IV. MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN SỐ LIỆU
2. Giao tiếp truyền có thể lập trình UART 8250 của Intel
Ðây là UART được sử dụng trong các máy tính IBM PC và các máy tương thích. 8250 là vi mạch đầu tiên của họ UART này.
* Cơ bản về 8250
Vi mạch 8250 đòi hỏi ba giao tiếp cơ bản: BUS I/O của hệ thống, xung nhịp, giao tiếp với RS - 232. 8250 được nối với 8 bits thấp của BUS dữ liệu của máy vi tính (D7 - D0), đây chính là đường dữ liệu đi vào và đi ra khỏi 8250. Các thao tác đọc và ghi được phân biệt là nhờ tín hiệu ở hai chân DISTR và DOSSTR.
Hình 3.3 Mô tả cấu hình cơ bản của 8250 với ba phần giao tiếp chính là : giao tiếp với bus xuất /nhập IO của hệ thống , mạch định thời và giao tiếp RS-232.
2.1.Giao tiếp bus:
Đệm dữ liệu hai chiều 3 trạng thái (D0 - D7) : là cửa ngõ trao đổi dữ liệu song song , các từ điều khiển , và từ trạng thái với CPU.
DISTR,DISRT (Data Input Strobe ): tín hiệu hướng vào chọn đọc thông tin từ 8250, sử dụng một trong hai đường.
DOSTR, DOSTR (Data Output Strobe ) : tín hiệu hướng vào chọn ghi thông tin ra 8250 , dùng một trong hai đường.
A0, A1,A2 : tín hiệu nhập, là địa chỉ dùng để chọn các thanh ghi bên trong 8250. Sự phân bố các địa chỉ tương ứng được tình bày trong bảng 3.2.
CS0, CS1, CS2 : cho phép 8250 hoạt động khi CS0=0, CS1= 1và CS2=0.
ADS (Address Strobe ) khi ở mức logic 0 cho phép thiết đặt địa chỉ A0, A1 ,A2 và các CS, cho các tín hiệu này ổn định trước khi sử dụng.
MR (Master Reset) ): khi ở mức logic 1 đưa 8250 về trạng thái ban đầu.
INTRPT : là ngõ xuất yêu cầu ngắt quãng về CPU. Tín hiệu này lên mức logic 1
khi xảy ra một trong bôn loại ngắt quãng mà 8250 có thể phát ra : có cờ lỗi ở mức tích cực do số liệu nhị phân bị sai ; nhận số liệu tốt; bộ đệm truyền không còn số liệu để truyền; có thay đổi trạng thái trên các đường tín hiệu điều khiển modem.
CSOUT (Chip Select Output) : khi ở mức logic 1 báo cho biết 8250 đã được chọn. DDIS (Driver Disable ) :ở mức logic 0 khi CPU đang đọc 8250.
2.2.Xung đồng hồ và sự định thời gian:
Tần số xung đồng hồ của 8250 có thể được lấy từ một tín hiệu bên ngoài hoặc do một mạch dao động bên trong tạo ra nhờ nối với thạch anh.Các tần số này xác định ở chân XTAL1, sau đó qua một mạch chia tần ( có thể lập trình được ) để tạo ra một tần số tín hiệu đồng hồ chủ. Tần số này cao hơn tốc độ baud chọn 16 lần. Tín hiệu đồng hồ chủ được dùng để điều khiển mạch phát bên trong 8250 sao cho mạch phát và mạch thu có thể làm việc theo những tần số khác nhau.
Tần số tín hiệu đồng hồ chủ này được đưa ra ở chân BAUDOT, nếu chọn tần số đồng hồ đồng hồ khác cho mạch thu thì đưa vào các chân RCLK, còn nếu dùng cùng tầng số thì nối hai chân này lại với nhau. Cũng có thể xử lý tại tần số đồng hồ chủ để tạo ra tần số xung đồng hồ cho mạch thu.
2.3.Cấu trúc bên trong và hoạt động của 8250
Ba đường địa chỉ A2 - A0 được sử dụng để lựa chọn các thanh ghi nội của 8250. Việc truyền một byte dữ liệu vì thế được thực hiện qua ba bước như sau:
- CPU đưa 8 bits dữ liệu cần truyền xuống BUS dữ liệu (D7 - D0) - Ðịa chỉ thanh ghi đệm truyền được đưa vào thông qua A2 - A0
- Hạ chân DOSTR xuống để byte dữ liệu chuyển vào bộ đệm truyền của 8250. 8250 sẽ chuyển byte dữ liệu từ bộ đệm truyền vào thanh ghi dịch truyền khi thanh ghi này rỗng.
Các bước để nhận một byte dữ liệu cũng tương tự như việc truyền một byte dữ liệu. Với giả thiết là byte dữ liệu đã được nhận và đang nằm đợi ở thanh ghi đệm nhận của 8250 thì các bước để nhận được thực hiện như sau:
- Ðịa chỉ của thanh ghi đệm nhận được đưa vào thông qua A2-A0
- Thao tác đọc được thực hiện bằng việc đặt mức logic "0" vào chân DISTR của 8250. - Byte dữ liệu được chuyển từ bộ đệm nhận ra BUS dữ liệu và CPU sẽ nhận nó
* Cấu tạo bên trong của 8250
Các hoạt động của 8250 có thể được điều khiển bằng cách đọc và ghi vào 10 thanh ghi nội của nó. Ngoại trừ thanh ghi nhận diện ngắt (Interupt Identify register) là thanh ghi chỉ đọc, 9 thanh ghi còn lại đều có thể đọc và ghi
- Cách đánh địa chỉ cho các thanh ghi nội của 8250
8250 có 10 thanh ghi nội nhưng chỉ có ba đường dây địa chỉ thì làm thế nào có thể chọn được cả 10 thanh ghi ? Ðể giải quyết điều này, thanh ghi đệm truyền và thanh ghi đêm nhận được thiết kế có cùng chung một địa chỉ, việc truyền hay nhận được phân biệt bằng các thao tác đọc hay ghi vào địa chỉ này, như vậy là đã tiết kiệm được một thanh ghi. Mặt khác khi bit 7 của thanh ghi dạng dữ liệu (Data Format register) là 1 thì thành ghi thứ nhất và thứ hai của 8250 trở thành byte thấp và byte cao của số chia tốc độ (Baud Rate Divisor Latch). Bit 7 của thanh ghi dạng dữ liệu được gọi là DLAB (Divisor Latch Access Bit).
Phụ lục:
1. DEMO
Thiết kế mạng không dây với 10 nút mạng. Tất cả đều sử dụng dịch vụ CBR và giao thức tuyến AODV.
Mô hình mạng:
Với các thông tin mạng như sau:
Số gói tin tạo ra: 1502 Số gói tin gửi đi: 1502 Số gói tin bị rớt: 8 Số gói tin bị mất: 1042
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP MÃ HÓA BIT
1. NRZ, RZ
NRZ (Non-Return To Zero) là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống bus trường. Thực chất, cả NRZ và RZ đều là các phương pháp điều chế biên độ xung. Như trên hình ... mô tả, bit 0 và 1 được mã hóa với hai mức biên độ tín hiệu khác nhau, mức tín hiệu này không thay đổi trong suốt chu kỳ bit T (một nhịp bus). Cái tên NRZ được sử dụng, bởi mức tín hiệu không quay trở về 0 sau mỗi nhịp. Các khả năng thể hiện hai mức có thể là:
* 1 Đất và điện áp dương. * 2 Điện áp âm và đất.
* 3 Điện áp âm và điện áp dương cùng giá trị (tín hiệu lưỡng cực).
Một trong những ưu điểm của phương pháp NRZ là tín hiệu có tần số thường thấp hơn nhiều so với tần số nhịp bus. Phương pháp này không thích hợp cho việc đồng bộ hóa, bởi một dãy bit 0 hoặc 1 liên tục không làm thay đổi mức tín hiệu. Tín hiệu không được triệt tiêu dòng một chiều, ngay cả khi sử dụng tín hiệu lưỡng cực, nên không có khả năng đồng tải nguồn.
Phương pháp RZ (Return to Zero) cũng mã hóa bit 0 và 1 với hai mức tín hiệu khác nhau giống như NRZ. Tuyu nhiên, như cái tên của nó hàm ý, mức tín hiệu cao chỉ tồn tại trong nửa đầu của chu kỳ bit T, sau đó quay trở lại 0. Tần số cao nhất của tín hiệu chính bằng tần số nhịp bus. Giống như NRZ, tín hiệu mã RZ không mang thông tin đồng bộ hóa, không có khả năng đồng tải nguồn.
2. Mã MANCHESTER
Mã Manchester và các dạng dẫn xuất của nó không những được sử dụng rất rộng rãi trong truyền thông công nghiệp, mà còn phổ biến trong các hệ thống truyền dữ liệu khác. Thực chất, đây là một trong các phương pháp điều chế pha xung, tham số thông tin được thể hiện qua các sườn xung. Bit 1 được mã hóa bằng sườn lên, bit 0 bằng sườn xuống của xung ở giữa chu kỳ bit T, hoặc ngược lại (Manchester-II).
Như thấy rõ trên hình ..., đặc điểm của tín hiệu là có tần số tương đương với tần số nhịp bus, các xung của nó có thể sử dụng trong việc đồng bộ hóa giữa bên gửi và bên nhận. Sử dụng tín hiệu lưỡng cực, dòng một chiều sẽ bị triệt tiêu. Do đó phương pháp này thích hợp với các ứng dụng đòi khả năng đồng tải nguồn. Một điểm đáng chú ý nữa là do sử dụng sườn xung, mã Manchester rất bền vững đối với nhiễu bên ngoài. Nhưng ngược lại, nhiễu xạ của tín hiệu cũng tương đối lớn bởi tần số cao.
3. AFP
Với phương pháp xung sườn xoay chiều AFP (Alternate Flanked Pulse, xung sườn xoay chiều), mỗi sự thay đổi trạng thái logic được đánh dấu bằng một xung có cực thay đổi luân phiên (xung xoay chiều). Có thể sắp xếp AFP thuộc nhóm các phương pháp điều chế vị trí xung. Ví dụ, thay đổi từ bit 0 sang 1 được mã hóa bằng một xung sườn lên, từ 1 sang 0 bằng một xung sườn xuống (hoặc có thể ngược lại).
Đặc điểm tín hiệu là tần số thấp, không mang thông tin đồng bộ hóa và không tồn tại dòng một chiều. Sử dụng các xung có hình sin ở đây sẽ giảm nhiễu xạ một cách đáng kể. Hơn thế nữa, cũng như mã Manchester, mã AFP rất bền vững đối với tác động của nhiễu từ bên ngoài.
4. FSK
Trong phương pháp điều chế dịch tần số FSK (Frequency Shift Keying), hai tần số khác nhau được dùng để mã hóa các trạng thái logic 0 và 1, như được mô tả trên hình.... Đây chính là phương pháp điều chế tần số tín hiệu mang, hay truyền tải dải mang.
Tín hiệu có dạng hình sin, các tần số có thể bằng hoặc là bội số tần số nhịp bus nên có thể dùng để đồng bộ nhịp. Một ưu điểm tiếp theo của phương pháp này là độ bền vững đối với tác động của nhiễu. Nhờ tính chất điều hòa của tín hiệu mà dòng một chiều được triệt tiêu, nên có thể sử dụng chính đường truyền để đồng tải nguồn nuôi các thiết bị kết nối mạng. Một nhược điểm điểm của FSK là tần số tín hiệu tương đối cao. Điều này một mặt dẫn đến khả năng gây nhiễu mạnh đối với bên ngoài và mặt khác hạn chế việc tăng tốc độ truyền. Thực tế, phương pháp này chỉ được sử dụng cho các hệ thống có tốc độ truyền tương đối thấp.