Chương 2 :Giao thức ghép nối

Chia sẻ: Đỗ Hồng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

109
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi thiết kế, xây dựng ghép nối máy tính, cần chú ý đặc biệt tới tín hiệu theo yêu cầu: Hơn 1 thiết bị- bus/ mạng hay không- dùng bit trường đại chỉ. Nếu dùng bus- standard bus hay không?Nối các thiết bị có khoảng cách từ vài m đến vài chục m, đầu ra của port thứ n nối với đầu ra n+1.........

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 2 :Giao thức ghép nối

ch. 2 giao thøc ghÐp nèi (Interfacing Protocols) Bao gåm: - Giao thøc ghÐp nèi - §Æc ®iÓm lËp tr×nh I/O P&I-Ch2: Protocols 1
2.1. Interface Protocols: • K/n: Lµ c¸c qui ®Þnh: – Signals – Data format – Rate – Error detection & correction – Command & Response set – Scenario (kÞch b¶n) ISO 7 layer Model (Ref. Computer networks) Cã thÓ ph©n chia thµnh 2 nhãm chÝnh: • Transport-Oriented Protocols (1..4) (!!!) – PhysicAL (wire, cable, connector, port), DataLink (CRC, CS, Token), NetWork (Comm. 2 networks ), Transport (Err-protected raw infor), • Application-Oriented Protocols (5..7) : – Session (Opening, End), Presentation (Common Language) vµ Application (Read/Write, Start/Stop, FileTransfer) P&I-Ch2: Protocols 2
2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: Khi thiÕt kÕ, x©y dùng ghÐp nèi m¸y tÝnh, cÇn chó ý ®Æc biÖt tíi tÝn hiÖu theo c¸c yªu cÇu: • H¬n 1 thiÕt bÞ? => bus/m¹ng hay kh«ng ? => dïng bit (tr−êng) ®Þa chØ. • NÕu dïng bus => Standard bus hay kh«ng? IDE vμ LPT-mode 0 cables lμ bus? t¹i sao? • Data: Xa /gÇn, nhanh/chËm => Serial vs Parallel • Xa: Daisy chain cho t/h hoÆc nguån cÊp... • C¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ tr¹ng th¸i: • Control signals • Status signals • Handshaking signals - bắt tay P&I-Ch2: Protocols 3
• Daisy chain: – Nối các thiết bị có khoảng cách từ vài đến vài chục m, đầu ra của port (module) thứ n nối với đầu vào của n+1 – Dùng cho tín hiệu (// & nt), nguồn cung cấp, handshake... P&I-Ch2: Protocols 4
2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: • VÝ dô 1: PC-LPT handshaking: PC SLCT SLTC_in Line Printer LPT port H×nh 2.1.a. LPT handshake Signal P&I-Ch2: Protocols 5
2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: • VÝ dô 2: PC Comm-Modem handshaking: RTS CTS PC 1 Modem or Comm PC 2 Port Comm DTR DSR Port H×nh 2.1.b. CommPort Handshake Signals •Ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi tÝn hiÖu: biªn, tÇn, pha, dßng, quang (c¸p quang, Ir) P&I-Ch2: Protocols 6
2.1. Interface Protocols: 2.1.1. Signals: • T/c vật lý của tín hiệu: - Direction: In/Out, Input voltage: -0.5V to Vcc +0.5V - Mức điện áp: Mức áp ? (TTL (transistor transistor logic- [0..0.8V/ 2..5V]) , 12V/ 24V/48V...) - Single End (đơn cực) vs Differential (vi sai) signals - Khả năng tải - dòng điện ra: (Fan Out, Loading): + Number of Standard/LS TTL loads, + Sink: dòng vào – LowLevel, (cỡ mA), + Source: dòng ra – HighLevel, mA/uA.(H. 2.1.c) • Nối chung/ghép nối bus đơn giản: 3 state (Hi Z), open collector (Open Drain), Mux – dồn kênh, Switch - khóa. • Hot swap – hot plugible: Y/c Vcc và t/h ( www.atmel.com ) • Cách ly (isolation): Relay, Opto Coupler, IrLED... • Bus Slot, Connector, chuẩn, số chân (pin) P&I-Ch2: Protocols 7
P&I-Ch2: Protocols 8
S¬ ®å c¸ch ly quang häc ®/v tÝn hiÖu In/Out: Hình 2.2. Opto Coupler P&I-Ch2: Protocols 9
Cable & Connectors: • Connectors: – D shell: DB9, DB25,... – DIN, • Cable: • Flat, • Coaxial, • Shield, • Twisted Pair • Normal • Optical Fiber... H×nh 2.3.a. Connectors P&I-Ch2: Protocols 10
H×nh 2.3.b. Optical Connector & S¬ ®å: P&I-Ch2: Protocols 11
H×nh 2.3.c. Sîi c¸p quang: P&I-Ch2: Protocols 12
2.1. Interface Protocols: 2.1.2. Format sè liÖu: ®èi víi file/text: sè liÖu nhiÒu => khi trao ®æi (với DAS, PLC, Digi-Oscilloscope, GPS, TelSat...) ‘®ãng gãi’ sè liÖu (packaging). Mçi gãi tin (packet) gåm 3 phÇn: • Header: [cã thÓ cã: tªn b¶n tin, tªn gãi, sè thø tù, ký tù b¾t tay, ký tù ®ång bé, sè ký tù/ byte trong gãi tin...], kh«ng mang tin. • Content: néi dung tin - mang th«ng tin. • Tailer: M∙ b¾t tay kÕt thóc, [m∙ kiÓm tra lçi] - kh«ng mang tin. VÝ dô: HDC, FDC: Full Sector: gap - 5 byte ID field - 2 byte ID CRC - gap - data field: 512 byte - 2 byte CRC. FTP, Kermit, X-Modem.. Protocols: 128[256] B/pack. P&I-Ch2: Protocols 13
H×nh 2.3.d. USB data packet format Byte sè liÖu/character/frame: (truyÒn kh«ng ®ång bé, RS-232, RS-485, RS-422...): ký tù hay byte ®−îc ®Þnh d¹ng thµnh 1 frame: • 1 start bit = 0, • 5/6/7/8 data bit, D0 first, • [parity: Even/ Odd], • 1 / [1.5 / 2] stop bit = 1(s). P&I-Ch2: Protocols 14
2.1. Interface Protocols: 2.1.3. Tèc ®é trao ®æi th«ng tin: XuÊt ph¸t tõ: Nhu cÇu trao ®æi th«ng tin cña T/b ngo¹i vi => chän kiÓu truyÒn thÝch hîp, cã liªn quan tíi t/h: Bottle-neck? Phô thuéc Kho¶ng c¸ch - tÝch sè (k/c vµ tèc ®é) NhiÔu: theo c«ng thøc Shannon: bps = BW log2 (1+P/N). Víi BW: bandwidth, P/N tû sè c«ng suÊt tÝn hiÖu/ nhiÔu (not a dB ratio) M«i tr−êng, ®−êng truyÒn (c¸p ®ång, quang, wireless: radio, infrared) Synchronous/Asynchronous? Modulation/Demodulation ... => tèc ®é bao nhiªu kbps/kBps, tèc ®é chuÈn? Ví dụ: LPT: SPP mode: 50..100kBps - software, ECP: 2..4 MBps - DMA LAN Ethernet – IEEE 802.3: 10/100 Mbps dual speed RS232: 2400/ 4800/P&I-Ch2: Protocols 9600/ 19200... bps 15
2.1. Interface Protocols: 2.1.4. KiÓm tra, söa lçi, n©ng cao ®é tin cËy: Khi trao ®æi th«ng tin th−êng hay g©y ra lçi, ®Æc biÖt truyÒn xa/ chuyÓn ®æi t/h. NhiÒu ph−¬ng ph¸p (Hardware, Software) hç trî ®Ó kiÓm tra: • [Block] check sum - BCC, phÇn mÒm, • CRC, ECC,... vi m¹ch/ software - subroutine • Parity, 1 hoÆc 2 chiÒu • Redundancy (RAID), thõa d−: trao ®æi néi dung sè liÖu h¬n 1 lÇn vµ so s¸nh. • Case study: Barcode Ph−¬ng ph¸p m∙ hãa, gi¶i m∙ vµ kiÓm tra lçi P&I-Ch2: Protocols 16
2.1.4. KiÓm tra, söa lçi, n©ng cao ®é tin cËy: Bar Code: EAN 13, CODE 39 (Intermec), CODE 128 (Zebra), UPC ... • EAN 13 (European article numbering) • Encoding: AAA BBBBB CCCC D; 4 ®é dµy v¹ch, 6 v¹ch/digit (b&w) • A(National): VN 893, CN 690-692, JP 45-49, GE 400-440, RU 460-469 • B: com/ org • C: Product • D - Check sum, right most: (right to left): 10 - [(D2*3 + D3*1 + D4*3 + D5*1...+ D13*1)mod10] VÝ dô: 893 12345 1234 7 • CODE 128, Zebra, check sum modulo 103 P&I-Ch2: Protocols 17
2.1. Interface Protocols: 2.1.5. Command & Response (Result/Reaction) set: GhÐp Intelligent Devices (Computerized devices - mouse, KB, Printer, modem, FDC, HDC, RTU...) cã nhiÒu tham sè, chÕ ®é ho¹t ®éng => x©y dùng bé lÖnh (command set) vµ th«ng tin tr¶ vÒ (response set). Dïng phÇn mÒm ®Ó xö lý => bít tÝn hiÖu. • TËp hîp c¸c yªu cÇu tõ CS - command set, • TËp hîp c¸c tr¶ lêi, tr¹ng th¸i - result/response/ reaction set. C¸c c©u lÖnh vµ tr¶ lêi cã syntax riªng (cÊu tróc vµ ng÷ ph¸p). P&I-Ch2: Protocols 18
2.1. Interface Protocols: 2.1.5. Command & Response (Result) set: Case Studies: lÖnh AT vµ Response Hayes MODEMs: ATDT 1260 ↵ ' Víi nhiÒu Options LÖnh: Tr¶ lêi (reaction) OK [Error] . . . Connect @19200 (result) LÖnh FX Printer: Esc * m, n1, n2; Sel Graph Mode Tham kh¶o c¸c bé lÖnh cña c¸c thiÕt bÞ chuyªn dïng: GPS, Gyrocompass, Digital Oscilloscope, SAGEM, TelSat, Programmer (Hi-Lo System All-11P2)... P&I-Ch2: Protocols 19
2.1. Interface Protocols: 2.1.5. Command & Response (Result) set: 1 command/response th−êng cã cÊu tróc: o m∙ b¾t ®Çu ký tù riªng nh− @ / # / $/ AT... o m∙ lÖnh, 1..3 bytes/ char, o tham sè lÖnh, 1... n bytes, o m∙ kiÓm tra lçi check sum, CRC (dÔ xö lý) o m∙ kÕt thóc, ký tù riªng. Cã thªm c¸c m∙ (ký tù) ®èi tho¹i/ reaction, [dïng] ký tù ®iÒu khiÓn cña ASCII nh−: ENQ, ACK, NACK, Bell, OK, ERR, BUSY ... P&I-Ch2: Protocols 20