điều khiển máy khoan bằng máy tính điện tử, chương 1 pot

Chương 1:
GIAO TIẾP MÁY TÍNH
I _ CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ MÁY TÍNH
Trải qua một thời gian dài từ phát minh đầu tiên ra máy
tính cho đến nay, máy tính đã không ngừng nâng cao và phát
triển qua nhiều thế hệ. Tuy nhiên hầu hết máy tính đang phổ
biến hiện nay đều có nguồn gốc xuất phát từ họ PC (Personal
Computer). Đầu tiên là kiểu máy PCXT do hãng IBM chế tạo
với bộ xử lý (CPU) 8088 của hãng Intel. Đây là hệ thống xử lý
dữ liệu 16 bit nhưng dùng bus dữ liệu 8 bit.
Tiếp theo đó là máy AT ra đời với bộ xử lý 80286 có tính
năng hơn hẳn chip 8088 của máy PC XT. Nó có khả năng tạo ra
bộ nhớ ảo, đa nhiệm vụ, tốc độ nhanh, độ tin cậy cao và dùng
bus dữ liệu 16 bit. Đa nhiệm (Multitasking) là khả năng thực
hiện một lúc nhiều nhiệm vụ:
-
Vừa in một tài liệu
- Vừa tính toán một phép tính
Công việc này thực hiện được nhờ hoán chuyển nhanh theo
sự theo dõi của CPU đến các chương trình mà nó đang nắm
quyền điều khiển .Việc này được thực hiện ngay bên trong CPU
cộng với một vài giúp đỡ của hệ điều hành.Bộ nhớ ảo (Virtull
Memory) cho phép máy tính làm việc với một bộ nhớ dường
như lớn hơn nhiều so với bộ nhớ vật lý hiện có: Công việc này
thực hiện được nhờ một phần mềm và sự thiết kế phần cứng cực
kỳ tinh xảo.
Ngày nay các máy AT 386, 486, Pentium dùng chip CPU
lần lượt là 80386, 80486, P5 là kết quả của trình độ kỹ thuật và
công nghệ hiện đại. Chương trình một bộ nhớ lớn hơn tổ tiên là :
8088 hay 80286 cùng với nhiều chức năng mới, thêm nữa là tốc
độ vi xử lý không ngừng được nâng cao độ rộng của data bus

cũng mở rộng lên 32bit rồi 64 bit với Pentium.
II _ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA:
1. Vào ra điều khiển bằng chương trình
:
Thiết bò ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông
qua các phần thích ứng về công nghệ chế tạo và logic. Thích
ứng về công nghệ chế tạo là điều chỉnh mức công nghệ sản xuất
thiết bò ngoại vi và công nghệ sản xuất của mạch trong hệ vi xử
lý. Thích ứng về Logic là nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển
ngoại vi tín hiệu trên bus hệ thống.
Trong hệ vi xử lý một vùng nhớ dùng làm nơi chứa đòa chỉ
cổng vào ra và CPU xuất hoặc nhập dữ liệu từ các cổng vào ra
này các lệnh xuất nhập In/Out Lúc này cổng vào ra được xem
như thanh ghi ngoài, chúng được viết vào hoặc đọc ra như ô nhớ
Ram qua hai lệnh trên. Để phân biệt hướng xuất hoặc nhập dữ
liệu từ cổng vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển đọc hoặc
viết. Để phân biệt vùng nhớ với thiết bò vào ra CPU phát ra tín
hiệu điều khiển IO/M. Khi có các lệnh này thì các lệnh In/Out
mới có tác dụng.
Ngoài các lệnh qui chiếu bộ nhớ, cũng như khả năng trao
đổi dữ liệu giữa thiết bò ngoại vi và hệ vi xử lý. Lúc đó vào ra
được gán như một đòa chỉ ô nhớ của bộ nhớ. Các thanh ghi liên
quan tới cổng vào ra được xem như ngăn nhớ. Khi bộ vi xử lý
gọi đòa chỉ và xung điều khiển đọc hay viết bộ nhớ không cần
xác đònh nơi gởi là bộ nhớ hay thiết bò vào ra. Nó chỉ hỏi nơi gởi
dữ liệu vào trong khoảng thời gian cho phép. Bộ logic bên ngoài
sẽ giải mã đòa chỉ kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bò
mà không phân biệt ngăn nhớ hay thiết bò vào ra.
2.Vào ra điều khiển bằng ngắt:
Với phương pháp điều khiển vào ra bằng chương trình,

CPU phải liên tục kiểm tra trạng thái của thiết bò ngoại vi đến
khi sẵn sàng, đó là sự lãng phí thời gian của CPU và chương
trình dài và phức tạp. Khi bộ vi xử lý có nhiều thiết bò ngoại vi
CPU không đáp ứng yêu cầu của chúng. Có thể đáp ứng yêu cầu
ngoại vi nhanh chóng và không theo trình tự như đònh trước nhờ
cơ cấu ngắt CPU.
Nhờ tính chất đáp ứng tức thời của vi xử lý khi có yêu cầu
ngắt từ thiết bò ngoại vi do đó các ngắt thường được dùng ở
những trường hợp yêu cầu đap ứng nhanh, thời gian trả lời ngắn,
thực hiện ở bất kỳ thời điểm nào. Khi đó CPU phải chuyển đến
chương trình con, yêu cầu ngắt ở cuối bất kỳ lệnh nào trong
chương trình chính. Các chương trình con phục vụ ngắt có thể
lưu trữ nội dung các thanh ghi và khôi phục lại khi thực hiện
xong chương trình phục vụ ngắt và trước khi trở lại chương trình
chính.
Giao tiếp với maý tính là trao đổi dữ kiện giữa một máy
tính với một hay nhiều thiết bò ngoại vi.
Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp với người sử
dụng bằng hai thiết bò:
-
Bàn phím để nhập dữ liệu
- Màn hình để hiển thò
Ngoài ra nhà sản xuất cho ta nhiều cách giao tiếp khác
thông qua các port như là các ngõ giao tiếp:
-
Giao tiếp qua port com (nối tiếp)
- Giao tiếp qua port Parallel(song song)
Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cách giao tiếp
thích hợp.
III _ PHƯƠNG PHÁP GIAO TIẾP

1.Giao tiếp với máy tính thông qua slot card
:
Bên trong máy tính, ngoài những khe cắm dùng cho card
vào - ra, card màn hình, vẫn còn những rãnh cắm để trống. Để
giao tiếp với máy tính, ta có thể thiết kế card mở rộng để gắn
vào khe cắm mở rộng này. Ở máy tính PC/XT rãnh cắm chỉ có 1
loại với độ rộng 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry
Standard Architecture). Rãnh cắm theo tiêu chuẩn IS có 62
đường tín hiệu, qua các đường tín hiệu này máy tính có thể giao
tiếp dễ dàng với thiết bò bên ngoài thông qua card mở rộng.
Trên rãnh cắm mở rộng, ngoài 20 đường đòa chỉ, 8 đường
dữ liệu, còn có một số đường điều khiển như:
RESET , IOR , IOW,
AEN, CLK, Do đó card giao tiếp với máy tính qua slot card
đơn giản, số bit có thể tăng dễ dàng, giảm được nhiều linh kiện,
tốc độ truyền dữ liệu nhanh (truyền song song). Tuy nhiên, do
khe cắm nằm bên trong máy tính nên khi muốn gắn card giao
tiếp vào thì phải mở nắp ra, điều này gây bất tiện cho người sử
dụng.
2.Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) :
IBM PC cung cấp 2 cổng nối tiếp: COM1 và COM2. Các
cổng này giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232. Chúng có thể được
nối với một Modem để dùng cho mạng điện thoại, hay nối trực
tiếp với một máy tính khác. Dữ liệu được truyền qua cổng này
theo cách nối tiếp, nghóa là dữ liệu được gởi đi nối tiếp nhau
trên 1 đường dây. Do các dữ liệu được truyền đi từng bit một
nên tốc độ truyền chậm, các tốc độ truyền có thể là 300, 600,
1200, 2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài dữ liệu có thể là 5, 6, 7
hoặc 8 bit và kết hợp với các bit Start, Stop, Parity tạo thành một
khung (frame). Ngoài ra cổng này còn có các điều khiển thu

(Receive), phát (Trans), kiểm tra. Cách giao tiếp này cho phép
khoảng cách truyền dữ liệu xa, tuy nhiên tốc độ truyền rất chậm
tốc độ tối đa là 20kbps.
3.Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in):
IBM PC cho phép sử dụng đến 3 cổng song song có tên là
LP1, LP2 và LP3. Kiểu giao tiếp song song được dùng để truyền
dữ liệu giữa máy tính và máy in. Khác với cách giao tiếp qua
Port Com, ở cách giao tiếp này dữ liệu được truyền song song
cùng một lúc 8 bit. Vì thế nó có thể đạt tốc độ cao. Connector
của Port này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệu và các đường
tín hiệu bắt tay (Handshaking ). Tất cả các đường Data và tín
hiệu điều khiển đều ở mức logic hoàn toàn tương thích với mức
TTL. Hơn nữa, người lập trình có thể điều khiển cho phép hoặc
không cho phép các tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vào nên việc
giao tiếp đơn giản và dễ dàng. Tuy nhiên, giao tiếp với mức
logic TTL nên khoảng cách truyền bò hạn chế so với cách truyền
qua Port Com, đồng thời cáp truyền cũng phức tạp hơn. Đó là
nhược điểm của cách giao tiếp này.