Tài liệu Thiết bị ngoại vi và ghép nối . chương 4 doc

1 P&I Ch4 - Bus 1 ch 4. I/O Interface bus overview Giới thiệu bus chuẩn cho ghép nối, mở rộng: ISA/ PC-104 AT bus USB (Universal Serial Bus) Philips I 2 C PCI (Peripheral Component Interconnect) SCSI (Small Computer Systems Interface) GPIB (General Purpose Interface Bus) Field buses: Siemens Profibus, ASi bus, Multi Point IEEE 1394 . P&I Ch4 - Bus 2 4.0. Khái niệm về bus: Là: PCB (Printed Circuit Board), Cable (Copper/ Optic), Slot, Connector . Nối nhiều thiết bị slave [master], dùng chung: trong 1 thời điểm chỉ có 1 talker 1 hoặc nhiều listener Bus song song (n bit) hoặc nối tiếp (I 2 C, USB, SSA, Profi, ASi, IEEE 1394 .) IO Buses vs Mem/CPU/Local Buses Thành phần (physical lines/ time sharing): Address Data Control/ Status/Handshake/data check [Power supply] 2 P&I Ch4 - Bus 3 4.1. industry small architecture (isa) bus: ISA/ AT bus, 1984, IBM, PC-104 bus, Available in Pentium, PowerPC Platforms Để ghép thêm các card/ thiết bị I/O chuẩn với Mother Board, 1 12 Slots, hiện tại các máy có thể không dùng slot 8/ 16 bit for data transfers 4,77 => 8,33 MHz/11.1MHz => 2.75 MWps/5.5 MWps max, DMA 16. Only 1 BusMaster, CPU hoặc DMAC, w AEN No data integrity, không kiểm tra parity, IO Check Dùng để ghép với các thiết bị chậm, kiểu ký tự: character typed devices : keyboard, mouse . Refer AT Technical Reference or TechHelp for detail P&I Ch4 - Bus 4 Hình 4.1. AT/ ISA/ PC 104 bus 3 P&I Ch4 - Bus 5 Chu kỳ R/W của ISA •Tham khảo hình cuối Ch1 P&I Ch4 - Bus 6 4.2. Universal serial bus - usb: 4 P&I Ch4 - Bus 7 4.2. Universal Serial Bus Rev. 4.2.1: Topology Rev.1.1: 23/09/1998 Chia thành nhiều Tiers Các Tiers nối các thiết bị: Hub hoặc chức năng Mỗi Tier có Hub(s) P&I Ch4 - Bus 8 4.3. usB: specifications Chỉ có 1 USB host (USB Controller) trong hệ Devices, có 2 loại: Hub, mở rộng thêm thiết bị nối vào USB Các thiết bị chức năng nh ISDN, JoyStick, KB, Printer, Digital Camera, Mass Storage . Thiết bị chuẩn interface USB theo: USB Protocol Chuẩn Hđ của USB: config và reset Communication Standard USB Controller/ Host polls bus & initiates all data transfer 5 P&I Ch4 - Bus 9 Ưu điểm: Tín hiệu vi sai phát/ thu, bọc kim, chống nhiễu CRC Protection đ/v data & control fields Tự phát hiện attach/ detach, xác định cấu hình các thiết bị tự động ở mức hệ thống TimeOut đ/v trờng hợp mất gói tin/ gói tin lỗi P&I Ch4 - Bus 10 4.3. usB: Physical interface 1.5 Mbps Low speed mode và 12Mbps (Revision 1.1) Nguồn cấp +5V, vài metre Power managment Revision 2.0: 480Mb/s 6 P&I Ch4 - Bus 11 P&I Ch4 - Bus 12 7 P&I Ch4 - Bus 13 P&I Ch4 - Bus 14 8 P&I Ch4 - Bus 15 P&I Ch4 - Bus 16 9 P&I Ch4 - Bus 17 P&I Ch4 - Bus 18 4.4. Philips I 2 C bus version 2.1. jan. 2000 Philips, 1992 Ver. 1.0; . 1998 Ver 2.0, 2000: Ver 2.1, dùng cho các hệ thống nhúng (embeded systems) nh mobil phone, TV, pay phone, ATM . Không cần dùng bus interface chip(s), built-in Integrated addressing & data-transfer, cho phép dùng phần mềm để định cấu hình n gin ghép nối. Nhiều uC hỗ trợ I2C Đơn giản tìm lỗi, khoanh vùng lỗi nhanh Giảm thiểu kích thớc: 2-wire serial, không cần các mạch Addr Decoder và glue logic, dùng phần mềm Truyền đồng bộ, 100 kb/s Standard-mode, 400 kb/s Fast-mode, 3.4Mb/s HiSpeed-mode 10 P&I Ch4 - Bus 19 P&I Ch4 - Bus 20 Cã thÓ nèi nhiÒu Masters, trong 1 t/® chØ 01 BM’s Active [...] .. . node, broadcasting all nodes, config time < 40 0 us More than one PC can be connected to P13 94 bus P&I Ch4 - Bus 38 19 Hình 4. 1 9 Sơ đồ ghép nối các ngoại vi qua IEEE 13 94 bus P&I Ch4 - Bus 39 bài tập - bài tập lớn chơng 4 Lập nhóm nghiên cứu 1 loại bus để thiết kế ghép nối hệ thống (kết hợp với các chơng sau) Nhiều thiết bị ngoại vi/ đo lờng/ thu thập số liệu/ giám sát/ điều khiển, Tốc độ, Khoảng .. . II độ tin cậy và chống nhiễu tốt P&I Ch4 - Bus 32 16 Hình 4. 1 5 Mạng Profibus P&I Ch4 - Bus 33 4. 8 General purpose interface bus - GPIB As known IEEE 48 8; HPIB (Hewlette-Parkard Interface Bus), IEC 625 bus Đợc thiết kế để kết nối mạng máy tính với các thiết bị ngoại vi, đo lờng - kiểm nghiệm, lab kiểu Programmable Instrumentation 14 devices có thể nối vào GPIB, 1MB/s, couple meters 24 pin connector :.. . (để điều khiển vi c dùng bus), remainders: Twisted/ Logic Gnd, Shield Computer as Controller; các thiết bị khác là Talkers/ Listeners Trg 1 t/đ: 1 device - Talker, Others - Listeners Để nối mạng:GPIB Card,cable,connector(Hình 41 6/17/18) P&I Ch4 - Bus 34 17 Hình 4. 1 6 Một số PC's GPIB interface cards P&I Ch4 - Bus 35 Hình 4. 1 7 GPIB connector & signals P&I Ch4 - Bus 36 18 Hình 4. 1 8 IEEE -48 8 Instrumentation .. . connector P&I Ch4 - Bus 37 4. 9 IEEE 13 94, Fire-wire IEEE 13 94 serial bus, 1997, by Apple & TI, thay thế SCSI Upto 63 nodes (devices) connect to a PC, hot plugible High speed: 60 to 40 0 Mb/s ( 7.5 to 50 MB/s) Cable: 6 wire (2- power carier lines 8 40 Vdc/ 1.5 A), 15' Daisy chain extending to over 200' P13 94 - PCI bus Audio, Video devices, CD, disk, printer Tree topology: 63 64k nodes (bridge .. . nghiệt Số liệu và power chung line (PLC), 3 1.2 5 kbps P&I Ch4 - Bus 31 PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification): Kết nối PC với các thiết bị tự động của Siemens: S7/M7/C7 Families kiểu cell Số liệu có cấu trúc, không phụ thuộc vào đờng truyền PROFIBUS FDL (Fieldbus Data Link): tơng thích với các mạng con Spec.: Token bus: cho nhiều masters (active nodes) Master - Slaves >1km (RS -48 5) và 9.6 km .. . Set: đợc gửi từ device driver, đợc dịch bởi th /bị => Adaptor không phải thay đổi khi gắn thêm thiết bị SCSI subsystem gồm: Host adaptor (để interface giữa host system và subsystem), SCSI controller, bus, thiết bị SCSI Controller & devices: 8 16 devices, 1 as Controller Thứ tự u tiên của các thiết bị, cao nhất là 7 (Controller) 7 6 5 4 3 2 1 0 15 14 13 12 11 10 9 8 8 data bit => 1 parity .. . SCSI device: Disk, CD-ROM, tape, scanner 5 to 40 MB/s 7 devices max, upto 15 with SCSI-2 FastWide and UltraSCSI P&I Ch4 - Bus 28 14 P&I Ch4 - Bus 29 4. 6 Small computer systems interface - SCSI Tín hiệu: Có loại cable đơn và vi sai (chống nhiễu tốt hơn), các controller support 2 loại tín hiệu Không nối 2 kiểu trên cùng bus Most: SingleEnd, RS6000 differential SCSI Common Command Set: đợc gửi từ device .. . Calendar Atmel 93C46/24C96 EEROM P&I Ch4 - Bus 26 13 4. 5 PCI - Peripheral Component Interconnect - 5/1993, Intel Ver 2.0 , Open standard, - Local bus, trung gian giữa Local và các bus chuẩn khác (ISA, MC, EISA) thông qua PIC Bridge/Controller Có kiểm tra parity cho Addr và Data Auto configuration of all PCI devices, share the same IRQ Disabling IRQ => cấm toàn bộ PCI devices No DMA, device on PCI bus .. . devices No DMA, device on PCI bus là bus master (Tốt cho vi c dùng MultiTasking OS) Burst mode: 32 bit @33MHz > 96 132MBps, tuỳ thuộc số byte (từ 32 byte đến 4KB) Option 64bit @33MHz > 264MBps, 64bit 66MHz Most Platforms use:Intel, DEC Alpha, PowerPC, Spark Modern OS: Block Typed Devices: tần suất vận chuyển cao, nhanh, data block - P&I Ch4 - Bus 27 4. 6 Small computer systems interface - SCSI SCSI .. . H 41 0a Synchronous Serial Data & Clock P&I Ch4 - Bus 21 P&I Ch4 - Bus 22 11 Start(Rep Start, S) SCL=1, SDA= Stop (P): SCL=1, SDA= P&I Ch4 - Bus 23 P&I Ch4 - Bus 24 12 Multi byte R/W :Addr auto Inc/ Dec; Master/ Slave :Send A[ck] (=0) hoặc /A (NACK) (=1) tùy thuộc bit tiếp theo là data hay Stop P&I Ch4 - Bus 25 Một số vi mạch dùng I2C bus: Dallas RTC 1307, 1308: 64 byte RAM & Real . < 40 0 us • More than one PC can be connected to P13 94 bus 4. 9. IEEE 13 94, Fire-wire 20 P&I Ch4 - Bus 39 Hình 4. 19. Sơ đồ ghép nối các ngoại vi qua. IEEE 13 94 bus P&I Ch4 - Bus 40 Lập nhóm nghiên cứu 1 loại bus để thiết kế ghép nối hệ thống (kết hợp với các chơng sau) Nhiều thiết bị ngoại vi/ đo