Bài giảng Kiến trúc máy tính Bài 7

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Giảng viên: ThS. Phan Thanh Tồn

v1.0014103214

1


BÀI 7
GHÉP NỐI MÁY TÍNH VỚI
THIẾT BỊ NGOẠI VI
Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn

v1.0014103214

2


MỤC TIÊU BÀI HỌC

•

Mơ tả được q trình vào/ra dữ liệu trong máy tính.

•

Liệt kê được các loại thiết bị ngoại vi thơng dụng.

•

Mơ tả được ngun tắc hoạt động và cấu tạo của một

số thiết bị ngoại vi thông dụng.

v1.0014103214

3


CÁC KIẾN THỨC CẦN CÓ

Để hiểu rõ bài này, yêu cầu học viên cần có các kiến
thức cơ bản liên quan đến các mơn học sau:
•

Kỹ thuật số;

•

Kỹ thuật điện tử.

v1.0014103214

4


HƯỚNG DẪN HỌC

•

Đọc tài liệu và tóm tắt những nội dung chính của từng bài.

•

Ln liên hệ và lấy ví dụ thực tế khi học đến từng vấn đề̀ và khái niệm.

•

Sử dụng các ngơn ngữ lập trình cơ bản như Pascal, C,… Để cài đặt một số thuật
toán trong bài học.

•

Làm bài tập và luyện thi trắc nghiệm theo yêu cầu từng bài.

v1.0014103214

5


CẤU TRÚC NỘI DUNG

7.1. Quá trình vào/ra
7.2. Các cổng ghép nối vào ra đa năng
7.3. Modem
7.4. Bàn phím
7.5. Chuột
7.6. Màn hình

v1.0014103214

6

7.1. QUÁ TRÌNH VÀO/RA

7.1.1. Các phương pháp
định địa chỉ vào/ra

7.1.2. Q trình móc nối
thơng tin

7.1.3. Q trình trao đổi
dữ liệu

v1.0014103214

7


7.1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH ĐỊA CHỈ THIẾT BỊ NGOẠI VI
•

Mỗi thiết bị ngoại vi có một địa chỉ xác định

•

Có 2 phương pháp định địa chỉ cho thiết bị ngoại vi
 Vào/ra ánh xạ bộ nhớ
 Thiết bị ngoại vi được định địa chỉ trong cùng không gian địa chỉ với bộ nhớ
chính
 Thiết bị ngoại vi chiếm một vùng trong khơng gian địa chỉ bộ nhớ

 Ví dụ: Địa chỉ card màn hình thường là: A0000h – C7FFFh
 Vào/ra tách biệt
 Thiết bị ngoại vi được định địa chỉ trong một không gian tách biệt với không
gian bộ nhớ chính.
 Các địa chỉ trong khơng gian này gọi là các cổng (port).

v1.0014103214

8


7.1.2. Q TRÌNH MĨC NỐI THƠNG TIN
•
•
••

Thơng
Máy
tính
tingửi
khơng
dữ liệu
có móc
ra thiết
nối:bịCác
ngoại
bên
vi trao
sẽ sử
đổi

dụng
thơng
lệnh
tinghi
vớidữ
nhau
liệukhơng
vào port.
cần tín hiệu
móc
nối, khơng
cần kiểm
tra từ
sựthiết
sẵn sàng
củavicác
bên.
Máy tính
muốn nhận
dữ liệu
bị ngoại
sẽ sử
dụng lệnh đọc dữ liệu từ port.
Thông
tin có
móc nối
Các cổng
thường
có các thanh ghi để chứa dữ liệu tạm thời (thanh ghi đệm số liệu),
và

ghihiệu
điềumóc
khiển.
 các
Sử thanh
dụng tín
nối;

•

Q
 Kiểm
trình tra
phát
trạng
và thu
thái các
sẵn tín
sàng
hiệu
củađiều
cáckhiển
bên. giữa các bên gọi là q trình móc nối
thơng tin.

•

Các tín hiệu điều khiển gọi là các tín hiệu móc nối.
Events at Host 1

Events at Host 2

Send FIN + ACK
Receive FIN + ACK
Send FIN + ACK
Receive Fin + ACK
Send Ack

Receive ACK

v1.0014103214

9


7.1.3. Q TRÌNH TRAO ĐỔI DỮ LIỆU
•

Q trình trao đổi dữ liệu giữa VXL với thiết bị ngoại vi được thực hiện theo các
bước sau:
 Xác định xem có thiết bị ngoại vi nào sẵn sàng trao đổi dữ liệu với
VXL chưa;
 Định địa chỉ của thiết bị ngoại vi sẽ trao đổi;
 Giải quyết tranh chấp nếu có nhiều thiết bị cùng muốn trao đổi thông tin
với VXL;
 Phát các tín hiệu điều khiển và đồng bộ để trao đổi dữ liệu.

•

Có các phương pháp vào/ra như sau:

v1.0014103214

10


7.1.3. Q TRÌNH TRAO ĐỔI DỮ LIỆU
•

Vào/ra bằng chương trình:
 Phương pháp thông tin khởi phát từ bộ VXL
 Bộ VXL, bộ nhớ, thiết bị ngoại vi trao đổi thông tin qua các lệnh của chương trình.
Thường sử dụng 2 phương pháp:

•



Phương pháp hỏi vịng: Chương trình liên tục kiểm tra trạng thái sẵn sàng
của các thiết bị ngoại vi xem có u cầu trao đổi dữ liệu hay khơng? Khi có
một thiết bị ngoại vi sẵn sàng thì chương trình sẽ nhảy vào chương trình con
phục vụ rồi tiếp tục kiểm tra thiết bị ngoại vi kế tiếp



Phương pháp ngắt: Thiết bị ngoại vi gửi yêu cầu phục vụ tới bộ VXL, VXL sẽ
dừng công việc đang thực hiện nhảy vào chương trình con phục vụ ngắt. Sau
khi thực hiện xong chương trình con phục vụ ngắt sẽ quay lại đúng vị trí tạm
dừng để thực hiện tiếp chương trình chính.

Vào ra bằng DMA: Phương pháp vào/ra thực hiện bằng phần cứng.

v1.0014103214

11


7.2. CÁC CỔNG GHÉP NỐI VÀO/RA ĐA NĂNG

7.2.1. Cổng song song LPT

7.2.2. Cổng nối tiếp COM

v1.0014103214

12


7.2.1. CỔNG SONG SONG LPT

•

Cổng song có đầu nối theo chuẩn D-25.

•

Sử dụng cho cả phát và nhận tín hiệu.

•

Sử dụng chủ yếu để kết nối với máy in.

v1.0014103214

13


7.2.1. CỔNG SONG SONG LPT
Sơ đồ ghép nối song song ra cổng LPT

v1.0014103214

14


7.2.1. CỔNG SONG SONG LPT (tiếp theo)
•

Một số thanh ghi của cổng LPT
Thanh ghi số liệu
7

0

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

Tín hiệu máy in

9

8

7

6

5

4

3

2

Số chân cắm

 8 bit số liệu;
 Thanh ghi 2 hướng.

v1.0014103214

15


7.2.1. CỔNG SONG SONG LPT (tiếp theo)
Thanh ghi trạng thái
7

0

BSY ACK

PAP

OFON

FEH

11

12

13

15

10

x

x

x

Tín hiệu máy in
Số chân cắm

Tín hiệu máy in

Trạng thái
1

0

BSY: Bận

Máy in không kết nối

Máy in bận

ACK: Ghi nhận

Đang truyền số liệu

Truyền xong

PAP: Giấy in

Khơng có giấy in

Có giấy

OFON: Trạng thái

Máy in on-line

Máy in ở trạng thái off-line

FEH: Lỗi

Khơng có lỗi máy in

Có lỗi

X: Khơng sử dụng
v1.0014103214

16


7.2.1. CỔNG SONG SONG LPT (tiếp theo)
 Thanh ghi điều khiển
7

0

x

x

x

IRQ

DSL

INI

ALF

STR

Tín hiệu máy in

17

16

14

1

Số chân cắm



IRQ: Yêu cầu ngắt, 1: cho phép, 0: không cho phép;



DSL: Chọn máy in, 1: chọn, 0: không chọn;



INI: Khởi động máy in, 1: máy in đang hoạt động bình thường, 0: máy in
đang khởi động;



ALF: Xuống dịng tự động, 1: tự động, 0: khơng;



STR: Stroke, 1: truyền số liệu tới máy in, 0: không;



X: Không sử dụng.

v1.0014103214

17


7.2.1. CỔNG SONG SONG LPT (tiếp theo)

•

Các chân tín hiệu của cổng LPT
Chân

Tín hiệu

1

STR

2-9

D0-D7

10

ACK

Máy in đã nhận 1 kí tự và có khả năng nhận tiếp

11

BSY

Kí tự đã được nhận, đầy bộ đệm máy in, thiết bị
không nối

12

PAP

Chỉ thị hết giấy

13

OFON

14

ALF

Chỉ thị máy in xuống dòng tự động

15

FEH

Hết giấy, máy in không nối, lỗi máy in

16

INI

Khởi động máy in

17

DSL

Chọn máy in

v1.0014103214

Mô tả
Truyền số liệu tới máy in
Bit số liệu ( 8 bit)

Máy in ở trạng thái on-line

18


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM
•

Truyền dữ liệu dạng bit nối tiếp

•

Truyền nối tiếp thường có 2 dạng:
 Truyền đồng bộ: Ngồi đường truyền tín hiệu số liệu sử dụng thêm một đường
tín hiệu đồng bộ để chỉ thị khi nào bit tiếp theo ổn định trên đường truyền.
 Truyền không đồng bộ:

v1.0014103214



Khơng sử dụng đường tín hiệu đồng bộ, bit dữ liệu chứa thêm các thông tin

đồng bộ;



Sử dụng bit start và stop để chỉ thị sự bắt đầu và kết thúc của khối dữ liệu
được truyền;



Sử dụng các bit chẵn lẻ để phát hiện lỗi khi truyền.

19


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM
•

Chuẩn ghép nối nối tiếp RS-232C:
 Thiết kế theo chuẩn của EIA (Electronic Industries Association);
 Chuẩn qui định về cách thức truyền số liệu giữa DTE (Data Terminal Equipment)
và DCE (Data Communication Equipment);
 Mức logic cao (mức 1): Điện thế từ -3V đến -15V;
 Mức logic thấp (mức 0): Điện thế từ +3V đến + 15V;
 Có 3 phương thức truyền:
 Đơn cơng: Dữ liệu truyền theo 1 chiều;
 Bán song công: Số liệu gửi theo 2 chiều, tại một thời điểm chỉ truyền theo 1
chiều;
 Song công: Số liệu truyền đồng thời theo 2 chiều.

v1.0014103214

20


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM (tiếp theo)
•

Chuẩn ghép nối nối tiếp RS-232C:
 Khuôn dạng dữ liệu truyền theo chuẩn RS-232C:


1 bit start, mức logic thấp, điện thế dương;



1 hoặc 1.5 hoặc 2 bit stop, mức logic cao, điện thế âm;



1 bit kiểm tra chẵn lẻ;



5,6 hoặc 7 bit số liệu;



Dữ liệu trên đường truyền chỉ ở 1 trong 2 trạng thái: đánh dấu (MARK) hoặc
trống (SPACE) tương ứng với trạng thái điện thế âm hoặc dương.

v1.0014103214

21


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM (tiếp theo)
 Tốc độ truyền: 20.000 baud, hoặc: 115.200 baud
 Chiều dài: 17 – 20 m
Chân số
D-25

Tên

Kí hiệu

Chức năng

D-9

1

Frame ground

FG

Nối với vỏ bọc kim của cáp dẫn hoặc đất

2

3

Transmit data

TxD

Số liệu được phát từ DTE tới DCE

3

2

Receive Data

RxD

Số liệu được thu từ DCE vào DTE

4

7

Request To Send

RTS

DTE đặt đường này ở mức tích cực khi nó
sẵn sàng phát số liệu

5

8

Clear To Send

CTS

DCE đặt đường này ở mức tích cực để
thơng tin cho DTE rằng nó sẵn sàng nhận
số liệu

6

6

Data Set Ready

DSR

Chức năng tương tự CTS nhưng được
kích hoạt bởi DTE khi nó sẵn sàng nhận
số liệu

v1.0014103214

22


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM (tiếp theo)

Chân số

Tên

Kí hiệu

Chức năng

D-25

D-9

20

4

Data Terminal
Ready

DTR

Chức năng tương tự như RTS nhưng
được kích hoạt bởi DCE khi nó muốn
phát số liệu.

8

1

Data Carrier
Detect

DCD

DCE đặt đường này ở mức tích cực để
báo DTE biết là đã thiết lập được liên
kết với DCE.

22

9

Ring Indicator

RI

DCE báo với DTE có một cuộc gọi từ xa
gọi đến.

7

5

Signal Ground

SG

GND

v1.0014103214

23


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM (tiếp theo)
•

Thâm nhập cổng nối tiếp COM qua DOS và BIOS
 Sử dụng lệnh mode của dos để thiết lập các thông số cho cổng COM;
 MODE COM2:2400, E, 8, 1;
 Thiết lập thông số COM2: tốc độ 2400 baund, bit chẵn lẻ chẵn, 8 bit dữ liệu,
1 bit stop;
 Sử dụng ngắt 21 của DOS để phát và thu dữ liệu;
 Hàm 03h: Đọc kí tự từ COM;
 Hàm 04h: Phát kí tự ra cổng COM;
 Hàm 3Fh: Đọc một file qua cổng COM;
 Hàm 40h: Viết một file qua cổng COM.

v1.0014103214

24


7.2.2. CỔNG NỐI TIẾP COM (tiếp theo)
•

Chip UART 8250 điều khiển cổng nối tiếp
 UART điều khiển quá trình phát, thu tín hiệu qua cổng COM.
 Biến đổi dữ liệu song song trên máy tính thành dịng bit nối tiếp và ngược lại.
 Đặc tính UART:


Làm việc ở chế độ đồng bộ, dị bộ và lai;



Chế độ đồng bộ: làm việc với kí tự 6, 7, 8 bit. Có sử dụng bit chẵn lẻ;



Chế độ không đồng bộ: làm việc với kí tự 6,7,8 bit. Thêm 1 bit start, 1,5/2
bit stop;



Tốc độ truyền: 9600bps.

v1.0014103214

25