GIÁO TRÌNH GHÉP NỐI MÁY TÍNH

Đăng ngày 9/30/2008 10:38:43 AM | Thể loại: Tin học | Chia sẽ bởi: Nghĩa Nguyễn Thành | Lần tải: 902 | Lần xem: 1364 | Page: 1 | Kích thước: 1.35 M | Loại file: doc

 


 

Bài giảng môn học: K thuật ghép nối máy tính

 

Bài mở đầu

Chương 1 Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

1.1 Yêu cầu trao đổi tin của máy vi tính đối với môi trường bên ngoài

1.1.1. Yêu cầu trao đổi tin với người điều hành

1.1.2. Yêu cầu trao đổi tin với thiết bị ngoài thông dụng

1.1.3. Yêu cầu trao đổi tin trong mạng máy tính

1.2 Dạng và các loại tin trao đổi giữa máy vi tính và thiết bị ngoài (TBN)

1.2.1. Dạng tin (số)

1.2.2. Các loại tin

1.3 Vai trò nhiệm vụ và chức năng của khối ghép nối (KGN)

1.3.1. Vai trò

1.3.2. Nhiệm vụ

1.3.3. Chức năng

1.4 Cấu trúc chung của một khối ghép nối

1.5 Chương trình phục vụ trao đổi tin cho khối ghép nối

Chương 2 Giao tiếp với tín hiệu tương tự

2.1 Khái niệm tín hiệu analog và hệ đo lường điều khiển số

2.2 Chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự DACs

2.2.1. Các tham số chính của một DAC

2.2.2. DAC chia điện trở (Resistive Divider DACs)

2.2.3. DAC trọng số nhị phân (Binary Weighted DACs)

2.2.4. DAC điều biến độ rộng xung  (PWM DACs)

2.3 Chuyển đổi tín hiệu tương tự - số ADCs:

2.3.1. Các tham số chính của một ADC

Chương 3 Thủ tục trao đổi tin của máy vi tính

3.1 Các chế độ trao đổi tin của máy vi tính

3.2 Trao đổi tin ngắt vi xử lý

3.2.1. Các loại ngắt của máy vi tính PC

3.2.2. Xử lý ngắt cứng trong IBM - PC:

3.2.3. Lập trình xử lý ngắt cứng:

3.3 Trao đổi tin trực tiếp khối nhớ

3.3.1. Cơ chế hoạt động:

3.3.2. Hoạt động của DMAC:

3.3.3. Chip điều khiển truy nhập bộ nhớ trực tiếp DMAC 8237 (Direct Memory Access Controller)

Chương 4 Rãnh cắm mở rộng

4.1 Đặt vấn đề

4.2 Bus PC

4.3 Bus ISA (16 bit)

4.4 Bus PCI

4.5 Ghép nối qua khe cắm mở rộng

4.5.1. Một số đặc điểm của Card ISA

4.5.2. Giải mã địa chỉ và kết nối Bus dữ liệu

Chương 5 Ghép nối trao đổi tin song song

5.1 Khối ghép nối song song đơn giản

1

 


 

5.2 Các vi mạch đệm, chốt (74LS245, 74LS373)

5.2.1. Vi mạch đệm 74LS245:

5.2.2. Vi mạch chốt 74LS373:

5.3 Vi mạch PPI 8255A

5.3.1. Giới thiệu chung

5.3.2. Các lệnh ghi và đọc các cổng và các thanh ghi điều khiển

5.3.3. Các từ điều khiển

5.3.4. Ghép nối 8255A với MVT và TBN

5.4 Ghép nối song song qua cổng máy in

5.4.1. Ghới thiệu chung

5.4.2. Cấu trúc cổng máy in

5.4.3. Các thanh ghi của cổng máy in:

5.4.4. EPP - Enhanced Parallel Port

Chương 6 Ghép nối trao đổi tin nối tiếp

6.1 Đặt vấn đề

6.2 Yêu cầu và thủ tục trao đổi tin nối tiếp:

6.2.1. Yêu cầu:

6.2.2. Trao đổi tin đồng bộ: Synchronous

6.2.3. Trao đổi tin không đồng bộ - Asynchronous:

6.3 Truyền thông nối tiếp sử dụng giao diện RS-232:

6.3.1. Quá trình truyền một byte dữ liệu:

6.3.2. Cổng nối tiếp RS 232

Tài liệu tham khảo:

1

 



Chương 1: Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

 

Chương 1                      Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

1.1        Yêu cầu trao đổi tin của máy vi tính đối với môi trường bên ngoài

1.1.1.   Yêu cầu trao đổi tin với người điều hành

Người điều hành (người sử dụng) máy vi tính (MVT) cần đưa lệnh (dưới dạng chữ) và số liệu thông qua bàn phím. Khi người điều hành bấm vào các phím của bàn phím những mã được tạo ra và được truyền vào bộ nhớ của MVT và đồng thời hiển thị lên màn hình các chữ và con số đã bấm.

 

1.1.2.   Yêu cầu trao đổi tin với thiết bị ngoài thông dụng

     Các thiết bị đưa tin vào

     Các thiết bị đưa tin ra

     Các bộ nhớ ngoài

     Yêu cầu trao đổi tin với thiết bị ngoài khác

Trong hệ đo vật lý, MVT cần nhận các tin vật lý( nhiệt độ, áp xuất, lực, dòng điện, vv ) dưới dạng tín hiệu điện thông qua dầu dò bộ phát hiện (detector ), cảm biến (sensor ), bộ chuyển đổi (tranducer ). Hơn nữa MVT còn nhận các tin về trạng thái sẵn sàng hay bận của các thiết bị đo.

Trong hệ đo - điều khiển, MVT cần:

     Nhận tin về số liệu đo, về trạng thái thiết bị đo

     Đưa tin về sự chấp nhận trao đổi tin với thiết bị ngoài, về lệnh điều khiển các cơ cấu chấp hành (Các động cơ servo, các van đóng mở, các thiết bị đóng ngắt mạch điện, vv ) và các thông số kỹ thuật cho thiết bị.

Trong các hệ lưu trữ và biểu diễn tin, MVT cần đưa tin ra để:

     Lưu trữ trên băng từ, đĩa từ, băng giấy và đĩa compac

     Biểu diễn kết quả đo dưới dạng bảng số liệu, dạng đồ thị trên giấy của máy vẽ hay trên màn hình của thiết bị đầu cuối.

 

1.1.3.   Yêu cầu trao đổi tin trong mạng máy tính

Một máy tính trong mạng cần trao đổi tin với nhiều người sử dụng mạng, với nhiều máy vi tính khác, với nhiều thiết bị ngoài như: các thiết bị đầu cuối, các thiết bị nhớ ngoài, các thiết bị lưu trữ và biểu diễn tin.

 

1.2        Dạng và các loại tin trao đổi giữa máy vi tính và thiết bị ngoài (TBN)

1.2.1.   Dạng tin (số)

MVT chỉ trao đổi tin dưới dạng số với các mức logic 0 và 1

1

 


Chương 1: Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

Thiết bị ngoài lại trao đổi tin với nhiều dạng khác nhau như dạng số, dạng ký tự, dạng tương tự, dạng âm tần hình sin tuần hoàn

1.1.1.   Các loại tin

  • MVT đưa ra thiết bị ngoài một trong 3 loại tin:

     Tin về địa chỉ: Đó là các tin của địa chỉ TBN hay chính xác hơn, là địa chỉ thanh ghi đệm của khối ghép nối đại diện cho TBN

     Tin về lệnh điều khiển: Đó là các tín hiệu để điều khiển khối ghép nối hay TBN như đóng mở thiết bị, đọc hoặc ghi một thanh ghi, cho phép hay trả lời yêu cầu hành động, vv

     Tin về số liệu: Đó là các số liệu cần đưa ra cho thiết bị ngoài

  • Máy tính nhận tin vào từ TBN về một trong hai loại tin:

     Tin về trạng thái của TBN: Đó là tin về sự sẵn sàng hay yêu cầu trao đổi tin, về trạng thái sai lỗi của TBN

     Tin về số liệu: Đó là các số liệu cần đưa vào MVT

 

 

1.2        Vai trò nhiệm vụ và chức năng của khối ghép nối (KGN)

1.2.1.   Vai trò

Khối ghép nối nằm giữa MVT và TBN đóng vai trò biến đổi và trung chuyển tin giữa chúng

1.2.2.   Nhiệm vụ

  • Phối hợp về mức và công suất tín hiệu

-          Mức tín hiệu của MVT thường là mức TTL (0V – 5V) trong khi TBN có nhiều mức khác nhau, thông thường cao hơn (± 15V, ± 48V)

-          Công suất đường dây MVT nhỏ, TBN lớn

1

 


Chương 1: Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

-          Thường dùng các vi mạch 3 trạng thái

 

  • Phối hợp về dạng tin:

Trao đổi tin của MVT thường là song song, cua TBN đôi khi là nối tiếp

  • Phối hợp về tốc độ trao đổi tin
  • Phối hợp về phương thức trao đổi tin

Để đảm bảo trao đổi tin một cách tin cậy giữa MVT và TBN, cần có KGN và cách trao đổi tin diễn ra theo trình tự nhất định.

  • Việc trao đổi tin do máy tính khởi xướng

(1)        MVT đưa lệnh d khởi động TBN hay khởi động KGN

(2)        MVT đọc tr lời sẵn sàng trao đổi hay trạng thái sẵn sàng của TBN. Nếu có trạng thái sẵn sàng mới trao đổi tin, nếu không, ch và đọc lại trạng thái

(3)        MVT trao đổi khi đọc thấy trạng thái sẵn sàng

  • Việc trao đổi tin do TBN khởi xướng:

(1)  Để giảm thời gian chờ đợi trạng thái sẵn sàng của TBN, MVT có th khởi động TBN rồi thực hiện nhiệm v khác. Việc trao đổi tin diễn ra khi:

(2)  TBN đưa yêu cầu trao đổi tin vào b phận x lý ngắt của KGN, để đưa yêu cầu ngắt chương trình cho MVT

(3)  Nếu có nhiều TBN đưa yêu cầu đồng thời, KGN sắp xếp theo ưu tiên định sn, rồi đưa yêu cầu trao đổi tin cho MVT

(4)  MVT nhận yêu cầu , sa soạn trao đổi và đưa tín hiệu xác nhận sẵn sàng trao đổi

(5)  KGN nhận và truyền tín hiệu xác nhận cho TBN

(6)  TBN trao đổi tin với KGN và KGN trao đổi tin với MVT (nếu đưa tin vào)

(7)  MVT trao đổi tin với TBN qua KGN (nếu đưa tin ra)

 

1.1.1.   Chức năng

  • Chức năng nhận tín hiệu ( listener)

-          Nhận thông báo địa chỉ từ MVT

-          Nhận thông báo trạng thái từ TBN

-          Nhận lệnh điều khiển từ MVT

-          Nhận số liệu từ MVT

  • Chức năng nguồn tín hiệu (talker)

-          Phát địa chỉ cho khối chức năng của TBn

-          Phát lệnh cho TBN

-          Phát yêu cầu hay trạng thái của TBN cho MVT

-          Phát số liệu cho TBN hay cho MVT

  • Chức năng điều khiển (Controler)

Nói chung KGN thường có đông thời hai chức năng trên, đặc biệt khi ghép nối với nhiều TBN

 

 

1

 


Chương 1: Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

Cấu trúc chung của một hệ ghép nối máy tính

Cấu trúc đường dây của KGN với MVT

Bất cứ KGN nào cũng nối với MVT và TBN theo các nhóm sau

    Nhóm đường dây địa chỉ A0 - An

-          Các tín hiệu này được giải mã trong các KGN để chọn các TBN cần liên lạc với MVT

-          Tập hợp các tín hiệu này tạo thành bus địa ch (address bus)

    Nhóm đường dây lệnh

-          Đường dây đọc, đường dây viết để truyền lệnh đọc (RD) hay viết cho KGN.

-          Đường dây hội thoại t chức phối h hành động giữa MVT và KGN, đảm bảo s hoạt động nhịp nhàng, tin cậy giữa chúng như:

                 Hỏi - tr lời

                 Yêu cầu (t KGN vào MVT) và chấp nhận (t MVT ra KGN) : yêu cầu ngắt INTR và chấp nhận ngắt INTA

-          Đường dây lệnh điều khiển KGN hay TBN

    Nhóm đường dây nhịp thời gian

    Nhóm đường dây điện áp nguồn

1.1        Cấu trúc chung của một khối ghép nối

    Khối phối hp đường dây MVT

-          Phối hợp mức và công suất tín hiệu với bus MVT. Thường dùng vi mạch chuyển mức, vi mạch công suất

-          Cô lập đường dây khi không có trao đổi tin

1

 


Chương 1: Đại cương về kỹ thuật ghép nối máy tính

    Khối giải mã địa ch - lệnh: Nhận các tín hiệu t bus địa ch, các tín hiệu đọc, ghi, chốt địa ch (ALE), … để t hợp thành các tín hiệu đọc, ghi và chọn chíp cho từng thiết b của KGN và TBN.

    Các thanh ghi đệm

-          Thanh ghi điều khiển chế độ

-          Thanh ghi trạng thái hay yêu cầu trao đổi cuatr TBN

-          Thanh ghi đệm s liệu ghi

-          Thanh ghi đệm s liệu đọc

    Khi x lý ngắt

-          Ghi nhận, che chắn yêu cầu trao đổi tin của TBN. X lý ưu tiên và đưa yêu cầu vào MVT

    Khối phát nhịp thời gian

-          Phát nhịp thời gian cho hành động bên trong KGN hay cho TBN. Đôi khi để đồng b, khối còn nhận tín hiệu nhịp đồng h (clock) t bus máy tính

    Khối đệm thiết b ngoài

-          Biến đổi mức tín hiệu, công suất và biến đổi dạng tin

    Khối điều khiển : Điều khiển hoạt động của khối như phát nhịp thời gian, chế độ hoạt động

 

1.1        Chương trình phục vụ trao đổi tin cho khối ghép nối

Mỗi khối ghép nối cần có một chương trình phục vụ trao đổi tin ( thông thường viết bằng Assembly) và khi sử dụng, người dùng cần viêt chương trình ứng dụng.

Với chương trình phục vụ trao đổi tin, cần có các thao tác sau:

     Khởi động KGN

     Ghi che chắn và cho phép ngắt

     Đọc trạng thái TBN

     Ghi số liệu ra

     Đọc tin số liệu

1

 


Chương 2: Giao tiếp tín hiệu tương t

Chương 1                      Giao tiếp với tín hiệu tương t

1.1        Khái niệm tín hiệu analog và hệ đo lường điều khiển số

Việc s dụng phương pháp s trong x lý thông tin và điều khiển đang ngày càng hiệu qu và thuận lợi. Tuy nhiên hầu hết các tín hiệu trong thế giới thực lại là tín hiệu dạng tương t (analog). Do đó bất k h thống nào muốn x lý các tín hiệu thực tế bằng phương pháp s thì nó phải có kh năng chuyển đổi các thông tin tương t thành dạng s và ngược lại. Thao tác đó thường được thực hin bằng các thiết b ADC (Analog to Digital Converter) và DAC (Digital to Analog Converter).

Hình 2.1: Mô hình h thống x lý tín hiệu tương t bằng phương pháp s

H thống x lý tín hiệu tương t bằng phương pháp s nói chung là mt h lai, trong đó s liệu tương t s được truyền, lưu tr , hay x lý bằng phương pháp s nh các b vi x lý s. TRước khi s lý, tín hiệu tương t phải được chuyn thành tín hiệu s nh b chuyển đổi tín hiệu tương t sang s (ADC). Kết qu của phép x lý s được chuyn ngược lại thành dạng tương t nh b chuyn đổi tín hiệu s thành tương t (DAC).

1.2        Chuyển đổi tín hiệu s sang tương t DACs

Một b chuyển đổi tín hiệu s thành tương t DAC là một dạng đặc biệt của một b giải mã. Nó giải mã tín hiệu s đầu vào và chuyn thành tín hiệu tương t đầu ra.

Bảng chân lý của nó có th có dạng như sau:

 

Hình 2.2: Bảng giá tr chân lý của một DAC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 


Chương 2: Giao tiếp tín hiệu tương t

1.1.1.   Các tham s chính của một DAC                     

                Tham số

Đơn vị

Giải thích

Độ phân giải (revolution)

Bit

Đây là số bit mà DAC xử lý. Nếu DAC có n bit thì giá trị điện áp đầu ra có thể phân thành n trạng thái có giá trị cách đều nhau. Mỗi giá trị tương ứng với một mã số đầu vào. Số bit n càng cao thì DAC có độ phân giải càng lớn

Giải điện áp tham chiếu (Vref) FSR

V

Chỉ ra mức điện áp lớn nhất và nhỏ nhất có thể được sử dụng như điện áp tham chiếu từ bên ngoài

Sai số phân cực điểm không

mV

Là độ lệch giữa điện áp tương tự ở đầu ra thực tế với đầu ra lý tưởng 0V khi đầu mã bù hai vào là 0 được đưa vào thanh ghi đầu vào

Độ phi tuyến vi phân
(Non-Linearity, Differential - DNL)

LSB hay %Vref

Là độ chênh lệch giữa độ thay đổi giá trị điệp áp ra thực tế với độ thay đổi điện áp ra lý tưởng trong trường hợp đầu vào số thay đổi một bit LSB , hay dự thay đổi giữa hai giá trị số kề nhau

VD: +/- 1 LSB;  +/- 0.001% FSR

Độ phi tuyến tích phân (Non-Linearity, Integral - INL) hay độ chính xác tương đối (Relative Accuracy)

LSB

Là sai số lớn nhất giữa đầu ra với đường thẳng nối giữa điểm 0 và điểm toàn thang (giá trị lớn nhất của thang đo) ngoại trừ sai số điểm không và sai số toàn thang

VD: +/-1 LSB typ.; +/- 4 LSB's max.

Giải đầu ra tương tự hay giải toàn thang
Analog Output Range or Full-Scale Range

V

Là độ chênh lệch giữa giá trị tương tự lớn nhất và nhỏ nhất mà DAC cụ thể đó cung cấp

VD: -3V to +3V, Bipolar Mode

Mức điện áp logic cao đầu vào
Logic Input Voltage, Vih (Logic "1")

V

Là điện áp nhỏ nhất của tín hiệu số đầu vào DAC đảm bảo được nhận là mức logic “1”

VD: 2.4 V min.

Logic Input Voltage, Vil (Logic "0")

V

Là điện áp lớn nhất  của tín hiệu số đầu vào DAC mà được nhận là mức logic “0"

VD: : 0.8 V max

Điện áp nguồn dương Analog Positive Power Supply (+Vs)

V

Là dải điện áp có thể dùng để làm nguồn cung cấp dương cho DAC

VD: +4.75V min.; +5.0V typ.; +13.2V max.

Điện áp nguồn âm
Analog Negative Power Supply (-Vs)

V

Là dải điện áp có thể sử dụng làm nguồn cung cấp âm cho DAC

VD: -13.2V min.; -5V typ.; -4.75V max.

Điện áp mức logic dương
Logic Positive Power Supply (+VL)

V

Là dải điện áp có thể sử dụng cho mức logic dương của DAC:

VD: +4.75V min.; +5.0V typ.; +13.2V max.

Điện áp mức logic âm
Logic Negative Power Supply (-VL)

V

Là dải điện áp có thể sử dụng cho mức logic dương của DAC

VD: -13.2V min.; -5V typ.; -4.75V max.

1.1.2.   DAC chia điện tr (Resistive Divider DACs)

1

 


Chương 2: Giao tiếp tín hiệu tương t

DAC theo phương pháp chia điện tr có l là kiểu DAC đơn giản nhất. DAC kiểu này s dụng một chuỗi điện tr mắc nối tiếp với nhau để tạo ra một tập các giá tr điện áp cách đều nhau giữa +Vref và Vref. Tín hiệu s đầu vào xác định tín hiệu điện áp nào được nối với bộ khuếch đại thông qua các các bộ chuyển mạch.

Mặc dù phương pháp chia điện trở có thể dễ hiểu, nhưng nó tr nên kém hiệu quả với các bộ DAC có độ phân giải cao. Mỗi bit thêm vào cho độ phân giải của DAC đòi hỏi tăng gấp đôi s điện tr và công tắc. Ví d như với DAC 12 bit thì phải cần tới 4095 điện tr và 4096 công tắc.


Hình 2.3: DAC chia điện tr

1.1.1.   DAC trọng s nh phân (Binary Weighted DACs)

Khi độ phân giải của DAC đạt tới 6 hay 7 bit, kiến trúc thang điện tr thường cho một phương pháp hiệu qu hơn


Phương pháp này cho ta lợi ích chính là chúng tiết kiệm diện tích vi mạch. Chẳng hạn như một DAC 9 bit  chỉ cần 1 điện trở và 1 công tắc thêm vào so với DAC 8 bit

Hình 2.4: DAC trọng s nh phân

1.1.2.    

1

 

Đây là bản xem thử online, xin hãy chọn download miễn phí bên dưới để xem bản đẹp dạng .doc

giáo án GIÁO TRÌNH GHÉP NỐI MÁY TÍNH, Tin học. . nslide.com giới thiệu đến các bạn tài liệu GIÁO TRÌNH GHÉP NỐI MÁY TÍNH .Để giới thiệu thêm cho các Thầy cô, các bạn sinh viên, học viên nguồn thư viện tham khảo giúp đỡ cho công tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu khoa học, trân trọng kính mời đọc giả quan tâm cùng xem , giáo án GIÁO TRÌNH GHÉP NỐI MÁY TÍNH thuộc chuyên mục Tin học được giới thiệu bởi user Nghĩa Nguyễn Thành đến cộng đồng nhằm mục tiêu nâng cao kiến thức , thư viện này đã giới thiệu vào chủ đề Tin học , có 1 page, thuộc file .doc, cùng danh mục còn có Giáo án Tin học ,bạn có thể tải về free , hãy chia sẽ cho mọi người cùng xem Bài giảng môn học: Kỹ thuật ghép nối máy tính Bài mở đầu3 Chương 1Đại cương về công nghệ ghép nối máy tính4 1, tiếp theo là 1Yêu cầu đàm đạo tin của máy vi tính đối với môi trường bên ngoài4 1, cho biết thêm 1, bên cạnh đó 1, kế tiếp là Yêu cầu đàm đạo tin với người điều hành4 1, thêm nữa 1, ngoài ra 2, kế tiếp là Yêu cầu đàm đạo tin với thiết bị ngoài thông dụng4 1, thêm nữa 1, nói thêm là 3,còn cho biết thêm Yêu cầu đàm đạo tin trong mạng máy tính4 1, thêm nữa 2Dạng https://nslide.com/giao-an/giao-trinh-ghep-noi-may-tinh.vcfutq.html