CHƯƠNG 8: GIAO TIẾP NỐI TIẾP DÙNG VI MẠCH 8251 I. TRUYỀN THÔNG TIN NỐI TIẾP Việc truyền thông tin giữa các bộ phận nằm gần nhau trong hệ vi xử lý có thể được thực hiện thông qua bus song song mở rộng hoặc các mạch phối ghép song song. Trong đó các byte hoặc các từ được chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác trên một tập các đường mạch in hoặc dây cáp. Trong trường hợp cần phải truyền thông tin ở các thiết bò cách xa nhau làm sao tiết kiệm được số đường dây dẫn cần thiết cho việc truyền. Từ yêu cầu trên đã ra đời phương pháp truyền thông tin nối tiếp. Ở đầu phát dữ liệu song song đầu tiên được chuyển thành dữ liêu dạng nối tiếp sau đó được truyền đi liên tiếp trên một đường dây. Ở đầu thu, tín hiệu nối tiếp sẽ được biến đổi ngược lại để tái tạo tín hiệu dạng song song t`ích hợp cho việc xử lý tiếp theo. Trong thực tế có 2 phương pháp truyền thông tin kiểu nối tiếp: truyền đồng bộ và truyền không đồng bộ. Trong phương pháp truyền đồng bộ, dữ liệu được truyền theo từng mảng với tốc độ xác đònh. Mảng dữ liệu trước khi được truyền đi sẽ được gắn thêm ở đầu và ở cuối mảng các byte hoặc một nhóm bit đònh dấu đặc biệt. Ở hình 5.1 biểu diễn một bản tin để truyền đồng bộ theo giao thức BISYNC (giao thức truyền thông tin hệ 2 đồng bộ, binary synchronous communication protocal) đây thực chất là SYN SYN SOH STX TEXT ETX hay ETB BCC HEADER SYN : Ký tự đồng bộ SOH : Ký tự bắt đầu phần mào đầu HEADER : Phần mào đầu STX : Ký tự bắt đầu văn bản TEXT :Thân văn băn ETX : Ký tự kết thúc văn bản ETB : Ký tự kết thúc văn bản BCC : Ký tự kiểm tra khối HÌNH 5.1 giao thức điều khiển theo byte, vì các byte (ký tự) đặc biệt được dùng để đánh dấu các phần khác nhau của bản tin. Trong cách truyền không đồng bộ, dữ liệu được truyền đi theo từng ký tư. Ký tự cần truyền đi được gắn thêm một bit đánh dấu ở đầu để báo bắt đấu ký tự (start) và 1 hoặc 2 bit đánh dấu cuối để báo kết thúc ký tự (stop)ï. Vì cuối ký tự được fhận dạng riêng biệt nên nó có thể được truyền đi theo phương pháp không đồng bộ, được thể hiện trên hình 5.1. Tuỳ theo loại mã được chọn dùng trong khi truyền (Baudot, Ascii,… ) độ dài cho mã ký tự có thể là 5 , 6 , 7, 8 bit. Tuỳ theo hệ thống truyền tin, bên cạnh các bit dữ liệu còn có thể tuỳ chọn có hay không có 1 bit parity để kiểm tra lỗi khi truyền có thể tuỳ chọn 1 hoăc 2 bit stop, nhưng bắt buộc phải có một bit start. Như vậy để truyền một ký tự theo phương pháp không đồng bộ, ngoài ký tự mang tin ta buộc phải truyền thêm ít nhất 2 và nhiều nhất là 4 bit phụ để tạo ra khung cho ký tự đó, vì thế phương pháp nầy tuy đơn giản nhưng có hiệu suất không cao. Tốc độ truyền dữ liệu theo phương pháp nối tiếp được đo bằng bit/s. Ngoài ra người ta cũng hay dùng đơn vò baud, đó là giá trò ngòch đảo của thời gian giữa các lần thay đổi mức tín hiệu, với dữ liệu chỉ có hai mức (0 và 1)ø và mỗi thay đổi mức tín hiệu chỉ mã hóa một bit thì có thể hiểu baud = bit/s, các tốc độ truyền thường gặp trong thực tế là 11, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 baud. Để tạo điều kiện dể dàng cho việc phối ghép đường truyền nối tiếp với hệ vi xử lý và để giảm tối đa các mạch phụ thêm ở Chiều của dòng ký tự Luôn ở mức cao Luôn ở mức thấp Start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 Parity Stop Stop Mã của ký tự cần truyền HÌNH 5.2 : Khung của một ký tự để truyền không đồng bộ bên ngoài người ta đã chế tạo ra các vi mạch tổ hợp cỡ lớn lập trình được có khả năng hoàn thành phần lớn các công việc cần thiết trong khi phối ghép. Đó là các mạch thu phát di bộ vạn năng IN8250/16450 của National và mạch thu phát đồng bộ – dò bộ vạn năng 8251 của Intel. II. VI MẠCH USART 8251: Trong phần này ta sẽ giới thiệu mạch 8251A đó là vi mạch USART có thể dùng cho cả hai kiểu truyền thông tin nối tiếp đồng bộ, dò bộ. Sơ đồ chân và sơ đồ thanh ghi được trình bày ở hình 5.3 1. Sơ đồ chân và sơ đồ khối a. nhóm tín hiệu ghép nối với vi xử lý gồm: - /CS nối với bộ giải mã đòa chỉ A1 An để chọn 2 thanh ghi. (A0 = 1điều khiển trạng thái, A0 = 0 đệm số liệu). - C/D nối với đường dây đòa chỉ A0 để một trong 2 cặp thanh ghi trên. - /WR nối với chân /WR của vi xử lý. - /RD nối với chân /RD của vi xử lý. - CLK nối với đường dây CLK của vi xử lý. - Reset nối với đường dây reset của vi xử lý. - D0 … D7 nối với các đường dẫn D0…D7 của VXL. b. Nhóm tín hiệu ghép nối vối Modem - /DTR - /DSR - /RTS - /CTS c. Nhóm tín hiệu gép nối với đường dây truyền – nhận và KGN: - TxEMTY thanh ghi đệm truyền rỗng. - TxR cho số liệu truyền. - TxRDy báo số liệu truyền đã sẵn sàng. - RxRDy báo số liệu nhận đã sẵn sàng. - Syn det/Break : chỉ đồng bộ/đứt dòng tin. d. Nhóm tín hiệu ghép nối với máy phát xung nhòp. - TxD : nhòp truyền. - RxC : nhòp nhận.  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 8251A D1 D0 Vcc /RxC /DTR /RTS /DSR Reset CLK TxD TxEMPTY /CTS Syndet/BR TxRDY D2 D3 RxD GND D4 D5 D6 D7 /TxC /WR /CS C/D /RD RxRDY /CS /RD /WR C/D D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CLK RST RxRDY TxRDY TxEMTy Vcc GND /DSR /DTR /CTS /RTS Syn/BRK TxC RxC Thanh ghi truyền Thanh ghi đệm truyền Thanh ghi nhận Thanh ghi đệm nhận Thanh ghi chế độ Thanh ghi lệnh Thanh ghi trạng thái TxD RxD Hình 5.3 : Sơ đồ chân (a) và các thanh ghi (b) của 8251A (a) (b) /CS chíp chọn vi mạch /RD read – đọc /WR write – viết C/D control/data - điều khiển số liệu CLK – clock – nhòp D0 D7 data O/I – bus dữ liệu vào ra /TxC – transmit clock - nhòp truyền RxC – receiver clock RST – reset /DTR dada terminal ready /DSR – data set ready /RTS request to send /CTS clear to send TxD – transmit data RxD – receiver data TxRDy – transmit ready RxRDy – receiver ready TxEMTY – transmist register empty Syn/BRK- Break detect 2. Các thanh ghi: Ở hình 5.4a và hình 5.4b mô tả bộ thanh ghi của 8251, gồm: thanh ghi trạng thái và thanh ghi điều khiển. Hai thanh ghi trên có cùng một đòa chỉ với A0 = 1, một dùng để ghi (/WR) lệnh điều khiển và một để đọc (/RD) trạng thái. Hai thanh ghi đệm số liệu ghi và đọc có cùng một đòa chỉ (A0 = 0) và dùng để ghi và đọc số liệu cần truyền và nhận của KGN. Các lệnh cho các thanh ghi trên như bảng sau: /C E C/D /W R /R D LỆNH 0 0 0 0 1 1 1 0 0 x 0 1 0 1 x 1 0 1 0 x Ghi vào thanh ghi điều khiển (chế độ, lệnh). Đọc thanh ghi trạng thái. Ghi số liệu vào thanh ghi đệm truyền. Đọc số liệu từ thanh ghi đệm nhận. Trở kháng cao (không dùng). - Thanh ghi điều khiển - Thanh ghi trạng thái a. Thanh ghi điều khiển: - dùng để ghi: + lời điều khiển chế độ. Hình 5.4a D7 D6 D5 D4 D3 D 2 D1 D0 Tốc độ truyền 00 đồng bộ 01 không đồng bộ x1 10 không đồng bộ x 16 11 không đồng bộ x64 Độ dài ký tự 00 5 bit 01 6bit 10 7bit 11 8 bit Điều khiển khung. 00 không giá trò 01 một bit dừng 10 1.5 bit dừng 11 2 bit dừng Bit chẵn lẻ X0 không kiểm tra chẳn lẻ 01 kiểm tra lẻ 10 kiểm tra chẵn b. Lời lệnh: D7 D6 D5 D4 D3 D2 Cho phép phát 1= cho phép Chế độ bất đồng bộ 1= tìm ký tự đồng bộ Ngắt mềm 1= xoá các thanh ghi Yêu cầu phát 1= đưa tín hiệu Xoá cờ báo lỗi 1= xoá cờ Gửi tín hiệu cắt 1= đưa TxD = 0 Cho phép thu 1= cho ph ép RxRDy Số liệu đầu cuối Sẵn sàng, DTR \ =1 EH IR RTS ER SBRK RxEN DTR TxEN HÌNH 5.4b [...]... D6 SYNDET FE D5 OE D4 PE D3 TxEM D2 RxRDy Chỉ thanh ghi biến đổi song song - nối tiếp rỗng Chỉ modem đã Sẵn sàng để truyền số liẹäu Chỉ chữ đồng bộ đã được 82 51 nhận D1 D0 TxRDy Chỉ 82 51 sẵn sàng nhận 1 chữ hay lệnh để truyền Chỉ sẵn sàng nhận số liệu để truyền cho VXL Bit báo sai chẳn lẻ Pe= 1 khi có sai xóa bằng ER của lệnh Bit chỉ lỗi tràn Khi VXL chưa đọc lời trước, lời sau đã tới thì OE =1 xoá... D3d2 = 00 (5bit), 01(6bit), 10(7bit) và 11(8bit) - Kiển tra chẵn lẻ D5D4 =00 (không kiểm tra), 01 (kiểm tra lẻ), 11 (kiểm tra chẵn) - Điều khiển khung, xác đònh số bit dừng Với D7D6 = 01 – một bit dừng D7D6 = 10 – một bit rưỡi dừng D7D6 = 11 – hai bit dừng  Với lời lệnh (hình5.4b) ta có thể ghi lệnh để: - Điều khiển modem: DTR(D1=1), RTS(D5=1) - Xoá mềm( bằng chương trình có IR (D6=1) để xoá về 0 các... tin liên tục đang truyền - Tìm ký tự đồng bộ EH(D7=1) trong chế độ đồng bộ  Thanh ghi trạng thái (hình 5.4c): dùng để đọc - Sẵn sàng truyền TxRDY (D0=1), sẵn sàng nhận RXRDY( D1=1) - Thanh ghi đệm số liệu rỗng TxE (D2=1) - Tuy chỉ có một đòa chỉ (CS\=0, A1=1) nhưng ta có thể ghi được 2 lời điều khiển chế độ và lời lệnh ở 2 thanh ghi điều khiển khác nhau vì còn có chung một flip flop nội điều khiển . CHƯƠNG 8: GIAO TIẾP NỐI TIẾP DÙNG VI MẠCH 82 51 I. TRUYỀN THÔNG TIN NỐI TIẾP Vi c truyền thông tin giữa các bộ phận nằm gần nhau trong hệ vi xử lý. năng IN8250/16450 của National và mạch thu phát đồng bộ – dò bộ vạn năng 82 51 của Intel. II. VI MẠCH USART 82 51: Trong phần này ta sẽ giới thiệu mạch 82 51A