Nghiên cứu và ứng dụng tự động hoá (ngành tự động hoá) đã, đang và ngày càng khẳng định vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống con người.
Trang 1Lời nói đầu
Nghiên cứu và ứng dụng tự động hoá (ngành tự động hoá) đã, đang và ngày càngkhẳng định vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống con người Nhờ những thành tựucủa ngành tự động hoá, con người không phải tham gia trực tiếp hoặc ít phải tham giavào những công việc khó khăn, vất vả, độc hại; tốn nhiều công sức, nhiều nhân lực nhưlàm việc trong các nhà máy điện hạt nhân, hầm lò, khai thác… mà sản phẩm tạo ra lại
có số lượng và chất lượng vượt trội nhiều lần
Ngành tự động hoá ngày nay đã đạt được những thành tựu lớn Một nhà máy lớnđược điều hành chỉ với một vài người, thậm chí không cần người điều hành, một bóngđèn tự bật sáng khi có người bược vào, một cánh cửa tự mở khi nhận biết người quen Tiến tới chúng ta có thể có những người máy có tư duy có thể làm những việc theo ýmuốn con người
Những năm về trước, các thiết bị điều khiển (điển hình là rơle cơ, các thiết bị cảmbiến, các cơ cấu chấp hành, các bộ chuyển đổi,… ) đều là các thiết bị tương tự, thựchiện các bài toán điều khiển đơn giản, độ chính xác không cao, độ tin cậy thấp, không
có hoặc có rất ít khẳ năng lập trình Nhờ tiến bộ trong công nghệ sản xuất linh kiện điện
tử, công nghệ vi xử lý, mô hình thiết bị công nghiệp, dần dần các thiết bị số ra đời vàthay thế các thiết bị tương tự do những ưu việt của chúng Các thiết bị này có độ chínhxác, độ tin cậy cao, có khẳ năng lập trình được, phù hợp với môi trường công nghiệp(chịu được ảnh hưởng của nhiễu: nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu điện từ,… làm việc với cường
độ cao, độ chính xác và độ tin cậy cao), đáp ứng được các bài toán điều khiển phức tạpvới những yêu cầu cao, thực hiện trên những qui mô lớn Điển hình cho thiết bị số này
là PLC (Programmable Logical Controller)
Mặc dù máy tính cá nhân (PC) đã có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống, cónăng lực bằng nhiều lần các thiết bị khả trình, nhưng sự xuất hiện của chúng với vai trò
là thiết bị điều khiển trong công nghiệp rất mờ nhạt và gần như không được đề cập đếntrong các bài toán điều khiển Các PC không đáp ứng được các yêu cầu làm việc trongmôi trường công nghiệp Các nhà thiết kế lúc này chỉ còn biết nuối tiếc với tính năng
mở, môi trường phát triển rộng, khả năng lập trình tự do, hiệu năng tính toán cao, tínhnăng ứng dụng lớn của PC Không những vậy, xây dựng bài toán điều khiển trên PCkinh tế hơn xây dựng trên các thiết bị khả trình
Một vài năm gần đây, các tiến bộ mới trong kỹ thuật linh kiện điện tử, trong kỹthuật máy tính, công nghệ phần mềm, công nghệ truyền dẫn dữ liệu (công nghệ bustrường) khiến máy tính có thể thực hiện nhiệm vụ điều khiển dể dàng trong môi trường
an toàn mà không phải đặt trực tiếp tại môi trường làm việc như trước đây Nhờ vậymáy tính đã có thể đáp ứng các yêu cầu làm việc trong công nghiệp Máy tính cá nhânđang là xu thế được chọn lựa trong điều khiển công nghiệp
Vì những lý do trên, máy tính đã có những loại được thiết kế riêng cho mục đíchcông nghiệp PC/104 là loại máy tính điển hình cho mục đích trên
Mọi sinh viên trong Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trong quá trình 5 năm họctập của mình, đều phải trải qua ba lần thực tập Trong đó quan trọng hơn cả là đợt thựctập tốt nghiệp Sinh viên ngành Điều khiển tự động chúng em không nằm ngoài qui luật
đó Đây là một cơ hội để chúng em kiểm chứng, áp dụng những kiến thức đã học vào
Trang 2thực tế Hơn nữa, nó còn là thời gian chúng em được tiếp xúc với những thiết bị kĩ thuậthiện đại đang được các nhà máy, xí nghiệp, các trung tâm nghiên cứu ứng dụng rộng rãi.Nhóm chúng em gồm hai thành viên là Nguyễn Văn Hiến và Nguyễn Mậu Phương,
lớp ĐKTĐ1-K44 Đề tài tốt nghiệp mà chúng em đang làm là đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng điều khiển thời gian thực trên nền PC/104” do giảng viên - Tiến sĩ Hoàng
Minh Sơn - Bộ môn Điều khiển tự động – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướngdẫn Chúng em được thầy Sơn giới thiệu thực tập tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm TựĐộng Hoá – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đây là một nơi nghiên cứu, ứng dụngcác kĩ thuật Tự động hóa vào sản xuất Là một phòng thí nghiệm trọng điểm, Phòng thínghiệm được nhà nước đầu tư các trang thiết bị hiện đại, có đội ngũ cán bộ khoa học cónăng lực và trình độ chuyên môn cao Nhiệm vụ chủ yếu của Phòng thí nghiệm là thựchiện các đề tài khoa học cấp Nhà nước; nghiên cứu, chuyển giao công nghệ cho cáccông ti trong và ngoài nước Tại đây, chúng em đã được Thạc sĩ Phạm Quang Đăng –cán bộ của Phòng thí nghiệm – cũng như các thầy các anh chị trong Phòng thí nghiệmhướng dẫn tận tình Trong thời gian thực tập, chúng em đã làm được một số việc sau:
1 Tìm hiểu, lắp ráp thành công máy tính PC/104
2 Khảo sát một đối tượng điều khiển là lò điện trở
3 Tiến hành thiết kế mạch phần cứng của Card điều khiển lò điện trở
Ngoài ra, chúng em còn được làm quen với các thiết bị, linh kiện thường được sửdụng nhiều trong nghiên cứu cũng như thực tế sản xuất Qua đó chúng em đã tích luỹđược những kinh nghiệm quí báu cho mình
Nội dung của bản báo cáo thực tập chúng em chia làm bốn phần Những vấn đềđược đề cập đến trong mỗi phần đều tương ứng với những công việc đã làm được trongđợt thực tập này
Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Hoàng Minh Sơn đã tạo cơhội cho chúng em được thực tập tại một trong những Phòng thí nghiệm hàng đầu củaViệt Nam, nơi chúng em có điều kiện tiếp xúc với những thiết bị điều khiển hiện đạinhất hiện nay Chúng em cảm thấy mình may mắn hơn các bạn khác trong lớp rất nhiều.Đồng thời, chúng em cũng xin cảm ơn sự chỉ bảo, động viên của thầy dành cho trongsuốt thời gian qua
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ, nhân viên củaPhòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá, đặc biệt là Thạc sĩ Phạm Quang Đăng.Mặc dù luôn bận rộn với công việc song anh vẫn sắp xếp thời gian hướng dẫn chúng emtận tình Chúng em biết rằng do sự nôn nóng, sự vụng về và bồng bột của tuổi trẻ màchúng em đã làm nhiều điều không đúng Chúng em mong rằng các anh là thế hệ nhữngngười đi trước sẽ không để tâm mà thẳng thắn chỉ ra những điều sai trái, cũng như chỉbảo những điều đúng đắn cho chúng em
Dù đã rất cố gắng trong quá trình thực tập song do hạn chế của bản thân, chúng emkhông thể không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Nhưng với sự cố gắng học hỏi, tựhoàn thiện mình, đặc biệt cùng với sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy, các anh trongPhòng thí nghiệm, chúng em tin rằng những thiếu sót đó sẽ sớm được khắc phục
Trang 31 Giới thiệu về PC/104
PC/104 là một họ máy tính được thiết kế theo chuẩn máy tính công nghiệp Đặcđiểm chung của loại máy tính này là có cấu trúc dạng all-in-one (tất cả linh kiện đượcthiết kế trên một bo mạch) và cấu trúc dạng modul Các modul ghép nối với PC/104thông qua khe cắm modul mở rộng (khe cắm này được thiết kế theo chuẩn ISA)
1.1 Sơ lược về cầu trúc PC/104
Máy tính PC/104 trên Phòng thí nghiệm là loại máy tính do hãng Nagasaki của ĐàiLoan sản xuất Có nhiều thế hệ máy tính loại này ứng với tốc độ xử lý cũng như cấu trúckhác nhau Ta tìm hiểu cầu trúc một thế hệ cụ thể của nó là PC/104-587VL
PC/104 có cấu trúc như các máy tính cá nhân thông thường khác Điểm khác biệt là
nó được xây dựng với cấu trúc để phù hợp với cấu trúc của một thiết bị điều khiển cókhả năng làm việc tin cậy hơn, có cấu trúc modul giúp mở rộng các modul điều khiển.PC/104 có trọng lượng nhẹ (0,11kg) và kích thước nhỏ (96×90 mm), hoạt đông ở độ ẩmcho phép là 0% ÷ 95%, nhiệt độ hoạt động 0 ÷ 60 0 C (nhiệt độ dự trữ: -40 ÷ 850C),nguồn cung cấp: 5V ± 5% (thuộc loại nguồn thấp)
Cấu hình cơ bản:
• CPU (Central Processing Unit):
o NS Geode GX1, 300MHz, thuộc họ xử lý pentium
o Chipset NS CS5530A
o 16KB cho bộ nhớ lưu trữ dữ liệu trên chip
• RAM: Một SDRAM-PC100, 144 chân, dung lượng tử 32MB đến 128MB.
• Flash Disk: Dạng Modul, tuỳ chọn dung lượng từ 2, 8, 16, 32,… đến 512MB.
• HDD/FDD: ổ cứng loại Notebook (44 chân cắm), chân cắm theo chuẩn IDE (Integrated Drive Electronics).
• BIOS: ACPI Bios với 256 KB flash EPROM
• Chức năng hiển thị VGA (Video Graphics Array): Bộ nhớ hiển thị chia sẻ từ 1÷4MB cho phép ghép nối với màn hình CRT có độ phân giải đến 1024x768 hoặc TFT LCD Hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) và CRT (Cathode Ray Tube) có thể làm việc ở cùng một thời điểm hoặc độc lập với nhau PC104- 587VL chỉ làm việc với loại TFT LCD (DSTN LCD không làm việc với PC104-587VL).
• Các cổng vào ra khác:
o 1 cổng song song: hỗ trợ chế độ SPP/EPP/ECP
o 2 cổng nối tiếp: COM1 theo chuẩn RS-232, COM2 theo chuẩn RS232/422/485
o 2 cổng USB.
o Cổng PS/2 nối bàn phím, chuột.
Trang 4• Bộ định thời ngăn chặn lỗi treo hệ thống Watch-Dog Timer với chu kỳ thiết đặt
0 ÷ 30s
1.2 Cài đặt phần cứng
Sơ đồ sắp xếp các rãnh trên PC/104 được chỉ rõ ở hình dưới Trong đó:
• CN1: điều khiển tín hiệu và nguồn công suất của bộ biến đổi LCD.
• CN2: bộ nối 18 bit cho giao diện LCD.
• J2: đầu cắm loa ngoài.
• J3: đầu nối cổng USB.
• J4: phích cắm nguồn.
• J5: nút khởi động lại.
Hình 1.1: Sắp xếp các chân và rãnh cắm của PC/104
Trang 5• J6 & JP1: đầu nối nguồn phụ và Jum thiết lập sử dụng nguồn phụ.
Bios của PC/104 được thiết đặt cấu hình như các máy PC khác Ở đây ta chỉ xét
những vấn đề chung nhất cho việc thiết lập một máy tính thông thường và các vấn đềriêng trong lĩnh vực điều khiển
Quick Boot
Trường này thiết đặt việc khởi tạo nhanh hệ thống khi nó được cho phép Ta chú ýđến một số vấn đề sau:
1 BIOS sẽ không đợi đến 40s nếu tín hiệu READY (sãn sàng) không được nhận
từ trình điều khiển IDE, và BIOS sẽ không thiết đặt cấu hình cho trình điều khiển IDE
2 BIOS sẽ không đợi 0.5s sau khi gửi một tín hiệu RESET đến trình điều khiển IDE.
Thiết lập tuỳ chọn: Disabled, IDE0-1, IDE0-2, IDE0-3, Floppy, ARMD-FDD, ARM-HDD, CDROM, CSCI và Network.
Hỗ trợ chuột PS/2
Chức năng chuột PS/2 là tuỳ chọn Trước khi đặt cấu hình cho chuột ta phải đảm bào rằng FB2502 hỗ trợ đặc tính này Thiết đặt Enabled cho phép hề thống dò tìm một chuột cổng PS/2 lúc khởi tạo Nếu tìm thấy, IRQ12 (ngắt) sẽ được sử dụng chuột cổng PS/2 IRQ12 sẽ được dành cho card mở rộng nếu chuột PS/2 không được tìm thấy Thiết đặt Disabled sẽ dành IRQ12 cho card mở rộng do đó chuột sẽ không hoạt động
Trang 6Thuộc tính tuỳ chọn: Fast, Slow.
Trường này chỉ định kiểu màn hình được cài đặt trong hệ thống
Thuộc tính tuỳ chọn: Absent, VGA/EGA, CGA40×25, CGA80×25, và Mono Thuộc tính mặc định: Absent.
Boot To OS2>64 MB
Nếu sử dụng hệ điều hành OS2 và RAM hệ thống có dung lượng trên 64 MB, khi
đó hãy chọn Yes, trái lại chọn No.
Thuộc tính tuỳ chọn: Yes, No.
Thuộc tính mặc định : No.
Wait for ‘F1’ if Error
AMIBIOS gửi thông báo lỗi được cho phép bởi:
Press <F1> to continue (nhấn F1 để tiếp tục)
Nếu trường này thiết đặt là Disabled, AMIBIOS không đợi để ta nhấn phím
<F1> sau khi xuất hiện một thông điệp lỗi
Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled.
Thuộc tính mặc định: Disbled.
C000, 32k Shadow – E800, 32k shadow
Trường này điều khiển vị trí của dung lượng 32KB ROM bắt đầu tại vị trí vùng nhớ được chỉ định bởi bởi người dùng Nếu không có ROM tương ứng với chỉ định, nó
sẽ sử dụng vùng ROM đã được thiết đặt trước bởi hệ thống, vùng này đã được tạo sẵn
cho bus cục bộ.Các thiết đặt nay gồm:
1 Disabled: Thiết đặt này sẽ có tác dụng làm cho ROM video không được sao chép vào RAM Nội dung của ROM video không được đọc hoặc viết từ bộ nhớ cache
2 Enabled: Nội dung của vùng có địa chỉ từ C000h – C7FFFh được viết vào cùng địa chỉ bộ nhớ hệ thống (RAM) để thực thi trên đó nhanh hơn.
3 Cache: Nội dung của vùng ROM đã được thiết đặt trước được viết vào cùng địa chỉ của bộ nhớ hệ thống (RAM) để thực hiện thao tác trên nó nhanh hơn, nếu ROM tương ứng (được chỉ định bởi người dùng) sử dụng ROM (được chỉ định bởi hệ thống) Do đó nội dung RAM có thể được đọc hoặc viết từ bộ nhớ cache.
Trang 7Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled, Cache.
Thuộc tính mặc định: Disabled.
Video Memory Size
Trường này chỉ định những dung lượng nhớ cho hiển thị VGA, ta có thể lựa chọn
bộ nhớ Video trên VGA.
I/O Recovery Time
Thời gian khôi phục trạng thái vào ra là một quãng thời gian được đo bằng các xung
clock CPU, là thời gian mà hệ thống sẽ trễ sau khi đạt được một yêu cầu vào/ra để thực
hiện yêu cầu vào ra tiếp theo Trường này chỉ định thời gian để đầu vào/ra khôi phục lạicho việc truy nhập vào ra
Thuộc tính tuỳ chọn: No Delay, 2, 4 ,8, 16, 32, 64 and 128 xung.
Thuộc tính mặc định: 32 xung.
CAS Latency
Trường này chỉ định khoảng thời gian trễ giữa tín hiệu CAS (Control Access System - hệ thống truy nhập có điều khiển) và RAS (Random Access Storage -bộ nhớ lưu giữ được truy nhập ngẫu nhiên) của hệ thống SDRAM đồng bộ, truy nhập SDRAM
là theo chu kỳ khi mà nó được cài đặt
Thuộc tính tuỳ chọn: 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7.
Thuộc tính mặc định: 3.
IRC Bit 24 – 27 TIM1
Trường này thiết đặt cho SDRAM, thiết đặt chu kỳ thời gian giữa lệnh làm tươi (refresh) và lệnh ACT/PRE.
Thuộc tính tuỳ chọn: 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8.
Thuộc tính mặc định: 3.
Trang 8IRAS Bits 20 – 23 TIM1
Trường này thiết đặt cho SDRAM, lựa chọn chu kỳ thời gian giữa lệnh làm tươi (refresh) và lệnh ACT.
Thuộc tính tuỳ chọn: 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7.
Thuộc tính mặc định: 7.
SDRAM Clock Ratio
Trường này chỉ định tỷ lệ xung cho SDRAM.
Thuộc tính tuỳ chọn: 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, và 4.
Thuộc tính mặc định: 3.0.
SDRAM Clock Shift
Trường này chỉ định xung nhịp của SDRAM thích ứng với cài đặt SDRAM và thời
gian duy trì yêu cầu cho việc tương thíc đó
Thuộc tính tuỳ chọn: No Shift, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, và 3.5.
Thuộc tính mặc định: 1,5
1.3.2 PCI/PLUG AND PLAY
Plug and Plug Aware O/S
Thiết đặt yes để cho BIOS biết rằng hệ điều hành có thể quản lý điều hành Plug và Play các thiết bị.
Thuộc tính tuỳ chọn: Yes, No.
Thuộc tính mặc định: No.
PCI Latency Timer
Trường này chỉ định sự chọn lựa thích hợp độ trễ (của xung PCI) cho thiết bị PCI được nghép vào bus mở rộng PCI.
Thuộc tính tuỳ chọn: 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224 và 248.
Thuộc tính mặc định: 64.
PCI VGA Palette Snoop
Khi Enabled (cho phép) được chọn lựa, thiết bị VGA đa nhiệm làm việc trên những bus khác nhau có thể quản lý dữ liệu từ CPU về mỗi thiết đặt cho những thanh
ghi bảng màu của các thiết bị video Bit 5 của thanh ghi lệnh trong không gian cấu hình
thiết bị PCI là bit Snoop Palette VGA.
Trang 9Thuộc tính mặc định: Disabled.
DMA Channel 0-7
Khi tài nguyên I/O được điều khiển bằng thao tác tay, ta có thể gán DMA của hệ
thống bằng những phân loại sau (dựa trên phân loại thiết bị dùng ngắt):
• Các thiết bị theo chuẩn bus ISA/ESA tương thích đặc điểm kỹ thuật bus AT
PC nguyên thuỷ, có yêu cầu ngắt xác định (chẳng hạn như IRQ5 cho COM1).
• PnP (Plug and Play) phù hợp với chuẩn Plug and Play, hoặc được thiết kế cho kiến trúc bus PCI hoặc ISA.
Thuộc tính tuỳ chọn: PnP, ISA/EISA.
Thuộc tính mặc định: PnP.
IRQ 3-15
Khi tài nguyên I/O được điều khiển bằng thao tác tay, ta có thể gán mỗi ngắt hệ
thống theo những phân loại sau, dựa trên phân loại thiết bị dùng ngắt:
• Các thiết bị theo chuẩn bus ISA/ESA tương thích đặc điểm kỹ thuật bus AT
PC nguyên thuỷ, có yêu cầu ngắt xác định (chẳng hạn như IRQ5 cho COM1).
• PnP (Plug and Play) phù hợp với chuẩn Plug and Play, hoặc được thiết kế cho kiến trúc bus PCI hoặc ISA.
Thuộc tính tuỳ chọn: PnP, ISA/EISA.
Thuộc tính mặc định: PnP.
Resrved Memory Size
Ta có thể dự trữ (thiết lập tay) kích thước bộ nhớ cho các card giao diện nào đó nếucần thiết
Thuộc tính tuỳ chọn: Disbled, 16k, 32k, 64k
Thuộc tính mặc định: Disabled
Reserved Memory Address
Khi Reserved Memory Size (kích thước bộ nhớ dự trữ) được cho phép, chỉ định
không gian địa chỉ trong phạm vi C0000 và DC000.
Thuộc tính tuỳ chọn: C0000, C4000, C8000, CC000, D0000, D4000, D8000, DC000.
Thuộc tính mặc định: C8000.
1.3.3 Cài đặt ngoại vi
OnBoard FDC
Trường này cho phép trình điều khiển ổ mềm điều khiển trên FB2502
Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled.
Thuộc tính mặc định: Enabled.
Trang 10OnBoard Serial Port 1
Trường này lựa chọn địa chỉ các cổng I/O cho mỗi cổng nối tiếp
Thuộc tính tuỳ chọn: Auto, Disabled, 3F8H/COM1, 2F8H/COM2, và 3E8H/COM3, 2E8H/COM4.
Thuộc tính mặc định: 3F8H/COM1.
OnBoard Serial Port 2
Trường này lựa chọn địa chỉ cổng vào ra cho mỗi cổng nối tiếp
Thuộc tính mặc định: 2F8H/COM2.
OnBoard Parallel Port
Trường này lựa chọn địa chỉ cổng vào ra cho cổng song song
Thuộc tính tuỳ chọn: Auto, Disabled, 378, 278, và 3BCH.
Thuộc tính mặc định: 378H.
Parallel Port Mode
Trường này chỉ định chế độ cho cổng song song ECP (Expanded Capabilities Parallel - cổng song song tương thích mở rộng) và EPP (Ehanced Parallel Port - cổng
song song cải tiến) cả hai đều có lược đồ truyền dữ liệu trực tiếp với Bit, có đặc điểm kỹ
thuật gắn bó với chuẩn IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) P 1284 Thuộc tính tuỳ chọn: N/A Normal, Bi-Dir, EPP và ECP.
Thuộc tính mặc định: Normal.
EPP Version
Trường này chỉ định phiên bản đặc điểm kỹ thuật cho chế độ cổng song song được
sử dụng trong hệ thống mà chưa được cấu hình Nếu Normal hoặc ECP được chọn, lúc
đó trường này hiển thị N/A, nghĩa là không sẵn dùng.
Thuộc tính tuỳ chọn: N/A, 1.7, 1.9.
Thuộc tính mặc định: N/A.
Parallel Port IRQ
Trường này chỉ định các ngắt IRQ (Interrupt Request) cho cổng song song.
Thuộc tính tuỳ chọn: Auto, N/A, 5, 7.
Thuộc tính mặc định: IRQ7 cho cổng song song; IRQ5 cho cổng song song 2.
Parallel Port DMA Channel
Thuộc tính kênh DMA (Direct Memory Access) với cổng song song chỉ có nếu thiết đặt tuỳ chọn cho phươn thức cổng song song là ECP
Thuộc tính tuỳ chọn: N/A, 1, 3.
Thuộc tính mặc định: N/A.
Onboard IDE
Trang 11Trường này chỉ định kênh IDE cái mà có thể được áp dụng khi dùng kết nối đĩa cứng IDE (CN3).
Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled.
Thuộc tính mặc định: Enabled.
1.3.4 Chức năng Watchdog Timer
PC/104-VL587 được trang bị một bộ định thời bắt lỗi (watchdog) với chu kỳ
time-out lập trình được Ta có thể dùng chính chương trình của mình để cho bộ đình thời bắtlỗi (watchdog timer) Một khi ta đã cho phép watchdog timer, chương trình sẽ khởi tạoI/O mỗi lần trước khi bộ định thời times out (vượt quá thời gian cho phép) Nếu chươngtrình của ta bị lỗi để khởi tạo hoặc vô hiệu hoá bộ đinh này trước khi nó bị time-out, nó
sẽ tạo ra một tín hiệu reset hệ thống Chu kỳ time-out có thể lập trình từ 1 đến 255 giâyhoặc nhiều phút
Trong đĩa CD-ROM kèm theo bao gồm file giới thiệu về Watch Dog Trong file
này có 3 trương trình thực thi được viết với những mẫu khác nhau Trong thư mục
WATCHDOG hãy tham khảo READ.TXT file Có thể viết chương trình bằng ngôn ngữ Assembly hoặc C ++
Hệ số ứng vơi hằng số time-out của watchdog timer vào khoản 1s Chu kỳ time-out
của watchdog timer nằm trong khoảng hệ số định thời từ 1 đến FF.
Nếu ta muốn reset hệ thống của ta khi watchdog times out, bảng sau liệt kê quan hệgiữa các hệ số định thời với các chu kỳ times out:
Bảng 1.1 – Quan hệ giữa các thừa số định thời với các chu kì timer out
Hệ số định thời Chu kỳ time-out (giây) Chu kỳ time-out (phút)
Watchdog Timer Enabled
Để cho phép watchdog timer hoạt động ta phải output ra thừa số định thời cho watchdog Sau khi cho phép watchdog timer làm việc, chương trình của ta phải viết
cùng một hệ số (như khi viết hệ số cho phép watchdog timer làm việc) vào thanh ghi
watchdog ít nhất một lần ở mỗi chu kỳ time-out Ta có thể thay đổi chu kỳ định thời bằng cách viết một hệ số định thời khác vào thanh ghi watchdog tại bất kỳ thời điểm nào, và ta phải khởi tạo watchdog trước chu kỳ time-out mới trong lần khởi tạo tíêp
theo Để biết chi tiết có thể theo dõi các ví dụ trang 48 TL [1]
Trang 12Để vô hiệu hoá watchdog time hoạt động, đơn giản là viết giá trị 00H vào thanh ghi watchdog
Diễn giải cụ thể
PC/104-587VL bao gồm một ngăn chứa đồng hồ thời gian thực, nó duy trì thời
gian và ngày tháng trong việc bổ xung cất giữ thông tin cấu hình về hệ thống máy tính
Nó bao gồm 14 Byte cho đồng hồ và thanh ghi điều khiển cùng 114 Byte RAM dành cho mục đích chung Nội dung của mỗi byte trong RAM CMOS được liệt kê dưới đây:
Bảng 1.2 - Nội dung các byte trong RAM CMOS
0A Thanh ghi trạng thái A
0B Thanh ghi trạng thái B
0C Thanh ghi trạng thái C
0D Thanh ghi trạng thái D
0E Byte trạng thái chuẩn đoán
0F Byte trạng thái shutdow
10 khiển A và trình điều khiển BByte loại trình điều khiển cho đĩa mềm, hai lựa chọn là trình điều
11 Byte loại đĩa được định vị, ổ đĩa C
12 Byte loại đĩa được định vị, ổ đĩa D
Trang 1314 Byte thiết bị
15 Byte thấp của bộ nhớ cơ sở
16 Byte cao của bộ nhớ cơ sở
17 Byte thấp của bộ nhớ mở rộng
18 Byte cao của bộ nhớ mở rộng
19-2D Dự trữ
2E-2F 2 Byte kiểm tra tổng cho CMOS
30 Byte thấp của bộ nhớ mở rộng hiện thời
31 Byte cao của bộ nhớ mở rộng hiện thời
32 Byte về thế kỷ (ngày)
33 Các cờ thông tin (thiết đặt trong quá trình nguồn bật)
34-7F Dành cho BIOS hệ thống
Bảng 1.3 - Lược đồ RAM CMOS
00h-10h Chuẩn AT (Advance Technology - kỹ thuật cải tiến) tương thích
RCT và các định nghĩa dữ liệu thanh ghi trạng thái
0 Không CGA (Color Graphics Adapter -bộ thích ứng
đồ hoạ màu) hoặc MDA (Monochrome Display
Adapter -bộ thích ứng hiển thị đơn sắc)
1 2 drive: 80×25 và 40×25 CGA
Trang 14Bit 3 Cho phép hiển thị:
0 Không cho phép
1 Cho phép Bit 2 Cho phép bàn phím:
0 Không cho phép
1 Cho phép Bit 1 Bộ đồng xử lý toán được cài đặt:
0 Absent (không cài đặt)
1 Present (cài đặt)
Bit 0 Điều khiển ổ mềm được cài đặt:
0 Disabled (không được cài đặt)
1 Enabled (được cài đặt)
15h Bộ nhớ cơ sở (trong 1 KB tăng thêm), Byte thấp
16h Bộ nhớ cơ sở (trong 1 KB tăng thêm), Byte cao
17h Byte thấpVùng nhớ tương thích với máy tính IBM (trong 1 KB tăng thêm),
18h Vùng nhớ tương thích với máy tính IBM (trong 1 KB tăng thêm),
Byte cao (lớn nhất 15 MB) 19h-2Dh Biến đổi
2Eh Tổng kiểm tra chuẩn RAM CMOS, Byte cao
2Fh Tổng kiểm tra chuẩn RAM CMOS, Byte thấp
30h Vùng nhớ mở rộng tương thích với máy tính IBM, Byte thấp
(POST –Power On Sefl Test-Tự kiểm tra nguồn) trong KB tăng thêm
31h Vùng nhớ mở rộng tương thích máy tính IBM, Byte cao (POST)
trong KB tăng thêm 32h Byte thế kỷ (lưu trữ về thế kỷ (một trăm năm))
33h Được dự trữ, không dùng
34h Được dự trữ, không dùng
35h Byte thấp của bộ nhớ mở rộng (POST) trong 64 KB
36h Byte cao của bộ nhớ mở rộng (POST) trong 64 KB
37h-3Dh Biến đổi
3Eh Tổng kiểm tra CMOS mơ rộng, Byte thấp (bao gồm 34h-3Dh)
Trang 153Fh Tổng kiểm tra CMOS mơ rộng, Byte cao (bao gồm 34h-3Dh)
Mỗi thiết bị ngoại vi trong hệ thống được gán một tập các địa chỉ cổng I/O, nó trởthành mã căn cước của thiết bị Tổng cộng có 1K không gian địa chỉ sẵn dùng Bảng sauliệt kê các địa chỉ cổng vào ra (I/O) được sử dụng trong card CPU công nghiệp này
Bảng 1.4 - Địa chỉ các cổng vào ra
000h-01Fh Điểu khiển DMA #1
020h-03Fh Điều khiển ngắt #1
040h-05Fh Timer (định thời)
060h-06Fh Điểu khiển bàn phím
070h-07Fh Đồng hồ thời gian thực, NMI (Nonmaskable Interrupt)
080h-09Fh Thanh ghi trang DMA
0A0h-0BFh Điều khiển ngắt #2
0C0h-0DFh Điểu khiển DMA #2
0F0h Xoá tín hiệu bận đồng xử lý toán học
0F1h Khởi động lại việc đồng xử lý toán học
1F0h-1F7h Giao diện IDE
2E8h-2EFh Cổng nối tiếp #4 (COM 4)
2F8h-2FFh Cổng nối tiếp #2 (COM 2)
2B0h-2DFh Điều khiển bộ thích ứng đồ hoạ
378h-3FFh Cổng song song #1 (LPT1)
360-36Fh Cổng mạng
3B0h-3FFh Bộ điều hợp màn hình đơn sắc và bộ điều hợp máy in
3C0-3CFh Bộ thích ứng EGA (Enhanced Graphics Adapter)
3D0-3DFh Bộ thích ứng CGA (Color Graphics Adapter)
3F8h-3Efh Cổng nối tiếp #3 (COM 3)
3F0h-3F7h Điều khiển ổ mềm
Trang 163F8h-3FFh Cổng nối tiếp #1 (COM 1)
Interrupt Request Lines (IRQ)
Có tổng cộng 15 mức ngắt sẵn dùng trong Card CPU công nghiệp này Thiết bịngoại vi dùng các mức yêu cầu ngắt để thông báo cho CPU dịch vụ mà nó đòi hỏi
Bảng sau thể hiện các IRQ được sử dụng bởi các thiết bị trên Card CPU công nghiệp.
IRQ3 Cổng nối tiếp #2
IRQ4 Cổng nối tiếp #1
IRQ6 Điều khiển ổ mềm
IRQ7 Cổng song song #1
IRQ8 Đồng hồ thời gian thực
DMA Channel Map
Hai thiết bị điều khiển DMA 8327A tương đưong nhau được cung cấp trên bo mạch của CPU PC/104 Mỗi bộ điều khiển là một thiết bị DMA bốn kênh, nó sẽ tạo ra
các địa chỉ vùng nhớ và tín hiệu điều khiển cần thiết cho việc truyền thông tin một cáchtrực tiếp giữa một thiết bị ngoại vi và bộ nhớ Điều này cho phép truyền thông với tốc
độ cao mà ít phải có sự can thiệp của CPU (Central Processing Unit) Hai bộ điều khiển
Trang 17DMA được xếp tầng bên trong để cung cấp bốn kênh DMA cho việc truyền thông các thiết ngoại vi 8-bits (DMA1) và 3 kênh khác cho việc truyền thông các thiết bị ngoại vi 16-bit (DMA2) Kênh 0 DMA2 cung cấp liên kết nối tiếp giữa hai thiết bị DMA 8327A, do đó duy trì sự tương thích với chuẩn PC/AT IBM.
Bảng 1.5 - Thông tin hệ thống của các kênh DMA
Channel 0: Space (trống) Channel 4: Dành cho kết nối với bộ
điều khiển 1
Channel 1: Dự trữ cho máy tính
IBM (Synchronous Data Link Control
-điều khiển liên kết dữ liệu đồng bộ)
Channel 5: Trống
Channel 2: Bộ điều hợp đĩa mềm Channel 6 :Trống
Các cổng nối tiếp (Serial Ports)
Các ACE (Asynchronous Communication Elements ACE1 tới ACE4 – các phần
tử truyền thông không đồng bộ) được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu từ song song sangđịnh dạng nối tiếp ở phía bộ truyền và chuyển đổi ngược lại từ dạng nối tiếp sang địnhdạng song song ở phía bộ nhận Việc truyền nhận tuân theo trình tự bên truyền và bênthu là một bit start, sau đó là 5 đến 8 bit dữ liệu, một parity bit (bit kiểm tra tính chẵn lẻ
- nếu được lập trình), một bit stop, một nửa (chỉ với định dạng 5 bit dữ liệu) hoặc 2 bit
stop Các ACE có thể quản lý số chia từ 1 đến 65535 (16 bit), và tạo ra một xung 16x
cho việc điều khiển logic truyền thông nội bộ
Các ACE còn bao gồm cả sự cung cấp việc sử dụng xung 16x trên để điều khiển logic nhận Trong ACE, cũng bao gồm một khả năng điều khiển MODEM hoàn toàn,
và một trình xử lý hệ thống ngắt có thể được biến đổi mềm (phần mềm) cho thời gianmáy tính, được yêu cầu để quản lý kết nối truyền thông
Cụ thể về các thanh ghi có trong TL [1] nên trong bản báo cáo này ta không cầnphải liệt kê đầy đủ
Bảng 1.6 - Bảng tóm tắt các thanh ghi truy nhập ACE
0 Base + 1 Thanh ghi lưu giữ bộ truyền (write)
Trang 18X Base + 4 Điều khiển dòng lệnh
1 Base + 0 Bộ chốt thực hiện phép chia (byte ít có
nghĩa nhất)
1 Base + 1 Bộ chốt thực hiện phép chia (byte có ý
nghĩa cao nhất)
Ghi chú: DLAB-Divisor Latch Access Bit (mạch chốt bộ chia truy nhập theo bit)
• Receiver Buffer Register (RBF) – Thanh ghi bộ đệm của thiết bị nhận:
Một Byte dữ liệu được nhận (chỉ đọc)
• Transmitter Holding Register (THR)-thanh ghi quản lý truyền dữ liệu:
Một Byte kết nối việc truyền thông (chỉ ghi)
• Interrupt Enabled Register (IER) - Thanh ghi cho phép ngắt
Bit 0: Cho phép ngắt sẵn có trong dữ liệu được nhận (ERBF)
Bit 1: Cho phép ngắt đường truyền rỗng (ETHEI)
Bit 2: Cho phép ngắt trạng thái đường nhận (ELSI)
Bit 3: Cho phép ngắt trạng thái MODEM
Bit 4: Phải là 0
Bit 5: Phải là 0
Bit 6: Phải là 0
Bit 7: Phải là 0
Cổng song song (Parallel Ports)
Bảng sau cho ta địa chỉ của các thanh ghi cổng song song
Bảng 1.7 - Địa chỉ các thanh ghi
Giá trị cụ thể của các thanh ghi có thể tham khảo trong TL [1]
