intTypePromotion=1

Bài giảng Chương 4: I/O Interface bus overview

Chia sẻ: Đinh Gấu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

0
47
lượt xem
3
download

Bài giảng Chương 4: I/O Interface bus overview

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chương 4: I/O Interface bus overview giới thiệu đến các bạn những nội dung khái niệm về bus, các lớp thiết bị USB, cấu trúc ethernet port và các dạng bài tập. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 4: I/O Interface bus overview

  1. CH 4. I/O INTERFACE BUS OVERVIEW GIỚI THIỆU BUS CHUẨN CHO GHÉP NỐI, MỞ RỘNG: – ISA/ PC-104 – AT bus – USB (Universal Serial Bus) – Philips I2C – PCI (Peripheral Component Interconnect) – SCSI (Small Computer Systems Interface) – GPIB (General Purpose Interface Bus) – Field buses: Siemens PROFIBUS, ASi bus, Multi Point – IEEE 1394 – Ethernet IEEE 802.x: IP RTU and IP devices – ... P&I Ch4 - Bus 1 4.0. KHÁI NIỆM VỀ BUS: • Là: PCB (Printed Circuit Board), Cable (Copper/ Optic), Slot, Connector... • Nối nhiều thiết bị slave [master], dùng chung: trong 1 thời điểm chỉ có 1 talker – 1 hoặc nhiều listener • Bus song song (n bit như ISA, PCI, GPIB, SCSI…) hoặc nối tiếp (I2C, USB, SSA, Profi, ASi, IEEE 1394...) • IO Buses vs Mem/CPU/Local Buses • Thành phần (physical lines/ time sharing): – Address – Data – Control/ Status/Handshake/data check – [Power supply] P&I Ch4 - Bus 2 1
  2. Phân loại bus • Bus size: data 8, 16, 32 bit ~ 16/24/32 Address bus, các bus nối tiếp khả năng quản lý được bao nhiêu thiết bị: USB ~ 127, IEEE1394~64k…) • Parallel vs Serial • Tốc độ vận chuyển MB/s – tốc độ max, chú ý chọn năng lực bus gấp 10 lần tốc độ trung bình • Cấu trúc: – Tách biệt: Address, Data, Control – có thể có multi plexed mode (x86) – Dùng cho Burst Mode: Single address first, data packet after. – Serial Bus: Start/Stop, Address, Data, Read/Write • Đối tượng ghép nối: – Mem bus (local ~, sys ~...), – IO Bus: PCI (!), ISA, EISA, MC, USB, FireWire... – Field bus Siemens Profi bus P&I Ch4 - Bus 3 4.1. Industry Small Architecture (ISA) bus: • ISA/ AT bus, 1984, IBM, PC-104 bus, Available in Pentium, PowerPC Platforms • Để ghép thêm các card/ thiết bị I/O chuẩn với Mother Board, 1..12 Slots, iPCs, hiện tại các máy có thể không dùng slot • 8/ 16 bit for data transfers • 4,77 => 8,33 MHz/11.1MHz => 2.75 MWps/5.5 MWps max, DMA 16. • Only 1 BusMaster, CPU hoặc DMAC, w AEN • No data integrity, không kiểm tra parity, IO Check • Dùng để ghép với các thiết bị chậm, kiểu ký tự: ‘character typed devices’ : keyboard, mouse... • Refer ‘AT Technical Reference’ or TechHelp for detail P&I Ch4 - Bus 4 2
  3. Hình 4.1. AT/ ISA/ PC 104 bus http://www.techfest.com/hardware/bus/isa.htm P&I Ch4 - Bus 5 Chu kỳ R/W của ISA • Tham khảo hình cuối Ch1 • Là IO bus có đủ các tín hiệu điều khiển • Tham khảo: techfes.com để nắm được ý nghĩa của các tín hiệu ISA bus • BT: vẽ các chu kỳ bus của ISA; – IORead bus cycle – IOWrite bus cycle – IOR-MEMW DMA bus cycle – MEMR-IOW DMA bus cycle P&I Ch4 - Bus 6 3
  4. 4.2. Universal serial bus - USB: P&I Ch4 - Bus 7 4.2. Universal Serial Bus Rev. 4.2.1: Topology • Rev.1.1: 23/09/1998 • Chia thành nhiều Tiers • Các Tiers nối các thiết bị: Hub hoặc chức năng • Mỗi Tier có Hub(s) P&I Ch4 - Bus 8 4
  5. 4.3. USB: specifications Chỉ có 1 USB host (USB Controller) trong hệ Devices, có 2 loại: Hub, mở rộng thêm thiết bị nối vào USB Các thiết bị chức năng như ISDN, JoyStick, KB, Printer, Digital Camera, Mass Storage... Thiết bị chuẩn interface USB theo: USB Protocol Chuẩn Hđ của USB: config và reset Communication Standard USB Controller/ Host polls bus & initiates all data transfer P&I Ch4 - Bus 9 Ưu điểm: Tín hiệu vi sai phát/ thu, bọc kim, chống nhiễu CRC Protection đ/v data & control fields Tự phát hiện attach/ detach, xác định cấu hình các thiết bị tự động ở mức hệ thống TimeOut đ/v trường hợp mất gói tin/ gói tin lỗi P&I Ch4 - Bus 10 5
  6. 4.3. USB: Physical interface 1.5 Mbps – Low speed mode và 12Mbps (Revision 1.1) Nguồn cấp +5V, vài metre Power managment Revision 2.0: 480Mb/s P&I Ch4 - Bus 11 P&I Ch4 - Bus 12 6
  7. P&I Ch4 - Bus 13 P&I Ch4 - Bus 14 7
  8. P&I Ch4 - Bus 15 P&I Ch4 - Bus 16 8
  9. P&I Ch4 - Bus 17 P&I Ch4 - Bus 18 9
  10. Các lớp thiết bị USB • Là các đặc tả để quy định số lượng và chủng loại thiết bị để host nhận dạng thiết bị và forrmat của data. – Audio devices: nhận/gửi sound (decoded voice, music… isochronal hay block (đối với MIDI) – Chip Card Interface Device - CCID: là các loại thẻ dùng cho việc gọi điện thoại, thẻ ra vào, trả cước cầu đường, bảo hiểm y tế, giải mã cho các bộ thu truyền hình vệ tinh, tín dụng có cập nhật thông tin. – Communication devices: thiết bị thoại (analog phone/modem, ISDN adaptor, digi phone) và các thiết bị mạng tốc độ trung bình (ADSL modem, 10/100base- Ethernet adapter và hub) P&I Ch4 - Bus 19 – Lớp thiết bị bảo mật: định nghĩa cách thức truy cập tới các file, âm nhạc, hình ảnh hoặc các dữ liệu khác được truyền trên bus với password – Lớp thiết bị cập nhật firmware từ Host: Lớp thiết bị này cho phép khi sử dụng chức năng nạp bootloader cho vi điều khiển. – Human Interface Devices - HID: Keyboard, mouse, joystick…Thường driver có sẵn trong các OS. – Infrared Data Association Bridge: quy định những yêu cầu về phần cứng và các giao thức cho phép việc truyền tải dữ liệu ở khoảng cách ngắn bằng hồng ngoại. – Secondary storage devices (In/Out): FDC/HDCs, CD, DVD và flashmem, camera cũng có thể sử dụng lớp lưu trữ thứ cấp cho phép việc truy cập các file hình ảnh trong bộ nhớ của camera… với các lệnh xóa, copy, move, forrmat… P&I Ch4 - Bus 20 10
  11. – Lớp thiết bị in ấn: quy định forrmat định chữ hay hình ảnh trên media. – Lớp thiết bị lưu giữ ảnh tĩnh (In): camera, scanner (trùng vài điểm với bộ nhớ ngoài) – Test and Instrumentation devices: quy định gioa thức ghép nối với thế giới thực qua ADC, DAC, sensors, transducers. – Motion video: thiết bị ghi hình số, webcam, và một số thiết bị có chức năng gửi, nhận hay căn chỉnh ảnh động. Also for static picture files – Non standardized devices: như TB điều khiển động cơ, rơ le, hay các cơ cấu chấp hành khác… hay cầu USB (PC to PC) P&I Ch4 - Bus 21 4.4. Philips I2C bus version 2.1. jan. 2000 • Philips, 1992 Ver. 1.0;... 1998 Ver 2.0, 2000: Ver 2.1, dùng cho các hệ thống nhúng (embeded systems) như mobil phone, TV, pay phone, ATM... • Không cần dùng bus interface chip(s), built-in • Integrated addressing & data-transfer, cho phép dùng phần mềm để định cấu hình • Đừn giản ghép nối. Nhiều uC hỗ trợ I2C • Đơn giản tìm lỗi, khoanh vùng lỗi nhanh • Giảm thiểu kích thước: 2-wire serial, không cần các mạch Addr Decoder và ‘glue logic’, dùng phần mềm • Truyền đồng bộ, 100 kb/s Standard-mode, 400 kb/s Fast-mode, 3.4Mb/s P&I HiSpeed-mode Ch4 - Bus 22 11
  12. P&I Ch4 - Bus 23 Có thể nối nhiều Masters, trong 1 t/đ chỉ 01 BM’s Active P&I Ch4 - Bus 24 12
  13. H. 410a. Synchronous Serial Data & Clock P&I Ch4 - Bus 25 P&I Ch4 - Bus 26 13
  14. Start(Rep Start, S) SCL=1, SDA=  Stop (P): SCL=1, SDA=  P&I Ch4 - Bus 27 P&I Ch4 - Bus 28 14
  15. Multi byte R/W :Addr auto Inc/ Dec; Master/ Slave :Send A[ck] (=0) hoặc /A (NACK) (=1) tùy thuộc bit tiếp theo là data hay Stop P&I Ch4 - Bus 29 Ví dụ dùng I2C bus: • uC dùng ATmega8, RTC: Dallas RTC 1307, 1308: 64 byte RAM & Real Time Clock, • Philips PCF 8593, Low Power Clock/ Calendar • Atmel 93C46/24C96... EEROM P&I Ch4 - Bus 30 15
  16. Ví dụ WRITE I2C bus DS1307 • -DS1307 – Real Time Clock có địa chỉ đọc 0xD0, địa chỉ ghi 0xD1 quá trình đọc ghi diễn ra theo lược đồ sau : Void Write_DS1307(char* buff , byte len) // buff l bộ đệm truyền, len l số byte cần ghi { char i ; I2C_Write(0xD0); for(i=0;i
  17. AT24C04 - 4Kbits Serial EEPROM Có địa chỉ đọc 0xA0, địa chỉ ghi 0xA1 Void Write_24C04(usigned int address, char* buff , byte len) //address là địa chỉ cần ghi, buff là bộ đệm truyền, len là số byte cần ghi { char i ; I2C_Write(0xD0); I2C_Write(address >> 8) ; // 8bit address high I2C_Write(address & 0xff ) ; // 8bit address low for(i=0;i> 8) ; // 8bit address high I2C_Write(address & 0xff ) ; // 8bit address low I2C_Write(0xD1); // Read out data Return ( I2C_Read() ); } P&I Ch4 - Bus 34 17
  18. 4.5. PCI - Peripheral Component Interconnect 5/1993, Intel Ver. 2.0, Open standard, - Local bus, trung gian giữa Local và các bus chuẩn khác (ISA, MC, EISA) thông qua PIC Bridge/Controller. - Có kiểm tra parity cho Addr và Data - Auto configuration of all PCI devices, share the same IRQ. Disabling IRQ => cấm toàn bộ PCI devices. - No DMA, device on PCI bus là bus master (Tốt cho việc dùng MultiTasking OS). - Burst mode: 32 bit @33MHz --> 96..132MBps, tuỳ thuộc số byte (từ 32 byte đến 4KB). Option 64bit @33MHz --> 264MBps, 64bit – 66MHz. - Most Platforms use:Intel, DEC Alpha, PowerPC, Spark - Modern OS: ‘Block Typed Devices’: tần suất vận chuyển cao, nhanh, data block P&I Ch4 - Bus 35 4.6. Small computer systems interface - SCSI • SCSI (SCSI-1): 1990; SCSI-2: 1993 to now; UltraSCSI:... • Dùng cho Disk controller có bộ lệnh của nó, • Thường có 1 Adaptor, không nằm trên motherboard • Support any SCSI device: Disk, CD-ROM, tape, scanner 5 to 40 MB/s • 7 devices max, upto 15 with SCSI-2 FastWide and UltraSCSI P&I Ch4 - Bus 36 18
  19. P&I Ch4 - Bus 37 4.6. Small computer systems interface - SCSI Tín hiệu: Có loại cable đơn và vi sai (chống nhiễu tốt hơn), các controller support 2 loại tín hiệu. Không nối 2 kiểu trên cùng bus. Most: SingleEnd, RS6000 differential. SCSI Common Command Set: được gửi từ device driver, được dịch bởi th/bị => Adaptor không phải thay đổi khi gắn thêm thiết bị SCSI subsystem gồm: Host adaptor (để interface giữa host system và subsystem), SCSI controller, bus, thiết bị. SCSI Controller & devices: 8.. 16 devices, 1 as Controller. Thứ tự ưu tiên của các thiết bị, cao nhất là 7 (Controller) 7– 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 – 0 –15 –14 – 13 – 12 – 11 – 10 – 9 – 8 8 data bit => 1 parity bit. K/tra Data: ECC, địa chỉ CRC @ mỗi sector P&I Ch4 - Bus 38 19
  20. 4.7. Siemens Process & Field bus – Profi bus Giới thiệu: Môi trg công nghiệp, chuẩn EN 50170-1-2 Kết nối những thiết bị vào ra phân tán, thông minh (PLCs, Motor drivers, ), 1 trong những layers của mạng CN: SINEC-L2 Bao gồm các giao thức: PROFIBUS DP (Distributed I/O):trao đổi sl với các slaves qui mô nhỏ, định kỳ, tốc độ cao Profibus PA: Process Automation: IEC 61158-2: môi trường khắc nghiệt. Số liệu và power chung line (PLC), 31.25 kbps P&I Ch4 - Bus 39 PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification): - Kết nối PC với các thiết bị tự động của Siemens: S7/M7/C7 Families kiểu cell - Số liệu có cấu trúc, không phụ thuộc vào đường truyền. - PROFIBUS FDL (Fieldbus Data Link): tương thích với các mạng con - Spec.: - Token bus: cho nhiều masters (active nodes) Master - Slaves - >1km (RS-485) và 9.6km (Optical Fiber) - Mã hóa Manchester II độ tin cậy và chống nhiễu tốt P&I Ch4 - Bus 40 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2