Giáo trình thiết kế ngoại vi kết nối

P&I 1 M«n häc ThiÕt bÞ ngo¹i vi & Kü thuËt ghÐp nèi (Peripherals & Interfacing Technique) By Bùi Quốc Anh, Computer Engineering Dept. (Tài liệu nội bộ - Confidence) Email: anhbq@it-hut.edu.vn P&I 2 Tài liệu tham khảo Sách: - Microprocessor Interfacing techniques, R. Zaks & A. Lease, Sybex - Micro Processor and Interfacing, D. Hall, McGraw Hill; - IBM PC AT Technical Reference (Buses, IO Ports), IBM; - Introduction to the PC Architecture, IBM PC Institute, 1997 - Interfacing to IBM PC – L. C. Eggebrecht, IBM Corp. - Parallel Port Complete, J.Axelson, LakeViewResearch. - Mastering Serial Communication, P.W. Gofton, Sybex. - PC Intern (System Programming), M. Tischer, Abacus. - Programming & Interfacing the 8051 MC, S. Yeralan, Addison- Wesley - RTOS - ... P&I 3 Softwares: - TechHelp Ver. 4.0 / 6.0 - MSDN, Online Help. - Design tools: OrCAD, Protel, Cadence, Mentor Graphics... - Programming Languages (C, Pascal, MASM, C++, VB, Delphi, VC++...) - . . . . P&I 4 Websites/pdf files: - IBM, Microsoft, Intel, Motorola ... - ATMEL: atmel.com/product/microcontrollers 89Cxx (51/52/2051/8252, AVR - RISC, MSC51)... - RENESAS: T-Engine embedded system - National Semiconductor: National.com/products/interface/ ADC-DAC:ADC 0804, 0809, DAC0800/1210, S&H LM198)... - INTERSIL: intersil.com/products/ICL7109, 7135... - Analog Devices Inc.: adi.com/products/adc, S&H...: AD574, AD1674 - USB: usb.org (pdf files for version 1.x & 2.x) - Cypress – EZ USB, Developing Kit... - ... P&I 5 Interfacing? 1. Hardware CPU, Mem, Bus, Control- lers, ... Wide world Computerized Dev: KB, Printer, Scanner, Mouse Specific Devices: HDD, CRT, ... Industry Objects: Scale, Furnace, GenSet, Tanks,... Adaptor Ports Controllers HDC, CRTC ADC, DAC Central Sys. 2. Software: Device Drivers: SLLs, DLLs, DRVs, VxDs, DCUs,... P&I 6 Hình 0.2. Sơ đồ ghép nối thiết bị ngoại vi hiện đại P&I 7 H 0.3. Ví dụ về hệ nhúng Atmega 32, RISC P&I 8 H 5.4. RTU – Sub system for Tele Data acquision and Control P&I 9 Yªu cÇu ®/v häc viªn - Cần có kiến thức cơ bản các môn học: - Lý thuyết mạch, - Điện tử, - Điện tử số, - Kiến trúc máy tính, - Vi xử lý, - Hệ điều hành, - data Base và - các ngôn ngữ lập trình thời gian thực. - Kết thúc môn học, sinh viên phải hoàn thành bài tập dài, tham dự đủ các buổi lên lớp lý thuyết (theo qui chế), chữa bài tập, kiểm tra định kỳ và các buổi thí nghiệm. P&I 10 néi dung ch−¬ng trinh, 60 tiÕt lý th PhÇn A. Kü thuË t ghÐp nèi (Interfacing technique) Ch. 1. Kiến trúc MT: Cấu trúc hệ vi xử lý/MT và hoạt động, Ch. 2. Giao thức ghép nối Ch. 3. Các phương pháp trao đổi thông tin: Polling, Interrupt và DMA, Ch. 4. Buses: Bus, Standardized Buses: ISA, PCI, Local, SCSI, USB, GPIB, I2C, IEEE 1394... Ch. 5. Digital Interface: Cổng song song (PPI, LPT...), cổng nối tiếp (USART, RS-232C, RS-485...), Ch. 6. Analog Interface: điện tử analog, DACs và ADCs Ch. 7. Hệ thống thông tin công nghiệp và các hệ nhúng (Vi điều khiển): DAS, DCADA và DCS Ch. 8. Chương trình điều khiển – Device Drivers: P&I 11 PhÇn B. thiÕt bÞ ngo¹i vi (peripherals) Ch. 9. Key-boards: Key-board, Key-pad Ch. 10. Displays: LEDs, LCDs & CRT Ch. 11. Massive Storages: Controllers: FDD&FDC, HDD/ CD & HDC, Tape, DiskChip, Ch. 12. Printers: Dot-Matrix (pin & thermal), Jet, Laser... Ch. 13. Sound Devices: Sound card, ... Ch. 14. Auto ID: Scanner, Camera, Web cam, barcode reader, RFID, Biometric... P&I 12 PhÇn C. bμi tËp lín, Gåm c¸c chñ ®Ò sau: • Tìm hiểu các thiết bị ngoại vi mới, các chuẩn ghép nối mới (buses, ports...), • Xây dựng mạch ghép nối với hệ vi xử lý hoặc máy tính nhúng (Embedded System) hoặc PC, • Xây dựng các chương trình điều khiển dưới môi trường Thời gian thực – RTOS (Linux – QNX, Windows-CE, VxWorks...), • Auto ID (Voice recognition, smartcard, barcode, RFIDs, Biometric... • Đề tài có sản phẩm demo (không bắt buộc), làm tốt được cộng điểm: •Tìm hiểu – thiết kế, lập trình ứng dụng các hệ nhúng (RENESAS, ARM, ATMEL, PIC, INTEL , MOTOROLA, ...) •Ghép nối PC (comm port) Ù Atmel 8951 Ù 8 channel analog in and/or out, mmo phỏng quâ trình thực, viết chương trình : DD, vẽ đồ thị, CSDL. • Ghép nối PC (comm port) Ù Atmel 8951 keypad+display (LED 7 seg, LCD...) và đếm xung , mô phỏng quá trình thực, viết chương trình : vi điều khiển và PC: vẽ đồ thị, CSDL. • Điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại, trả lời thông tin tự động P&I 13 • Truyền số liệu qua modem: PC Ù modem Ù[telephone network] Ù modem Ù AT8951Ù thu thập thông tin, điều khỉển thiết bị, • Thiết kế giao thức và truyền tin/điều khiển thiết bị hồng ngoại, • Điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại hoặc trả thông tin qua mạng điện thoại, dùng công nghệ DTMF/FSK/ PCM Codec... • Ôtô/ Robot dò đường: step/ dc motor theo hành trình, đường đi, • Robot Hand, tham gia ROBOTCON – có giải được miễn thi. • Mạch Multi-IO ghép nối ISA bus: Digital In/Out, Multi channel Analog In, Analog Out, mô phỏng quá trình thực • Ghép nối ICL 7135 với hệ Vi điều khiển/ISA bus. • Ghép nối ICL 7109 (binary) với hệ Vi điều khiển/ISA bus. • Ghép nối AD 574 (12 bit, 35 us) với hệ Vi điều khiển/ISA bus. • Bảng thông tin điên tử - quang báo • I2C bus, Blue Tooth: ghép nối các thiết bị nhúng • ... P&I 14 • Phần D. Thí nghiệm: • Cổng nối tiếp: truyền tin và điều khiển thiết bị qua Comm port RS-232C, • Cổng song song:điều khiển thiết qua LPT, • DAC và phát hàm, • ADC và hệ thu thập số liệu. • USB