Thiết kế mạng giám sát và điều khiển MC68HC11 dùng RS 485

MỤC LỤC
CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU..................................................................5

I. TỔNG QUAN......................................................................................5
II. GIỚI THIỆU SƠ LƯC NỘI DUNG .................................................5
III. SƠ BỘ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN :...............................6

CHƯƠNG II

CHUẨN TRUYỀN THÔNG RS232,RS422/485&
ADAPTER CHUYỂN ĐỔI RS232–RS485....................7

I. GIỚI THIỆU: ......................................................................................7
I.1

RS232............................................................................................7

I.2

RS-422/485....................................................................................8

CHƯƠNG III

MẠNG TRUYỀN THÔNG..........................................23

I.

KÊNH TRUYỀN THÔNG ................................................................23

I.1

Khái niệm ...................................................................................23

I.2

Phân loại kênh: ...........................................................................23

I.3

Băng thông và tốc độ bit.............................................................23

I.4

Kênh thuê riêng (leased line) và kênh quay số (dial-up)...........23

I.5

Điều chế tín hiệu ........................................................................24

I.6

Các kỹ thuật điều chế ................................................................. 24

I.7

Sự đồng bộ trong điều chế số .....................................................24

I.8

Kiểu truyền .................................................................................24

I.9

Truyền dữ liệu ............................................................................24

I.10

Truyền thông kiểu nối tiếp bất đồng bộ.....................................30

I.11

Truyền nối tiếp đồng bộ .............................................................31

II.

NETWORK PROGRAMMING.........................................................32

II.1

Các giao thức quản lý mạng .......................................................33

II.2

Đònh đòa chỉ (Addressing) ...........................................................37

II.3

Xác đònh thời gian truyền (Transmitter Enable Timing) ............40

CHƯƠNG IV

GIỚI THIỆU 68HC11..................................................41

I.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN.............................41

I.1

Microcontroller Motorola MC68HC11 .......................................41

I.2

Đơn vò xử lý trung tâm (CPU).....................................................44

I.3

Các mode đònh vò đòa chỉ.............................................................46

I.4

Tập lệnh của họ MC68HC11......................................................47

II.

CẤU HÌNH VÀ CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG................................47

II.1

Các chế độ hoạt động .................................................................47

II.2

Các thanh ghi điều khiển ............................................................48

III.

XUẤT NHẬP SONG SONG.............................................................53

III.1

PORT A.......................................................................................53



III.2

PORT B.......................................................................................54

III.3

PORT C.......................................................................................54

III.4

PORT D.......................................................................................54

III.5

PORT E .......................................................................................55

IV.

HỆ THỐNG TRUYỀN NỐI TIẾP ....................................................55

IV.1

Hệ thống SCI trong MC68HC11 :............................................... 55

IV.2

Các thanh ghi SCI và các bit điều khiển ....................................56

V.

BỘ ĐẾM THỜI GIAN LẬP TRÌNH.................................................60

V.1

Bắt giữ ngõ vào...........................................................................61

V.2

So sánh ngõ ra.............................................................................61

V.3

Các thanh ghi trong bộ đếm thời gian.........................................61

VI.

RESET VÀ INTERRUPT..................................................................64

VI.1

Reset ..........................................................................................64

VI.2

Hệ thống ngắt của vi xử lý MC68HC11 (interrupt)....................66

VI.3

Sử dụng ngắt Reset và các vectơ ngắt khác của MCU68HC11 .68

CHƯƠNG V

THIẾT KẾ MẠCH VÀ LẬP TRÌNH...........................71

I.

MẠCH RS485 : .................................................................................71

I.1

Giới thiệu SN75176: ...................................................................71

I.2

Điều khiển phát data trên RS485 ...............................................72

Phương pháp đònh thời theo hướng bít ........................................73

I.3

Điều khiển nhận trên RS485 ......................................................75

II.

CHƯƠNG TRÌNH THU THẬP DỮ LIỆU TỪ CÁC BOARD..........78

II.1

Chương trình trên Vi xử lý ..........................................................78

II.2

Chương trình trên PC ..................................................................83

II.3

Kết quả thực hiện : .....................................................................84

III.

DỮ LIỆU THU THẬP.......................................................................87

III.1

Tính tốc độ động cơ ....................................................................87

III.2

Chương trình đếm sản phẩm.......................................................91

III.3

Một số chương trình điều khiển đơn giản từ PC .........................91
KẾTLUẬN 107
PHỤ LỤC

A.

CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH.......................................................109

B.

CHƯƠNG TRÌNH VI XỬ LÝ.........................................................117

C.

DATASHEETS................................................................................ 133

D.

TÀI LIỆU THAM KHẢO. ..............................................................134

Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 5
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU
I.
TỔNG QUAN
• Tên đề tài : THIẾT KẾ MẠNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MC68HC11
DÙNG RS485
• Yêu cầu đề tài :
!
Đề tài được thực hiện nhằm giám sát thu thập dữ liệu và điều khiển dữ
liệu từ trung tâm thông qua mạng RS485.
!
Ứng dụng nguyên lý mới nghiên cứu về truyền thông RS485 trong thiết
kế và lắp đặt mạng truyền thông nối tiếp (Bit oriented timing scheme).
!
Các hệ thống hiện đại ngày nay có độ tin cậy cao đều dùng MC68HC-
Họ vi điều khiển khá mạnh của Motorola.
• Mục đích và cách giải quyết :
!
Xây dựng qui trình lập mạng trên các bộ EVBU MC68HC11 cũng như
các bộ vi điều khiển khác.
!
Áp dụng và kiểm tra nguyên lý mới về truyền thông RS485 (Đònh
thời theo hướng bit) trong thiết kế mạch chuyển đổi RS232C-RS485.
!
Thực hiện kiểm tra điều khiển và giám sát các kết quả lập mạng
(phương thức truyền nhận, xử lý và điều chỉnh dữ liệu thu thập từ trên
máy tính, …).

II.
GIỚI THIỆU SƠ LƯC NỘI DUNG
Luận văn tốt nghiệp bao gồm 4 chương :
Chương 1 giới thiệu tổng quan và tóm tắt sơ lược nội dung từng mục trong
luận văn. Tiếp đó, Chương 2 sẽ trình bày một số lý thuyết về các chuẩn truyền
thông RS232, RS422 và đặc biệt là RS485, các vấn đề liên quan đến tín hiệu vi sai,
trở kháng, yêu cầu kỹ thuật, … trong thiết kế và lắp đặt hệ thống mạng RS485.
Chương 3 giới thiệu các khái niệm chung về mạng truyền thông, giao thức truyền
nhận, cách kiểm soát và xử lý sai số, các quy trình quản lý đòa chỉ, thời gian… khi
truyền dữ liệu. Chương 4 sẽ trình bày cấu trúc họ vi điều khiển MC68HC11 bao
gồm các thanh ghi chính, các đặc điểm xuất nhập I/O, hoạt động củabộ truyền phát
nối tiếp và hệ thống Timer cũng như chi tiết cách sử dụng các ngắt ở các chế độ
làm việc khác nhau của MCU. Chương 5, được thực hiện dựa trên cơ sở các chương
trên, bao gồm quá trình thiết kế và thi công mạch chuyển đổi RS232-RS485, các
phương pháp điều khiển việc truyền nhận data, toàn bộ các lưu đồ giải thuật lập
trình mạng theo giao thức Master/Slave, cách xử lý và thu thập dữ liệu dữ liệu từ
các node… Cuối cùng là phần Kết luận đánh giá các kết quả và yêu cầu đã thực
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 6
hiện được, hướng phát triển đề tài. Bên cạnh đó, chi tiết các chương trình
Assembler, Visual Basic cũng như một số datasheet của các linh kiện sử dụng trong
đề tài có thể tham khảo trong phần Phụ lục của luận văn. Cuối Phụ lục là các tài
liệu đã tham khảo trong quá trình thực hiện đề tài, một số đòa chỉ các Website liên
quan đến truyền thông nối tiếp, RS485 và họ Vi điều khiển 68HC11.
III.
SƠ BỘ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN :
• Luận văn đã thực hiện và giải quyết được các vấn đề sau :
!
Thiết kế hoàn chỉnh mạch chuyển đổi RS232-RS485 theo nguyên lý mới.

!
Mạng thu thập dữ liệu theo giao thức đề ra.
!
Điều khiển dữ liệu theo yêu cầu.
• Một số lý thuyết và ví dụ có thể áp dụng và phát triển qua đề tài này :
!
Đề tài có thể áp dụng và phát triển thành một hệ thống SCADA thực thụ,
thu thập và xử lý dữ liệu có khối lượng lớn.
!
Với nhiều đầu vào (từ các node), có thể áp dụng lý thuyết điều khiển mờ,
nơron, lấy số liệu từ mạng để xây dựng các cơ sở dữ liệu cho đối tượng.
!
Bằng cách thu thập nhiều dữ liệu từ các node khác nhau, trung tâm điều
khiển (máy tính) có thể phối hợp các số liệu này để đưa ra những lệnh
điều khiển hoặc các thông báo quan trọng, đặc biệt trong lónh vực mà độ
chính xác của các quyết đònh đưa ra đòi hỏi dựa trên những thông số
nhận được như sản xuất, đo đạc….
!
Nếu phối hợp thêm với các hệ thống điện thoại và vô tuyến (modem)
tạo thành hệ thống mạng nhiều cấp độ, đề tài có thể áp dụng trong hệ
thống thu thập dữ liệu phân tán (distributed system) đi vào các lónh vực
ứng dụng rộng rãi như dự báo thời tiết, điều khiển thủy lợi, quản lý hệ
thống điện dân dụng…
Mô hình mạng thu thập dữ liệu phân tán
Thiết bò thu thập số
liệu dùng RS485
TB đo 1
TB đo 2
RS CS TR RDTD CD
TALK / DATA

TALK
Modem
RS CS TR RDTD CD
TALK / DATA
TALK
Modem
Máy thu phát
123
456
789
*
8#
Điện thoại
. . . .
Thiết bò thu thập số
liệu dùng RS485
TB đo 1
TB đo 2
RS CS TR RDTD CD
TALK / DATA
TALK
Modem
RS CS TR RDTD CD
TALK / DATA
TALK
Modem
Máy thu phát
123
456
789

*
8#
Điện thoại
. . . .
Máy thu phát
123
456
789
*
8#
Điện thoại
RS CS TR RDTD CD
TALK / DATA
TALK
Modem
RS CS TR RDTD CD
TALK / DATA
TALK
Modem
Hệ thống tin học trung
tâm

Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 7
CHƯƠNG II
CHUẨN TRUYỀN THÔNG
RS232, RS422/485 & ADAPTER
CHUYỂN ĐỔI RS232–RS485
I.
GIỚI THIỆU:

I.1

RS232
" Chuẩn RS-232C lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1962 do hiệp hội kỹ
thuật điện tử EIA như là chuỗi giao tiếp truyền thông giữa máy tính và một
thiết bò ngoại vi (modem, máy tính khác, máy vẽ, mouse …)
" Cổng giao tiếp RS-232C là giao diện phổ biến rộng rãi nhất. Máy tính PC
thường dùng chuột cho cổng COM1, COM2 để trống cho các ứng dụng khác.
Cùng với cổng máy in, cổng nối tiếp RS-232C được sử dụng rất thuận tiện
cho các mục đích đo lường và điều khiển.
" Việc truyền dữ liệu qua RS-232C được tiến hành theo cách nối tiếp, nghóa là
các bit dữ liệu được gửi nối tiếp nhau trên một đường truyền dẫn. Trước hết ,
vì loại truyền này có thể dùng cho những khoảng cách lớn hơn do khả năng
gây nhiễu nhỏ đáng kể so với dùng cổng song song. Mặt khác, việc dùng
cổng song song có một nhược điểm đáng kể là cáp truyền dùng quá nhiều sợi
và vì vậy làm tăng chi phí. Hơn nữa, tín hiệu nằm trong khoảng 0-5V không
thích hợp với khoảng cách lớn.
" Tốc độ baud của RS232 thông thường có giá trò : 300, 1200, 4800, 9600,
19200 baud
9 chân 25 chân Chức năng
1 8 DCD – Data Carrier Detect (ngõ vào)
2 3 RXD – Receive Data ( ngõ vào)
3 2 TXD – Transmit Data( ngõ ra)
4 20 DTR – Data Terminal Ready ( ngõ ra)
5 7 GND – Ground ( nối đất)
6 6 DSR – Data Set Ready ( ngõ vào
7 4 RTS – Request To Send ( ngõ ra)
8 5 CTS – Clear To Send ( ngõ vào)
9 22 RI – Ring Indicator( ngõ ra)
Sắp xếp chân của cổng nối tiếp ở máy tính

" Mức tín hiệu nhận và truyền qua chân RXD và TXD thông thường nằm trong
khoảng –12V đến +12V, mức logic tín hiệu được đảo ngược lại.Mức điện áp
đối với mức High nằm giữa –3V và –12V, mức Low nằm giữa +3V và +12V
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 8
" Ở trạng thái tónh trên đường vẫn có điện áp –12V, một bít khởi động (startbit)
sẽ mở đầu cho việc truyền dữ liệu, tiếp sau đó là đến các bit dữ liệu; trong đó
các bit có giá trò thấp được gửi trước tiên. Số các bit dữ liệu thay đổi giữa 5 và
8. Cuối cùng là một bit dừng (stop bit) đặt lại trạng thái lối ra (-12V).
" Một trong những yêu cầu quan trọng của RS-232 là thời gian chuyển từ mức
logic này tới một mức logic khác không vượt quá 4% thời gian 1 bit. Vì thế, ở
tốc độ 19200 baud, thời gian chuyển mức logic phải nhỏ hơn
0.04/19200=2,1µs. Chính vấn đề này làm giới hạn chiều dài đường truyền.
Với tốc độ truyền 19200 baud ta có thể truyền xa nhất là 50ft (khoảng 15m).
" Một trong những vấn đề quan trọng cần chú ý khi sử dụng là RS-232C là
mạch thu phát không cân bằng (single ended - đơn cực). Điều này có nghóa
là tín hiệu vào ra được so với đất. Vì vậy, nếu điện thế tại hai điểm đất của
hai mạch thu phát không bằng nhau thì sẽ có dòng điện chạy trên trên dây
đất. Kết quả là sẽ có áp rơi trên dây đất ( V=I.R) sẽ làm suy yếu tín hiệu.
" Nếu truyền tín hiệu đi xa, điện trở R sẽ tăng dẫn đến áp rơi trên đất sẽ lớn
dần đến lúc tín hiệu logic sẽ rơi vào vùng không xác đònh và mạch thu sẽ
không đúng dữ liệu được truyền từ mạch phát. Đây cũng là một trong những
nguyên nhân giới hạn đường truyền ở chuẩn RS232.


I.2

RS-422/485
I.2.1

Giới thiệu
Khi thực hiện thông tin ở tốc độ cao, hoặc qua một khoảng cách lớn trong
môi trường thực, phương pháp đơn cực (single-ended) thường không thích hợp. Việc
truyền dẫn dữ liệu vi sai (hay tín hiệu vi sai cân bằng) cho kết quả tốt hơn trong
phần lớn trường hợp. Tín hiệu vi sai có thể loại bỏ ảnh hưởng do sự thay đổi khi nối
đất và giảm nhiễu có thể xuất hiện như điện áp chung trên mạng.
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 9
RS422 được thiết kế dùng cho khoảng cách và tốc độ Baud rates lớn hơn so
với RS232, mức tín hiệu có thể lên đến 100K bit/giây và khoảng cách có thể đạt
4000ft. RS422 cũng có thể tạo thành mạng multi-drop network với một bộ truyền
và khoảng 10 bộ nhận.
Tuy nhiên, đối với một mạng multi-network thực sự gồm nhiều mạch phát
và nhận cùng nối vào một đường dây bus chung, mỗi node đều có thể phát và nhận
data thì RS485 đáp ứng các yêu cầu này. Chuẩn RS485 cho phép 32 mạch truyền
và mạch nhận cùng nối vào đường dây bus đơn (với bộ repeater tự động và các bộ
truyền/nhận trở kháng cao, giới hạn này có thể mở rộng lên đến 256 node trên một
mạng). Bên cạnh đó, RS485 còn có thể chòu được các xung đột data (data collision)
và các điều kiện lỗi trên đường truyền.
Để giải quyết vấn đề xung đột data thường xuất hiện trên mạng multi-drop
network, các đơn vò phần cứng (converters, repeaters, micro-processor controls)
được thiết kế để luôn duy trì ở trạng thái nhận cho đến khi chúng đã sẵn sàng
truyền data. Một node master sẽ kích khởi một yêu cầu truyền đến một slave node
bằng cách đònh đòa chỉ node đó. Phần cứng phát hiện bit start của ký tự được truyền
và tự động cho phép bộ truyền làm việc. Sau khi một ký tự được truyền , phần cứng
sẽ trở về trạng thái nhận sau một vài micro giây. Khi có ký tự mới cần gửi, bộ
truyền sẽ tự động được kích lại. Như vậy, một slave node được đònh đòa chỉ có thể
đáp ứng ngay lập tức mà không cần thực hiện một khoảng delay dài để tránh xung
đột .
Những ưu điểm của RS485 so với RS232 :

•
Chi phí thấp.
Bộ truyền và bộ nhận thường không quá đắt và chỉ đòi hỏi một
nguồn đơn +5V (hoặc thấp hơn) để tạo ra mức áp tối thiểu là 1,5V tại ngõ ra vi
sai. Ngược lại, ngõ ra tối thiểu của RS232 là 5V cần một nguồn cung cấp kép
hoặc một chip có chi phí đáng kể để tạo ra các nguồn này.
•
Khả năng nối mạng.
Thay vì giới hạn ở 2 đơn vò, RS485 là giao diện có thể
cung cấp cho việc kết nối có nhiều bộ truyền và nhận.Với bộ nhận có trở kháng
cao kết hợp với bộ repeater, RS485 có thể cho kết nối lên đến 256 node.
•
Đường dây kết nối dài.
Một mạng RS485 có thể dài đến 4000 feet so với
RS232 có giới hạn từ 50 đến 100 feet.
•
Tốc độ nhanh.
RS485 có thể cho tốc độ lên đến 10 Megabits/giây.


Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 10
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 11


Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 12
I.2.2

Đường dây cân bằng và bất cân bằng:
Yếu tố chính cho phép RS485 có thể truyền qua một khoảng cách dài là
việc dùng đường dây cân bằng(vi sai). Mỗi tín hiệu được truyền trên một cặp dây,
với điện áp trên mỗi dây bằng với phần âm của điện áp trên dây còn lại. Bộ nhận
đáp ứng theo chênh lệch giữa các điện áp. Đường dây vi sai còn có một ưu điểm
lớn là khả năng loại nhiễu của nó.
Ngược lại, RS232 dùng dây bất cân bằng hay đơn cực (single ended), bộ
nhận đáp ứng theo sự khác biệt giữa mức điện áp tín hiệu và đường dây đất dùng
chung (một giao diện bất cân bằng có thể có nhiều dây đất-ground, nhưng tất cả
đều được nối lại với nhau).
Chuẩn TIA/EIA-485 gọi hai đường dây vi sai là A và B. Tại bộ truyền, tín
hiệu vào có mức logic TTL “high” sẽ làm mức áp trên dây A dương hơn trên dây
B, và mức logic “low” sẽ làm điện áp trên dây B dương hơn dây A. Tại bộ nhận,
nếu mức điện áp dây A dương hơn dây B, mức logic TTL xuất ra sẽ là mức high,
ngược lại sẽ là mức low.
So với mức điện áp đất, mỗi tín hiệu vào phải nằm trong tầm từ –7V đến
+12V. Điều này cho phép bộ truyền và bộ nhận có thể nối đất khác nhau. Mức
điện áp vi sai lớn nhất phải không được lớn hơn ±6V.

Đường dây cân bằng ổn đònh vì hai dây tín hiệu mang dòng xấp xỉ bằng và
ngược nhau. Điều này sẽ giảm nhiễu nhận được vì phần lớn điện áp nhiễu chênh
lệch nhau không nhiều trên hai dây. Bất cứ tín hiệu nhiễu nào xuất hiện trên đường
dây này sẽ bò triệt tiêu bởi một điện áp ngược lại trên dây kia. Tại bộ nhận cân
bằng, tín hiệu truyền được nhận với nhiễu đã bò triệt tiêu hoặc đã giảm đi phần lớn.
Ngược lại, trong giao diện bất cân bằng, bộ nhận phát hiện điện áp sai biệt giữa
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 13
đường dây tín hiệu và đất. Khi nhiều tín hiệu dùng chung một dây đất, dòng quay
về trên mỗi dây sẽ làm giảm điện áp trên dây đất dùng chung này.
Một thuận lợi khác trên đường dây cân bằng là chúng tránh được (trong một

giới hạn nào đó) sự chênh lệch điện thế trên dây đất giữa bộ truyền và bộ nhận.
Trong một liên kết dài, điện thế đất tại bộ truyền và bộ nhận có thể chênh nhau
đến vài volt. Đối với đường dây bất cân bằng, điều này có thể làm bộ nhận đọc sai
tín hiệu vào, nhưng đối với đường dây cân bằng, sự chênh lệch này không ảnh
hưởng gì bởi bộ nhận chỉ phân biệt mức logic trên đầu vào dựa vào sự khác biệt
điện áp giữa hai đường dây tín hiệu.
Trên thực tế, các linh kiện RS485 chỉ chòu được sự chênh lệch điện áp giữa
các đất trong giới hạn chỉ đònh trong datasheet. Một cách khác để khử hoặc giảm
vấn đề điện áp đất này là cách ly đường kết nối để điện thế đất của bộ truyền và
bộ nhận không bò ảnh hưởng lẫn nhau.
I.2.3

Yêu cầu về điện áp :
Giao diện RS485 chỉ dùng một nguồn đơn 5V, nhưng đây không phải là mức
logic tại bộ truyền và bộ nhận. Với một ngõ ra theo tiêu chuẩn , điện áp giữa đầu A
và B phải ít nhất là 1,5 V.
Mức điện áp giữa một đầu ra và đất thường không xác đònh nhưng mức điện
áp mode dùng chung (common-mode voltage) phải nằm trong khoảng ±7V. Nếu
giao diện đạt được sự cân bằng hoàn hảo, mức offset sẽ bằng một nửa tầm điện áp
nguồn. Bất cứ sự không cân bằng nào có thể làm tăng hoặc giảm mức offset này.
Tại bộ nhận RS485, tầm vi sai đầu vào A và B chỉ cần trên 0.2V tức 200mV.
Nếu áp tại A lớn hơn B 0.2V, bộ nhận sẽ hiểu đây là mức logic 1, ngược lại sẽ hiểu
là mức logic 0. Nếu chênh lệch giữa A và B nhỏ hơn 0.2V, mức logic sẽ không
được xác đònh.
Sự khác nhau về yêu cầu điện áp tại bộ truyền và bộ nhận tạo ra độ giới
hạn nhiễu (noise margin) khoảng 1.3V, tín hiệu vi sai có thể méo dạng hoặc có
xung nhiễu bằng 1.3V và tại bộ nhận vẫn nhận được đúng mức logic. Giới hạn
nhiễu này tuy nhỏ hơn so với ở RS232 nhưng ta nên nhớ rằng tín hiệu vi sai của
RS485 đã được triệt tiêu phần lớn nhiễu từ khi mới bắt đầu.
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH

SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 14


I.2.4

Yêu cầu về dòng:
Dòng điện trong nối kết RS485 thay đổi tùy theo trở kháng của các linh
kiện trên liên kết, các linh kiện này bao gồm bộ truyền, cáp, bộ nhận và các trở
kháng đầu cuối. Trở kháng ngõ ra thấp và cáp có điện trở nhỏ cho phép tốc độ
nhanh và bảo đảm bộ nhận nhận được tín hiệu lớn nhất có thể. Trở kháng thấp tại
bộ nhận giảm dòng điện trong liên kết và tăng tuổi thọ pin (nếu liên kết dùng
nguồn pin).
Điện trở đầu cuối khi được dùng có ảnh hưởng nhiều nhất đến dòng tiêu thụ
trong liên kết. Nhiều liên kết RS485 dùng điện trở 120 Ohm trên đường dây vi sai
tại hai đầu cuối của kết nối. Sự kết hợp song song hai điện trở này là 60 Ohm. Với
liên kết ngắn, tốc độ chậm, nếu không mắc hai điện trở này sẽ giảm được công
suất tiêu thụ.
Khi không dùng điện trở đầu cuối, trở kháng vào của bộ nhận sẽ ảnh hưởng
nhiều nhất đến tổng trở nối tiếp. Tổng trở kháng vào thay đổi tùy theo số lượng các
bộ nhận và trở kháng vào của chúng.
Một bộ truyền RS485 có thể lái đến 32 tải đơn vò (unit load). Chuẩn
TIA/EIA-485 đònh nghóa một tải đơn vò dựa theo dòng điện. Một bộ nhận tải đơn vò
sẽ tiêu thụ dòng không quá giá trò chỉ đònh tại điện áp vào lớn nhất. Với điện áp
vào bộ nhận là 12V so với đất, một bộ nhận có tải đơn vò sẽ tiêu thụ dòng không
quá 1mA. Khi điện áp này là -7V, dòng tiêu thụ không quá -0.8mA. Để thỏa mãn
yêu cầu này, bộ nhận phải có trở kháng vào là ít nhất là 12,000 Ohm giữa mỗi đầu
vào vi sai và nguồn hoặc đất, tùy theo chiều dòng điện.
Với một bộ nhận tương đương tải đơn vò, trở kháng trên mỗi đầu vào là
12,000 Ohm (chú ý, đây là trở kháng từ một đầu vào với đất hoặc nguồn, không
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH

SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 15
phải là trở kháng giữa hai đầu vào). Nếu có hai bộ nhận, trở kháng song song sẽ là
6000 Ohm. Khi số bộ nhận lên 32, trở kháng song song kết hợp của các đầu vào sẽ
chỉ còn 375 Ohm.
Trở kháng vào có thể được tăng lên nếu dùng các bộ nhận bằng một phần
tải đơn vò. Chẳng hạn, trở kháng vào của một bộ nhận bằng 1/8 tải đơn vò là 96,000
Ohm, tổng trở kháng song song của 32 bộ là 3000 Ohm, các bộ nhận này có tốc độ
chậm hơn các bộ nhận khác, mặc dù có một số, chẳng hạn MAX3088, hỗ trợ tốc độ
lên đến 10Mbps.
I.2.5

Tốc độ

Một liên kết RS485 có thể cho tốc độ lên đến 10Mbps hoặc dài tới 4000 feet
nhưng hai chỉ số này không đi kèm nhau. Đường cáp càng dài có tốc độ càng chậm.
Trên khoảng cách dài, điện dung của dây làm chậm sự chuyển đổi tín hiệu (signal
transition).
Tại tốc độ 90 kps, RS485 và RS422 cho phép độ dài cáp truyền lên 4000
feet. Với tốc độ nhanh hơn, giới hạn lớn nhất có thể được của dây cáp sẽ giảm
xuống, khoảng 400 feet ở 1Mbps và 50 feet tại 10 Mbps.
I.2.6

Full duplex
Giao diện RS485 được thiết kế để sử dụng trong hệ thống có nhiều node, với
một hoặc nhiều bộ truyền hoặc nhận. Phần lớn các kết nối RS485 đều là bán song
công, trong đó bộ truyền và nhận dùng chung một đường tín hiệu. Tuy nhiên, ta
cũng có thể dùng RS485 dưới dạng song công, mỗi hướng truyền dùng một đường
tín hiệu riêng. Đây là giải pháp đơn giản khi ta muốn tạo một kết nối dài, song
công giữa các microcontrollers. Các chip dùng cho RS485 cũng nhỏ hơn, đơn giản
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH

SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 16
hơn và rẻ hơn so với RS232. Thuận lợi của cách kết nối này là nó tiết kiệm thời
gian cho các slave (bộ nhận) vì chúng không phải đọc tín hiệu trả lời (master) từ
các slave được hỏi. Tuy nhiên, nếu dùng đường dây dài, chi phí sẽ tăng đáng kể.
I.2.7

Half Duplex
Nhiều liên kết RS485 ở dạng bán song công, với nhiều bộ nhận và truyền
dùng chung một đường tín hiệu. Khi một liên kết có 3 node hoặc nhiều hơn, ta chú
ý rằng chỉ có một đường tín hiệu và chỉ có một node được truyền tại mỗi thời điểm.
Do đó cần bảo đảm đường truyền đang ở trạng thái free khi một node muốn truyền.
I.2.8

Mạch bảo vệ bên trong
Trong kết nối bán song công, chỉ có một bộ truyền được cho phép tại một
thời điểm nhưng cho dù được thiết kế cẩn thận đến đâu, vẫn có thể có trường hợp
tại một thời điểm nào đó hai hoặc nhiều bộ truyền đều được enable cùng một lúc.
Khi điều này xảy ra, nếu các driver kéo đường dây theo các trạng thái ngược nhau,
tín hiệu trên đường dây sẽ ở mức logic không xác đònh, hiện tượng này gọi là sự
tranh chấp trên đường dây (line contention).
Tất cả các chip RS485 đều có giới hạn dòng (curent limiting) và tự động
shutdown do quá nhiệt (thermal shutdown) để bảo vệ chip nếu có nhiều hơn một bộ
nhận được cho phép cùng lúc. Giới hạn dòng hạn chế dòng ra của bộ truyền. Theo
chuẩn TIA/EIA-485 mức giới hạn này phải dưới 250mA. Nếu ngõ ra output tiếp tục
đưa ra dòng cao, nhiệt độ của chip sẽ tăng lên và cuối cùng mạch bảo vệ quá nhiệt
bên trong chip sẽ chuyển ngõ ra sang trạng thái trở kháng cao(high-impedance
state). Điều này cũng đồng nghóa với việc ngõ ra sẽ không thể sử dụng cho tới khi
nó được hạ nhiệt, nhưng bảo đảm linh kiện sẽ không bò hư.
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 17

Typical RS485 two wire network
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 18
I.2.9

Đường dây dài và ngắn (Long and Short Lines)
Một liên kết RS485 có thể là đường dây dài hoặc ngắn, khái niệm dài hay
ngắn không đề cập đến chiều dài vật lý mà muốn nói đến khoảng thời gian yêu
cầu để một tín hiệu truyền trên đường dây đến bộ nhận. Thời gian này thay đổi
theo chiều dài dây, tần số sóng mang và tốc độ của tín hiệu.
Khi đường dây ngắn và tần số thấp, thời gian yêu cầu để tín hiệu truyền trên
đường dây ít ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu, và đường dây được gọi là short
line. Nói chung, short line có thể hiểu là dây dẫn hoàn hảo, có trở kháng bằng zero.
Khi ngõ ra chuyển đổi trạng thái, ta có thể chắc rằng tại đầu cuối của kết nối nhận
được ngay lập tức mức tín hiệu đúng.
Khi đường dây là dài và tần số lớn, thời gian để một tín hiệu truyền trên dây
mang ý nghóa quan trọng. Đường dây lúc này được gọi là long line hay transmision
line. Trên đường dây dài (long line) các linh kiện thích hợp tại đầu cuối sẽ bảo đảm
bộ nhận nhận được tín hiệu đúng bằng cách giảm điện áp phản xạ (reflected
voltage) trên đường dây.
Theo nguyên tắc chung, một kết nối là đường dây dài nếu thời gian lên (rise
time) của tín hiệu nhỏ hơn 4 lần thời gian delay một chiều (one-way cable delay).
Thời gian delay một chiều, one-way delay, được đònh nghóa là thời gian để tín hiệu
truyền từ driver đến receiver. Hay nói cách khác, nếu one-way cable delay lớn hơn
1/4 rise time (giá trò phân số này có thể thay đổi, một số tài liệu dùng 1/2 hoặc 1/4 ),
ta có đường dây dài. RS232 luôn được coi là short line do sự giới hạn chiều dài
đường truyền và tốc dộ thấp. Giá trò này có thể tính bằng cách lấy độ dài dây chia
cho tốc độ truyền của tín hiệu. Đối với dây cáp đồng tốc độ truyền của tín hiệu
điện bằng 2/3 hoặc 3/4 tốc độ ánh sáng, khoảng từ 200 triệu m/s (hay 8 inches/ns)

đến 225 triệu m/s (9 inches/ns). Sau đây là một số thời gian delay một chiều theo
các độ dài cable khác nhau.
Length(ft) 2 10 100 1000 4000
One-way delay (µs) 0.003 0.015 0.15 1.5 15
Nếu thời gian lên của tín hiệu không được biết, có một cách khác để xác
đònh đường dây là dài hay ngắn là so sánh độ rộng ngắn nhất có thể của một bit với
one-way delay. Nếu độ rộng bít lớn hơn 40 lần thời gian delay, bất cứ sự phản xạ
nào cũng sẽ xác lập về 0 trước khi bộ nhận đọc các bit.
Nếu dùng SN75176, thời gian lên ( tra trong datasheet) là :
t
PLH
= 21 ns (typical) hoặc 35 ns (maximum)
¼ t
PLH
= 5,25 ns
Như vậy nếu lấy tốc độ truyền trên dây cáp đồng bằng 2/3 tốc độ ánh sáng
tức 8 inches/ns thì đường dây có độ dài < 5,25ns x 8 inches/ns = 42 inches sẽ được
coi là short line.
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 19
I.2.10

Line terminations
Mỗi transmission line tức long line đều có một trở kháng đặc tính (character
impedance). Giá trò này thay đổi tuỳ theo bán kính dây, khoảng cách với các dây
khác trong một đường cáp và dạng cách ly (insulation). Nó là hằng số với chiều dài
dây.
Trở kháng đặc tính là một thông số quan trọng vì ban đầu bộ nhận sẽ xem
transmission line như là một tải (bằng với trở kháng đặc tính của dây). Tải này sẽ
quyết đònh dòng chạy trong dây khi điện áp được cấp hay khi ngõ ra chuyển đổi

trạng thái. Nếu tải của bộ nhận hoà hợp với trở kháng đặc tính, tín hiệu được
truyền sẽ rơi trên đầu cuối với độ méo dạng được giảm đi tối thiểu do sự phản xạ
về áp cũng như dòng đã ở trạng thái xác lập. Nếu hai giá trò này không bằng nhau,
sự phản xạ sẽ xảy ra, tín hiệu được truyền đi sẽ không được hấp thụ đầy đủ tại bộ
nhận, một phần sẽ bò phản xạ lại trên đường dây. Điều này sẽ làm bộ nhận đọc sai
mức logic cần thiết.
Trong tất cả các trường hợp, sự phản xạ xảy ra rất nhanh, trong suốt và ngay
sau khi ngõ ra chuyển đổi trạng thái. Chỉ có sự khác biệt là trên đường dây dài sự
phản xạ xảy ra lâu hơn và đủ để bộ nhận đọc sai mức logic. Đối với đường dây
ngắn (short line), sự phản xạ nhanh chóng kết thúc và không ảnh hưởng đến mức
logic cần nhận.
Để tránh trường hợp này ta cần hoà hợp trở kháng, tức làm cho trở kháng
đặc tính của dây bằng với trở kháng đầu vào của bộ nhận. Để thực hiện việc hoà
hợp trở kháng, có nhiều cách khác nhau nhưng cách thường dùng nhất là mắc một
điện trở bằng với trở kháng đặc tính (thường có giá trò 120 Ohm hoặc 100 Ohm) nối
giữa hai đường dây vi sai (parallel termination). Khi có hai hoặc nhiều hơn driver
cùng chia sẻ một cặp dây, mỗi đầu cuối của liên kết được mắc một điện trở 120
Ohms, cho dù có bao nhiêu node trên đường dây, chỉ nên có không quá 2 điện trở
đầu cuối (R
T
). Tuy nhiên, việc dùng các điện trở này cũng làm tăng tải trên đường
dây, mạch lắp đặt phức tạp hơn, làm thay đổi điện áp phân cực và việc kiểm tra hệ
thống cũng trở nên khó khăn hơn.
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 20

Để quyết đònh có nên dùng các trở kháng đầu cuối hay không tùy thuộc vào
chiều dài cáp và tốc độ truyền dữ liệucủa hệ thống. Như ở trên ta đã thấy, đối vơi
short line, việc hoà hợp tải là không cần thiết bởi sự phản xạ không có ảnh hưởng
nhiều đến tín hiệu truyền. Bên cạnh đó, ta cũng tiết kiệm năng lượng và mạch kết

nối cũng sẽ đơn giản hơn.
I.2.11

Mạch phân cực (Biasing)
Một mạng RS485 phải được thiết kế sao cho chỉ có một node đóng vai trò là
driver được cho phép tại mỗi thời điểm. Để thực hiện điều này, mỗi node muốn
truyền phải đợi cho đến khi node truyền trước đó hoàn thành việc truyền dữ liệu và
đã được disable. Như vậy chắc chắn có một khoảng thời gian nào đó tất cả driver
đều bò cấm (disable).
Nếu không có bộ truyền nào được phép, mức tín hiệu tại đầu vào bộ nhận
có thể ở trạng thái không xác đònh. Nếu bộ nhận phát hiện mức logic 0, nó sẽ hiểu
đó là bit Start và cố gắng đọc một byte. Do đó, cần giữ mạng RS485 ở trạng thái
“iddle” ( tức mức 1, V
A
> V
B
) trong thời gian không có driver nào được enable.
Phần lớn các chip RS485 đều có mạch phân cực bên trong nhằm giữ điện áp
tại A luôn dương hơn điện áp tại B khi không có driver nào thực hiện việc truyền
dữ liệu, tuy nhiên khi mắc thêm điện trở đầu cuối, chức năng này bò mất tác dụng.
Một mạch phân cực tiêu biểu bên trong chip gồm 1 điện trở 100K kéo dây A lên
nguồn và một điện trở 100 K kéo dây B xuống đất. Nếu mắc thêm một điện trở 120
Ohm giữa hai dây A và B , áp rơi trên điện trở này sẽ bằng :
120 x 5V/(2x100K +120) ≈ 3mV << 200 mV
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 21
Một trong các phương pháp để giải quyết vấn đề này là mắc các điện trở
nhỏ hơn song song với mạch phân cực bên trong sao cho phần điện áp nối tiếp rơi
trên điện trở đầu cuối lớn hơn 200 mV.

Các điện trở phân cực (biasing resistor) và liên kết song song giữa điện trở
đầu cuối và trở kháng vào của bộ nhận tạo nên một bộ phân áp. Điện trở phân cực
lấy giá trò 470 Ohm hoạt động khá tốt với mọi liên kết dùng hai điện trở đầu cuối
có 32 tải đơn vò và xài nguồn 5V. Điện trở phân cực nhỏ hơn sẽ tăng độ dự trữ
nhiễu (noise margin) nhưng cũng làm tăng công suất tiêu thụ. Nếu dùng điện trở
đầu cuối lớn hơn 120 Ohm, các điện trở phân cực có thể lấy giá trò lơn hơn một chút,
chẳng hạn, một mạng RS485 dùng R
T
= 150 Ohms có thể dùng điện trở phân cực
bằng 560 Ohm. Với mạch phân cực như trên, nếu mắc thêm một điện trở 120 Ohm
giữa hai dây A và B, điện áp rơi trên điện trở này ở trạng thái iddle là :
V
T
≤ 120 x 5V /(2x470 +120) ≈ 566 mV ( giá trò thực đo được gần 400 mV)
I.2.12

Cáp xoắn (Twisted-pair Cable)
Một trong các phương pháp giảm ảnh hưởng của nhiễu là dùng cặp cáp xoắn
để nối kết mạng giữa các node. Trên một cặp dây xoắn, mỗi nút xoắn sẽ làm thay
đổi vò trí dây, bất cứ nhiễu từ nào sinh ra trên một dây này sẽ bò triệt tiêu bởi một
nhiễu bằng và có giá trò ngược lại trên đường dây kia ở nút xoắn kế tiếp.
Trường từ sinh ra trong mạch tỉ lệ với khoảng cách giữa các dây dẫn, nếu
xoắn hai dây thật chặt với nhau sẽ giảm khoảng cách này và do đó cũng làm giảm
trường từ và lượng nhiễu sinh ra. Với cáp chứa hai cặp dây xoắn, một cặp có thể
dùng cho tín hiệu RS485 và cặp còn lại nối đất.
I.2.13

Ground in a differential link
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 22

Dòng điện trong đường dây cân bằng RS485 xấp xỉ nhau (nearly, but not
exactly, equal). Dòng điện trong dây đất có thể rất nhỏ nhưng không bằng zero.
Nếu không nối đất, dòng trả về phải tiêu tán ở đâu đó và có thể sự phát xạ năng
lượng sẽ tạo nên hiệu ứng EMI.
Trong một vài kết nối RS485, tất cả các node và ngay cả chính liên kết đều
dùng chung một dây đất. Một số kết nối cách ly liên kết và node. Trong cả hai
trường hợp, tất cả driver và receiver của mạng đều nên nối chung dây đất (cho dù
các dây đất này ở các nguồn khác nhau). Cáp RS485 sẽ có một dây nối các ground
của các node với nhau hoặc nguồn cung cấp cho các node sẽ dùng chung đất, có
thể dùng dây mắc chung hoặc qua earth ground. Trong liên kết ngắn (short link),
nhiều node có thể được cấp điện từ một nguồn chung,
Nếu mỗi node dùng nguồn cung cấp từ các hệ thống khác nhau, điện thế
trên đường dây đất của mỗi node có thể chênh lệch nhau, một điện trở 100 Ohm
0,5W mắc giữa đất của node và dây đất của liên kết sẽ bảo vệ linh kiện mạng
bằng cách hạn dòng trên đường dây đất trong trường hợp điện thế đất thay đổi.


Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 23
CHƯƠNG III
MẠNG TRUYỀN THÔNG
I.
Kênh truyền thông
I.1

Khái niệm
Kênh truyền thông đơn giản là một đường vật lý dùng để kết nối hai thiết bò
truyền thông (Data Terminal Equipment - DTE), đường này có thể là cáp điện, cáp
quang hoặc vô tuyến
I.2

Phân loại kênh:
Về cơ bản kênh truyền thông có thể được chia ra thành hai loại kênh truyền
tín hiệu tương tự (analog) và kênh truyền tín hiệu số (digital).
Tín hiệu số truyền trong kênh truyền có thể được mã hoá và truyền đi
nguyên dạng dữ liệu ban đầu mà không qua điều chế, khi đó ta có truyền dữ liệu
dải nền (baseband transmission). Mặt khác, tín hiệu số có thể được điều chế bằng
sóng mang cao tần để truyền đi trong miền tần số cao sử dụng các kỹ thuật điều
chế số như ASK (điều chế theo biên độ), FSK(điều chế theo tần số), PSK(điều chế
theo pha),….
I.3

Băng thông và tốc độ bit
Mỗi kênh được thiết kế gắn liền với loại tín hiệu mà nó đảm nhận việc
truyền tải, chẳng hạn kênh truyền hình sẽ truyền tín hiệu hình ảnh, kênh điện thoại
chỉ truyền tín hiệu tiếng nói. Đối với kênh analog, việc đònh nghóa băng thông khá
rõ ràng, đó là khoảng cách giữa tần số thấp nhất với tần số cao nhất của tín hiệu
mà nó truyền đi. Ví dụ, kênh điện thoại có khả năng truyền tín hiệu tiếng nói có
tần số từ 0 Hz đến 4000 Hz nên nó có băng thông là 4KHz.
Đối với kênh truyền tín hiệu số, người ta thường quan tâm đến tổng số bit
thông tin được truyền đi trong một giây. Đại lượng này được gọi là tốc độ truyền dữ
liệu của kênh. Tốc độ truyền dữ liệu và băng thông của một kênh có liên quan tỷ
lệ thuận với nhau, tuy nhiên chúng còn tuỳ thuộc vào kỹ thuật điều chế.
I.4

Kênh thuê riêng (leased line) và kênh quay số (dial-up)
Đối với các kết nối tạm thời giữa hai đầu truyền tin, người ta dùng cơ chế
quay số, còn gọi là kênh dùng chung. Người có yêu cầu kết nối sẽ thực hiện việc
quay số đến nhà cung cấp dòch vụ và được bộ chuyển mạch (tại tổng đài) dò tìm
một kênh còn rãnh để cung ứng, sau khi phiên kết nối chấm dứt, kênh truyền sẽ

được trả về trạng thái tự do, sẳn sàng phục vụ cho cuộc kết nối khác. Khác với
kênh quay số là kênh thuê riêng; kênh này được thiết lập một lần và dùng cho kết
nối thường xuyên 24 giờ mỗi ngày.
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 24
I.5

Điều chế tín hiệu
Khi muốn truyền thông tin từ một điểm này tới một điểm khác, tín hiệu cần
phải được điều chế nhờ sóng mang qua một trong các kỹ thuật điều chế thích hợp.
Thực chất là sóng mang chỉ truyền đi bản mã của tín hiệu chứ không phải là tín
hiệu thực sự và như vậy bên nhận chỉ nhận được bản mã này và suy đoán để tạo ra
bản sao của tín hiệu thực.
I.6

Các kỹ thuật điều chế
I.6.1

Điều biên (AM – Amplitude Modulation)
Kỹ thuật điều biên làm việc dựa trên nguyên tắc làm biến thiên biên độ
sóng mang để mã hoá tín hiệu, tạo thành 1 hoặc 2 đường bao đối xứng. Kỹ thuật
này thường dùng trong phát thanh với dãi tần trung bình.
I.6.2

Điều tần (FM – Frequency Modulation)
Kỹ thuật điều tần dùng sự biến thiên tần số của sóng mang để mã hoá tín
hiệu. Một số modem làm việc theo nguyên tắc điều tần để chuyển thông tin máy
tính thành tín hiệu tương tự thuộc dải phổ tiếng nói.
I.6.3

Điều pha (PM – Phase Modulation)
Phương pháp điều pha hoạt động theo nguyên tắc thay đổi pha của sóng
mang theo sự biến thiên của tín hiệu. Phương pháp PM thường được ứng dụng trong
kỹ thuật truyền hình mày analog.
I.7

Sự đồng bộ trong điều chế số
Sự đồng bộ trong điều chế số cũng như truyền dữ liệu là vô cùng quan trọng
nhằm bảo đảm cho bên thu nhận được thông tin một cách chính xác và như vậy
phải có một sự nhòp nhàng ăn khớp giữa bên phát và bên thu. Việc này được thực
hiện bằng nhiều cách tuỳ thuộc vào phương thức truyền. Chẳng hạn đối với truyền
đồng bộ hướng bit, bên phát sẽ xen bit đồng bộ vào chuỗi bit thông tin, đối với
truyền thông đồng bộ hướng ký tự, sự đồng bộ được thực hiện bằng cách truyền đi
những ký tự SYN; đối với truyền dò bộ nối tiếp, bên phát sẽ gắn thêm các bit start
và stop vào từ mã (code).
I.8

Kiểu truyền
Về cơ bản có thể nói có hai kiểu truyền dữ liệu nối tiếp và song song. Với
kiểu truyền song song, nhiều bit thông tin đi đồng thời trên nhóm đường dây vật lý
hoặc nhóm kên logic trong khi đối với kiểu truyền nối tiếp các bit thông tin được
truyền tuần tự trên 1 đường dây hoặc 1 kênh.
I.9

Truyền dữ liệu
I.9.1

Khái niệm
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 25

Cấu hình tiêu biểu của hệ thống truyền dữ liệu bao gồm:
!
Máy host, còn gọi là máy tính chủ, có thể là một PC, một máy
mainframe hoặc minicomputer có nhiệm vụ cung cấp dữ liệu hoặc tài
nguyên khác cho đầu cuối. Kiểu kết nối giữa máy chủ và máy tính trong
mạng thường dùng theo kiểu kết nối xa qua cáp, vô tuyến.
!
Máy tính nhận - trạm làm việc là một PC, một workstation hay một
terminal, lấy dữ liệu hoặc lấy kết quả tính toán từ máy tính chủ.
I.9.2

Protocol
Dữ liệu khi truyền giữa các máy tính phải được đóng gói theo một cách thức
xác đònh nào đó để nơi thu và nơi phát có thể thống nhất hiểu nhau mà thu phát dữ
liệu. Cách thức truyền tin, đóng gói dữ liệu được gọi là giao thức truyền thông tin
(hay còn gọi là Protocol)
Protocol có thể xem là một bộ các qui ước ràng buộc về trao đổi thông tin.
Khi cài đặt nó có thể là một driver hoặc một đoạn mã trong firmware, hay trong
chương trình ứng dụng.
Tổng quát, protocol có 4 tác vụ cơ bản :
o Request : yêu cầu thực hiện một thao tác
o Indication : Thông báo đã nhận được một sự kiện đang chờ xử lý
o Reponse : Trả lời rằng chấp nhận hoặc không chấp nhận đối với yêu
cầu sự kiện xử lý
o Confirm : Báo cáo rằng bên kia (hoặc lớp khác) đã phúc đáp yêu cầu.

Request
Confirm
Indication
Reponse

Bên A Bên B
Các tác vụ cơ bản của một giao thức

Hai kiểu liên lạc của Protocol:
Hoạt động của protocol được chia thành hai loại, đó là liên lạc không kết
nối (connectionles) và liên lạc hướng kết nối (connection oriented).
Đối với các protocol không kết nối, việc truyền dữ liệu rất đơn giản, chỉ cần
truyền các gói dữ liệu đến nơi mà nó quan hệ trực tiếp mà không cần biết gói sẽ đi
đường nào và dó nhiên trên gói dữ liệu đó có chứa đòa chỉ nơi nhận. Thao tác truyền
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 26
tin như thế giống như một người đem bức thư tới bưu điện gần nhà để gởi cho một
người ở xa.
Đối với các protocol có kết nối, việc trao đổi dữ liệu tiến hành cẩn thận hơn.
Đầu tiên là gởi yêu cầu kết nối vơi bên đối phương, kế tiếp là thủ tục bắt tay
(handshaking) và sau đó là trao đổi thông tin. Cuối cùng là thủ tục kết thúc kết nối.
Tiến trình này tương tự như một người gọi điện thoại để trao đổi thông tin với người
ở xa. Các bước của tiến trình liên lạc hướng kết nối xảy ra theo mô tả sau :
Connection Request
Data
ACK
Connection Confirm
Connection Indication
Connection Reponse
Connection Request Connection Indication
Connection Reponse
Connection Confirm
Bên A Bên B
Bước 1 : Kết nối và bắt tay (quay số và nhấc máy)
Bước 2 : Truyền dữ liệu (nói chuyện, trao đổi)

Bước 3 : Chấm dứt kết nối (cúp máy)
Mô tả protocol có kết nối

Tóm lại, giao thức truyền thông tin là một tập hợp các qui đònh về thủ tục
truyền thông như độ dài gói dữ liệu, phương thức kiểm lỗi, kiểu truyền thông,
phương pháp điều khiển luồng … được cài đặt tại máy chủ và máy tính nhận hoặc
các thiết bò mạng dưới dạng phần mềm ứng dụng.
I.9.3

Cơ sở truyền dữ liệu
Mạng giám sát và điều khiển GVHD : Ths. LÊ TUẤN ANH
SVTH : Nguyễn Quốc Tuấn Trang 27
!
Từ mã (code word) là một chuỗi bit mã hóa dạng nhò phân cho một đơn
vò thông tin là ký tự. Tập hợp các đơn vò thông tin được mã hoá theo một
quy luật xác đònh tạo ra bộ mã. Trông truyền thông, bộ mã hay gặp là bộ
mã ASCII.
!
Byte là sự kết hợp 8 bit liên tục mà đôi khi còn gọi là octet hay octave.
Đây là một đơn vò bộ nhớ, còn được gọi là ô nhớ trong bộ nhớ máy tính.
Các kiểu đường truyền
!
Đơn công (Simplex Communication) :
Là kiểu truyền thông một chiều. Dữ liệu chỉ có thể truyền đi theo một chiều
từ thiết bò này sang thiết bò khác mà không có chiều ngược lại. Phương pháp này
được áp dụng nhiều trong mạng nhắn tin paging, các hệ thống broadcast như phát
thanh, truyền hình.

!
Bán song công (Half Duplex Communication ) :

Kiểu này cho phép hai đầu truyền tin có thể thu và phát thông tin trên cùng
một kênh truyền vật lý nhưng hai quá trình không được phép xảy ra đồng thời,tại
một thời điểm chỉ có một node truyền và một node nhận.

!
Song công (Full Duplex Communication ) :
Đây là kiểu truyền thông trong đó hai quá trình thu và phát có thể xảy ra
đồng thời trên cùng một kênh truyền vật lý, dữ liệu được phép truyền đồng thời
giữa hai thiết bò. Kiểu truyền thông này thường được ứng dụng trong mạng điện
thoại.

I.9.4

Kiểm soát sai số