1 2 N Chu kỳ bus (chu kỳ TDMA)
3.2.1 Cấu trỳc giao diện mạng
Một giao diện mạng bao gồm cỏc thành phần xử lý giao thức truyền thụng (phần cứng và phần mềm) và cỏc thành phần thớch ứng cho thiết bị được nối mạng. Hỡnh
89
3.9 mụ tả phạm vi thực hiện chức năng cú thể thực hiện được do cỏc thành phần giao diện mạng đối chiếu với mụ hỡnh OSI.
Lưu ý rằng, nhiều khi ta khụng thể định nghĩa ranh giới rừ ràng giữa phần cứng và phần mềm. Phạm vi chức năng của cỏc thành phần này cú thể giao nhau. Phần cứng thực hiện chức năng của lớp vật lý và cú thể một phần hoặc toàn bộ chức năng của cỏc lớp liờn kết dữ liệu và lớp mạng. Phạm vi chức năng của phần mềm là xử lý giao thức, cú thể từ lớp liờn kết dữ liệu cho tới lớp ứng dụng. Tuy nhiờn, vỡ cỏc lý do về tớnh năng thời gian trong vấn đề tạo xung nhịp, đồng bộ nhịp, trớch mẫu tớn hiệu và mó húa bớt, lớp vật lý bắt buộc phải do cỏc vi mạch cứng đảm nhiệm. Phần mềm cú thể thực hiện dưới dạng phần dẻo (firmware) đổ cứng trong vi xử lý, phần mềm giao thức tớch hợp trong hệ điều hành (hiểu với nghĩa rộng) hoặc dưới dạng cỏc hàm thư viện được gọi trong chương trỡnh ứng dụng.
Hỡnh 3.10 mụ tả một cấu trỳc tiờu biểu phần cứng ghộp nối bus trường cho cỏc thiết bị, sử dụng chủ yếu cỏc vi mạch tớch hợp cao. Phần cứng này cú thể thực hiện dưới dạng một bảng mạch riờng để cú thể ghộp bổ sung, hoặc tớch hợp sẵn trong bảng mạch của thiết bị.
Chức năng xử lý giao thức truyền thụng cú thể được thực hiện bằng một bộ vi xử lý thụng dụng kết hợp với vi mạch thu phỏt khụng đồng bộ đa năng UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Vi mạch UART thực hiện việc chuyển đổi cỏc dữ
liệu song song từ vi xử lý sang một dóy bit nối tiếp. Phần mềm xử lý giao thức được lưu trữ trong bộ nhớ EPROM/EEPROM hoặc Flash-ROM. Phương phỏp này cú nhược điểm là tớnh năng thời gian xử lý truyền thụng rất khú xỏc định và kiểm nghiệm một cỏch chớnh xỏc. Bờn cạnh đú chi phớ cho thiết kế, phỏt triển, thử nghiệm và chứng nhận hợp chuẩn phần mềm xử lý giao thức cho một loại vi xử lý cụ thể cú thể rất lớn.
90
Để khắc phục cỏc vấn đề trờn đõy, nhiều cụng ty cho sản xuất hàng loạt cỏc vi mạch chuyờn dụng cho một loại bus, được gọi là ASIC (Application Specific
Integrated Circuit), đa dạng về chất lượng, hiệu năng và giỏ thành. Một số ASIC
thậm chớ cũn được tớch hợp sẵn một số phần mềm ứng dụng như cỏc thuật toỏn điều khiển, chức năng tiền xử lý tớn hiệu và chức năng tự chẩn đoỏn. Nhờ đú, việc phõn tỏn cỏc chức năng tự động húa xuống cỏc thiết bị trường được nối mạng khụng những giảm tải cho mỏy tớnh điều khiển cấp trờn, mà cũn cải thiện tớnh năng thời gian thực của hệ thống.
Tuy nhiờn, thụng thường cỏc bảng mạch vi điện tử “cứng” khụng đảm nhiệm toàn bộ chức năng xử lý giao thức truyền thụng, mà chỉ thực hiện dịch vụ thuộc cỏc lớp dưới trong mụ hỡnh OSI, cũn cỏc phần trờn thuộc trỏch nhiệm của phần mềm thư viện hoặc phần mềm ứng dụng. Trong một số hệ thống bus hoặc trong một số sản phẩm, nhà sản xuất tạo điều kiện cho người sử dụng tự lựa chọn một trong nhiều khả năng.
Hầu hết cỏc mạch giao diện bus đều thực hiện cỏch ly với đường truyền để trỏnh gõy ảnh hưởng lẫn nhau. Ngoài ra, cần một bộ cung cấp nguồn nuụi trong trường hợp đường truyền tớn hiệu khụng đồng tải nguồn. Đa số cỏc thành phần ghộp nối cũng cho phộp thay đổi chế độ làm việc hoặc tham số qua cỏc cụng tắc, jumper và hiển thị trạng thỏi qua cỏc đốn LED.