TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ o0o TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN BÀI TẬP TÊN HỌC PHẦN: KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH MÃ HỌC PHẦN: TEE502 NGƯỜI BIÊN SOẠN: NGUYỄN TIẾN DUY BỘ MÔN: TIN HỌC CÔNG NGHIỆP Lưu hành nội bộ 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ o0o TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN BÀI TẬP TÊN HỌC PHẦN: KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH MÃ HỌC PHẦN: TEE502 Thái Nguyên, ngày tháng 2 năm 2014 TRƯỞNG BỘ MÔN TIN HỌC CÔNG NGHIỆP NGƯỜI BIÊN SOẠN NGUYỄN TIẾN DUY Lưu hành nội bộ 2 LỜI NÓI ĐẦU Mục tiêu của học phần: Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về kỹ thuật giao tiếp giữa máy tính với thiết bị ngoại vi thông qua các giao diện như ISA, LPT, PCI, COM, USB qua đó đưa ra cách thiết kế các modul ghép nối giao tiếp với máy tính, xây dựng các chương trình điều khiển thiết bị cho các modul ứng dụng trong dân dụng và điều khiển các quá trình công nghiệp. Mô tả vắn tắt nội dung học phần Tổng quan kỹ thuật ghép nối máy tính; Các phương pháp trao đổi thông tin; Giới thiệu về các chuẩn giao tiếp cơ bản; Ghép nối tín hiệu tương tự; Ghép nối bus và khe cắm mở rộng; Ghép nối song song; Ghép nối nối tiếp; Các thiết bị ngoại vi cơ bản, các loại card ghép nối như: modem, net card, AD/DA card, card đo tần số, … Một số ví dụ ứng dụng cụ thể. 3 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH VÀ 6 GHÉP NỐI MÁY TÍNH 6 1.1.Tóm tắt lý thuyết 6 1.2.Các câu hỏi 6 1.3.Các vấn đề về thảo luận 7 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRAO ĐỔI DỮ LIỆU 8 2.1.Tóm tắt lý thuyết 8 2.2.Các câu hỏi củng cố bài học 8 2.3.Các dạng bài tập 9 2.4.Các vấn đề về thảo luận: 9 CHƯƠNG 3: GHÉP NỐI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ 10 3.1.Tóm tắt lý thuyết 10 3.2.Các câu hỏi củng cố bài học 10 3.3.Các vấn đề về thảo luận: 10 CHƯƠNG 4: GHÉP NỐI BUS VÀ KHE CẮM MỞ RỘNG 11 4.1.Tóm tắt lý thuyết 11 4.2.Các câu hỏi củng cố bài học 11 4.3.Các dạng bài tập 11 4.4.Các vấn đề về thảo luận: 12 CHƯƠNG 5: GHÉP NỐI SONG SONG 13 5.1.Tóm tắt lý thuyết 13 5.2.Các câu hỏi củng cố bài học 13 5.3.Các dạng bài tập 13 5.4.Các vấn đề về thảo luận: 17 CHƯƠNG 6: GHÉP NỐI VÀ TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP 18 4 6.1.Tóm tắt lý thuyết 18 6.2.Các câu hỏi củng cố bài học 18 6.3.Các dạng bài tập 18 6.4.Các vấn đề về thảo luận: 18 CHƯƠNG 7: CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI CƠ BẢN 19 7.1.Tóm tắt lý thuyết 19 7.2.Các câu hỏi củng cố bài học 19 7.3.Các vấn đề về thảo luận: 19 ĐÁP ÁN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH VÀ GHÉP NỐI MÁY TÍNH 1.1. Tóm tắt lý thuyết Giới thiệu cấu trúc chung của hệ thống máy tính (hệ thống tính toán); Yêu cầu về trao đổi thông tin giữa hệ thống máy tính với thiết bị bên ngoài; Dạng và các loại thông tin trao đổi giữa máy tính và thiết bị; Chức năng, nhiệm vụ của thành phần ghép nối máy tính; Yêu cầu về phần mềm điều khiển vào/ra dữ liệu của modul ghép nối, môi trường thiết kế, mô phỏng và xây dựng phần cứng, phần mềm. 1.2. Các câu hỏi Câu 1.1: Trình bày chức năng, nhiệm vụ của một khối ghép nối. Trong ghép nối giữa máy tính và máy in thông thường qua cổng máy in, khối ghép nối nằm ở đâu và chức năng cụ thể của nó là gì? Câu 1.2: Khối ghép nối (phối ghép I/O) giữa hệ thống máy tính nói riêng và hệ vi xử lý nói chung có những nhiệm vụ gì? Câu 1.3: Xác định các chức năng của khối ghép nối trong hệ thống điều khiển động cơ điện xoay chiều 3 pha 380V. Câu 1.4: Trình bày cấu trúc chung của một khối ghép nối. Để có thể lập trình điều khiển ghép nối được thì khối ghép nối bắt buộc phải có thành phần nào? Tại sao? Câu 1.5: Liệt kê các giao diện có thể sử dụng trong ghép nối của máy tính PC. Cho biết các đặc điểm cơ bản của các giao diện đó. Câu 1.6: Trình bày các lệnh điều khiển vào/ra dữ liệu trong máy tính bằng ngôn ngữ C++. Cho biết phương pháp lập một bit bất kỳ trong thanh ghi cho trước lên 1. Câu 1.7: Trình bày các lệnh điều khiển vào/ra dữ liệu trong máy tính bằng ngôn ngữ C++. Cho biết phương pháp xóa một bit bất kỳ trong thanh ghi cho trước về 0. Câu 1.8: Trình bày các lệnh điều khiển vào/ra dữ liệu trong máy tính bằng ngôn ngữ C++. Cho biết phương pháp kiểm tra một bit bất kỳ trong thanh ghi cho trước là 0 hay 1. Câu 1.9: Khi thực hiện thiết kế một modul mở rộng để ghép nối với máy tính phục vụ cho đo lường (điều khiển) ta thường có nhiều giải pháp, dựa trên những quan tâm gì để chọn giải pháp thiết kế? Câu 1.10: Nguyên tắc thu thông tin từ bên ngoài vào máy tính trong các hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính. 6 1.3. Các vấn đề về thảo luận - Thảo luận về các câu hỏi trong phần 1.2. 7 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRAO ĐỔI DỮ LIỆU 2.1. Tóm tắt lý thuyết Các phương pháp điều khiển trao đổi vào ra thông tin: - Điều khiển bằng chương trình (CPU): trực tiếp (không hội thoại); có hội thoại bằng tín hiệu phần cứng: hỏi vòng (polling), ngắt vi xử lý (interrupt). - Điều khiển bằng cách truy nhập trực tiếp bộ nhớ (DMA). - Vào/ra theo kênh. - … 2.2. Các câu hỏi củng cố bài học Câu 2.1: Nguyên tắc của phương pháp vào/ra đữ liệu có tín hiệu móc nối. Ưu nhược điểm của phương pháp. Câu 2.2: Trình bày ưu ngược điểm của phương pháp vào ra bằng hỏi vòng trạng thái? Phương pháp này thường sử dụng trong trường hợp nào? Lấy ví dụ thực tế. Câu 2.3: Trong phương pháp điều khiển vào/ra băng cách hỏi vòng trạng thái của thiết bị, phần cứng và phần mềm điều khiển cần đảm bảo yêu cầu gì? Câu 2.4: Trình bày ưu, nhược điểm của phương pháp vào/ra bằng ngắt bộ VXL. Khi nào thì sử dụng phương pháp vào/ra này? Liên hệ một số ứng dụng thực tế. Câu 2.5: Để thực hiện vào/ra bằng ngắt, vi xử lý cần phải đáp ứng yêu cầu gì? Câu 2.6: Nêu những ưu điểm và khó khăn của việc vào/ra dữ liệu bằng cách ngắt bộ vi xử lý. Câu 2.7: Trình bày cơ chế cho phép vi xử lý 80x86 có thể nhận nhiều đầu vào ngắt cứng. Câu 2.8: Để khắc phục những đặc điểm gì của phương pháp vào/ra dữ liệu với thiết bị ngoại vi bằng cách thăm dò trạng thái sẵn sàng của thiết bị ngoại vi (Polling) và ngắt bộ vi xử lý (Interrupt) mà người ta đưa ra phương pháp vào/ra dữ liệu với thiết bị ngoại vi bằng cách truy nhập trực tiếp bộ nhớ (DMA). Câu 2.9: Trình bày ưu nhược điểm của phương pháp vào ra bằng DMA. Nêu các bước DMAC thực hiện điều khiển truyền một byte dữ liệu từ TBNV vào bộ nhớ. Câu 2.10: So sánh phương pháp vào ra bằng ngắt và vào ra bằng DMA. Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp? 8 Câu 2.11: Phương pháp vào/ra DMA có thể áp dụng cho mọi loại thiết bị ngoại vi không? Tại sao? Câu 2.12: So sánh phương pháp vào ra bằng hỏi vòng và vào ra bằng ngắt. Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp. Câu 2.13: Khi trao đổi dữ liệu giữa máy tính và thiết bị ngoại vi bằng chương trình, ta có thể thực hiện các lệnh vận chuyển dữ liệu một cách trực tiếp hoặc thông qua các tín hiệu móc nối hoặc bằng cách ngắt bộ vi xử lý. Hãy cho biết, ta sẽ lựa chọn một trong các phương pháp trên khi nào? 2.3. Các dạng bài tập Câu 2.14: Hãy xây dựng chương trình (bằng ngôn ngữ tuỳ chọn) thực hiện đọc cổng trên mỗi khi cổng có số liệu và hiển thị kết quả ra màn hình dưới dạng hệ cơ số 10 (giả sử đã có thủ tục đổi một số trong thanh ghi al ra xâu ký tự biểu diễn số đó và lưu tại một biến mảng ký tự do thanh ghi di trỏ tới). Câu 2.15: Hãy xây dựng chương trình (bằng ngôn ngữ tuỳ chọn) thực hiện đọc toàn bộ dữ liệu từ một file định kiểu có tên là ‘solieu.dat’ (biết rằng mỗi phần tử dữ liệu của file là 1 byte) và đưa ra cổng trên mỗi khi cổng có thể nhận dữ liệu. Câu 2.16: Hãy xây dựng chương trình (bằng ngôn ngữ tuỳ chọn) hoặc giải thuật thực hiện đọc cổng trên mỗi khi cổng có số liệu và hiển thị kết quả ra màn hình dưới dạng hệ cơ số 10. Câu 2.17: Hãy xây dựng chương trình (bằng ngôn ngữ tuỳ chọn) hoặc giải thuật thực hiện đọc toàn bộ dữ liệu từ một file định kiểu có tên là ‘solieu.dat’ (biết rằng mỗi phần tử dữ liệu của file là 1 byte) và đưa ra cổng trên mỗi khi cổng có thể nhận dữ liệu. 2.4. Các vấn đề về thảo luận: - Thảo luận về các câu hỏi trong phần 2.2, 2.3. 9 CHƯƠNG 3: GHÉP NỐI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ 3.1. Tóm tắt lý thuyết Đo lường các tín hiệu tương tự, tín hiệu tương tự (analog signal) và nguyên tắc đo lường các tín hiệu trong hệ đo lường điều khiển số; Các thông số cần quan tâm trong chuyển đổi tín hiệu tương tự - số và ngược lại. Các vấn đề về chuyển đối tín hiệu số - tương tự (D/A), các bộ chuyển đổi số - tương tự (DAC); Các vấn đề chuyển đối tín hiệu tương tự - tín hiệu số (AD), các bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC). 3.2. Các câu hỏi củng cố bài học Câu 3.1: Tín hiệu liên lục là gì? Cho ví dụ? Câu 3.2: Tín hiệu số là gì? Cho ví dụ? Câu 3.3: Nêu nguyên tắc của việc thu tín hiệu từ các thiết bị cảm biến. Câu 3.4: Trình bày các thành phần cơ bản của một hệ thống xử lý tín hiệu theo tiếp cận số. Câu 3.5: Trình bày về phương pháp biến đổi DA chia điện trở. Câu 3.6: Trình bày về phương pháp biến đổi DA trong số nhị phân. Câu 3.7: Trình bày về phương pháp biến đổi DA thang điện trở. Câu 3.8: Trình bày về phương pháp biến đổi DA điều chế độ rộng xung. Câu 3.9: So sánh các phương pháp trên về: độ phức tạp, độ phân giải, … Câu 3.10: Trình bày về phương pháp biến đổi AD xấp xỉ tiệm cận. Câu 3.11: Trình bày về phương pháp biến đổi AD tích phân sườn dốc. Câu 3.12: Trình bày các tham số chính của một bộ biến đổi tương tự - số (ADC). So sánh giữa phương pháp tích phân hai sườn dốc và phương pháp xấp xỉ tiệm cận. Câu 3.13: Trình bày các tham số chính của một bộ biến đổi số - tương tự (DAC). So sánh giữa phương pháp chia điện trở và phương pháp trọng số nhị phân. Câu 3.14: Dựa vào yêu cầu gì khi lựa chọn một bộ chuyển đổi ADC 8 bit hoặc ADC 12 bit trong thiết kế modul ghép nối? Cho ví dụ minh hoạ. 3.3. Các vấn đề về thảo luận: - Thảo luận về các câu hỏi trong phần 3.2. 10 [...]... học công nghiệp, Bài giảng Kỹ thuật ghép nối máy tính [2] Nguyễn Mạnh Giang, Kỹ thuật ghép nối máy vi tính, NXB Giáo dục, 1998 [3] Ngô Diên Tập, Kỹ thuật ghép nối máy tính, NXB Khoa học và kỹ thuật [4] Ngô Diên Tập, Đo lường và điều khiển bằng máy tính, NXB KH&KT, 1996 [5] Ngô Diên Tập, Lập trình ghép nối máy tính trong Windows, NXB KH&KT, 2002 [6] Lê Văn Doanh, Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường... pháp ghép nối modul mở rộng với máy tính thông qua khe cắm hoặc cổng song song (LPT) Câu 5.8: So sánh những đặc điểm khi sử dụng khe cắm ISA hoặc cổng LPT để ghép nối một modul mở rộng với máy tính trong đo lường - điều khiển Câu 5.9: Khi sử dụng giao diện cổng máy in (LPT) để ghép nối với thiết bị ngoài, ta có thể sử dụng các đường tín hiệu nào Khi không ghép nối với máy in thì các đường đó có thể... trong các bài toán truyền thông dữ liệu 6.2 Các câu hỏi củng cố bài học Câu 6.1: Nêu những đặc điểm của trao đổi tin tiếp nối tiếp Khi nào ta chọn giải pháp ghép nối modul mở rộng với máy tính thông qua cổng nối tiếp (RS 232) Câu 6.2: So sánh phương pháp truyền tin nối tiếp và truyền tin song song Ưu, nhược điểm của phương pháp truyền tin nối tiếp là gì? Câu 6.3: So sánh phương pháp truyền tin nối tiếp...CHƯƠNG 4: GHÉP NỐI BUS VÀ KHE CẮM MỞ RỘNG 4.1 Tóm tắt lý thuyết Các vấn đề về phân tầng bus hệ thống bus của máy tính theo các cấp tốc độ; Các bus mở rộng của máy tính, các bus mở rộng được sử dụng để ghép nối mở rộng với các modul vào/ra Cấu trúc và các tín hiệu của bus ISA, PCI, … Nguyên tắc khi thiết kế modul mở rộng để kết nối với khe cắm, … 4.2 Các câu hỏi củng cố bài học Câu 4.1: Trình... ngoại vi tiêu biểu như: mà hình, bàn phím, con chuột, máy in, … 7.2 Các câu hỏi củng cố bài học Câu 7.1: Trình bày nguyên tắc hoạt động của bàn phím máy tính Câu 7.2: Trình bày nguyên tắc giao tiếp với bàn phím máy tính qua cổng PS/2 Câu 7.3: Trình bày nguyên tắc hoạt động của chuột phím máy tính Câu 7.4: Trình bày nguyên tắc giao tiếp với chuột máy tính qua cổng PS/2 7.3 Các vấn đề về thảo luận: - Thảo... xung âm Các tín hiệu điều khiển được nối vào các chân của cổng LPT1 (Địa chỉ cơ sở = 378h) có số chân như hình vẽ Câu 5.17: Cho sơ đồ ghép nối một máy in với cổng máy in (LPT1) của máy tính PC như sau: 8 2-9 LPT 1 14 (/C1) 12 (S5) Bắt đầu Data Máy in /Data strobe Busy Khởi tạo cổng máy in Busy = 0 S Đ Gửi ký tự ‘A’ Yêu cầu: Viết chương trình điều khiển hoạt động của máy in liên tục in ra ký tự ‘A’ (có... cổng LPT1 (Địa chỉ cơ sở = 378h) có số chân như hình vẽ Câu 5.16: Cho sơ đồ ghép nối một máy in với cổng máy in (LPT1) của máy tính PC như sau: Bắt đầu 8 2-9 LPT 1 Data Khởi tạo cổng máy in Máy in /Data strobe 14 (/C1) 12 (S5) Gửi ký tự ‘A’ / ACK Tạo xung Strobe Yêu cầu: S /ACK = 0 Đ Viết chương trình điều khiển hoạt động của máy in liên tục in Kết thúc ra ký tự ‘A’ (có mã ASCII là 41h) theo lưu đồ như... 16 - Xây dựng lưu đồ thuật toán và lập trình điều khiển nhận mã quét từ bàn phím mỗi khi có tín hiệu KBHit tích cực 5.4 Các vấn đề về thảo luận: - Thảo luận về các câu hỏi trong phần 5.2, 5.3 17 CHƯƠNG 6: GHÉP NỐI VÀ TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP 6.1 Tóm tắt lý thuyết Nguyên tắc của truyền thông nối tiếp; Các kiểu truyền thông nối tiếp; Tín hiệu và chuyển đổi tín hiệu trong truyền thông nối tiếp; Các vấn đề... Cho sơ đồ ghép nối một vi mạch ADC với cổng máy in (LPT1) của máy tính PC như sau: 8 2-9 LPT 1 Bắt đầu Data ADC Start 16 (/C2) 13 (S4) Finis h Khởi tạo cổng máy in Tạo xung Start S Finish = 1 Đ Yêu cầu: Đọc dữ liệu Viết chương trình điều khiển hoạt động của vi mạch ADC Kết thúc theo lưu đồ như hình bên Biết rằng xung điều khiển tín hiệu Start là một xung dương Các tín hiệu điều khiển được nối vào các... Cho sơ đồ ghép nối một vi mạch ADC với cổng máy in (LPT1) của máy tính PC như sau: 8 2-9 LPT 1 16 (/C2) 11 (/S7) Bắt đầu Data ADC Start Finis h Khởi tạo cổng máy in Tạo xung Start S Finish = 1 Đ Đọc dữ liệu Kết thúc 14 Yêu cầu: Viết chương trình điều khiển hoạt động của vi mạch ADC theo lưu đồ như hình bên Biết rằng xung đưa vào tín hiệu Start là một xung dương Các tín hiệu điều khiển được nối vào các . ghép nối. Trong ghép nối giữa máy tính và máy in thông thường qua cổng máy in, khối ghép nối nằm ở đâu và chức năng cụ thể của nó là gì? Câu 1.2: Khối ghép nối (phối ghép I/O) giữa hệ thống máy. quan kỹ thuật ghép nối máy tính; Các phương pháp trao đổi thông tin; Giới thiệu về các chuẩn giao tiếp cơ bản; Ghép nối tín hiệu tương tự; Ghép nối bus và khe cắm mở rộng; Ghép nối song song; Ghép. VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH VÀ GHÉP NỐI MÁY TÍNH 1.1. Tóm tắt lý thuyết Giới thiệu cấu trúc chung của hệ thống máy tính (hệ thống tính toán); Yêu cầu về trao đổi thông tin giữa hệ thống máy tính với thiết