Giáo trình Đo lường và điều khiển bằng máy tính - Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính
1
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BÌNH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
BẰNG MÁY TÍNH
NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP
RÁP MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013
của Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN:
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
2
LỜI GIỚI THIỆU
Đo lường và điêu khiển máy tính là giáo trình được xây dựng trên cơ sở đào tạo
nghề Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tính trình độ Cao đẳng nghề.
Ngày nay, trên thế giới đang diễn ra quá trình hiện đại hóa trên nhiều lĩnh
vực hoạt động của xã hội loài người. Máy tính nói chung và máy vi tính nói
riêng xuất hiện khắp nơi. Cùng với những tham số truyền thống khác như điện
năng, thép,…, sự phát triển của mỗi đất nước bây giờ được xem xét thông qua
một tham số nữa, số máy tính trên đầu người dân. Cũng giống như cuộc cách
mạng công nghiệp, cuộc cách mạng về máy tính đang dẫn đến những thay đổi
quan trọng trong cách sống và ngay cả cách suy nghĩ của chúng ta. Ngoài sự tò
mò, ham hiểu biết, càng sớm càng tốt mỗi người phải ý thức rằng nếu không có
hiểu biết nhất định về máy tính nói riêng và công nghệ thông tin nói chung thì
khó có thể hòa nhập vào cuộc sống hiện đại.
Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa, làm thế nào để có thể xây dựng
việc tự động hóa các dây truyền sản xuất, nhất là trong những môi trường nguy
hiển cho con người như: Sản xuất ô tô, máy vi tính, đồ điện tử và các thiết bị đòi
hỏi độ chính xác cao. Để giải quyết bài toán này thì sử dụng máy tính vào đo
lường và điều khiển là một giải pháp tối ưu.
Đo lường và điều khiển máy tính nó là cái gì, cụ thể ra sao, hoạt động như
thế nào thì cuốn giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính sẽ giúp chúng ta
phần nào hiểu được vấn đề này.
Hà Nội, 2013
Tham gia biên soạn
Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Công Nghệ
Địa Chỉ: Tổ 59 Thị trấn Đông Anh – Hà Nội
Tel: 04. 38821300
Chủ biên: Trí Đức Tâm
Mọi góp ý liên hệ: Phùng Sỹ Tiến – Trưởng Khoa Công Nghệ Thông Tin
Mobible: 0983393834
Email: tienphungktcn@gmail.com – tienphungktcn@yahoo.com
3
4
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU ........................................2
MỤC LỤC .............................................4
BÀI MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG ....................7
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG...................8
VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH ...............................8
1. Các khái niệm cơ bản và điều khiển bằng máy tính ...............8
1.1. Định nghĩa và phân loại giao tiếp ........................8
1.2. Các hình thức điều khiển bằng máy tính ...................8
2. Giao tiếp qua khe ISA ..................................8
2.1. Sơ đồ chân rãnh cắm ISA .............................9
2.2. Các địa chỉ (Address) mặc định của một số thiết bị thông dụng trong
máy tính. ..........................................11
2.3. Các ngắt (IRQ) mặc định của một số thiết bị thông dụng trong máy
tính. .............................................12
3. Giao tiếp qua khe PCI .................................12
3.1. Các đặc điểm của khe cắm PCI ........................12
3.2. Sơ đồ chân khe cắm PCI.............................15
3.3. Giới thiệu thiết kế card giao tiếp PCI.....................17
CHƯƠNG 2: GIAO TIẾP QUA CỔNG SONG SONG (PARALLEL) .....19
1. Giới thiệu cổng Parallel ................................19
1.1. Sơ đồ chân......................................19
1.2. Chức năng và hoạt động .............................20
2. Các đặc tính của cổng Parallel ............................21
2.1. Tốc độ ........................................21
2.2. Tính chống nhiễu .................................22
3. Giao tiếp cổng SPP ...................................23
3.1. Đặc tính của SPP..................................23
3.2. Sơ đồ chân của SPP ................................23
3.3. Thanh ghi và địa chỉ giao tiếp .........................24
3.4. Giao tiếp 1 chiều..................................25
3.5. Giao tiếp 2 chiều..................................27
3.6. Minh họa giao tiếp song song với TTL 74LS157 .............28
4. Giao tiếp cổng EPP ...................................28
4.1. Đặc tính của EPP .................................28
4.3. Kết nối hai máy tính qua cổng EPP......................29
4.3.1. Sơ đồ dây nối EPP..............................29
4.3.2. Triển khai kết nối 2 máy tính (laplink).................30
5. Giao tiếp cổng ECP ...................................31
5
5.1. Đặc tính của ECP .................................31
5.2. Sơ đồ chân của ECP ...............................31
5.3. Kết nối 2 máy tính qua cổng ECP.......................32
5.3.1. Sơ đồ dây nối ECP..............................32
5.3.2. Triển khai kết nối 2 máy tính .......................33
CHƯƠNG 3: GIAO TIẾP QUA CỔNG NỐI TIẾP (SERIAL) ..........36
1. Các đặc tính của cổng giao tiếp nối tiếp (COM) ................36
1.1. Phương thức giao tiếp nối tiếp .........................36
1.2. Đặc tính về tốc độ .................................37
1.3. Đặc tính chống nhiễu ...............................38
2. Cấu trúc cổng COM...................................38
2.1. Sơ đồ chân kiểu cổng DB-9...........................38
2.2. Sơ đồ chân cổng kiểu DB-25 ..........................39
2.3. Sơ đồ kết nối cổng COM ............................39
3. Mạch giao tiếp nối tiếp.................................41
3.1. Mạch chuyển đổi RS-232 ............................41
3.2. Lập trình điều khiển nối tiếp đơn giản ....................44
3.3. Giới thiệu mạch chuyển AD qua cổng nối tiếp ..............47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................50
6
MÔN HỌC: ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH
Mã môn học: MH40
Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học:
- Vị trí:
Môn học được bố trí sau khi học sinh học xong môn học chung.
Học song song các môn học/ mô đun đào tạo chuyên ngành.
- Tính chất:
Là môn học chuyên môn nghề.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học :
Là môn học bắt buộc trong nghề Sửa chữa, lắp ráp máy tính
Mục tiêu của môn học:
- Sử dụng được các thiết bị đo
- Trình bày được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đo
- Trình bày được các sai phạm để tránh khi sử dụng các thiết bị đo
- Vận dụng thiết bị đo để xác định được các linh kiện điện tử hỏng
- Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong học tập.
- Bình tĩnh, tự tin trong các công việc liên quan điều khiển máy tính..
Tên chương mục/bài
Thời lượng
Mã bài
Tổng
số
Lý
Thực Kiểm
thuyết hành
tra
MH40-01 Mở đầu
01
01
Các khái niệm về đo lường và
08
06
10
08
02
08
08
MH40-02
MH40-03
MH40-04
điều khiển máy tính
Giao tiếp qua cổng song song
(Parallel)
Giao tiếp qua cổng nối tiếp
(Serial)
19
17
01
01
7
BÀI MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG
Mã chương: MH40-01
Mục tiêu:
- Biết được tổng quan về đo lường và điều khiển
1. Vai trò của Đo lường và Điều khiển máy tính.
Mục tiêu:
- Biết được vai trò của đo lường và điều khiển máy tính
Ngày nay, trên thế giới đang diễn ra quá trình tin học hóa trên nhiều lĩnh
vực họat động của xã hội loài người. Máy tính nói chung và Đo lường và điều
khiển máy tính nói riêng xuất hiện khắp nơi.
Để thực hiện công việc có tích chất nguy hiểm và đòi hỏi độ chính xác cao
như điêu khiển xe cộ, máy bay các tín hiệu giao thông hay điều khiển các thiệt
bị trong các nhà máy nhiệt điện…Nếu không sử dụng máy tính để điều khiển
máy móc thực hiện các công việc đó thì khó mà có thể giải quyết được các bài
toán đó. Chính vì vậy ngày nay Đo lường và điều khiển máy tính đóng vai trò
quan trọng đời sống và sản xuất hiện nay.
Đo lường giúp chúng ta có thể giải quyết rất nhiều bài toán khó đòi hỏi độ
chính xác cao trong các nhà máy sản xuất công nghiệp.
Điều khiển máy tính có thể giúp chúng ta theo dõi, quan sát các hoạt động
từ xa như điều khiển và theo dõi các hoạt động dây truyền trong các nhà máy,
theo dõi và điều khiển các tín hiệu đèn giao thông trong các thành phố, thị
trấn…hay trong các lĩnh vực khác…
Tóm lại Đo lường và điêu khiển máy tính có vai trò không thể thiếu trong
đời sống cũng như trong hoạt động sản xuất ngáy nay.
2. Những ứng dụng điều khiển máy tính.
Mục tiêu:
- Biết được ứng dụng của điều khiển máy tính
Điều khiển bằng máy tính có ứng dụng rất lớn trong nhiều lĩnh vực nhất là
trong nền công nghiệp hiện đại, và nó là một trong những ngành trọng yếu ngày
nay.
Các hệ thống máy tính giúp con người trong việc tự động hóa các dây
chuyển sản xuất, nhất là trong những môi trường nguy hiểm cho con người ví dụ
như: sản xuất ôtô, máy vi tính, đồ điện tử và các thiết bị đòi hỏi độ chính xác cao
khác.
Điều khiển máy tính có thể tự thu thập thông tin về giao thông, và dựa vào
các thuật toán có sẵn phân luồng và điều khiển giao thông tự động.
Điều khiển máy tính trong quân sự cũng có thể tự điều khiển xe cộ, máy
bay, tên lửa đạn đạo trong chiến tranh để tránh tiêu hao sức người, đồng thời độ
tin cậy và chính xác lại cao hơn nhiều lần.
Điều khiển máy tính trong y tế được sử dụng để hỗ trợ các bác sĩ trong
các ca mổ, đem lại sự chính xác cao khi thao tác và đồng thơi là sự an toàn cho
bệnh nhân.
8
Điều khiển máy tính trong văn phòng sử dụng để điều khiển máy in giúp
cho chúng ta có thể rễ ràng in ấn các văn bản một cách nhanh chóng.
Điều khiển máy tính cũng có thể giúp chúng ta quan sát, lưu dữ lại được
những hình ảnh hay hoạt động thông qua hệ thống Camera được sử dụng trong
các nhà hàng, khách sạn, các hệ thống bán hàng như Siêu thị…
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG
VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH
Mã chương: MH40-02
Mục tiêu:
- Hiểu cấu trấu giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi.
- Hiểu giao tiếp qua khe ISA và PCI.
- Ý thức học tập, nghiên cứu cao
- Chính xác, cẩn thận, tỉ mỉ khi thiết kế mạch giao tiếp qua khe cắm.
1. Các khái niệm cơ bản và điều khiển bằng máy tính
Mục tiêu:
- Trình bày được cấu trúc giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi.
1.1. Định nghĩa và phân loại giao tiếp
Giao tiếp là tiếp xúc giữa các cổng của máy tính với dây cáp của thiết bị
ngoài, qua đó chúng có thể nhận dạng và trao đổi dữ liệu với nhau.
Giao tiếp được phân loại như sau:
- Giao tiếp qua khe ISA
- Giao tiếp qua khe PCI
- Giao tiếp qua cổng song song
Giao tiếp qua cổng SPP
Giao tiếp qua cổng EPP
Giao tiếp qua cổng ECP
- Giao tiếp qua cổng nối tiếp (COM)
1.2. Các hình thức điều khiển bằng máy tính
Có hai hình thức điều khiển chính bằng máy tính
- Điều khiển trực tiếp
Là các điều khiển trực tiếp từ máy tính qua các thiết bị ngoài bằng cách
kết nối trực tiếp các thiết bị này với may tính.
- Điều khiển gián tiếp
Là các điều khiển khi thiết bị ngoài và máy tính không kết nối trực tiếp
với nhau, các thiết bị ngoài này được điều khiển bởi máy tính thông qua các
phương tiện gián tiếp. Có nghĩa là các thiết bị ngoài và máy tính được kết nối
với nhau thông qua một hệ thống mạng như LAN hay Internet.
2. Giao tiếp qua khe ISA
Mục tiêu:
- Trình bày được giao tiếp qua khe ISA và PCI.
- Chính xác, cẩn thận, tỉ mỉ khi thiết kế mạch giao tiếp qua khe cắm.
9
2.1. Sơ đồ chân rãnh cắm ISA
Rãnh cắm thông dụng nhất là rãnh cắm ISA (Industry Standard
Architecture) do IBM đưa ra năm 1980 do máy 8086 XT (Extender Techology),
sau đó là ISA 16 bit cho máy AT (Advanced Techology) và trở thành chuẩn AT
Bus. Hiện nay các mainboard P4 không còn rãnh cắm này tuy nhiên việc nghiên
cứu rãnh cắm ISA cẫn là cần thiết. Rãnh cắm ISA có màu đen trên mainboard
gồm 2 phần, phần đầu 62 chân, mỗi hàng có 31 chân dùng cho trao đổi dữ liệu 8
bit, phần thứ 2 36 chân, mỗi hàng 18 chân dùng hỗ trợ thêm khi cần dữ liệu 16
bit. Sơ đồ chân rãnh cắm được mô tả như hình bên dưới:
Sau đây là ý nghĩa vấn tắt các tín hiệu của rãnh cắm (dấu - ở trước báo tín
hiệu là tích cực thấp).
Tuyến địa chỉ 20 bit dùng truy cập bộ
nhớ 1 Mbyte và ngoại vi. Có thể dùng
SA19 ÷ (System Address bus 19 ÷)
(I/O)
với LA23 ÷ LA17 truy cập 16 Mbyte
bộ nhớ. Khi truy cập ngoại vi dùng 16
bit thấp cho phép truy cập 64K địa chỉ
ngoại vi. Ở chế độ đọc hay ghi khi
BALE mức cao, địa chỉ được xuất ra
và được cài lại ở cạnh xuống của
BALE. Các tín hiệu này được điều
10
khiển DMA nhưng cũng có thể được
chiếm bởi Card điều khiển gắn vào
rãnh cắm.
LA23 ÷ LA17 (Unlatched Address bus Dùng cùng với SA19 ÷ 0 để truy cập
23 ÷ 17)(I/O)
AEN (Address Enable) (O)
16 Mbyte bộ nhớ, không được cài lại.
Cho phép bộ điều khiển DMA chiếm
tuyến của vi xử lý khi ở mức cao.
BALE (Buffered Address Latch Dùng để cài địa chỉ LA23 ÷ hay dùng
Enable) (O)
CLK (System Clock) (O)
SD15 ÷ SD0 (System Data) (I/O)
để giải mã các địa chỉ này.
Xung nhịp 4.77 MHz
16 bit dữ liệu
–DACK0 ÷ –DACK3, –DACK5 ÷ – 0÷3 và 5÷7 dùng thông báo cho biết vi
xử lý chấp nhận DMA khi có yêu cầu
ở các chân DRQ0÷DRQ3 và
DACK7
(DMA Acknowledge) (O)
DRQ5÷DRQ7
DRQ0÷DRQ3, DRQ5÷DRQ7
(DMA Requests) (I)
Dùng khi ngoại vi yêu cầu chiếm tuyến
của vi xử lý ISA phục cho DMA
(Direct Access Memory) để trao đổi
thông tin trực tiếp với bộ nhớ. DRQ sẽ
ở mức cao nhất cho đến khi DACK
tương ứng ở mức thấp.
– IOCHCK (I/O Channel Check) (I)
Ở mức cao khi có lỗi, ngoài ra có thể
do board ISA điều khiển để yêu cầu
ngắt NMI
– IOCHRDY (I/O Channel Ready) (I) Cho phép các board chậm bắt vi xử lý
chở bằng cách kéo đường này xuống
thấp khi đang ở chu kỳ đọc viết, lúc đó
vi xử lý sẽ vào chu kỳ chờ cho đên khi
đường này lên mức cao.
– IOR (Read) (I/O)
– IOW (Write) (I/O)
IRQ9÷IRQ12, IRQ14÷IRQ15
IRQ3÷IRQ7
Báo ngoại vi xuất dữ liệu ra tuyến
Báo ngoại vi đọc dữ liệu trên tuyến
Tín hiệu vào bào ngoại vi cần ngắt,
IRQ sẽ ở mức cao cho đến khi vi xử lý
chấp nhận bằng chương trình phục vụ
ngắt.
(Interrupt Requests)
– SMEMR (System Memory
Read)(O)
Điều khiển bộ nhớ dưới 1 MB xuất dữ
liệu ra.
– SMEMW (System Memory Write) Điều khiển ghi dữ liệu vào bộ nhớ dưới
(O)
1 Mbyte
– MEMR (Memory Read) (O)
– MEMW (Memory Write) (O)
Dùng để dọc dữ liệu từ bộ nhớ
Ghi dữ liệu vào bộ nhớ
– REFRESH (Memory Refresh) (I/O) Ở mức thấp nhất trong chu kỳ làm tươi
bộ nhớ.
11
Xung nhịp 14.31818 MHz
OSC (Oscillator) (O)
RESET DRV (Reset Drive) (O)
TC (Terminal Count) (O)
– MASTER (I)
Tín hiệu reset, ở mức cao khi boot máy
Báo đã đếm hết trong hoạt động DMA.
Khi board ISA có yêu cầu DMA nhận
được DACK, nó sẽ cho Master mức
thấp để kiểm soát các tuyến.
– MEM CS16 (Memory Chip Select Ở mức thấp khi truyền dữ liệu 16 bit
16) (I)
với bộ nhớ.
– IO CS16 (Chip Select 16) (I)
Do ngoại vi điều khiển ở mức thấp khi
muốn truyền dữ liệu 16 bit.
Do ngoại vi điều khiển ở mức thấp cho
biết không cần trạng thái chờ.
Ở mức thấp khi truyền byte cao.
– OWS (Zero Wait State) (I)
– SBHE (System Byte High Enable)
2.2. Các địa chỉ (Address) mặc định của một số thiết bị thông dụng trong máy
tính.
Thông qua rãnh cắm ISA có thể truy cập 1024 địa chỉ ngoại vi từ 000 đến
3FF, trong đó một số đã sử dụng cho các thiết bị có sẵn của máy tính như trong
bảng sau:
Sau đây là các địa chỉ ngoại vi đã sử dụng của một máy Pentium 2 :
000 – 00F Truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA Direct memory access controller)
020 – 021 Điều khiển ngắt (OIC Programmable interrupt controller)
040 - 043
Timer hệ thống (System timer)
060 – 060 Bàn phím (Keyboard)
061 - 061
064 - 064
070- 071
081 - 083
Loa trong (System speaker)
Bàn phím
RAM hệ thống và đồng hồ thời gian thực (System CMOS/RTC)
DMA
087 – 087 DMA
089 – 08B DMA
08F - 091
DMA
0A0 – 0A1 PIC
0C0 – 0CF DMA
0F0 – 0FF Đồng sử lý số học (Numeric data processor)
168 – 16F Điều khiển đĩa cứng (Standard IDE/ESDI Hard Disk controller)
170 – 177 Điều khiển IDE (secondary IDE controller intel 82371 AB/EB)
1F0 – 1F7 Điều khiển IDE (Primary IDE controller)
201 – 201 Que trò chơi (Game port foystick)
208 – 20F Dành cho Mainboard (Motherboard resources)
220 – 22F Card âm thanh (ES 1868 Plug and play Audio Drive)
274 – 277 IO read data port for ISA Plug and Play enumerator
2F8 – 2FF Cổng truyền thông 2 (COM2)
12
330 – 331 Card âm thanh
36E – 36F Điều khiển đĩa cứng (Standard IDE/ESDI Hard Disk Comtroller)
367 – 376 Điều khiển IDE (Secondary IDE controller)
378 – 37F Cổng song song (LPT1)
388 – 38B Card âm thanh
3B0 – 3BB Card video S3 Inc. Trio3D/2X (Engineering Release)
3C0 – 3DF Card video S3 Inc. Trio3D/2X (Engineering Release)
3F2 – 3F5 Điều khiển ổ đĩa mềm (Standard Floppy Disk Controller)
3F6 – 3F6 Điều khiển IDE (Primary IDE controller)
3F8 – 3FF Cổng truyền thông 1 (COM1)
2.3. Các ngắt (IRQ) mặc định của một số thiết bị thông dụng trong máy tính.
Các thiết bị ngoại vi thường dùng ngắt để tác động đến CPU yêu cầu làm
việc gì đó bằng cách đưa chân IRQ lên mức cao. Các chân này thường được
dành sẵn cho các thiết bị cụ thể.
Các ngắt của một máy Pentium 2
0
1
Timer hệ thống
Bàn phím
2
PIC
3
Cổng truyền thông 2
4
Cổng truyền thông 1
5
Card âm thanh
6
7
8
9
Điều khiển ổ đĩa mềm
Cổng song song (LPT1)
RAM hệ thống và đồng hồ thời gian thực
Modem (Motorola SM56 PIC Speakerphone Modem)
IRQ cho PCI
9
10
Điều khiển ổ đĩa cứng
Điều khiển USB (Intel 8237-1 AB/EB PCI to USB Universal
Host Controller)
11
11
12
13
14
15
IRQ cho PCI
Chuột PS/2
Đồng sử lý số học
Điều khiển IDE thứ nhất
Điều khiển IDE thứ hai
3. Giao tiếp qua khe PCI
3.1. Các đặc điểm của khe cắm PCI
Rãnh cắm PCI (Peripheral Component Interconnect) có màu trắng trên
mainboard cho phép giao tiếp ngoại vi 32 hay 64 bit vận tốc nhanh đến 132
Mbyte/s sp với rãnh cắm ISA 16 bit có bận tốc 0 ÷ 5 Mbyte/s.
13
Nhờ vận tốc cao nên rãnh PCI thường dùng cho card mà hình, sau đó nó
được sử dụng để cho các card khác như card mạng, modem nội, âm thanh… và
dần dần các mainboard đời mới không dành chỗ cho rãnh ISA nữa.
Các hãng như Advantech, Data Translation… cũng đã sản xuất card giao
tiếp ngoại vi cho máy tính dùng rãnh PCI.
Rãnh PCI 64 bit có hai hàng tiếp điểm, mỗi bên 94 tiếp điểm phía A là
phía linh kiện còn phía B là phía hàn. Do tính chất phức tạp của tuyến và vận tốc
tín hiệu lớn nên việc tự ráp card giao tiếp PCI khó thực hiện mà phải dùng card
chính hãng.
Năm 1998 các hãng Compaq, Hewlett – Packerd, IBM phối hợp đưa ra
chuẩn PCI-X (PCI Express) có đặc tính tốt hơn.
Tuyến PCI 32 bit sử dụng chung 32 đường địa chỉ data ADO – 31, pha địa
chỉ so tín hiệu FRAME# điều khiển, sau đó là một hay nhiều pha dữ liệu. Tuyến
PCI 64 bit dùng 64 đường ADO – 63 cho địa chỉ và dữ liệu.
Có 2 loại tuyến PCI mức tín hiệu 5V và mức tín hiệu 3,3V.
Sau đây là mô tả các tín hiệu của PCI:
Xung nhịp 33Hz, 66MHz…
CLK
Tín hiệu reset
RST#
Tuyến địa chỉ khi FRAME# ở mức thấp
Cho biết loại của truyền dữ liệu (đọc/viết bộ nhớ,
ADO ÷ AD31
C/BEO ÷ 3#BUS
(Command Bytes Enables) ngoại vi…)
Kiểm tra parity của ADO÷31 và C/BEO÷3
PAR
IRDY# (Initiator Ready)
TRDY# (Target ready)
Hai dữ liệu bắt tay giữa bộ phát và bộ nhận dữ liệu
trên tuyến PCI
Tín hiệu target báo cho initiator để chấm dứt giao
dịch, Initiator là chủ của tuyến (bus master) còn
target là bus slave. Việc truyền dữ liệu so initiator
bắt đầu thông qua C/BE và IRDY còn target trả lời
thông qua TRDY# và STOP#.
STOP#
Tín hiệu initiator báo dành riêng một số địa chỉ
target.
LOCK#
IDSEL
(Initialigation Tín hiệu chọn chip
Devia Select)
DEVSEL# (Device Select) Của nó trên tuyến PCI do target điều khiển khi nó
thấy địa chỉ của nó trên tuyến PCI
Yêu cầu dùng bus (request)
Cho biết yêu cầu
REQ#
GNT#
Đã được chấp nhận (grant)
REQ#
PERR# (Parity Error)
SERR# (System Error)
INTA#, INTB#, INIC#,
INID#
Sai hệ thống
Các tín hiệu ngắt
14
SBO# (Snoop Backoff)
SDONE (Snoop done)
PRSNT 1 ÷ 2#
Dùng cho card memory
Cho biết có board cắm vào slot và công xuất tiêu
thụ của board đó.
CLKRUN#
(Clock Cho phép điều khiển xung nhịp CLK
Running)
MGGEN(66MHz enable) Cho biết xung nhịp 33MHz hay 66MHz
32 đường địa chỉ và dữ liệu cao trong PCI 64 bit.
Dùng khi truyền 64 bit kết hợp với REQ 64# và
ACK 64#, PAR 64
AD 32 + 63
C/BE 4 ÷ 7#
REQ 64# (Request 64 bit
transfer)
ACK 64# (Acknowledge 64
bit transfer)
TCK (Test clock)
TDI (Test data input)
TDO (Test output)
TMS (Test mode Select)
TRST# (Test Reset)
Các tín hiệu thử
15
3.2. Sơ đồ chân khe cắm PCI
Sơ đồ chân rãnh cắm PCI 64 bit
5V system environment
3.3V system environment
PIN
PIN
Comments
Side B
-12V
Side A
TRST#
+12V
Side B
-12V
Side A
TRST#
+12V
1
2
1
2
32-bit start
TCK
TCK
3
4
Ground
TDO
TMS
TDI
3
4
Ground
TDO
TMS
TDI
5
+5V
+5V
5
+5V
+5V
6
7
8
9
+5V
INTA#
INTC#
+5V
Reserved
+5V (I/O)
Reserved
Ground
Ground
Reserved
RST#
+5V (I/O)
GNT#
Ground
Reserved
AD[30]
+3.3V
AD[28]
AD[26]
Ground
AD[24]
IDSEL
+3.3V
AD[22]
AD[20]
Ground
AD[18]
AD[16]
+3.3V
FRAME#
Ground
TRDY#
Ground
Stop#
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
+5V
INTA#
INTC#
+5V
INTB#
INTD#
PRSNT1#
Reserved
INTB#
INTD#
PRSNT1#
Reserved
PRSNT2#
Connector Key
Connector Key
Reserved
Ground
CLK
Ground
REQ#
Reserved
+3.3V (I/O)
Reserved
10
11 PRSNT2#
12
13
14
15
16
17
18
Ground
Ground
Reserved
Ground
CLK
3.3V key
3.3V key
Reserved
RST#
Ground
REQ#
+3.3V (I/O)
Ground
Reserved
AD[30]
+3.3V
19 +5V (I/O)
19 +3.3V (I/O)
20
21
22
23
24
25
AD[31]
AD[29]
Ground
AD[27]
AD[25]
+3.3V
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
32
34
35
36
37
38
AD[31]
AD[29]
Ground
AD[27]
AD[25]
+3.3V
C/BE[3]#
AD[23]
Ground
AD[21]
AD[19]
+3.3V
AD[17]
C/BE[2]#
Ground
IRDY#
+3.3V
AD[28]
AD[26]
Ground
AD[24]
IDSEL
+3.3V
AD[22]
AD[20]
Ground
AD[18]
AD[16]
+3.3V
FRAME#
Ground
TRDY#
Ground
Stop#
26 C/BE[3]#
27
28
29
30
31
32
AD[23]
Ground
AD[21]
AD[19]
+3.3V
AD[17]
33 C/BE[2]#
34
35
36
Ground
IRDY#
+3.3V
37 DESVEL#
38 Ground
DESVEL#
Ground
16
39
40
41
42
43
LOCK#
PERR#
+3.3V
SERR#
+3.3V
3.3V
SDONE
SBO#
Ground
PAR
AD[15]
+3.3V
AD[13]
AD[11]
Ground
AD[09]
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
LOCK#
PERR#
+3.3V
SERR#
+3.3V
3.3V
SDONE
SBO#
Ground
PAR
44 C/BE[1]#
C/BE[1]#
AD[14]
Ground
AD[12]
AD[10]
M66EN
Ground
Ground
AD[08]
AD[07]
+3.3V
AD[05]
AD[03]
Ground
AD[01]
3.3V (I/O)
ACK 64#
+5V
AD[15]
+3.3V
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
AD[14]
Ground
AD[12]
AD[10]
Ground
Connector Key
Connector Key
AD[08]
AD[07]
+3.3V
AD[05]
AD[03]
Ground
AD[01]
AD[13]
AD[11]
Ground
AD[09]
Ground
Ground
C/BE[0]#
+3.3V
AD[06]
AD[04]
Ground
AD[02]
AD[00]
3.3V (I/O)
REQ 64#
+5V
5V key
5V key
C/BE[0]#
+3.3V
AD[06]
AD[04]
Ground
AD[02]
AD[00]
59 +5V (I/O) +5V (I/O)
60 ACK 64#
61
62
REQ 64#
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
32bit end
64bit spacer
64bit spacer
64 bit Start
Connector Key
Connector Key
Connector Key
Connector Key
63
64
Reserved
Ground
65 C/BE[6]#
Ground
C/BE[7]#
C/BE[5]#
63
64
65
66
67
68
69
Reserved
Ground
C/BE[6]#
Ground
C/BE[7]#
C/BE[5]#
66 C/BE[4]# +5V (I/O)
C/BE[4]# +3.3V (I/O)
67
68
69
Ground
AD[63]
AD[61]
PAR 64
AD[62]
Ground
AD[60]
AD[58]
Ground
AD[56]
AD[54]
+5V (I/O)
AD[52]
AD[50]
Ground
Ground
AD[63]
AD[61]
PAR 64
AD[62]
Ground
AD[60]
AD[58]
Ground
AD[56]
AD[54]
+3.3V (I/O)
AD[52]
AD[50]
Ground
70 +5V (I/O)
70 +3.3V (I/O)
71
72
73
74
75
76
77
78
AD[59]
AD[57]
Ground
AD[55]
AD[53]
Ground
AD[51]
AD[49]
71
72
73
74
75
76
77
78
AD[59]
AD[57]
Ground
AD[55]
AD[53]
Ground
AD[51]
AD[49]
17
79 +5V (I/O)
AD[48]
AD[46]
Ground
AD[44]
AD[42]
+5V (I/O)
AD[40]
AD[38]
Ground
AD[36]
AD[34]
Ground
AD[32]
Reserved
Ground
Reserved
79 +3.3V (I/O)
AD[48]
AD[46]
Ground
AD[44]
AD[42]
+3.3V (I/O)
AD[40]
AD[38]
Ground
AD[36]
AD[34]
Ground
AD[32]
Reserved
Ground
Reserved
80
81
82
83
84
85
86
87
AD[47]
AD[45]
Ground
AD[43]
AD[41]
Ground
AD[39]
AD[37]
80
81
82
83
84
85
86
87
AD[47]
AD[45]
Ground
AD[43]
AD[41]
Ground
AD[39]
AD[37]
88 +5V (I/O)
88 +3.3V (I/O)
89
90
91
92
93
94
AD[35]
AD[33]
Ground
Reserved
Reserved
Ground
89
90
91
92
93
94
AD[35]
AD[33]
Ground
Reserved
Reserved
Ground
64-bit end
3.3. Giới thiệu thiết kế card giao tiếp PCI
Việc thiết kế các card này tương đối đơn giản. Do các mainboard đời mới
không còn hỗ trợ tuyến ISA nên chúng ta phải chuyển sang sử dụng tuyến PCI
bằng cách mua các card chuyên dụng của các hãng với phần mềm kèm theo. Do
sự phức tạp của tuyến PCI, việc tự thiết kế và chế tạp card PCI tương đối khó
khăn, đòi hỏi sử dụng các linh kiện FPGA có mật độ tích hợp cao, mạch in nhiều
lớp và công nghệ dán, ngoài ra việc lập trình cho card này cũng không phải dễ
dàng mà phải thông qua các hàm Windows API. Việc thiết kế sẽ trở nên dễ ràng
nếu dùng các bộ PCI development kit có sẵn. Các bộ kit này giúp tạo ứng dụng
PCI khác nhau cùng với software kèm theo.
Cấu trúc chung Card PCI như sau:
18
Phần tử chính trong Card là vi mạch PCI Controller dùng làm cầu nối
giữa tuyến PCI và mạch người dùng, chế tạo bởi các hãng theo công nghệ ASIC,
ví dụ như PCI9050/9054 của PLX Technologies, ispLSI 1032E của Lattice…
Phần tử thứ 2 là EEPROM dùng để chứa thông tin về card phục vụ cho PnP
(Plug and Play) khi khởi động máy tính. User Bus gồm tuyến dữ liệu 16 bit,
tuyến địa chỉ và tuyến điều khiển dùng kết nối với các linh kiên thông thường.
Thông qua Development Kit chúng ta có thể học tập cách thiết kế card. Một card
PIKS-161 (www.komcard.com).
19
CHƯƠNG 2: GIAO TIẾP QUA CỔNG SONG SONG (PARALLEL)
Mã bài: MH40-03
Mục tiêu:
- Trình bày được về chuẩn giao tiếp song song.
- Phân biệt được sự khác biệt giữa các dạng giao tiếp song song SPP, EPP,
ECP.
- Trình bày được cấu trúc giao tiếp, phục vụ cho môn học ‘ Lập trình ghép
nối máy tính sau này
- Thực hiện kết nối 2 máy tính qua cổng song song
- Ý thức học tập, nghiên cứu cao
- Chính xác, cẩn thận, tỉ mỉ khi thiết kế mạch giao tiếp qua cổng song song.
1. Giới thiệu cổng Parallel
Mục tiêu:
- Trình bày được về chuẩn giao tiếp song song.
1.1. Sơ đồ chân
Ða số các máy vi tính đều trao đổi thông tin thông qua các ngã sau đây:
Parallel port, Serial port, USB và Network card. Parallel port là một phần không
thể thiếu trong việc sử dụng computer để giao tiếp với các thiết bị điện tử khác.
Dưới đây là liệt kê 25 chân của Parallel Port với tên gọi (Hardware và
software) và thứ tự của từng chân.
Tên signal và thứ tự
của bit
(dùng cho software)
Normal signal line
function
Tên signal
(dùng cho hardware)
Direction/type
(nhìn từ PC)
Chân
kích hoạt thông báo
1
-STROBE
OC/Pullup
Control register bit 0 gửi hoặc nhận data, 0
là đọc, 1 là viết
2
3
4
5
6
D0
D1
D2
D3
D4
Hai chiều
Hai chiều
Hai chiều
Hai chiều
Hai chiều
Data register bit 0
Data register bit 1
Data register bit 2
Data register bit 3
Data register bit 4
bit 0 chứa data
bit 1 chứa data
bit 2 chứa data
bit 3 chứa data
bit 4 chứa data
20
7
8
9
D5
D6
D7
Hai chiều
Hai chiều
Hai chiều
Data register bit 5
Data register bit 6
Data register bit 7
bit 5 chứa data
bit 6 chứa data
bit 7 chứa data
Pulsed low by printer
to acknowledge data
byte
10
-ACK
Input
Status register bit 6
Rising (usually) edge
causes IRQ if enabled
Kích hoạt khi Printer
đang bận (Busy)
Kích hoạt khi printer
hết giấy
11
12
13
BUSY
Input
Input
Input
Status register bit 7
Status register bit 5
Status register bit 4
NOPAPER
SELECTED
Kích hoạt khi printer
đang hoạt động
Kích hoạt thông báo
14
-AUTOFEED
OC/Pullup
Control register bit 1 data đã sẵn sàng để
học hoặc viết
Kích hoạt khi printer
bi lỗi
15
16
-ERROR
Input
Status register bit 3
Kích hoạt để printer
Control register bit 2
-INITILIZE
OC/Pullup
reset lại vị trí ban đầu
Kích hoạt để đánh dấu
Control register bit 3 printer nhận được
valid address
17
-SELECT
OC/Pullup
18
…
25
Ground
Ground
Ground
Chân (18-25) bỏ trống,
dùng tùy ý
1.2. Chức năng và hoạt động
Cổng song song là cổng thường được sử dụng để giao tiếp trong các đề án
nhỏ. Cổng này cho phép vào tới 9 bit và ra tới 12 bit vào bất cứ thời điểm nào,
do vậy yêu cầu dòng điện của thiết bị ngoại vi phải rất nhỏ để thi hành nhiều
nhiệm vụ đơn giản.
Cổng này gồm có 4 đường điều khiển, 5 đường trạng thái và 8 đường dữ
liệu. Nó thường được tìm thấy sau mỗi máy PC và có hình dạng là một lổ cắm
25 chân, và là đầu nối loại female. Cũng có loại là đầu nối 25 chân loại male.
Đây có thể là cổng nối tiếp RS-232C và do vậy nên hoàn toàn không tương
thích.
Cổng song song mới hơn được tiêu chuẩn hóa dưới chuẩn IEEE 1284, và
được đưa ra lần đầu năm 1994. Chuẩn này xác định 5 phương thức hoạt động,
mà nó được mô tả như sau:
1. Compatibility Mode
2. Nibble Mode
3. Byte Mode
4. EPP Mode
5. ECP Mode
Tải về để xem bản đầy đủ
50 trang
09/04/2022
5600
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Đo lường và điều khiển bằng máy tính - Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_do_luong_va_dieu_khien_bang_may_tinh_nghe_ky_thua.pdf
