DSpace at VNU: Thông tin hồng ngoại qua cổng USB

Đặc biệt trong USB là khả năng nhận biết thiết bị nóng bằng hoạt động hỏi vòng trạng thái cổng đã cho ta một cái nhìn hoàn toàn khác so với các chuẩn mở rộng khác.. Cũng là một giao diện

§¹i häc quèc gia hµ néi Khoa C«ng nghÖ

lª v¨n thanh vò

th«ng tin hång ngo¹i qua cæng USB

Chuyªn ngµnh: V« tuyÕn ®iÖn tö vµ th«ng tin liªn l¹c

M· sè : 2.07.00

luËn v¨n th¹c sÜ

Mở đầu

Khi máy tính ngày một phát triển các ứng dụng với khả năng thích ứng trong nhiều lĩnh vực, thì việc mở rộng các thành phần cũng là một vấn đề thời sự khi mà các khả năng mở rộng tr-ớc

đây không còn phù hợp nữa Với việc mở rộng hệ thống máy tính phía bên ngoài, tr-ớc đây đ-ợc thực hiện thông qua cổng COM, thì giờ đây đã có sự thay thế hoàn thiện hơn về nhiều mặt đó chính là USB và liên kết hồng ngoại IrDA

USB là một cổng mở rộng thực hiện truyền nhận theo ph-ơng thức nối tiếp nh-ng tối -u hơn so với cổng COM bởi nhiều

đặc tính nh- tốc độ, sự mềm dẻo và khả năng t-ơng thích cao

Đặc biệt trong USB là khả năng nhận biết thiết bị nóng bằng hoạt

động hỏi vòng trạng thái cổng đã cho ta một cái nhìn hoàn toàn khác so với các chuẩn mở rộng khác

Cũng là một giao diện dữ liệu mở rộng khác của máy tính nh-ng lại với môi tr-ờng hồng ngoại, mang đầy đủ các đặc tính linh hoạt của liên kết không dây Liên kết dữ liệu hồng ngoại (IrDA) là ph-ơng pháp liên kết dữ liệu dùng cho máy tính với nhiều dạng thiết bị khác nhau IrDA đ-ợc hỗ trợ trong nhiều dạng thiết bị khác nhau mà đặc tr-ng là các thiết bị nh-: thiết bị PDA, máy điện thoại di động, thiết bị âm thanh, camera, và cũng có thể dùng

để liên kết hai máy tính

Do đó, việc tìm hiểu sự kết hợp hai chuẩn này dùng cho việc liên kết trao đổi dữ liệu giữa máy tính với các thiết bị khác là một vấn đề rất mới và đây là mục đích chính của luận văn này Việc kết hợp này đ-ợc xét đến dựa trên sự kết nối IrDA thông qua cổng USB là một dạng tổng quát chung cho việc dùng hồng ngoại trao

đổi dữ liệu giữa các thiết bị có vi xử lý và hỗ trợ giao thức IrDA với máy tính

Từ những vấn đề đặc ra này mà tôi đã mạnh dạn chọn đề tài

"Thông tin hồng ngoại qua cổng USB" để làm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ của mình

Ch-ơng 1

Tổng quan cổng nối tiếp đa năng

USB là một cổng mở rộng cho dùng cho việc trao đổi số liệu nối tiếp đa năng, hiện nay đã và đang dần dần thay thế cho giao diện RS232 đã bộc lộ nhiều hạn chế trong khi các đòi hỏi ngày một cao Với nhiều tính năng -u việt khi kết hợp sự tiện lợi của kỹ thuật truyền nối tiếp và đáp ứng tốc độ cao cũng nh- đa dạng về giao thức và linh hoạt trong các tác vụ giao dịch Từ đó, USB là một sự mở rộng cần đ-ợc xem xét một cách tổng quan và chi tiết

để phục vụ cho các mục đích trao đổi dữ liệu và mở rộng hệ thống của PC trong các điều kiện làm việc chuyên dụng

Trong ch-ơng này chủ yếu là bàn về các khái niệm tổng quan và cho biết về các đặc tính cơ bản của USB Trong các phần sau sẽ tìm hiểu chi tiết hơn với các vấn đề cụ thể để thực hiện chức năng truyền qua cáp nối tiếp giữa các thiết bị (chức năng) với máy tính (host)

1.1 Kiến trúc bus USB

1.1.1 Hệ thống USB

Một hệ thống USB có thể chia là ba phần là

- Kết nối USB

- Thiết bị USB

- Host USB

Kết nối USB là một cách thức mà thiết bị USB đ-ợc kết nối

và thông tin với Host, điều này bao gồm

- Kiến trúc USB, là mô hình sự kết nối giữa thiết bị USB và Host

- Mối liên hệ giữa các lớp trong hệ thống, một giao dịch USB đ-ợc thực hiện tại mỗi lớp của hệ thống

- Các mô hình dòng dữ liệu, là cách thức di chuyển dữ liệu trong hệ thông thông qua USB

- Danh mục USB, USB đ-ợc cung cấp nh- một kết nối chia

sẻ Mà việc truy xuất kết nối đ-ợc thực hiện theo thứ tự hỗ

trợ từ tác vụ đẳng thời và để loại bỏ quyết định tiêu đề

Hình 1.1 Kiến trúc USB

Hub Hub

Hub 3

Hub gốc Hub 1

Hub 2 Chức năng

Chức năng

Chức năng

Tầng 1 (trạm gốc) Tầng 2

Chức năng

Tầng 3 Tầng 4

Tầng 6 Tầng 5

Trong cây cấu trúc trên, ta có thể thấy đ-ợc các thành phần

hệ thống USB nh- sau

- Host USB, mỗi hệ thống chỉ có một Host Giao diện USB trong hệ thống máy tính xem nh- là một bộ điều khiển Host Bộ điều khiển Host có thể gồm đ-ợc tạo lập từ phần cứng, phần sụn và phần mềm Hub gốc đ-ợc tích hợp trong hệ thống Host, có thể có một hoặc nhiều hơn các

điểm kết nối

- Các thiết bị USB Gồm: Hub, cung cấp các điểm t-ơng tác cho USB Các chức năng, cung cấp các năng lực hệ thống nh- : kết nối ISDN, bộ nhớ l-u động, Camera, các thiết bị hồng ngoại,

1.1.2 Giao diện vật lý

+ Tín hiệu điện

Chuẩn giao tiếp mở rộng

truyền tín hiệu và năng l-ợng có dạng nh- H-1.2

Trên đ-ờng truyền USB, đ-ờng báo hiệu có ba tốc độ (theo chuẩn 2.0)

- Báo hiệu USB tốc độ cao, với tốc độ là 480Mbps

- Báo hiệu tốc độ trung bình, 12Mbps

- Chế độ báo hiệu tốc độ cực tiểu, 1.5Mbps

Hình 1.2 Cáp USB

Với kết nối giữa Hub với Host th-ờng ở chế độ tốc độ cao, nh-ng khi kết nối giữa thiết bị với hub thì th-ờng ở tốc độ trung bình và thấp Với báo hiệu tốc độ cực tiểu dùng để hỗ trợ một số ít các thiết bị có băng thông thấp

Tín hiệu đồng hộ đ-ợc tách từ tín hiệu dữ liệu, với dạng mã hóa dữ liệu trên đ-ờng USB là NRZI, đồng thời trong nhiều chế độ truyền nhận điều có tr-ờng kiểm tra CRC

+ Cơ khí

Chuẩn cơ khí quy định về hình dạng cơ khí của dây cáp USB

và các kết nối USB Trong chuẩn USB có một dạng cáp 4 dây với

bốn màu, đỏ (đ-ờng cấp nguồn d-ơng), đen (đ-ờng đất), xanh Green (D+) và trắng (D-)

Về đầu nối có hai dạng, một dạng dẹp rộng dùng cho Hub, là

đầu cắm từ dây vào hub và lỗ cắm đ-ợc gọi là dạng A Một dạng

Hình 1.3: Cấu trúc đầu cắm và lỗ cắm USB

khác dùng cho các thiết bị USB là dạng B Các chốt cắm và lỗ cắm đ-ợc cho nh- trong H-1.3

1.2 Giao thức USB

USB là một Bus thăm dò, Bộ điều khiển Host thiết lập tất cả dữ liệu truyền nhận Hầu hết các giao dịch bus đều gồm ba gói dữ liệu trở lên Mỗi giao dịch đều bắt đầu khi Bộ điều khiển Host dựa trên danh mục cơ sở phát một gói mô tả loại và h-ớng truyền, địa chỉ thiết bị và số điểm cuối, gói này đ-ợc gọi là gói thẻ bài Thiết

bị có địa chỉ thích ứng với địa chỉ giải mã đ-ợc trên tr-ờng địa chỉ nhận giao dịch Trong giao dịch thì h-ớng truyền luôn đ-ợc xác

định thông qua thẻ bài Sau gói thẻ bài, nguồn phát dữ liệu sẽ phát dữ liệu nếu có và điểm nhận sẽ trả lời bằng các đáp ứng

Đặc biệt có một số giao dịch giữa Host và Hub có thể có bốn gói khi truyền nhận ở tốc độ cao Loại giao dịch này chủ yếu để

điều khiển giao dịch giữa Host với các thiết bị tốc độ trung bình và thấp

Mô hình truyền nhận dữ liệu nguồn và đích trên hệ USB (host và điểm cuối của thiết bị) nh- là một pipe Có hai loại pipe là: bản tin và chuỗi Dữ liệu bản tin có định dạng theo USB, nh- chuỗi thì không Chuỗi dữ liệu còn liên hệ với dải thông, loại dịch

vụ truyền dẫn, và đặc tính của điểm cuối (kích th-ớc bộ đệm, h-ớng)

1.3 Loại luồng dữ liệu

USB hỗ trợ chức năng chuyển tải dữ liệu và điều khiển giữa Host USB và một thiết bị bởi các ống truyền một h-ớng hoặc hai h-ớng Các tác vụ truyền USB

Cấu trúc luồng của USB bao gồm bốn loại truyền dẫn cơ bản là:

- Truyền điều khiển, đ-ợc dùng để cấu hình thiết bị và có thể đ-ợc dùng cho mục đích đặc tả thiết bị khác, bao gồm luôn của các ống truyền khác của thiết bị

- Truyền khối dữ liệu, đ-ợc phát và dùng cho tr-ờng hợp thiết bị dải thông rộng và dải thông động khi truyền nhận với các khối dữ liệu lớn Truyền khối th-ờng có dạng chuỗi các khung nối tiếp

Truyền ngắt, đ-ợc dùng tức thời nh-ng phân bố xác thực

Tài liệu tham khảo

Tiếng Việt

1 Đặng Hồng Lĩnh (2001), Luận văn thặc sĩ "Nghiên cứu công

nghệ nối ghép USB trên các máy tính PC", ĐH Bách khoa

HN, Hà nội

2 Nguyễn Văn Hoàng (2000), "Tự học Visual C++ 6 trong 21

ngày", NXB Thống kê, Hà nội

3 TrÇn Quang Vinh (1998), "CÊu tróc m¸y tÝnh", NXB Gi¸o

dôc, Hµ néi

TiÕng Anh

4 Future Technolgy Devices Inc, "FTD2XX Programer's

Guide", 2002

5 Compaq, Hewlett-Packard, Lucent, Intel, Microsoft, NEC, Phillips (2000), Universal Serial Bus Specification,

http://www.usb.org/

6 IBM Cororation, Hewlett-Packard Company, Apple Computer

Inc, Counterponit Systems Inc (1996); “Infrared Data

Asociation”; Infrared Data Asociation

7 Intel Corporation (1996), Universal Host Contronller Interface

Design Guide, Intel Corporation

8 Sigmatel Inc (2002), USB/IrDA Bridge Controller, SigmaTel

Inc

9 Steve McGowan, Jon Lueker, Ken Oliver, Dean Warren

(2001), USB 2.0 Transceiver Macrocell Interface Specification, Inter Corporation

10 Trang web: http://www.usbmam.com

11 Trang web: http://www.usb.org

12 Trang web: http://www.ftdi.com

13 Trang web: http://www.intel.com\\development

14 Trang web: http://www.irda.org/