ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ phương pháp truyền thông, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ SCADA, bộ điều khiển lập trình SCADA, Ngôn ngữ lập trình SCADA, Thực thi chương trình , LẬP TRÌNH SourceCode CHƯ[.]
Trang 1ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ phương pháp truyền thông, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ SCADA, bộ điều khiển lập trình SCADA, Ngôn ngữ lập trình SCADA, Thực thi chương trình , LẬP TRÌNH SourceCode
CHƯƠNG I:
Giới thiệu một số phương pháp truyền thông
A GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MẠNG MÁY TÍNH
I. Tổng quát:
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó Và ngày nay mạng máy tính đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát triển và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống
Đuờng truyền vật lý và kiến trúc mạng:
1 Đường truyền vật lý:
Đường truyền vật lý dùng để truyền tín hiệu điện tử giữa các máy tính Các tính hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc 1 dạng sóng điện
từ nào đó, trải từ các tần số radio tới các sóng cực ngắn(vi ba) và tia hồng ngoại Tuỳ theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền tín hiệu
Các tần số radio có thể truyền bằng cáp điện ( dây đôi xoắn hoặc đồng trục ) hoặc bằng phương tiện quảng bá (radio broadcasting)
o Sóng cực ngắn (vi ba) thường được dùng để truyền giữa các trạm mặt đất
và các vệ tinh
o Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với nhiều loại truyền thông mạng Nó có thể dùng để truyền giữa hai điểm hay từ một điểm đến nhiều máy thu
o Khi xem xét lựa chọn đường truyền chúng ta cần chú ý đến các đặc trưng
cơ bản như : giải thông , độ suy hao, và độ nhiễm từ
2 Kiến trúc mạng:
Kiến trúc mạng máy tính thể hiện qua cách nối các máy tính với nhau ra sao
và tập hợp các quy tắc mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để cho mạng hoạt động tốt Cách kết nối các máy tính gọi là hình trạng(topology), quy tắc quy ước truyền thông thì gọi là giao thức (protocol)
v Topology mạng : có hai kiểu nối mạng chủ yếu là point-to-point và quảng
bá theo kiểu point-to-point, các đưởng truyền nối thành cặp nút với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển dữ liệu đi cho đến đích
Theo kiểu quảng bá, tất cả các nút phân chia chung một đường truyền vật lý Dữ liệu được gởi đi từ một nút nào đó có thể được tiếp nhận bởi tất cả các nút còn lại Nơi nhận kiểm tra xem địa chỉ đích gởi đến có phải là của mình hay không để có thể tiếp tục thực hiện việc giao tiếp hay không giao tiếp
v Giao thức mạng :
Việc truyền tín hiệu trên mạng cũng cần phải tuân theo những quy tắc, quy ước về nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu tới các thủ tục gởi, nhận dữ liệu kiểm soát có hiệu quả và chất lượng truyền tin cũng như
xử lý các lỗi sự cố Tập hợp tất cả các quy tắc đó gọi là giao thức (protocol) của mạng
Phân loại mạng máy tính:
Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào các yếu tố chính làm chỉ tiêu phân loại mạng Nếu lấy khoảng cách làm chỉ tiêu phân loại mạng thì
Trang 2ta có các loại sau:
v Mạng cục bộ: Là mạng được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính cũng chỉ vài chục km trở lại
Một mạng cục bộ bao gồm cả phần cứng và phần mềm Phần mềm của nó bao gồm chương trình điều khiển và hệ điều hành mạng Còn phần cứng bao gồm :
o Máy chủ (File server-FS )
o Các trạm làm việc
o Các thiết bị ngoại vi
o Card mạng
v Mạng đô thị: ( Metropolian Area Networds-MAN ) là mạng được sử dụng (cài đặt ) trong phạm vi một đô thị hay một trung tâm kinh tế –chính trị xã hội
có bán kính trong phạm vi khoảng 100km trở lại
v Mạng diện rộng: (Wide Area Networds-WAN ) Có phạm vi vượt biên giới của một quốc gia
v Mạng toàn cầu: (Global Area Networds-GAN ) phạm vi của mạng trải khắp
bề mặt của trái đất
B Giao tiếp máy tính với ngoại vi:
Như ta đã biết, để ghép nối với máy tính ta có ba khả năng để trọn:
i. Ghép nối qua cổng máy in hay còn gọi là cổng song song
ii. Ghép nối qua rãnh cắm mở rộng trên bản mạch chính
iii. Ghép nối qua cổng nối tiếp
Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng lên đến bây giờ tất cả các phương pháp đều tồn tại Tùy theo kinh nghiệm , công việc khác nhau mà
ta có sự lưa trọn khác nhau Ở phần này em chỉ giới thiệu qua về hai phương pháp đầu và đi sâu hơn vào phương pháp thứ ba
I Cổng song song:
1. Cấu trúc của cổng song song:
Cổng song song có 2 loại :
Ổ cắm 36 chân
O cắm 26 chân
Ngày nay hầu hết các máy tính PC đều trang bị cổng song song 25 chân nên
ta chỉ cần quan tâm đến cổng 25 chân
Ở dạng truyền song song, các bit dữ liệu được truyền đồng thời trên các đường khác nhau Ưu điểm lớn nhất của việc truyền song song là tốc độ truyền cao, các đường dẫn đều tương thích TTL Nhược điểm là dễ bị nhiễu
2. Sơ đồ chân:
Bảng mô tả sự bố trí các chân ở cổng nối với máy in:
CHÂN KÝHIỆU CHIỀU MÔ TẢ
1 STROBE Lối ra BYTE được in
2 9 D0 D7 Lối ra Đường dữ liệu D0 D7
10 ACK Lối vào Acknowledge (Xác nhận)
11 BUSY Lối vào Logic 1: Máy in bận
12 PE Lối vào Hết giấy
13 SLCT Lối vào Select ( lựa chọn)
14 AF Lối ra Auto feed ( tự nạp)
15 ERROR Lối vào Error ( lỗi)
16 INIT Lối ra Logic 0: Đặt lại máy in
Trang 317 SLCTIN Lối ra Select in
18 25 GND Nối đất
q Cổng nối với máy in hay thường gọi là giao diện Centronics Cổng này không chỉ nối với máy in mà còn ghép nối với các thiết bị ngoại vi khi sử dụng máy tính vào mục đích đo lường và điều khiển
q Cổng có 25 chân Ngoài 8 bit dữ liệu còn có những đường dẫn tín hiệu khác, tổng cộng có thể trao đổi một cách riêng biệt với 17 đường dẫn, gồm
12 đường dẫn ra và 5 đường dẫn vào 8 đường dẫn dữ liệu D0 D7 không phải
là đường dẫn hai chiều trong tất cả các loại máy tính nên trên bảng mô tả chỉ xem như là lối ra Các lối ra kác nữa là STROBE, AUTOFED ( AF), INIT và
SELECT IN (SLCTIN) Khi trao đổi thông tin với máy in, các đường dẫn này có những chức năng xác định Thí dụ, INIT = 0 thực hiện một quá trình khởi động lại (Reset) ở máy in, còn STROBE có nhiệm vụ ghi các bit dữ liệu đã được gửi
từ máy in bằng một xung Low vào trong bộ nhớ của máy in
q Cổng của máy in cũng có những đường dẫn lối vào, nhờ vậy mà sự bắt (chéo) tay giữa máy tính và máy in được thực hiện Chẳng hạn, khi mà máy in không còn đủ chỗ trong bộ nhớ thì máy in sẽ gửi đến máy tính một bit trạng thái (BUSY = 1); điều đó có nhgĩa là máy in tại thời điểm này đang bận,
không nên gửi thêm các byte dữ liệu khác đến nữa.Khi hết giấy ở máy in thì máy tính sẽ thông báo là PAPER EMPTY (PE) Đường dẫn lối vào tiếp theo là ACKNOWLEDGE (ACK), SELECT (SLCT) và ERROR
Tổng cộng máy tính PC có 5 lối vào hướng tới máy in
3. Sự trao đổi với các đường dẫn tín hiệu:
Các tín hiệu được trao đổi qua cổng song song thông qua 3 thanh ghi:
q thanh ghi dữ liệu
q thanh ghi trạng thái
q thanh ghi điều khiển
Thanh ghi dữ liệu
Được định vị ở địa chỉ cơ sở của cổng
Ở các máy tính PC được chế tạo gần đây, địa chỉ cơ bản của cổng máy in được sắp xếp như sau:
LPT1 (Cổng máy in thứ nhất) Địa chỉ cơ bản = 378H
LPT2 (Cổng máy in thứ hai) Địa chỉ cơ bản = 278H
Các địa chỉ cơ bản của cổng máy incủa máy tính PC được đặt ở những địa chỉ
bộ nhớ xác định và có thể được đọc ra bằng một chương trình viết bằng phần mềm Địa chỉ cơ bản của LPT1 đúng như giá trị 16 bit được cất trong bộ nhớ
có địa chỉ 408H và 409H, còn 40AH và 40BH chứa đụng địa chỉ cơ bản của LPT2
2 Rãnh cắm mở rộng:
Rãnh cắm mở rộng ở đây là nói đến các Bus đã được để sẵn trên bản mạch chính Từ trước đến nay đã có đến tám kiểu Bus mở rộng được sử dụng cho máy tính cá nhân (gần đây có thêm bus AGV) Việc phân loại các Bus mở rộng thường dựa trên sô các bit dữ liệu ,à chúng xử lý đồng thời Đó là các bus
q Bus PC(còn gọi là ISA 8 bit)
Trang 4q Bus EISA(32 bit)
q Bus VESA Local(32bit)
q Bus SCSI(16/32bit)
q Bus ISA(16bit)
q Bus MCA(32 bit)
q Bus PCI(32/64 bit)
q Bus PC/MCA(16 bit)
Tuy nhiên, cho tới nay, phần lớn các card ghép nối dùng trong kỹ thuật đo lường và điều khiển đều được chế tạo theo tiêu chuẩn ISA
v Rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA:
CHƯƠNG II:
Truyền Thông Qua Cổng Nối Tiếp
I. Vài nét về nguồn gốc :
Sau một thời gian lưu hành không chính thức, đến năm 1962, Hiệp hội các Nhà Công nghiệp Điện Tử (EIA: The Electronics Industries Association) đã ban hành tiêu chuẩn RS-232 áp dụng cho cổng nối tiếp Các chữ RS viết tắt từ Recommended Standard(Tiêu chuẩn đã giới thiệu)
Có 2 phiên bản 232 được lưu hành trong thời gian tương đối dài là RS-232B va RS-232C Cho đến nay chỉ còn RS-232C còn tồn tại mà chúng ta quen gọi là RS-232 Ngày nay, hầu hết các máy tính đều trang bị một hoặc hai cổng nối tiếp RS-232, và tất cả đều có khả năng sử dụng RS-232, ít nhất
là như một khả năng tùy chọn từ nhà sản xuất máy tính hoặc từ phía người sử dụng máy tính Từ chuẩn RS-232 ban đầu đó cho đến nay EIA đă phát hành thêm nhiều chuẩn truyền thông khác mang họ RS như 422, 423,
RS-485, các giao diện này đều có những ưu nhược khác nhau mà tùy theo điều kiện sản xuất mà có những áp dụng khác nhau Do đó tất cả các chuẩn này vẫn tồn tại song song
II Đặc tính giữa các chuẩn RS-232C, RS-422, RS-423, RS-485 :
1 Bảng thông số:
Thông số RS-232 RS-422 RS-423 RS-485
Cable
Length(max) 15m
(50ft) 1.2km
(4000ft) 1.2km
(4000ft) 1.2km
(4000ft)
Baud Rate
(tốc độ baud) 20Kbps/15m 10Mbps/12m
1Mbps/120m
100Kbps/1.2m 100Kbps/9m
10Kbps/90m
1Kbps/1.2m 10Mbps/12m
1Mbps/120m
100Kbps/1.2km
Mode Unbalanced Balance
Trang 5Differential Unbalanced
Differential Balance
Differential
Driver No. 1 1 1 32
Receiver No. 1 10 10 32
Logic 0 +5+15 +2+5 +3.6+6 +1.5+5
Logic 1 -5-15 -2-5 -3.6-6 -1.5-5
Communiy 2V 1.8V 3.4V 1.3V
Cable/Signal
(Cáp /tín hiệu) 1 2 2 2
Methode
(Phương thức) Simplex
Half-Duplex
Full- Duplex Simplex
Half-Duplex
Full- Duplex Simplex
Half-Duplex
Full- Duplex Simplex
Half-Duplex
Full- Duplex
Short circuit
Current 500mA 150mA 150mA 150mA
Chuẩn RS-232C :
Là chuẩn của EIA ( Electronics Industries Association ) nhằm định nghĩa giao điện vật lý giữa DTE ( Data terminal Equipment : thiết bị đầu cuối dữ liệu ) và DCE ( Data Communications Equipment : thiết bị cuối kênh dữ liệu ) (ví dụ giữa 1 máy tính và một modem) Chuẩn này sử dụng đầu nối 25 chân, tuy nhiên chỉ có 1 số ít chân là cần thiết cho việc liên kết Về phương diện điện, chuẩn này quy định mức logic 1 và mức logic 0 tương ứng với các mức điện
áp nhỏ hơn –3V và lớn hơn +3V Tốc độ đường truyền không vượt quá
20Kb/sản phẩm với khoảng cách dưới 15m
v Chuẩn RS-232 có thể chấp nhận phương thức truyền song công (full-duplex)
v Một trong những yêu cầu quan trọng của RS-232 là thời gian chuyển từ mức logic này sang mức logic khác không vượt quá 4% thời gian tồn tại của 1 bit Giả sử với tốc độ truyền 19200 baud thì thời gian chuyển mức logíc phải nhỏ hơn 0.04/19200=2.1µs,điều này làm giới hạn chiều dài đường truyền Với tốc độ 19200 baud ta có truyền tối đa 50ft (Gần bằng 15.24m)
Một trong những vấn đề cần lưu ý khi sử dụng RS-232 là mạch thu phát
không cân bằng ( đơn cực, tức là điện áp vào so với đất )
Chuẩn RS-489 và RS-423A : Vào năm 1978-1979, EIA đưa ra 2 chuẩn giao tiếp mới để khắc phục các nhượt điểm trên của RS-232 là RS-444 ( cân bằng )
và RS-423 (không cân bằng)
Sự chọn lựa giữa truyền cân bằng và không cân bằng được quyết định bởi tốc
độ truyền tín hiệu Khi tốc độ truyền vượt quá 20Kbps thì hầu hết các mạch
sử dụng truyền cân bằng, ngược lại ta sử dụng truyền không cân bằng Với chuẩn RS-449, tốc độ truyền có thể trên 20Kbps
Với chuẩn RS-423, tốc độ truyền có thể lên tới 100Kbps và khoảng cách truyền lên đến 1km Tiêu chuẩn này sử dụng các IC kích phát, thu MC3488 và MC3486
Trang 6Chuẩn RS-422A : Một cải tiến nữa của chuẩn RS-232 là chuẩn RA-422A Với chuẩn này độ lợi được gia tăng và sử dụng việc truyền tín hiệu sai biệt
( Differential data ) trên những đường truyền cân bằng Một dữ liệu sai biệt yêu cầu hai dây, một cho dữ liệu không đảo (noninverted ), một cho dữ liệu đảo( inverted ) Dữ liệu được truyền trên đường dây cân bằng, thường là cặp dây xoắn với một điện trở ở đầu cuối Một IC lái ( Driver ) biến đổi các mức logic thông thường thành một cặp tín hiệu sai biệt để truyền Một bộ phận biến đổi tín hiệu sai biệt ngược lại thành các mức logíc Dữ liệu nhận là phần khác nhau giữa tín hiệu không đảo ( A ) và tín hiệu đảo ( ) Chú ý rằng không cần nối đất giữa thiết bị thu và thiết bị phát Các IC lái RS-422A hầu hết hoạt động với điện áp nguồn +5V như các chip logic Với chuẩn này tốc độ truyền, khoảng cách truyền được cải thiện rất nhiều
Chuẩn RS-485 : Giao tiếp EIA RS_485 dựa trên chuẩn RS-422A , nó là một cải tiến của chuẩn này Đặc tính điện của nó giống như RS_422A RS-485 là chuẩn truyền vi sai, sử dụng hai dây cân bằng, có thể đạt tốc độ 10Mbps và chiều dài truyền thông có thể lên tới 4000 feet (khoảng 1.2km) Điện áp vi sai ngõ ra khoảng +1.5 đến +5V nếu là logic “0” va từ –3V đến –1.5V cho mức logic “1” Một sự khác biệt quan trọng của RS-485 là nó cung cấp đến 32 drivers Và 32 reicever trên cùng 1 đường truyền Điều này cho phép tạo ra một mạng cục bộ Để có khả năng như vậy thì ngõ ra của driver RS-485 là ngõ ra trạng thái Nó có thể ở mức tổng trở cao để bus không bị chập khi có một driver truyền
Card giao tiếp RS_485 với PC được chế tạo sẳn và sử dụng kết nối DB9 như chuẩn RS-422A Trên car có 1 tín hiệu điều khiển để treo ngõ ra của driver lên mức tổng trở cao khi nó nhường đường truyền cho 1 driver khác Thông
thường người ta dùng tín hiệu DTR để làm việc này khi đường tín DTR không được dùng để giao tiếp bên ngoài Đồng thời một giao thức mềm đựơc sử dụng để xác định địa chỉ một driver được phép truyền tại một thời điểm, các driver ở trạng thái tổng trở cao
Chuẩn RS-485 thường được dùng trong mạng có quan hệ Master-Slave Chỉ có duy nhất một trạm là Master ( bộ điều khiển mạng ), còn những trạm khác là các Slave Master được tryuyền bất cứ lúc nào, nó sẽ chỉ định một Slave bất
kỳ giao tiếp với nó tại một thời điểm Slave chỉ có thể truyền khi nhận một lệnh thích hợp từ Master Mỗi Slaver có một địa chỉ trên đường truyền và sẽ không được phép truyền nếu không được Master yêu cầu
III. Các phương pháp truyền thông :
1 Đơn công :( Simplex Communication ) truyền thông một chiều, dữ liệu chỉ
có thể truyền theo một chiều từ máy tính tới thiết bị ngoại vi mà không có chiều ngược lại
Máy tính Ngoại vi
v Truyền thông tuần tự :
Hầu hết các máy tính lưu trữ và thao tác và lưu trữ dữ liệu theo kiểu song song Nghĩa là khi gởi 1 byte từ bộ phận này tới bộ phận khác của máy tính, không phải truyền tuần tự từng bít mà truyền đồng thời nhiều bít trên cùng các mạch dây song song Số các bit gởi đi cùng một lúc thay đổi tuỳ theo mỗi loại máy tính khác nhau nhưng thường là 8 hoặc bội của 8 Vì thế máy tính làm việc thường nhiều byte cùng lúc, ít nhất là một byte
Nhưng truyền thông từ máy tính đến một máy tính khác hay thiết bị ngoại vi thì được làm tuần tự, dữ liệu được gởi từng bit Bộ giao tiếp tuần tự nhận
Trang 7những byte trên những mạch dây song song và gởi các bít đi một cách riêng biệt
Dữ liệu trên đường truyền chỉ ở trạng thái điện thế dương( MARK ) hoặc điện thế âm ( SPACE ) Bất kỳ dữ liệu được truyền nào, trước tiên phải chuyển thành 1 dãy thứ tự các MARK và SPACE, MARK tương ứng với logic 1, SPACE tương ứng với logic 0
Có hai hình thức truyền thông tuần tự
v Truyền thông bất đồng bộ : ( Asynchronous Communication )
Ký tự được truyền theo các Frame, mỗi frame gồm các start bit, các bít dữ liệu của ký tự được truyền, parity bit ( để kiểm tra lỗi đường truyền), stop bit
Xử lý truyền và nhận dữ liệu theo phương thức này sử dụng các vi mạch thu phát không đồng bộ vạn năng UART ( Universal Asynchronous Receiver
Transmitter ) Nhượt điểm của phương pháp này là tốc độ truyền khá chậm vì phải truyền thêm các bit start , bit stop, parity Muốn loại bỏ các bit này để nâng cao số bit dữ liệu được truyền, người ta sử dụng phương thức truyền dữ liệu đồng bộ (Synchronous )
Start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Parity Stop Stop
Trạng thái nổi
o Hình vẽ trên minh họa giao thức truyền dữ liệu không đồng bộ
( Asynchronouns Transmission Protocol) Nếu kênh truyền không có ký tự nào được truyền , nó sẽ ở mức cao Khi có ký tự được truyền, kênh truyền sẽ được
hạ xuống mức thấp ( Start bit ) để báo cho phía thu là có 1 ký tự được truyền tới, tiếp đó là các bít của ký tự ( có thể là 5,6 ,7 hay 8 bit – trong ví dụ trên là
8 bit )
o Để kiểm tra lỗi đường truyền người ta sử dụng bít chẳn lẻ ( parity bit ), tức là kiểm tra chẳn lẻ số bit 1 Nếu kiểm tra chẳn, nghĩa là tổng số bit 1 trong ký tự ( từ D0 D7 ) và bít chẳn lẻ phải chẳn Ngược lại nếu kiểm tra số bit 1 trong ký tự là lẻ thì bit chẳn lẻ phải lẻ Bit stop được sử dụng để báo cho phía thu biết rằng việc truyền ký tự đã kết thúc Số bit stop thường được dùng
là 1, 1.5, 2 bit Như vậy trong phương pháp truyền bất đồng bộ, các bit dữ liệu sẽ được đóng khung cùng với các bit start, stop, và bit parity tạo thành 1 Frame
v Truyền thông đồng bộ : ( Synchronous communications )
Phương thức truyền này không dùng các bít start, stop để đóng khung mỗi ký
tự mà chèn các ký tự đặc biệt như SYN ( Synchronization ), EOT ( End of Transmission ) hoặc 1 cờ giữa các dữ liệu của người sử dụng để báo hiệu cho người nhận dữ liệu biết rằng dữ liệu đã hoặc đang đến
Truyền thông đồng bộ thường được tiến hành với tốc độ 4800bps, 9600bps hoặc thậm chí còn cao hơn Trong phương pháp này, một khi đã đồng bộ, các Modem vẫn tiếp tục gởi ký tự để duy trì đồng bộ, ngay cả lúc không phát dữ liệu Một ký tự IDLE được gởi đi khi không có dữ liệu phát Phương pháp
truyền đồng bộ khác phương pháp truyền bất đồng bộ ở khoảng thời gian truyền giữa hai ký tự luôn giống nhau
Truyền đồng bộ đòi hỏi các xung clock trong máy thu và phát phải duy trì đồng bộ những khoảng thời gian dài
Trong phương pháp truyền đồng bộ các ký tự truyền sẽ được kèm theo một
ký tự đồng bộ SYN (mã ASCII là 22 ) Xử lý truyền và nhận là các vi mạch USART ( Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter ), vi mạch này cho phép hoạt động trong cả hai chế độ truyền
Trang 8SOH Header SXT Text EXT BCC
Thông tin điều khiển dữ liệu
o SOH (Start of header ) : Phần bắt đầu của 1 đơn vị thông tin chuẩn
o SXT ( Start of text ) : Chỉ sự kết thúc của header và bắt đầu phần dữ liệu
o EXT (End of text ): ký tự kết thúc phần dữ liệu hay văn bản
o BCC ( Block check character ) : ký tự kiểm tra khối
o TEXT : thân dữ liệu hay văn bản
o HEADER : phần đầu
CHƯƠNG III:
Vi mạch UART ( Universal Asynchronous Receiver ) 8250A, 16450
I. Địa chỉ Port và IRQs:
1 Bảng địa chỉ PORT tiêu chuẩn : trình bày ở dưới :
Tên Địa chỉ IRQ
COM 1 3F8H 4
COM 2 2F8H 3
COM 3 3E8H 4
COM4 2E8H 3
Ở trên là bảng địa chỉ chuẩn Nếu có vấn đề về thu phát khi sử địa chỉ các cổng Com trên chúng ta có thể xem từ vùng hệ thống BIOS
2. Bảng địa chỉ cổng Com trong vùng dữ liệu BIOS : trình bày ở dưới
Địa chỉ Chức năng
0000:0400 Địa chỉ nền của Com 1
0000:0402 Địa chỉ nền cua Com 2
0000:0404 Địa chỉ nền cua Com 3
0000:0406 Địa chỉ nền cua Com 4
Bảng trên trình bày của cổng Com mà chúng ta có thể tìm thấy trong vùng
dữ liệu BIOS của PC Mỗi địa chỉ gồm hai Byte
II. Tổng quan :
Vi mạch 8250A ( hoặc 16450 ) của Intel là một UART được dùng rất rộng rãi trong các PC UART 8250A có các chức năng chính như sau:
v Biến đổi dữ liệu song song từ CPU thành dạng nối tiếp để truyền đi, đồng thời thu dòng dữ liệu nối tiếp và đổi chúng thành các ký tự song song. Sau đó gởi đến vi xử lý (µp)
v Thêm các bit Start, stop, parity vào từng ký tự trước khi phát đi và tách các bit này ra khỏi ký tự nhận được
v Bảo đãm các bit kỳ tự truyền đi với tốc độ được lập trình trước, kiểm tra
để phát hiện lỗi tương ứng : lỗi ký tự, lỗi parity
o Set tín hiệu bắt tay phần cứng thích hợp và cho biết trạng thái của tín hiệu
1. Các thanh ghi của UART :
v Các thanh ghi điều khiển chính (Control Register : CR ) nhận được lệnh từ CPU
o Thanh ghi điều khiển đường truyền ( Line Control Register : LCR ): dùng
để đặt các thông số truyền
o Thanh ghi điều khiển Modem ( Mode Control Register : MCR ) : điều khiển
Trang 9tín hiệu bắt tay gởi từ UART.
o Thanh ghi cho phép ngắt ( Interrupt Enable Register : IER ) :
v Thanh ghi trạng thái ( Status Register : SR ) : thông báo cho CPU biết hoạt động của UART
o Thanh ghi trạng thái đường truyền ( Line Status Register : LSR ) : chứa thông tin về truy xuất dữ liệu
o Thanh ghi trạng thái Modem ( Modem Status Register : MSR ) : chứa thông tin về trạng thái của những đường bắt tay
o Thanh ghi định danh ngắt ( Interrupt Identification Register : IIR ) : chứa thông tin về trạng thái hiện tại của ngắt gởi đến
v Thanh ghi đệm ( Buffer Register : BR ) : phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu
o Thanh ghi giữ phát ( Transmitter Holding Register : THR ) : giữ dữ liệu kế tiếp trước khi phát đi
o Thanh ghi đệm thu ( Receiver Buffer Register : RBR ) : giữ kí tự thu được sau cùng
o Ở bảng dưới địa chỉ nền có thể là ( 2F8H, 3F8H, 2E8H, 3E8H ) tuỳ theo cách chọn của người lập trình
Địa chỉ nền DLAB A2 A1 A0 Chọn ra
+0
0 0 0 0 Thanh ghi đệm thu (RBR ), thanh ghi giữ phát (THR)
+1 0 0 0 1 Thanh ghi cho phép tạo yêu cầu ngắt (IER).
+0 1 0 0 0 Thanh ghi cho số chia phần thấp (LSB).
+1 1 0 0 1 Thanh ghi cho số chia phần cao (MSB).
+2 X 0 1 0 Thanh ghi nhận dạng nguồn gốc yêu cầu ngắt(IIR). +3 X 0 1 1 Thanh ghi điều khiển đường dây (LCR ).
+4 X 1 0 0 Thanh ghi điều khiển Modem (MCR ).
+5 X 1 0 1 Thanh ghi trạng thái đường dây(LSR ).
+6 X 1 1 0 Thanh ghi trạng thái Modem ( MSR ).
+7 0
1 1 1 Thanh ghi nháp (dành cho CPU, ít khi sử dụng ).
· Trong bảng trên bạn phải chú ý cột DLAB Khi DLAB đặt lên 0
hoặc1 thì một vài thanh ghi sẽ thay đổi Có thể thấy như thế này, UART cho phép 12 thanh ghi, trong khi đó chỉ có 8 port địa chỉ DLAB dùng truy cập bit chốt chia, khi DLAB đặt lên1 trong thanh ghi điều khiển đường truyền (bit thứ
7 cùa thanh ghi này), thì hai thanh ghi trở nên có giá trị ( Divisor Latch Low Byte : Reg+0, Divisor Latch High Byte : Reg +1 ), sau đó chúng ta dùng hai thanh ghi này dùng cho việc đặt tốc độ truyền thông Ví dụ như sau :
Tốc độ
( Baud ) Divisor Byte chốt chia cao(DLHB) Byte chốt chia thấp(DLLB)
50 2304 09H 00H
300 384 01H 80H
600 192 00H C0H
2400 48 00H 30H
4800 24 00H 18H
9600 12 00H 0CH
Trang 1019200 6 00H 06H
38400 3 00H 03H
57600 2 00H 02H
115200 1 00H 01H
3. Vi mạch 8250A được thể hiện trên hình vẽ ở dưới:
Vi mạch 8250A có 3 tín hiệu chọn chip để tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng trong việc giải mã địa chỉ cơ bản Các chân địa chỉ cơ bản A1, A2, A0, giúp ta chọn các thanh ghi bên trong của UART ( xem bảng ở dưới)
CHƯƠNG V:
Giao Tiếp Máy Tính Với Vi Xử Lý
I. Truyền nhận qua cổng nối tiếp :
Việc truyền nhận qua cổng nối tiếp được thực hiện bởi UART Nguyên tắc cho chip UART hoạt động như sau:
v Để truyền đi một ký tự, đầu tiên ký tự đó sẽ được đưa vào thanh ghi đợi truyền ( Transmit Holding Register ), sau đó được đưa qua thanh ghi dịch của
bộ phát ( transmit Shift Register ) Sau khi ký tự trước đã truyền xong, từng bit của ký tự đươc truyền sẽ dịch vào kênh dữ liệu
v Khi nhận một ký tự, đầu tiên các bit của nó lần lượt được nạp vào thanh ghi dịch của bộ thu ( Transmit Shift Register), sau đó chúng được đưa vào thanh ghi dữ liệu của bộ thu ( Receive Data Register ) sau khi đã loại bỏ các bit start, stop, parity
v Để thực hiện việc truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp ta phải thực hiện các bước sau:
o Chọn cổng truyền Com 1, hay Com 2 Địa chỉ của Com 1 thường là 3F8H, còn Com 2 là 2E8H Đối với một số loại máy tính thì địa chỉ của cổng Com có thể vào BIOS để set lên, nên khi viết chương trình truyền cần vào BIOS để xem địa chỉ cổng Com cụ thể Nếu ta chọn COM 1 là 3F8 H, Com 2 là 2F8 H thì địa chỉ các thanh ghi khác là:
Thanh ghi Địa chỉ Com 1 Địa chỉ Com 2
Data register 3F8H 2F8H
Interrupt enable register 3F9H 2F9H
Interrupt identification register 3FAH 2FAH
Line control register 3FBH 2FBH
Modem control register 3FCH 2FCH
Line status register 3FDH 2FDH
Modem control register 3FEH 2FEH
o Đặt tốc độ baud
o Đặt cấu hình truyền : data bit, stop bit, parity (em chọn 8 bit data, 1 bit stop, không có parity)
o Cho phép ngắt nếu sử dụng
v Để thực hiện việc truyền dữ liệu trước hết chúng ta phải khởi động cổng COM, sau đó thực hiện việc truyền phát với chương trình truyền và phát trình bày ở dưới đây dược viết theo kiểu API:
o Chương trình khởi động cổng COM: Chọn Com 2 với đia chỉ 2F8H để thực hiện việc truyền dữ liệu Cần chú ý đến Bit DLAB
(……….)