Ngoại vi và giao diện 2

Chương 1; Sơ lược về hệ thống ghép nốimáy tính 1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài~ YÊU CẦU TRAO

Ngoại vi và giao diện

Biên tập bởi:

Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên

Ngoại vi và giao diện

MỤC LỤC

1 Mục lục

1.1 Muc luc - Ngoai vi va dieu khien~

2 Chương 1; Sơ lược về hệ thống ghép nối máy tính

2.1 1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài

2.1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài~

2.2 1.2 Các dạng và loại tin trao đổi

2.2.1 Các dạng và loại tin trao đổi~

2.3 1.3 Các khối ghép nối

2.3.1 Các khối ghép nối~

2.4 1.4 Thủ tục trao đổi tin của máy tính

2.4.1 Thủ tục trao đổi tin của máy tính~

3 Chượng 2: Các phương pháp trao đổi tin

3.1 2.1 Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt

3.1.1 Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt~

3.2 2.2 Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình

3.2.1 Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình~

3.3 2.3 Phương pháp trao đổi bằng truy cập trực tiếp bộ nhớ

3.3.1 Phương pháp trao đổi bằng truy cập trực tiếp bộ nhớ~

3.4 2.4 Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ

3.4.1 Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ~

4 Chương 3: Một số thiết bị ngoại vi thông dụng

5.3 4.3 Ứng dụng của ADC và DAC

5.3.1 Ứng dụng của ADC và DAC~

Tham gia đóng góp

Mục lục

Muc luc - Ngoai vi va dieu khien~

Chương I: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG GHÉP NỐI MÁY TÍNH

1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy vi tính với môi trường 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

1.1.3 Yêu cầu trao đổi tin trong mạng máy tính

1.2 Các dạng và loại tin trao đổi

1.2.1 Các dạng tin

1.2.2 Các loại tin

1.3 Các khối ghép nối

1.3.1 Khái quát chung về khối ghép nối

1.3.2 Phân loại khối ghép nối

1.4 Thủ tục trao đổi tin của máy tính

Chương II: CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI TIN

2.1 Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt

2.1.1 Khái niệm và phân loại ngắt

2.1.2 Sơ đồ điều khiển ngắt

2.2 Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình

2.2.1 Khối ghép nối song song

2.2.2 Vi mạch vào ra theo chương trình

2.2.3 Sơ đồ ghép nối

2.3 Phương pháp trao đổi bằng truy cập trực tiếp bộ nhớ

2.3.1 Thủ tục trao đổi tin DMA

2.3.2 Vi mạch điều khiển DMAC

2.3.3 Trao đổi tin DMA trong máy vi tính

2.4 Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ

Chương III:MỘT SỐ THIẾT BỊ NGOẠI VI THÔNG DỤNG

3.4 Thiết bị nhớ ngoài

3.4.1 Thiết bị từ tính

3.4.2 Thiết bị quang

3.4.3 Phương pháp tác động

Chương IV: BIẾN ĐỔI A/D VÀ LẬP TRÌNH GHÉP NỐI MÁY TÍNH

4.1 ADC (Analog to Digital Converter)

4.1.1 Khái niệm

4.1.2 Một số mạch ghép nối ADC đơn giản

4.2 DAC (Digital to Analog Converter)

4.2.1 Khái niệm

4.2.2 Một số mạch ghép nối DAC đơn giản

4.3 Ứng dụng của ADC và DAC

4.4 Lập trình ghép nối trên WINDOWS

4.4.1 Tệp *.DLL và cách tiếp cận

4.4.2 Cách tạo và sử dụng tệp *.DLL trong BASIC và DELPHI

4.4.3 Một số ví dụ minh hoạ

Chương 1; Sơ lược về hệ thống ghép nối

máy tính

1.1 Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài

Yêu cầu trao đổi thông tin của máy tính với môi trường ngoài~

YÊU CẦU TRAO ĐỔI THÔNG TIN CỦA MÁY VI TÍNH VỚI MÔI

TRƯỜNG NGOÀI

Trong quá trình thực hiện, máy tính cần phải có giao tiếp với môi trường ngoài Có thể

là đưa tin vào (nhập dữ liệu) hoặc đưa tin ra (xuất dữ liệu) Việc trao đổi dữ liệu này

có thể thực hiện thông qua người điều hành, các thiết bị nhập xuất khác, các hệ thốngchuyên dụng, các máy tính khác

Yêu cầu trao đổi tin với người điều hành

Người điều hành (người sử dụng) máy tính cần đưa các lệnh, dữ liệu dưới dạng chữ cái

và dạng chữ số hoặc các ký tự thông qua bàn phím (Keyboard) Khi người điều hànhnhấn vào phím trên bàn phím, những mã (thường là mã ASCII) được tạo ra và đượctruyền vào bộ nhớ của máy tính, hiển thị trên màn hình các kí tự đã nhấn

Yêu cầu trao đổi tin với thiết bị ngoài

Các thiết bị ngoài thông dụng là các thiết bị tối thiểu thường dùng cho một hệ thống máytính dùng để đưa tin vào và đưa tin ra

Các thiết bị đưa tin vào:

- Máy đọc băng giấy dùng để đọc các tin trên các tấm bìa đục lỗ

- Máy quét: dùng để quét tài liệu, các bức tranh, ảnh hoặc một vật (mỏng) nào đó

- Con chuột, bàn phím

Các thiết bi đưa tin ra:

- Máy in: in kim, in phun, in Laser

- Máy đục băng giấy: Đục lỗ trên các tấm bìa

Các bộ nhớ ngoài:

Các ổ đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD , ổ Flash, đĩa ZIP

Yêu cầu trao đổi tin trong mạng máy tính

Một máy tính (A) này có thể cần thiết một số dữ liệu tại một máy tính khác (B) trongcùng một mạng máy tính, khi đó, máy tính A sẽ gửi một yêu cầu đến máy tính B Nếuyêu cầu đó được đáp ứng, thì máy tính B sẽ gửi dữ liệu sang cho máy A

Trong một mạng máy tính, có thể dữ liệu tại một máy tính được nhều máy tính kháccùng khai thác tại một thời điểm

1.2 Các dạng và loại tin trao đổi

Các dạng và loại tin trao đổi~

CÁC DẠNG VÀ LOẠI TIN TRAO ĐỔI

Các dạng tin

Máy vi tính (MVT) chỉ trao đổi in dưới dạng số với các mức logic 0 và 1 Nhưng, cácthiết bị ngoại vi (TBNV) lại trao đổi tin với nhiều dạng khác nhau như dạng số, chữ -

số, tương tự, âm tần hình sin tuần hoàn

1 Dạng số: Là chuỗi các bit 0 hay 1 được biểu diễn theo hệ nhị phân (Binary), hệ

8 (Octal), hệ 16 (Hexadecimal) Đó là tin của bàn phím đơn giản Tin này cóthể đưa thẳng vào đường dây số liệu của MVT hay qua một thanh ghi đệm

2 Dạng chữ - số: Dạng này thường được thể hiện thông qua các chữ cái A-Z hoặcchữ số 0-9 bằng một loại mã thông dụng cho mã điện thoại quốc tế ASCII.Mỗi chữ cái hoặc con số được bbiểu diễn bởi tổ hợp 7 hoặc 8 bit nhị phân

Như vậy, để nhập dữ liệu vào, bàn phím phải có bộ phận tạo mã ASCII; để in dữ liệu ramàn hình, mã ASCII này cũng phải được biến đổi thành các chữ cái hoặc con số bằngcác điểm ảnh của màn hình

1 Dạng tương tự (Analog): Các tin tức vật lý thu được dưới dạng một tín hiệuđiện (điện thế, cường độ dòng điện) kéo dài trong một khoảng thời gian t nào

đó Chúng được gọi là các tín hiệu liên tục theo thời gian Muốn đưa các tínhiệu này vào máy tính, thì chúng phải được biến đổi để trở thành các tín hiệurời rạc theo thời gian, tức là biến đổi thành các tín hiệu 0 hoặc 1 Hình thứcbiến đổi này được gọi là biến đổi A/D

Ngược lại, muốn đưa những tín hiệu số 0,1 từ máy tính ra thành các tín hiệu tương tựnhư vậy, cần phải có hình thức biến đổi D/A

4 Dạng âm tần hình sin: Tiếng nói của con ngời, một số dạng tín hiệu dao động khác

Các loại tin

1/ Các tin đưa từ máy tính ra thiết bị ngoại vi: Gồm 1 trong 3 loại tin sau:

- Tin về địa chỉ: Đó là tin của địa chỉ TBNV, chính xác hơn là địa chỉ của thanh ghi đệm

- Tin lệnh điều khiển: Đó là các tín hiệu để điều khiển KGN hay TBNV như đóng mởthiết bị, đọc hoặc ghi vào TBNV, cho phép hay trả lời yêu cầu hành động Các tin nàythường được kí hiệu: Lệnh (Ví dụ: RD, WR, INT, INTA )

- Tin về số liệu (dữ liệu): Đó là các số liệu cần đưa ra cho các TBNV Thường được kíhiệu là: D0-Dm-1

2/ Các tin đưa từ TBNV vào máy tính: Gồm 1 trong 2 loại tin sau:

- Tin về trạng thái của TBNV: Đó là tin về sự sẵn sàng hay yêu cầu trao đổi tin, về trạngthái lỗi của TBNV

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

1.3 Các khối ghép nối

Các khối ghép nối~

CÁC KHỐI GHÉP NỐI

Khái quát chung về khối ghép nối

1/ Vị trí, vai trò: KGN nằm giữa MVT và TBNV, đóng vai trò biến đổi và trung chuyểntin (nhận và truyền) giữa chúng

2/ Nhiệm vụ, chức năng:

- Phối hợp trao đổi tin giữa MVT và TBNV về mức và công suất của tín hiệu, về dạngtin, tốc độ và phương thức trao đổi

- Đồng bộ hóa dạng tín hiệu giữa MVT và TBNV

3/ Đặc trưng chung của khối ghép nốid

* Cấu trúc đường dây

- Cấu trúc rẽ nhánh

- Cấu trúc mắt xích

- Cấu trúc đường dây chung

* Tên đường dây tín hiệu

- Nhóm đường dây địa chỉ

- Nhóm đường dây lệnh

- Nhóm đường dây dữ liệu

- Nhóm đường dây tín hiệu nhịp thời gian

- Nhóm đường dây điện áp nguồn

* Phương truyền tín hiệu

- Từ GKN vào MVT

- Từ KGN ra TBNV

* Dạng truyền dữ liệu

- Truyền nối tiếp

- Truyền song song

- Truyền song song - nối tiếp

Phân loại khối ghép nối

1/ Phân loại theo chế độ trao đổi

- KGN theo chương trình: Trao đổi tin theo những lệnh đưa dữ liệu vào (IN) hay dữ liệu

ra (OUT) của khối xử lý trung tâm và qua thanh ghi chứa Accumulator rồi mới tới khốinhớ của MVT

- KGN truy nhập trực tiếp: Điều khiển sự trao đổi tin thay cho CPU, trao đổi trực tiếpgiữa TBNV và khối nhớ không thông qua thanh ghi chứa AX của VXL

2/ Phân loại theo phương pháp truyền tin

- KGN song song: Trao đổi tin theo các đường dây song song

- KGN song song-nối tiếp: Trao đổi tin song song với MVT và nối tiếp với TBNV3/ Phân loại theo dạng tin

- KGN số: Trao đổi tin dạng số

- KGN tương tự - số: Trao đổ tin dạng tương tự để biến đổi thành dạng số

- KGN số - tương tự: Biến đổi tin từ dạng số sang tương tự

4/ Phân loại theo cấu trúc hệ trao đổi tin

- KGN cho một cho một MVT - một TBNV

- KGN cho nhiều TBNV mắc song song

- KGN cho nhiều MVT và nhiều TBNV mắc song song

- KGN cho nhiều MVT

1.4 Thủ tục trao đổi tin của máy tính

Thủ tục trao đổi tin của máy tính~

THỦ TỤC TRAO ĐỔI TIN CỦA MÁY TÍNH

Chương trình phục vụ trao đổi tin cho khối ghép nối

Mỗi KGN cần viết chương trình phục vụ trao đổi tin bằng ngôn ngữ ASSEMBLY vàkhi sử dụng, người lập trình cần viết chương trình ứng dụng bằng ngôn ngữ bậc cao.Các chương trình phục vụ trao đổi tin, cần có các hành động sau:

• Khởi động KGN: Ghi các lệnh xác định chế độ (mode) và lời điều khiển KGN

và TBNV

• Ghi che chắn và cho phép ngắt

• Đọc trạng thái thiết bị: bằng lệnh đọc (IN), xử lý bằng hỏi vòng (lệnh CMP)hoặc xử lý ngắt bằng mạch điện tử (phần cứng)

• Ghi dữ liệu ra: Từ thanh ghi chứa AX của VXL bằng lệnh OUT

• Đọc dữ liệu vào MVT từ TBNV bằng lệnh IN vào thanh ghi chứa

Thủ tục trao đổi trong chế độ chương trình

1/ Trao đổi đồng bộ

MVT không cần biết TBNV có sẵn sàng hay không, mà nó đưa luôn các lệnh trao đổitin Phương pháp này được thực hiện khi:

• TBNV luôn sẵn sàng trao đổi tin

• Tốc độ trao đổi của MVT và TBNV luôn phù hợp nhau hoặc TBNV trao đổi tinnhanh

Phương pháp này có những ưu, nhược điểm sau:

• Nhanh, không tốn thời gian chờ đợi

• Thiếu tin cậy, có thể mất tin khi TBNV chưa sẵn sàng trao đổi

2/ Trao đổi không đồng bộ

Trình tự trao đổi diễn ra như sau:

• MVT chờ và kiểm tra sự sẵn sàng trao đổi của TBNV bằng cách

+ Đọc tin về trạng thái sẵn sàng trao đổi tin của TBNV

+ Kiểm tra trạng thái sẵn sàng Nếu chưa, MVT lại đọc và kiểm tra trạng thái sẵn sàng

• MVT trao đổi tin với TBNV

• Phương pháp này được thực hiện khi tốc độ trao đổitin của TBN

Chượng 2: Các phương pháp trao đổi tin

2.1 Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt

Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt~

Phương pháp trao đổi tin bằng điều khiển ngắt

Khái niệm và phân loại ngắt

Khái niệm ngắt

Ngắt là quá trình CPU tự ngưng hoạt động hiện tại khi có một yêu cầu ngắt gửi đến đểchuyển sang thực hiện một chương trình con phục vụ ngắt tương ứng Sau khi thực hiệnxong thì quay trở lại thực hiện tiếp công việc đang dở trên

Phân loại ngắt.

Hình 2-1: Phân loại các loại ngắt

Ngắt mềm là loại ngắt do phần mềm gây nên.Nó gồm hai loại

• Ngắt hệ thống:ngắt do các chương trình hệ thống gây nên

+ Ngắt của DOS ngắt trong chương trình hệ thống gây nên ;

+ Ngắt BIOS ngắt trong hệ điều hành vào ra cơ sở

1 ◦ Ngắt của người sử dụng là loại ngắt do người lập trình viết ra bằng các

ngôn ngữ bậc cao hay viết bằng hợp ngữ

2 Ngắt cứng:là loại ngắt do các thành phần cứng gây ra.Gồm các loại

◦ Ngắt trong:Ngắt bên trong CPU (ví dụ Phép chia cho 0)

◦ Ngắt ngoài là loại ngắt do các thành phần cứng khác và các thiết bịngoại vi gây ra.Nó bao gồm hai loại sau ngắt có cấm không cấm

+Ngắt có cấm (ngắt che được Maskable Interupt):là các loại ngắt chỉ thực hiện khi cờ IF

=1;

+ Ngắt không cấm (không thể che được Non Maskable Interupt) là loại ngắt thực hiệnđược ngay cả khi cờ IF=0;

Cơ chế thực hiện ngắt

- TBNV gửi yêu cầu tới CPU

- CPU thực hiện lệnh đang dở dang

- Sao chép nội dung vào Stack

Hình 2-2: Cơ chế thực hiện ngắt

Gửi tín hiệu chấp nhận ngắt cho KGN nếu có thực hiện được Sau đó quay sang thựchiện chương trình co phục vụ ngắt tương ứng

• Sau khi thực hiện xong CPU thu hồi lại giá

trị cho bộ đếm chương trình,thanh ghi trạng

thái thực hiện tiếp sau lệnh ngắt

Đặc điểm của ngắt

- Ngắt mang tính ngẫu nhiên vì vậy có thể xảy ra đồng thời,nên phải có thứ tự ưu tiên

để xử lí cho hợp lí bằng mạch ưu tiên ngắt

Sơ đồ điều khiển ngắt

Sơ đồ ngắt cứng của IBM – PC

1/ Sơ đồ

Hình 2-3: Sơ đồ điều khiển ngắt cứng của IBM-PC

2/ Giải thích sơ đồ

a) ý nghĩa của các thành phần

- CPU: Central Processing Unit (Đơn vị sở lí trung tâm )

- PIC: Priority Interupt Controller (điều khiển ưu tiên ngắt )

- IVT: Interupt Vector Table (Bảng vector ngắt )

- ISR: In Service Register chương trình phục vụ ngắt

- Arbitor: Trọng tài điều khiển

- Stack:ngăn xếp

- INT - INTerrupt (Ngắt)

- IRQ - Interrupt ReQuest (Yêu cầu ngắt)

- INTA - INTerrupt Acknowleadge (Chấp nhận ngắt)

b) Hoạt động của sơ đồ;

(1) Thiết bị ngoại vi có nhu cầu trao đổi thông tin Gửi tín hiệu INTR (INTERUPTREQUEST) tới khối ghép nối (KBN)

(2) Mạch KGN phát ra một tín hiệu (xung lớn) ngang với một chu kì lệnh (>= 20ns)tới 8259A Nếu thanh ghi chắn ngắt (Mask Interupt) trong 8259A tương ứng bằng 1 thìthôi Nếu Bằng 0 thì thực hiện bước (3)

(3) PIC 8259A phát ra một xung INT tới CPU để xử lí ngắt

- Nếu cờ IF =1 thì CPU thực hiện một lệnh tiếp theo

- Nếu cờ IF =0 thì CPU sẽ lờ đi không thực hiện

(4) CPU cất bộ đệm vào thanh ghi trạng thái vào Stack

(5) 82x86 Arbitor gửi tín hiệu chấp nhận ngắt INTA (Interupt Acknowleadge) về cho8259A để xác định chế độ ưu tiên hoá

(6) PIC 8259A xem xét mức ưu tiên ngắt ở đâu và trỏ đến bảng ưu tiên ngắt IVT

(7) Kiểm tra địa chỉ ngắt

(8) Chương trình ngắt trỏ tới BIOS hoặt IRS (DOS) và thực hiện chương trình conphục

vụ ngắt.Sau đó khi có tín hiệu kết thúc chương trình ngắt EOI(End Of Interupt) thì quaytrở lại Stack lấy lại trạng thái ban đầu và trở về chương trình chính

Bộ điều khiển ngắt cứng PIC 8259A

Trên thực tế có nhiều loại vi xử lý ngắt của nhiều hãng nổi tiếng như ZILOG,MOTOROLA,INTEL Nhưng vi mạch xử lý ngắt sử dụng trong máy tính IBM PC vàtương thích là bộ vi điều khiển PIA 8259A

Vi mạch này có các ưu điểm là: sắp xếp và xử lí

ngắt được tốt

CS (1) :Chip select chọn mạch điều khiển

WR (2): Write (lối vào của lệnh Ghi )

RD (3) : Read (lối vào lệnh đọc )

D0 ?D7 (11?4) các bit dữ liệu hai chiều

CAS0 (12), CAS1 (13), CAS2 (15) Lối vào mắc tầng của PIC chủ với PIC tớ

SP/EN (16) Slave Programming /ANble

INT (17) Lối ra yêu cầu ngắt

IR0 ?IR7 (18?25) các vào lối yêu cầu ngắt

INTA (26):Lối ra yêu cầu ngắt

A0 (27):Địa chỉ chọn thanh ghi lệnh

Vcc(28): Nguồn nuôi

Sơ đồ cấu trúc

Hình 2-5: Sơ đồ khối của 8259A

1 Bộ đệm dữ liệu (Data Buffer) được sử dụng khuếch đại dữ liệu

2 Logic đọc ghi (read/write Logic) Điều khiển đọc ghi

3 Bộ đệm và so sánh nối tầng:Nối PIC 8259A thành PIC tớ

4 Logic điều Khiển (Control Logic)tạo các tín hiệu ghi và đọc các thanh ghi đệm

5 thanh ghi ISR(In Service Register): chứa các chương trinhf con xử lí ngắt

6 PR (Priority Resolver) Giải quyết ưu tiên

7 IRR(Interupt Request Register ):thanh ghi tám mức ưu tiên từ TBNV

8 IMR (Interrupt Mask Register)cho người lập trình biết ngắt có che được haykhông

Cổng và các từ điều khiển

Hình 2-6: Lưu đồ hoạt động

PIC 8259A có 4 từ điều khiển khởi động từ ICW1?ICW4 (Intialization Control Word)

và ba từ điều khiển hoạt động từ OCW1?OCW3 (Operation Control Word) Các từ điềukhiển có ý nghĩa như sau:

a/ Từ điều khiển khởi động

Vi mạch PIC 8259A được khởi động để hoạt động từ điều khiển khởi động ICW1 ?ICW4 sự hoạt động này theo lưu đồ sau:

- ICW1 chỉ một hay nhiều vi mạch 8259A và các địa chỉ A5?A7 của chương trình con

xử lí ngắt

+ Nếu D1=S1=1 thì chỉ có một mạch (SNGL=1)

+ Nếu D1=S1 =0 thì chỉ có nhiều mạch

- ICW2 chỉ các địa chỉ từ A6? A15và A0=1của chương trình con xử lí ngắt

- ICW3 được sử dụng khi có từ hai PIC trở lên ICW1

ICW2

ICW3 được sử dụng khi có từ 2 PIC trở nên (Một PIC chủ có thể ghép thêm 8 PIC tớ )

+)ICW 3 cho PIC chủ

+) ICW3 cho PIC tớ

ID0 ? ID2 (tại bít ID0 ? ID2 ) ghi thứ tự của PIC tớ

+)IW4

Hình 2-7: Dạng từ điều khiển khởi động

b/ các từ điều khiển hoạt động

OCW1 ;có A0 =1 để ghi chắn 8 bit ngắt M0?M7 cho các lối vào ngắt IR0?IR7 vớiMi=1 => xác lập chuẩn Mi=0 => xoá OCW2 ghi sự phục vụ ngắt theo ưu tiên vòngvới A0=0 OCW3 Ghi sự che ngắt đặc biệt cho các chế độ đặc biệt SNM và ESMM vớiA0=0;D3=3;

* OCW1

* OCW2

OCW3

Hình 2-8: Dạng bit của các từ điều khiển hoạt động

1.2.3 Sơ đồ điều kiển ngắt của 8086

Hình 2-9: Sơ đồ ngắt cứng của 80x86

- Mức ưu tiên cao nhất là NMI ngắt không che được

- Mức ưu tiên thấp nhất từ IRQ0?IRQ15

Mạch 8259A

Master Slave chức năng

IRQ0 Lối ra bộ đệm thời gian

IRQ1 Bàn phím bộ đệm ra

IRQ2 ngắt từ 8259A thứ 2

IRQ8 Ngắt thời gian thực

IRQ9 tương tự IRQ2 (coi là dành riêng)

COM2.COM4 IRQ3 cổng nối tiếp thứ 2 không đồng bộ

COM1,COM3 IRQ4 cổng nối tiếp thứ không đồng bộ

LPT2,LPT4 IRQ5 cổng song song thứ 2 trong máy AT

IRQ6 Điều khỉên đĩa mềm (FDC)

LPT1,LPT3 IRQ7 cổng song song thứ 1 trong máy AT

2.2 Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình

Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình~

Phương pháp trao đổi tin song song theo chương trình

CPU muốn trao đổi dữ liệu với các TBNV thì có thể thực hiện bằng các lệnh IN và OUTtrong chương trình vào ra Các lệnh có cú pháp như sau:

IN Acc, Port#; Đưa dữ liệu vào thanh ghi chứa Acctừ cổng Port#

OUT Port#,Acc; Đưa dữ liệu từ thanh ghi chứa Accra cổng Port#

Vào ra có điều kiện và không có điều kiện

Vào ra không điều kiện

Trao đổi tin không điều kiện,các TBNV luôn ở trạng thái của các thiết bị ngoại vi khác.Nếu thiết bị ngoại vi sẵn sàng thì mới tiến hành trao đổi dữ liệu,cpu chủ động pháp tínhiệu trao đổi

Trao đổi tin có điều kiện

Trao đổi dữ liệuTrao đổi dữ liệuTBNV sẵn sàng a) Không điều kiện b ) có điều kiệnHình

2-10: Vào ra có điều kiện và không có điều kiệnsaiđúng Trước khi CPU muốn trao đổi

dữ liệu,thì nó cần phải kiểm tra trạng thái của TBNV Nếu TBNV sẵn sàng thì mới tiếnhành trao đổi tin

Trong trường hợp có nhiều thiết bị ngoại vi thì khi đó CPU sẽ tiến hành kiểm tra lầnlược các trạng thái của từng thiết bị

Khối ghép nối song song

Hình 2-11: Sơ đồ nguyên lý cổng song song một chiều

Các thành phần bao gồm:

1.Hệ thống trung tâm:Điều khiển hoạt dộng của hệ

2 Giải mã địa chỉ từ hệ trung tâm,tạo tín hiệu CS (chip select) kết hợp với IOW điềukhiển mạch chốt (C)

3 Mạch chốt cho phép ghi số liệu

Vi mạch vào ra theo chương trình

Các hệ vi xử lí trước 8086 sử dụng vi mạch vào ra theo chương trình PPI 8255 loại vimạch nay có các dặc điểm sau:

• Có bộ nhớ (256*8bit), timer 14 bit theo chương trình

• Không có chế độ khác nhau, khả năng lập xoá các bit của C đối thoại 8255A.Loại vi mạch này cho phép lập xoá các bit của các cổng C cho đối thoại

1 40PPI 8255A20 21Hình 2-12:Sơ đồ chân của PPI 8255Sơ đồ chân của PPI 8255A

1? 4 các chân (PA3?PA0) Lối ra cổng A

5: tín hiệu điêu khiển đọc ghi RD

6 :Tín hiệu chọn chip CS(chip select)

7: chân tín hịêu nối đất GND (Ground)

8?9 : các chân địa chỉ A0?A1

36 Tín hiệu điều khiển WR

37?40 các chân (PA7?PA4) Lối ra cổng A

Sơ đồ cấu trúc của PPI 8255A

Hình 2-13: Sơ đồ khối của PPI-8255A

• Cổng A: Thanh ghi đệm số liệu 8 bit vào ra tuỳ ý chương trình khởi dộng

• Cổng B: Thanh ghi đệm số liệu 8 bit vào ra tuỳ ý chương trình khởi dộng

• Cổng C cao : nửa cao 4 bit

• Cổng C thấp: nửa thấp 4 bit

• Địa chỉ các cổng 8 bít của 8255A trong một máy vi tính cá nhân tương thíchIBM như sau: Cổng A: 60h; Cổng B: 61h; Cổng C:62h thanh ghi điều khiển 63h

Các mạch địa chỉ nội bộ gồm các khối điều khiển,các cổng A,B,C

A1 A0 CS RD WR Lệnh của VXL Chiều di chuyển

0 1 0 1 0 Ghi cổng B D0?D7→cổng B

1 1 0 1 0 Ghi thanh từ Điều khiển D0?D7→T/ghi từ đ/khiển

X X 1 x x Trạng thái điện trở cao Không trao đổi dữ liệu

Từ điều khiển chế độ (Định nghĩa cấu hình)

Chế độ BSR(bit set/reset) xác lập hoặc xoá bỏ từng bit cổng C: thiết lập với các bit cổng

C (C0 ?C7) Khi đó từ điều khiển như sau:

Ghép nối máy tính và thiết bị ngoại vi

Hình 2-15: Sơ đồ ghép nối PPI-8255A với máy vi tính

Phần ghép nối với máy vi tính

+ D0 ?D7,A0,A1,RD,Wr nối trực tiếp với các đầu ra tương ứng trong cpu

+ Reset nối từ cpu qua mạch đảo tới 8255A

+ CS nối với bộ giải mã các tín hiệu từ các chân địa chỉ (A2?An) của cpu

+ Phần gép nối với thiết bị ngoại vi:

Tuỳ thuộc loại thiết bị ngoại vi (vào hoặc ra),số bit đường dây,phương thức trao đổi tin

và chế độ trao đổi tin mà có các cách mắt khác nhau

• Lập trình cho PPI trong trường hợp chế độ chọn đều bằng 0

• Bước1: Phân tích tìm giá trị cho từ điều khiển chế độ

• Bước 2 ; lập trình

+ Đưa giá trị cấu hình ra thanh ghi từ điều khiển

Mov Al,<giá trị cấu hình>

OUT <thanh ghi điều khiển >,Al

+ Đưa dữ liệu vào

PA EQU 60h;dia chi cong A

PB EQU 61h;dia chi cong B

PC EQU 62h;dia chi cong A

CWR EQU 63h;dia chi tu dieu khien

CW EQU A2h;dia chi tu dieu khien

.Code

MAIN PROC

MOV AX, @Data ;Chuyen du lieu qua thanh ghi Ax

MOV DS, AX ;sau do chuyen cho DS

MOV AL, CW ; Gia tri tu dieun khien trong AL

OUT CWR,AL ;chuyen ra tu dieu khien du

IN AL, PB ;du lieu vao qua cong B

OUT PA, AL ;dua ra cong A

OUT PC,AL ;va cong C

MOV AH,4CH ;chuan bi

INT 21h ;ve DOS

MAIN ENDP

END MAIN

Ví dụ: Viết một chương trình bằng C cho PPI8255A

/* This is the QC program for 8255/8253 I/O CARD

Author : Johnny Tseng

Date : 1999/10/02 */

#include <dos.h>

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

/* set default value for ioport, CNTR */

unsigned int ioport = 0;

void test8255loopback (void)

{

int loop, i, c, step = 0;

unsigned char x1, x2, x3, y1, y2, y3, z1, z2, z3;

%02X%02X%02X,input:%02X%02X%02X Correct:%02X%02X%02X", loop + 1, i,x3, x2, x1, z3, z2, z1, y3, y2, y1);