tính một trạng thái (BUSY =1) tức là báo máy in đang bận không nên đưa dữ liệu ra nữa. Với số lượng đường dẫn nhiều, một số phép thử trở nên đặc biệt đơn giản. Điểm đáng chú ý là khi tiến hành ghép nối cổng song song cần hết sức thận trọng. Do các đường dẫn tương thích TTL không được bảo vệ chống quá tải, nên khi tiến hành ghép nối ta cần chứ ý tới những quy tắc an toàn sau đây: 9 - thiết bị chỉ được phép đấu nối với cổng song song khi máy tính ở trạng thái ngắt điện. - Các lối vào chỉ được phép tiếp nhận điện áp giữa 0V và 5V. - Các lối ra không được phép ngắn mạch hoặc đấu nối với các lối ra khác và các lối ra không được phép nối với các nguồn tín hiệu điện áp không biết rõ thông số. 1.6. Địa chỉ các thanh ghi. Cổng LPT có ba thanh ghi có thể truyền dữ liệu và điều khiển máy in. Địa chỉ cơ sở của các thanh ghi cho tất cả cổng LPT (line printer) từ LPT1 đến LPT4 được lưu trữ trong vùng dữ liệu của BIOS. - Thanh ghi dữ liệu được định vị ở offset 00h. - Thanh ghi trạng thái ở 01h. - Thanh ghi điều khiển ở 02h. - Thông thường, địa chỉ cơ sở của LPT1 là 378h. Do đó, địa chỉ của các thanh nghi lần lượt như sau: Thanh ghi dữ liệu 378h Thanh ghi trạng thái 379h Thanh ghi điều khiển 37Ah Địa chỉ của cổng LPT2 là 278h, do đó địa chỉ của thanh ghi như sau: Thanh ghi dữ liệu 278h Thanh ghi trạng thái 279h Thanh ghi điều khiển 27Ah Với các địa chỉ LPT3, LPT4 đều tương tự. Tuy nhiên trong một số trường hợp, địa chỉ của cổng LPT có thể khác do quá trình khởi động của BIOS. BIOS sẽ lưu trữ các địa chỉ này như sau: 10 . song song cùng một lúc 8 bit. Vì thế nó có thể đạt tốc độ cao. Connector của Port này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệu và các đường tín hiệu bắt tay (Handshaking) ra. Chân này tác động ở mức cao. + Chân 12 (PE): Chân vào để báo cho máy tính biết là máy in hết giấy. Chân này tác động ở mức cao. + Chân 13 (SLCT): Chân