Ôn tập Ghép nối Thiết bị ngoại vi

Ghép nối các thiết bị công suất lớn tải DC: ghép nối qua SCR: sơ đồ, đồ thị thời gian và giải thích. ? a. Sơ đồ b. Đồ thị thời gian Sơ đồ điều chỉnh công suất sơ cấp dc dùng VXL, có phản hồi (feedback) c. Giải thích • Khi có tín hiệu xung kích từ CS, tiến hành tiêu thu điện, nạp công suất vào tải ( vùng tô đen trên biểu đồ) • Mạch này được chỉnh lưu 2 nửa chu kì. 47 5.18. Sơ đồ hệ chình lưu cầu 3 (6) pha điều khiển bởi VXL ? Giải thích • A dương lên => tín hiệu truyền theo T1 - T2 – C • B dương lên => tín hiệu truyền theo T3 – T4 – A • C dương lên => tín hiệu truyền theo T5 – T6 – B 5.19. Khái niệm Power MOSFET và IGBT ? 48 1. A Power MOSFET là một loại của MOSFET, được thiết kế để điều khiển nguồn điện lớn. Nó có ưu điểm chính là tốc độ giao tiếp nhanh và hiệu quả tốt ở điện áp thấp. 2. IGBT là "tranzitor cực điều khiển cách ly", là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của tranzitor thường. Mặt khác IGBT cũng là phần tử điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực nhỏ. Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emiter( tương tự cực gốc) với collector(tuơng tự với cực máng), mà không phải là n-n như ở MOSFET . Vì thế có thể coi IGBT tương đương với một tranzitor p-n-p với dòng base được điều khiển bởi một MOSFET. 5.20. Mô hình ghép nối serial, nhiệm vụ và các khối ? a. Mô hình ghép nối Serial: b. Nhiệm vụ các khối 1.Central System: Hệ trung tâm,bao gồm CPU,bộ nhớ,các bộ điều khiển,các bus... 2.Các cổng nối tiếp (Serial Ports) UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)/SIO (Serial In Out) có nhiệm vụ: • Biến đổi byte => dãy bit và các bit không mang tin (start,stop,parity...) và dãy bit => byte,loại các bit không mang tin,báo lỗi khi thu. • Ghép nối với hệ trung tâm:Các bus/tín hiệu điạ chỉ,dữ liệu, điều khiển bằng phương pháp Polling,ngắt hoặc DMA. • Ghép nối với đường truyền [thông qua MODEM] bởi các tín hiệu TxD,RxD • Ghép nối MODEM dùng các tín hiệu:-RTS,-CTS,-DSR,-DTR.-CD,-RI 3.MODEM: Là thiết bị biến đổi tín hiệu logic TTL (0/1) thành các tín hiệu vật lý,phù họp với đường truyền xa và ngược lại 4.Coupler/Transceiver: Là bộ thu/phát đồng thời để luân chuyển dữ liệu giữa MODEM với đường truyền. 49 5.21. Phân biệt truyền tin nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ ? Thông tin thường được đóng gói thành các gói tin – packet => packets. *Đồng bộ: • Trong một Packet: byte – byte, bit – bit, không có dấu hiệu phân cách • Tốc độ truyền do bên gửi quyết định: Clock (cùng với Data) hoặc chỉ xuất hiện vào thời điểm đầu trong gói tin (gọi là các ký tự đồng bộ) • Tốc độ cao, khó, tỉ lệ các bit không mang tin nhỏ, truyền gần – LAN. *Không đồng bộ: • Mỗi ký tự/byte đều có 1 xung/sườn đồng bộ (sườn xuống của Start) • Clock của 2 phía thu và phát có thể lệch nhau 3 đến 6%. • Có khoảng “trống” giữa 2 ký tự, trạng thái 1 • Tỉ lệ các bit không mang tin lớn (start,stop,parity...) lên đến 33% (ví dụ 1 start, 8 data ,1 PE, 2 stop) • Đơn giản, dễ lập trình, dễ ghép nối • Đặc biệt được chấp nhận rộng rãi: TBNV thông minh, đo lường, điều khiển, modem.... 5.22. Với format của frame theo chuẩn V24 (RS232): 8,PE,2 thì mạch clock giữa phía thu và phát có thể lệch nhau bao nhiêu phần trăm mà không bị sai ? ΔT : độ lệch cho phép giữa T phát và T thu t : thời gian của bit Ta có công thức ΔT <1/2 t Trong ví dụ này format gồm 11 bít : 8, 1PE, 2 => độ lệch Clock là 1/11*2 =4. 55% 5.23. Format của ký tự truyền tin không đồng bộ ? Gồm: • 1 start bit = 0 • 5/6/7/8 data bit,D0 – first • [Parity bit – PE (số bit 1 là chẵn) hay PO (số bit 1 là lẻ) ] • 1/1.5/2 stop bit = 1s 50 5.24. Mô hình ghép nối chuẩn EIA RS – 232C và kể tên các tín hiệu • Đây là chuẩn do EIA (Electronics Industry Association) đưa ra năm 1969 cho việc truyền tin không đồng bộ và truyền tin qua mạng điện thoại • Nó có nhiều nhược điểm so với các chuẩn khác như tốc độ chậm, khoảng cách gần, tín hiệu đơn cực - dễ nhiễu, lượng bit không mang tin lớn... • Tuy nhiên nó rất thông dụng, có nhiều trong các thiết bị máy tính, máy điều khiển, máy đo...và các vi điều khiển, GPS, Gyro Compass, PLC, Hệ thống chuyển mạch.... • Là cửa ngõ trao đổi thông tin giữa các hệ VXL không cùng chuẩn (số bit,bộ lệnh,tốc độ..) Mô hình ghép nối: (DTE) Trong đó ý nghĩa của các tín hiệu như sau: Các tín hiệu truyền tin: • TxD:Transmit Data:Dữ liệu ra nối tiếp và một bit không mang tin • RxD:Recieve Data:Dữ liệu vào nối tiếp và một bit không mang tin • Signal Ground:0 Volt,dùng cho tín hiệu đơn cực Các tín hiệu bắt tay Modem (kích hoạt mức thấp): • -RTS:Request To send,Out – DTE • -CTS:Clear To Send,In • -DTR:Data Terminal Ready,Out • -DSR: Data Set Ready,In Trạng thái đường truyền: • -RI:Ring Indicator,In : báo chuông • -CD:Carrier Detect, In: mất sóng mang, đứt dây, mất điện Các mức tín hiệu: • -3V...-15V => mức logic 0,mark,so với GND • +3V...+15V => mức logic 1,space 51 5.25. Các tốc độ truyền tin không đồng bộ và cách tính các tốc độ phổ biến. • Đơn vị tính là bps (bit per second) • Các tốc độ RS-232:50,75,110,150,300,600,1200,2400,4800 và 9600.Cao hơn nữa còn có:19200,38400,57600,115200 • Dùng Xtal (thạch anh, Quartz) 18432 MHz • Cứ 16 chu kỳ Clock thì truyền được 1 bit • Thường trong các cổng truyền tin,tốc độ được tính theo: Baud rate (bps) = 18432 x 10 6 (Hz) / 16(m x 256 + n) • n là low divisor • m là high divisor. • Ví dụ với tốc độ 9600bps thì m = 0 và n = 12 5.26. PC Comm Ports: Setting (khởi tạo) cho 1 trong số 4 cổng com của PC, ví dụ bộ tham số như: 4800, 7, PE, 2 và bộ tham số khác. • Selecting Port: BaseAddr:= Comm2; {$2F8} • Format of character: (Line Control Register - BA+3). Ví dụ 4800, 8, N, 1: Port[BaseAddr+3]:= 3; {$2FB} // 8 bit data, no parity • Baud rate: Access: DLAB bit @ LCR, Low Div và Hi Div. • Khi setting baudrate, DLAB = 1, otherwise = 0 Port[BaseAddr+3 ] := Port[BaseAddr+3] or $80; // Đặt DLAB = 1 để truy cập 2 thanh ghi số chia Port[BaseAddr+0] := n {Low divisor} Port[BaseAddr+1] := m; { Hi divisor } Port[BaseAddr+3] := Port[BaseAddr+3] and $7F; // Dặt lại DLAB = 0 Chú ý : b1, b0 : 11 10 01 00 8 7 6 5 bít data b2 :0 => 1 bít stop ; 1 : 2 bít stop b3: 0=> no parity ; 1 : parity b4: chỉ có nghĩa khi b3=1, 0=> P0; 1=> PE; b5: 0 : normal ; 1: Stuck parity (PE) b6: Space Out : 0: normal ; 1: space out b7: DLAB, bằng 1 để truy cập số chia 52 5.27. Phát một gói tin dùng Polling. • Thông qua thanh ghi trạng thái đường truyền (Line Status Register – LSR) có địa chỉ BA + 5. • Giải thuật phát đi một gói tin n bytes như sau: Bit 5 (of LSR) = 1 => THRE (Trans Hold Reg Empty) For i:=1 to n do { Bằng cách gửi đi từng ký tự một } Begin Repeat Until Port[BA + 5] and $20 0; Port [BA + 0]:=xâu kí tự[i] End; Cần kiểm tra TimeOut và lỗi. 5.28. Lưu đồ thu một gói tin dùng Polling có kiểm tra trạng thái. ? Các bit dùng để kiểm tra trong thanh ghi trạng thái đường truyền (Line Status Register – LSR): • B0 = 1 => Nhận dữ liệu,= 0 => CPU đọc bộ đệm • B1 =1 => Overrun Error (OE),mất số liệu,bị số liệu sau đè lên • B2 = 1 => Parity Error,lỗi Parity,ví dụ đặt PE nhưng lại thu về số bit lẻ • B3 = 1 => Framing Error,lỗi khung,như sai stop bit hay sai clock 2 phía • B4 = 1 => Break Interrupt,khi t(space) > t(full char) • B5 = 1 => THRE (Transmit Hold Register Empty) • B6 = 1 => Data Transmitted,báo truyền tốt dữ liệu • B7:Không sử dụng tới Và chú ý Time Out. 53 5.29. Bộ lệnh của Hayes modem (bộ lệnh AT): đặc điểm chung của câu lệnh AT. a. Giới thiệu • Do công ty Hayes Microcomputer Product Inc. giới thiệu vào đầu năm 1980, tốc độ 300, 2400 bps, qua đường điện thoại. • Có bộ lệnh (command set) và trả lời (response set), được dùng như các lệnh chuẩn AT (standard modem). • Tín hiệu: - TxD, RxD, GND - CD,. RI. Thêm DTR – DSR, [RTS – CTS]. • Chế độ hoạt động: command và data (Online) modes - Command mode: modem nhận lệnh từ CS qua RS-232 port và thực hiện lệnh, không truyền tin. - Khi thiết lập xong kết nối với remote modem => online mode (data mode) và chỉ truyền tin, không nhận lệnh. b. Bộ lệnh AT • Các lệnh bắt đầu bằng AT hoặc at ( not At or aT) để modem detects tốc độ và format (ngoại trừ 2 lệnh ‘+++’ và A/ - repeat last Cmmnd) và kết thúc: Enter (0ah, 0dh) • Command line: có thể có hơn một lệnh, chỉ cần 1st có AT, đánh dấu ‘’ và không vượt quá 40 cha/cmmnd line. • Các lệnh và tham số. • ATDT 048692463 Dial using touch Tone • ATDP 048696125 Dial Pulse • ATT/ ATP default tone/ pulse • O end of C line, return O mode • ; end of C line, stay C mode after executing • @ wait for 5s hoặc silent Ví dụ: • ATDT 9,3456789 Kết nối từ máy trong tổng đài. • ATXn Hayes Smartmodem compatible • Other Commands: • ATE0/ 1 Disable/ Enable Echo • +++ Esc Char switch to command mode • ATHn 0:On-Hook (hangup),1: Off-Hook • ATLn 0/1/2/3 volume of speaker • ATMn 0: speaker off, 1: on until DCD, 2: on • ATNn 0: connect @ DTE rate, 1: auto rate negot. • ATO return to O mode • ATQn 0: result code En, 1: result code Dis • ATVn 0: digit, 1: word • ATZ hangup, reset to default settings • A/ Repeat last command (re dial) 54 Chương 6. Analog Interface 6.1. Mô hình tổng quát về hệ thống đo lường, điều khiển số, mô tả các khối chức năng. Mô hình: Mô tả các khối chức năng: Process: Là các quá trình công nghệ như: dây chuyền xeo giấy; phối trộn nghiền nung clinker trong sản xuất cement; dây chuyền luyện nung cán thép; sản xuất, trộn phân bón NPK; các nhà máy phát điện, .... Sensor: là vật liệu/thiết bị cảm ứng dùng để biến đổi các đại lượng vật lý không điện (T, RH, p, L, v, a, F, pH, ...) thành các tín hiệu điện (u, i, R, f). Được đặc trưng bởi : + Độ nhạy + Độ tuyến tính + Độ lặp lại - Vật liệu: Do đặc tính tự nhiên của vật chất.Ví dụ RTD Pt100, cặp nhiệt điện, piazo (titanate-bary), tenzometric - Thiết bị: có sự gia công, chế tác. Ví dụ LM135 precision temperature sensor, bán dẫn. Conditioners: các bộ chuẩn hóa tín hiệu , dùng vì đầu ra của các sensor thường nhỏ, có nhiễu và phi tuyến => có mạch điện tử analog để xử lý tín hiệu: khuếch đại, lọc nhiễu, bù phi tuyến cho phù hợp. MUX - Analog Multiplexor: bộ nhập kênh (dồn kênh ) , để có thể thu thập nhiều số liệu. + Inputs: n bit chọn kênh, có 2n kênh số đo analog, đánh số từ 02n – 1; + Output: 1 kênh chung thông với 1 trong số 2n inputs và duy nhất; + Như vậy chỉ cần một hệ VXL/MT và ADC vẫn thu thập được nhiều điểm do công nghệ. S&H ( Sample and Hold ): bộ trích mẫu và giữ mẫu , dùng để lưu trữ giá trị của tín hiệu ở thời điểm Sample (100s ns vài us), và giữ nguyên tín hiệu đó trong quá trình ADC chuyển đổi được ổn định. - Chỉ dùng trong các trường hợp tín hiệu biến thiên nhanh tương đối so với thời gian chuyển động của ADC. - Nâng cao độ chính xác và tần số của tín hiệu. 55 ADC ( Analog to Digital Converters ): rời rạc hóa tín hiệu về thời gian và để số hóa tín hiệu – lượng tử hóa. - Có nhiều phương pháp/tốc độ/địa chỉ ứng dụng của chuyển đổi. Central system: hệ nhúng/MT - CPU, mem, bus, IO port, CSDL, net; - Thu thập và xử lý số đo. DAC (Digital to Analog Convertors): - Biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu liên tục về thời gian nhưng vẫn rời rạc về giá trị. - Nhiều loại: số bit/1 hay 2 dấu/tốc độ, Mạch điện tử analog (Buffer Isolators): là các bộ khuyếch đại , bộ đệm , cách li. Có nhiều kiểu chức năng tùy thuộc ứng dụng: - Lọc, tái tạo, tổng hợp âm thanh - Khuếch đại để đến các cơ cấu chấp hành - Cách ly quang học để ghép nối với các thiết bị công suất lớn (motor, breaker,..) Actuators: các cơ cấu chấp hành - Là một lớp các thiết bị để tác động trở lại dây chuyền công nghệ; - Cơ học: motor (đồng bộ/không đồng bộ 3 pha, 1 pha, dc, step) như robot, printer’s motor, FDC/HDC motors, - Điều khiển các dòng năng lượng điện: SCR (thyristor), Triac, Power MOSFET, IGBT, - Điều khiển dòng chất lỏng/ khí/ ga: valves (percentage, ON/OFF valves). - 6.2. Analog SWITCH, MUX/DEMUX : nguyên lí, đặc điểm ? 1. Analog Swtich • Dùng cặp transistor FET bù kênh p và kênh n => dẫn dòng ac • R (on) từ 100 Ω ..1.5 k Ω • Off channel Leakage Current : 100pA1nA => không dùng để khóa tín hiệu điện áp quá thấp • Biên độ tín hiệu Vss < Us< Vdd • Tần suất ON/OFF: 10^9 s/s 2. MUX • Inputs: n bit chọn kênh, có 2n kênh số đo analog, đánh số từ 02n – 1; Output: 1 kênh chung thông với 1 trong số 2n inputs và duy nhất; • Như vậy chỉ cần một hệ VXL/MT và ADC vẫn thu thập được nhiều điểm do công • Có chức năng Inhibit cấm tất cả các kênh • Biên độ tín hiệu Vss < Us< Vdd • Tần số tín hiệu từ MHz đến GHz • Dòng điện nhỏ cỡ uA => thường dùng mạch follower để loại trừ Ron 56 6.3. Công thức chung chuyển đổi AD và DA, giải thích ý nghĩa các kí hiệu ? n-1 n-2 1 0 n Uanalog = ( bn-12 + bn-22 + ... + b12 + b02 )*Uref / 2 Uref nguồn chuẩn do các vi mạch (super zener) tạo ra, có độ ổn định cao về thời gian và nhiệt độ. 6.3. Nguyên lí, ý nghĩa của các bộ Sample & Hold. Sơ đồ ghép nối chuyển đổi ADC có dùng S&H. Mạch lặp tụ giữ - Dùng để trích mẫu của tín hiệu vào thời điểm cuối của xung sample và giữ nguyên giá trị đó trong khoảng thời gian lâu hơn . - Dùng trong các hệ thu thập số liệu khi tốc độ biến thiên tín hiệu cao (tương đối) với thời gian ADC chuyển đổi . - Thu hẹp cửa sổ bất định của ADC , do thời gian chuyển đổi dài (10s µs - ms) thành cửa sổ bất định của sample & hold (10s ns - µs) nhằm nâng cao độ chính xác chuyển đổi A/D & nâng cao tần số tín hiệu . - Thời gian trích mẫu : vài chục ns đến vài µs . - Tụ giữ (Chold) : dùng tụ có dòng rò rất nhỏ .Khi khóa đóng, tụ sẽ được nạp,khi khóa mở, tụ sẽ bảo tồn giá trị của nó - Tốc độ sụt áp : mV/s , tùy thuộc tụ . - Guard ring : kỹ thuật chế tạo mạch giảm thiểu dòng rò . GR đảm bảo cho điện áp bên ngoài bằng nhau , giữ cho dòng điện tích không thay đổi . 57 6.4. Tính tần số của một dạng tín hiệu có tính chu kì để chuyển đổi ADC với độ chính xác có ý nghĩa khi có và không có S&H ? Các giá trị ban đầu: • Công thức của tín hiệu tương tự với 2 ẩn số là tần số góc và pha • Số bit chuyển đổi n • Thời gian chuyển đổi tv • U(ref) • Sai số lượng tử • Thời gian lấy mẫu ts Đầu tiên tính U(LSB) = U(ref)/2 n ,sau đó vẽ dạng tín hiệu và dùng định lý Thales để tính ra U tại thời điểm lấy mẫu,rồi sau đó đưa vào giải hệ phương trình 2 ẩn sẽ tính ra tần số. 6.5. Nguyên lí của bộ chuyển đổi DAC ? DAC là thiết bị dùng để biến các mã số ( thường là nhị phân ) phía vào thành dòng điện hoặc điện áp phía ra liên tục về thời gian, rời rạc về giá trị Nguyên lí 4 bit DAC : bi = 0 Æ ki open = 1 Æ khóa đóng , ki close + Mạch hở : với mọi bi = 0 ; Uout = 0 V + Mạch đóng : b0 = 1 ; với mọi bi = 0 Æ Uout = R*Uref /16R = Uref /16 + Full Scale : với mọi bi = 1 Æ Uout = ( 1/16 + 2/16 + 4/16 + 8/16 )Uref = 15*Uref /16 n n = (2 - 1)*Uref /2 ( n = 4 ) 58 6.6. Sơ đồ nguyên lí DAC R-2R Ladder ? ki = 0Æ đóng sang phải : đóng đất ki = 1Æ đóng sang trái : ic Bộ điện trở đóng vai trò chia đôi dòng điện,tạo nên dòng Ic là hằng số với một bộ các bit có giá trị cố định,tạo nên sự ổn định trong mạch.Mạch khuếch đại vi sai sẽ đưa dòng điện ra ngoài thành nguồn áp tương tự. 6.7. Ghép nối DAC, tính toán và giải thuật để phát các dạng tín hiệu đã cho (nhiều dạng bài tập) 1. Sơ đồ ghép nối DAC với hệ VXL: Hình 6.17 : Interfacing to DAC 59 1. Hệ thống bao gồm: • Cổng song song,có thể là LPT,Mode 0, ISA bus PPI 8255 hoặc bộ chốt 8 bit, VĐK đã có chốt ra • DAC và khuếch đại tuyển tính (OpAmp) để biến đổi i thành u, Nguồn chuẩn. • Nếu R1 = R2 = R3 + R(POT) thì U(out) = -Ic* R(feedback) 2. Tính toán • b(i) = 0 với mọi i => Uout=0 V • b(0)= 1, còn lại bằng 0 => Uout= Ulsb= 1/2^n * Uref= 0.04 V ( ví dụ Uref= 10.24V, n=8) • b(n-1)=1 là duy nhất => Uout= Uref /2 = 5.12 V, nửa thang đo • b(i)=1, với mọi i => Uout= ( 2^n-1)/ 2^n * Uref = 10.20 V, đầy thang đo 6.8. Nguyên lí của ADC tích phân 2 sườn dốc ? 1.Khái niệm - ADC là thiết bị IC dùng để biến đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu số (thực hiện quá trình lượng tử hóa) + rời rạc hóa tín hiệu về thời gian + số hóa tín hiệu về biên độ từ giá trị liên tục ban đầu => lượng tử hóa. 2. Nguyên lý - Dual Slope Integration ADC :Chuyển đổi gián tiếp.Dùng cho đo lường,thu thập số liệu trong công nghiệp như cân điện tử, đo nhiệt độ... 60 2.1 Cấu trúc • K1 : khóa đơn cực , 3 chiều • Uin : điện áp cần chuyển đổi,ngược dấu Uref • Czero : bù điện áp, dòng • Switch : chuyển mạch theo các pha hoạt động • V+ > V- => Out =1 • V+ Out = 0 2.2 Hoạt động Chia làm 3 pha 1. Zeroing Phastng(0..t1) K1 => GND,K2,K3 closed => khử bỏ điện áp dư trên các phần tử 2. Integrating phase (t1..t2) : pha tích phân K1 Æ U(IN) , K2 hở , K3 hở t2 Ua (t2) = -1/RiCi t1∫ Uin dt + Ua (t1) 3. De-integration phase (t2..t3) : pha giải vi phân K1 Æ -U(REF) K2 , K3 : hở * Ua(t3) =0 => Uin = k(t3 – t 2) * Uin là trung bình tích phân của Uin trong khoảng thời gian t1÷t2 Loại bỏ nhiễu:Nếu từ t1 – t2 là chẵn chu kỳ lưới 50Hz thì loại bỏ nhiễu 6.9. Ghép nối (sơ đồ và chương trình điều khiển) ADC 7135/7109 với hệ VXL nào đó (theo cấu trúc bus)? 61 6.10 : ADC xấp xỉ liên tiếp Successive Approximation ADC 1. Đặc điểm • Nhanh, vài trăm ns..100us • Input 0..5V, -5..+5, -10..+10 • Đầu ra số: 3 trạng thái, nhị phân. • Thường xử lý tín hiệu biến thiên nhanh : voice, radar... : 2. Nguyên lý cấu trúc • AC : 12 bit Analog Comparator, so sánh Uin và Udac-out không có kết quả bằng nhau. • Uref và DAC : tạo điện áp mẫu so sánh với Uin. • Buffer 3 trạng thái.. Trở kháng cao khi không đc chọn. • 3. Hoạt động • Có n bit => có n steps. • Mỗi chu kỳ chuyển đổi do CPU khởi động hoặc tự chạy,chuyển đổi xong báo tín hiệu EOC • Tạo ra xung start Mov dx, ADCport Out dx, al • Sau Starting, SAR bắt đầu hoạt động: Step 0 : Qn-1 =1 (only) => Ua =(2^n-1 /2^n) Uref Giữ nguyên Qn-1 n Step 1 : Cho Qn-2 = 1 còn lại = 0 UA = (2^n-1 + 2^n-2) / 2 * Uref > Uin => Qn-2= 0; 62 Step n : Nếu Uin Ua => lấy xấp xỉ. 6.11. Ghép nối (sơ đồ và chương trình điều khiển) ADC0809 với hệ VXL đã cho. : 6.12. Multi IO Card,dùng DAC để tạo mạch thu thập số liệu. Sơ đồ Multi IO Card: 63 Chương 7. Vi điều khiển 7.1. Nêu đặc điểm của vi điều khiển AT89C51 (Intel 80C51) hoặc ATmegaxx hoặc PIC6F877. Đặc điểm các bộ vi điều khiển • Một bộ vi điều khiển là một vi mạch đơn chứa bên trong CPU và các mạch khác để tạo nên một hệ máy vi tính đầy đủ. Ngoài CPU các bộ vi điều khiển còn chứa bên trong chúng các RAM, ROM, mạch giao tiếp nối tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định thời, đông hồ thời gian thực và các mạch điều khiển ngắt, tất cả hiện diện trong một vi mạch • Một bộ vi điều khiển là một mạch tích hợp (IC) lập trình được. Khi bật nguồn cho vi điều khiển, nó sẽ thực hiện một chuỗi các lệnh. Các lệnh được cất trong chip. Một vi điều khiển có thể thực hiện các công việc khác nhau bằng cách thay đổi các lệnh này ( thường được gọi là chương trình) • Các bộ vi điều khiển đáp ứng các tác động bên ngoài ( các ngắt) theo thời gian thực. • Các tập lệnh của bộ vi điều khiển cung cấp các điều khiển xuất nhập. Có các lệnh lập và xoá các bit đơn và thực thi các thao tác hướng bit như là AND, OR, XOR. • Các bộ vi điều khiển có tỷ số ROM, RAM cao. Chương trình điều khiển tương đối lớn được lưu trữ trong ROM trong khi RAM chỉ được sử dụng như một bộ nhớ tạm thời. Bộ vi điều khiển 8051 (là điển hình cho họ vi điều khiển 8x51) Đặc điểm của 8051 : 8051 là một vi điều khiển 8 bit có chứa : • CPU với bộ xử lý Boolean • 5 hoặc 6 ngắt : 2 ngắt ngoài, 2 mức ưu tiên. • 2 hoặc 3 bộ định thời 16 bit • Cổng nối tiếp 2 chiều đồng thời (full duplex) lập trình được • 32 đường vào ra ( 4 cổng xuất nhập 8 bit) • 128 byte RAM • 4 kByte ROM / EPROM trong một số vi mạch khác • Có bộ xử lý bit ( thao tác trên các bit riêng rẽ) nên thường đáp ứng được các ứng dụng điều khiển thời gian thực • Nhân /chia trong 4 micro giây 64 Chương 8. Device drives 8.1. Khái niệm device drivers (Trình điều khiển thiết bị) • DD là một chương trình cung cấp cho hệ điều hành các thông tin cần thiết để nó có thể hoạt động với 1 thiết bị cụ thể ( ví dụ máy in). • DD có mục đích là kiểm soát hoặc điều khiển các thiết bị phần cứng. Một DD liên kết một HĐH với 1 thiết bị, làm cho HĐH có khả năng nhận dạng các thiết bị và thể hiện các dịch vụ của thiết bị đối với các chương trình ứng dụng. • DD có thể là các hàm của thiết bị, BIOS, OS, hoặc theo ứng dụng : DLLs, SLLs, DRVs... 8.2 – Phân biệt SLL và DLL • DLL (Thư viện liên kết động) : là một file hoạt động như một thư viện dùng chung cho các hàm. Liên kết động cung cấp cách để một tiến trình gọi tới một hàm mà hàm đó không nằm trong mã thực hiện của nó. Như vậy các chương trình được kết nối với thư viện khi chạy, do đó file thư viện và file chương trình là riêng rẽ.Nhờ đó dễ dàng chia sẻ dữ liệu và tài nguyên, giảm kích thước của file chương trình. DLL được cập nhật và sử dụng một cách dễ dàng bởi mọi ngôn ngữ lập trình • SLL (Thư viện liên kết tĩnh ) : khác với DLL ở chỗ một chương trình được kết nối với các hàm trong thư viện trong quá trình biên dịch và xây dựng chương trình. Do đó hàm trong thư viện trở thành một phần của chương trình. Vì thế sử dụng SLL sẽ tốn bộ nhớ chương trình hơn rất nhiều so với sử dụng DLL 65 8.3 – PC Layers : mô tả luồng thông tin trong hệ thống khi ghép nối ngoại vi. Khi ghép nối ngoại vi ( có tác động từ bên ngoài vào hệ thống), thì phải có các thông tin vào và ra Sơ đồ: Xét trường hợp khi thiết bị vào là bàn phím : • Khi gõ một phím, bàn phím (BF) sẽ gửi về máy tính (MT) một mã được gọi là MakeCode : là 1 mã nối tiếp có khuôn dạng như là không đồng bộ, vd 8, PO, 1 ( 8 data, 1 parity lẻ, 1 stop). Môi trường truyền 1 bit số liệu kèm theo 1 xung clock. Khi nhả phím, BF gửi về 1 mã BreakCode. • Khi về MT, cổng Keyboard sẽ kiểm tra sự giống nhau của Makecode và Breakcode ( bằng par) . Nếu sai, bản thân hệ thống phải gửi lại mã để yêu cầu gửi lại. Nếu đúng, BF phát tín hiệu IRQ1 của BIOS. • Cổng Keyboard sẽ chuyến MakeCode thành SystemCode. Qua BIOS sẽ chuyển thành mã ASCII nếu được, còn nếu ko được thì để là 0, và đưa vào bộ đệm từ ( Key Buffer hay Key Queue - vùng nhớ 32 byte) Key Queue có tác dụng khi gõ nhanh các phím mà HĐH chưa kịp xử lý, khi đó mã vào được lưu vào Key Queue, nếu đầy sẽ có thông báo (tiếng bip). HĐH sẽ lần lượt lấy các phím được trỏ bởi Head Pointer để xử lý, cho đến khi Head Pointer và Tail Pointer bằng nhau thì dừng lại. • Chú ý : Có thể là cùng 1 phím, nhưng thuộc về BIOS, OS hay chương trình ứng dụng thì thuộc loại nào thì loại đó sẽ xử lý, các chương trình khác nhau thì ý nghĩa của phím cũng khác nhau. 66