HỆ GIAO TIẾP THÒI GIAN THỰC NỘI DUNG BÀI GIẢNG 1. Câú trúc hê thông giao tiêp thơi gian thưc 2. Các I/O của máy tính . + Các Slot + Công Song Song + Công nôí tiêp 3. Lâp trình giao tiêp qua các I/O GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC • Tông quan : Giao tiêp thơì gian thưc là hạng mục đươc sư dụng đê mô tả ảnh hương của viêc kêt nôí máy tính vơi quá trình thê giơí thưc và truyên thông dư liêụ giưã chúng . • Màn hình, Bàn phím, máy in, ô đĩa, modem, CD là ví dụ tương tưj của giao tiêp thơi gian thưc. Tong quát phân loại hơn , Cảm biên, cơ câú châp hành, máy tính và quá trình thê giơí thưc là quá trình giao tiêp thơi gian thưc. • VD: Màn hình là thiết bị chấp hành truyền thông tin từ máy tính ( computer ) ngược lại cho quá trình thời gian thực ( real time processes) từ máy tính • Cảm biến là bàn phím truyền thông tin từ quá trình thời gian thực ( real time processes) đến máy tính ( computer). GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC • Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển Trong chương này , chúng ta tập trung vào vấn đề rộng hơn của thời gian thực đó là giao tiếp của người vận hành ( operation human ) và máy tính ( computer ) • Cảm biến và cơ cấu chấp hành sẽ là các bộ phận để truyền thông tin giữa máy tính điện tử đến các bộ phận khác ( điện, cơ khí, thủy lực, nhiệt và con người ) • Hệ thống thu thập dữ liệu ( Data Acquisition) là hệ thu thập dữ liệu bao gồm cả phần cứng và phần mềm cho phép máy tính nhận thông tin từ cảm biến. • Mặc dù cảm biến có thể có nhiều loại dựa trên các nguyên lý khác nhau như nguyên lý điện từ, nguyên lý cơ học, nguyên lý quang hay các nguyên lý khác …) tuy nhiên tất cả cảm biến đều có chức năng chuyển đổi thông tin thế giới thực ( như chuyển động,nhiệt độ, áp sất ) ra tín hiệu chuẩn công suuaats thấp mà có thể đọc bằng máy tính . GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1.2.Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển • Truy xuất dữ liệu :những dữ liệu nằm trong máy tính được truy xuất ra bên ngoài như vẽ đồ thị, văn bản hay in thành file . GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1.2.Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển • Hệ thống thu thập dữ liệu có thể xem như hệ thống hiển thị ( monitoring sýtem ) , Nó nhận dữ liệu từ thế giới thực và hiển thị dữ liệu . Đồng thời nó cũng có thể hiển thị dữ liệu rút ra từ trong quá trình .Trong trường hợp này nó thu thập dữ liệu của quá trình và cùng chuyển dữ liệu quá trình ra thế giới thực . Chúng ta sử dụng hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình ( Data Acquisition and Control System – DAC ). • Hệ thống DAC là bô đặc biệt của hệ thu thập dữ liệu , do vậy nó cần có cảm biến ( Sensor) và cơ cấu chấp hành( Actuatur ) để thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình .Mục đích của co ưcaaus chấp hành chuyển tín hiệu máy tính công suất thấp thành tín hiệu thế giới thực như dịch chuyển, nhiệt độ, áp suất , Các cơ cấu chấp hành như ĐC bước, van điện từ, ĐC thủy lực, cơ cấu áp điện , GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1.2.Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển Cấu trúc hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển (DAC) bằng máy tính GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1.2.Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển Sự khác nhau hệ thu thập dữ liệu DA và thu thập dữ liệu điều khiển (DAC) máy nén khí . • Đo tốc độ lưu lượng áp suất máy nén khí . • Hệ thống DA đo các giá trị tốc độ động cơ, áp suất và lưu lượng và hiển thị các thông số . • Hệ thồng DAC đo các giạ trị tốc độ, lưu lượng, và áp suất và điều khiển biến tần để đạt áp suất và lưu lượng đặt GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1.2.Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển • Khuynh hướng hiện nay dùng PC và phần cứng hê thu thập dữ liêu và điều khiển ( Data AcQuisition - DAQ) để thu thập dữ liệu trong các PTN, Kiểm tra, đo lường và tự đọng điều khiển quá trình . • DAQ có phần cừng hoạt động giao tiếp giữa máy tính với thế giới bên ngoài theo các dạng giao thức môdun có thể nối với máy vi tính bằng các cổng ( cổng song song, cổng tuần tự , USB, hoặc các card cắm khe ( slot) (PCI, ISA,PCI) trong các bo mạch chủ . • Các bộ phận thu thập dữ liệu DAQ, cũng có thể nối với máy tính bằng mạng không dây (wireless) hoặc đường truyền cable Ẻthenet GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1.2.Các phần tử của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển Gia công tín hiệu Bộ chuyển đổi Phần cứng DAQ Hệ thống DAQ nối ghép máy tính (PC) • PC dựa trên DAQ phụ thuộc vào các thành phần hệ thống : + Máy tính (PC) + Cảm biến hay bộ chuyển đổi + Gia công tín hiệu + Phần cứng thu thập dữ liệu DAQ + Panel chung + Card I/O chung GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH I/O • Quá trình vào /ra ( input /output) là quá trình truyền thông giữa máy tính và hiện tượng thế giới thực qua hệ thống thu thập dữ liệu DAQ . • Khả năng của quá trình I/O phụ thuộc khả năng của máy tính tương thích, thiết bị phần cứng DAQ và cấu trúc bus. • Ngày nay các máy tính với khả năng xử lý tốc độ cao cùng với cấu trúc bus có khả năng cao có thể truyền dữ liệu theo các phương thức sau : • Truy cập bộ nhớ trực tiếp ( Direct Memory Acess ) : Với cơ chế này dữ liệu được truyền giữa phần cứng DAQ và bộ nhớ máy tính mà không qua CPU. Cơ chế này làm cho DMA có cơ chế truyền dữ liệu nhanh nhất và bộ xử lý máy tính không gỡ rối với dữ liệu truyền động và DAM có thể tham gia nhiệm vụ xử lý phức tạp ( complex processing tasks ) [...]... Pentum II GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH • Một số Card ISA GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH 2.2 Giao tiếp qua rãnh cắm PCI •Rãnh cắm... rãnh cắm trên mainboard của máy tính + Giao tiếp qua cổng máy in song song + Giao tiếp qua cổng nối tiếp RS-232 + Giao tiếp qua cổng nối tiếp USB, Fire Wire + Giao tiếp qua cổng hồng ngoại • Trong phần này tập trung vào giao tiếp máy tính qua khe rãnh cắm ( slot ) GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH 2.1 Giao tiếp rãnh ISA • Rãnh cắm thông dụng nhất... •Sơ đồ chân rãnh cắm thể hiện hình sau : GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH H Sơ đồ chân rãnh cắm ISA GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH Các địa chỉ ngoại vi đã sử dụng máy Pentiun II GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH •Các thiết bị ngoại vi thường dùng ngắt... State Disk ) thực chất là bộ nhớ không bốc hơi lập trình được GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH H Mainboad của máy tính Pentium II và Pentium IV GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH • Máy tính trong hệ thống đo lường và điều khiển của hệ thống cơ điện tử giao tiếp với ngoại vi theo các cách giao tiếp như :... HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3 LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN 3.2 : Lập trình xuất nhập môi trường DOS GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3 LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN 4 : Sử dụng ngắt trong điều khiển GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3 LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN 4 : Sử dụng ngắt trong điều khiển GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3... Với hệ điều hành Windows 98, 2000XP thì công việc phức tạp hơn 3.2 : Lập trình xuất nhập môi trường DOS GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3 LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN 3.2 : Lập trình xuất nhập môi trường DOS GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3 LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN 3.2 : Lập trình xuất nhập môi trường DOS GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC... hiệu lớn nên việc tự lắp ráp card giao tiếp PCI khó thực hiện mà dùng Card chính hãng • Có hai tuyến PCI mức tín hiệu 3,5V và 3,3 V GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH 2.3 Thiết kế Card giao tiếp rãnh PCI •Việc thiết kế Card PCI rất khó khăn, đòi hỏi sử dụng linh kiện FPGA có mật độ tích hợp cao, mạch in nhiều lớp và công nghệ dán Ngoài ra việc lập trình... dàng hơn nếu dùng bộ PCI development kit có sẵn Các bộ kit này giúp tạo dụng ứng dụng PCI khác nhau cùng với Software kèm theo GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 3 LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Lập trình xuất nhập ngoại vi •Khi dùng máy tính để đo lường và điều khiển ta giải quyết vấn đề xuất một... hiệu tỷ lệ nghịch với : + chiều dài bit của bộ xử lý ( procesor ) (16 bit, 32 bit,…) GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH I/O GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH 2.1 Cấu tạo máy tính : • Cấu tạo máy tính thông thường gồm có : + Bộ nguồn cấp điện + Mainboad gồm CPU, Bộ nhớ, các chip điều khiển phụ trợ chipset, Đĩa cứng...GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH I/O • Yêu cầu ngắt ( Interupt Request ) – IRQ- là quá trình truyền dữ liệu dựa trên CPU để thực hiện yêu cầu truyền dữ liệu Thiết bị thông báo cho CPU khi nó truyền dữ liệu Theo phương thức này tốc độ truyền dữ liệu rất chặt cùng với dung lượng mà CPU có thực hiện theo yêu cầu của ngăt-IRQ • Chương trình . giao tiêp qua các I/O GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 1. CẤU TRUC HỆ THỐNG GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC • Tông quan : Giao tiêp thơì gian. HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2. GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH H. Sơ đồ chân rãnh cắm ISA . GIA CÔNG TÍN HIỆU VÀ HỆ GIAO TIẾP THỜI GIAN THỰC 2. GIAO