Ghép nối trao đổi nối tiếp không đồng bộ~

Cổng nối tiếp

Là Phương pháp truyền tin đi xa (về mặt địa lí cũng như cách biến đổi tin) và truyền theo từng bit một.

Hình 2-17: Trao đổi giữa hai máy tính cách xa nhau Ví dụ: Để trao đổi tin giữa hai máy tính cách xa nhau người ta tận dụng mạng điện thoại sử dụng Modem nối qua cổng nối tiếp (KGN nối tiếp)

Các máy tính IBM PC và tương thích thường sử dụng hai cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232C(RS-Reference Standard) là một chuẩn của hội công nghiệp điện tử EIA (Electronic Industries Association). Chuẩn này quy định tín hiệu cho ổ cắm 25 chân như của giao diện song song. Hãng IBM quy định thêm ổ cắm 9 chân cho máy tính cá nhân.

Các chân của 2 loại 25 chân và 9 chân được bố chí như sau:

1 13 1 5

Hình 2-18: Loại ổ cắm nối tiếp 25 chân và 9 chân 14 25 6 9

Bảng bố trí các chân tín hiệu RS- 232C

25 chân	9 chân	tín hiệu	Hướng	ý nghĩa	Từ tiếng anh
1	-	GND	-	Bảo vệ tiếp đất	Ground
2	3	TD	Ra	Dữ liệu phát	Tranmited Data
3	2	RD	Vào	Dữ liệu nhận	Received data
4	7	RTS	ra	Yêu cầ phát dữ liệu	Request to send
5	8	CTS	Vào	Yêu cầu nhận dữ liệu	Clear to send
6	6	DSR	Vào	Sẵn sàng nhận	Data set ready
7	5	GND	-	Bảo vệ tiếp đất	ground
8	1	DCD	Vào	Phát hiện có cáp	Data carier Detect
20	4	DTR	Ra	sẵn sàng	data Terminal Ready
22	9	RI	Vào	Báo máy chủ dược gọi	Ring indicator
23	-	DSRD	vào/ra	thay đổi tốc độ truyền	Data Signal Rate Detector

Ý nghĩa các chân tín hiệu quan trọng:

RST - máy tính phát ra tín hiệu này tới thiết bị ngoại vi chuẩn bị truyền dữ liệu.

CTC - Tín hiệu này đến từ thiết bị ngoại vi báo đã sẵn sàng nhận dữ liệu.Nếu máy tính nhận được tín hiệu này, nó bắt đầu truyền tín hiệu ra thiết bị ngoại vi. Như vậy RTS và CTS là hai tín hiệu bắt tay giữa máy tính và thiết bị ngoại vi, cáp nối sẽ bắt chéo hai tín hiệu này.

DCD - trong trường hợp TBNV là MODEM và nối được đường truyền. Nó sẽ báo về máy tính tín hiệu DCD. DCD luôn ở trạng thái tích cực.

DSR trong trường hợp TBNV là MODEM và nối được đường truyền, nó sẽ báo về máy tính tín hiệu này sau khi hởi dộng máy tính thành công và sẵn sàng hoạt động

DTR Tín hiệu này thường được sử dụng khởi động hoặc đóng mạch điện TBNV. DTR kết hợp với DTS có trách nhiệm chuẩn bị kết nối.

RI Nếu thiết bị ngòai là MODEM tín hiệu này báo cho máy tính đang được máy tính khác tìm cách truy cập qua đường dây điện thoại

DSRT Tín hiệu này chỉ sử dụng trong dạng ổ cắm 25 chân.Nó cho phép thay đổi tốc độ truyền từ máy tính hoặc thiết bị ngoai vi

Giao diện RS232C cần điện thế cao hơn TTL (0V5V)

Để truyền được đi xa.Tham số giao diện RS232C được quy định như sau:

Logic 0: +3V  +25V

Logic 1: -3V  -25V

Mọi mức điện áp từ -3V+3V đều không có ý nghĩa.Các mức điện áp phải qua một vi mạch chuyển đổi mức tín hiệu MAX 232

Phương pháp truyền tin

1/ Zero Modem hai máy tính có thể kết nối với nhau thông qua modem, nhờ cáp NULL Modem. Các tín hiệu liên hệ giữa hai náy tính: DSR–DTR ;RTS–CTS; TD – TR

Hình 2-19: Sơ đồ ghép nối Zero-Modem

2/ Kết nối máy tính với thiết bị ngoại vi

Vì tốc độ truyền của giao diện nối tiếp có giới hạn nên tốc độ truyền cuae modem không thể cao quá.Vi mạch nhận phát không đồng bộ vạn năng URAT (Unniversal Asynchronous Reciecver/Transmiter) 16550 có tốc độ truyền tối đa là 115,2Kb/s.Với tỷ lệ nén dữ liệu trước khi truyền là 1:4 thì tốc đọ tối đa của MODEM là 115,2/4 =28,8 Kb/s như vậy với các Modem có tốc độ cao hơn 28,8 Kb/s thì bản thân Modem phải có tỉ lệ nén cao hơn hặoc dùng loại vi mạch có tốc độ cao hơn.

Thiết bị ngoại vi hoặc Modem có bộ đệm dữ liệu.Để tránh bộ đệm bị tràn,TBNV Phải có phương pháp báo ngừng dữ liệu về máy tính,Phương Pháp có thể là:

Phương pháp phần mềm:báo ngừng truyền về máy tính bằng mã Xoff (mã ASCII 19). Khi bộ đệm bớt trống TBNV báo về máy tính mã Xon (Mã 17) để tiếp tục ttruyền.

Phương pháp phần cứng Dùng tín hiệu RTS và CTS để điều khiển dòng dữ liệu.

Các phương pháp truyền tin và kết nối máy vi tính và TBNV qua cổng nối tiếp được thực hiện có thể là một trong những phương pháp sau:

Truyền một chiều (Simplex): Dữ liệu chỉ được truyền theo một chiều từ máy tính ra TBNV hoặc từ TBNV vào máy tính.

Truyền theo hai chiều riêng biệt (Half Duplex) Dữ liệu được chiển theo hai chiều giữa máy tính và TBNV. Trong trường hợp này chỉ TD hoặc TR làm việc tại một thời điểm. Tín hiệu bắt tay RTS và CTS được sử dụng.Tín hiệu RI báo cho các thiết bị ngoại vi khác đang tìm cách kết nối với máy tính qua TBVN đang hoạt động.

Truyền hai chiều cùng lúc (Full Duplex) :Dữ liệu được truyền theo cả hai chiều cùng một thời điểm. trong trường hợp này máy vi tính và thiết bị ngoại vi đảm nhiệm chức năng là máy pháp và là máy nhận cùng một lúc.Tín hiệu bắt tay RTS và CTS không cùng ý nghĩa.DTR đảm nhiệm việc chuyển mạch.

Hình 2-20: Các phương pháp truyền tin và kết nối qua cổng nối tiếp

Sơ đồ cổng nối tiếp UATR 8250 A

UART Unniversal Asynchronous Reciecver Transmiter vi mạch nhận phát không đồng bộ vạn năng.

Vi mạch được sử dụng trong giao diện nối tiếp thường có thể là UART 8250 của INTEL hoặc UART 16450 hay 82450 được sử dụng từ thế hệ máy AT.Tốc độ truyền tố đa của 8250 là 9600 Bpstrong khi 16450 là 11520 Bps.Tốc độ tối đa này chỉ được khi lập trình trực tiếp qua các thanh ghi của UART.

Vi mạch có sơ đồ cấu trúc như sau:

Hình 2-21: Sơ đồ khối của vi mạch 8250

Sơ đồ này bao gồm các khối:

1 Khối điều khiển ngắt có:

- thanh ghi cho phép mở ngắt

- thanh ghi nhận dạng ngắt

- Logic điều khiển

2 Khối máy phát:

• Máy phát baud:
• Các bộ chia tần số,Byte thấp Byte Cao (LS) và (MS)
• Điều khiển địng thời máy phát

Điều khiển và định thời máy thu khối mày có nhiệm vụ phát xung nhịp chíp 8250 và theo chương trình

3.Khối điều khiển MODEM

- Logic đìêu khiển MODEM

- Thanh ghi điều khiển MODEM

- thanh ghi trạng thái MODEM

4 Khối thu:

- Thanh ghi dịch máy thu

- Bộ ghi đệm máy thu

5 Khối phát

- Thanh ghi đệm máy phát (bộ ổn định máy phát (0))

- Thanh ghi dịch máy phát

6 Khối điều khiển chung

- Thanh ghi số liệu (3)

- Thanh ghi trạng thái nối tiếp (5)

Một số giao diện nối tiếp thế hệ mới

1 / Giao diện tuần tự đa năng

Giao diện tuần tự đa năng USB (Universal Serial Bus) là mộit giao diện đơn giản linh hoạt và dễ sử dụng và là một dạng chuẩn đồng nhất về giao diên ngoại vi trong máy vi tính.USB cho phép kết nối giữa máy vi tính với điện thoại,camera và các thiết bị ngoại vi cơ bản như bàn phím màn hình,máy in chuột... USB là một giao thức truyền dữ liệu tuần tự giữa máy tính và thiết bị ngoại vi.máy tính được coi là chủ của hệ thống BUS(Chủ USB).Phương pháp kết nối này hoàn toàn tương tự như cách trao đổi tin trong mạng máy tính.Dữ liệu truyền trong USB theo hai chế độ:

• Chế độ cao tốc (Full Speed Mode )với tốc độ 12MBs
• Chế độ chậm (Low Speed Mode )với tốc độ 1,5MBs

Thiết bị ngoại vi làm việc ở vị trí tớ (Clien)được nối trực tiếp với máy tính chủ (Server) hay gián tiếp qua bộ nối tiếp HUB

Hình 2-22: Sơ đồ ghép nối TBNV sử dụng USB

• Những ưu điểm của USB:

• ghép nối đơn giản do ổ cắm chuẩn hoá
• Linh hoạt trong sử dụng
• triển khai đơn giản và rẻ tiền
• Khả năng Hot Plug and Play (cắm nóng ) (cắm vào là nhận ngay ) cho phép người sử dụng cắm vào và sử dụng ngay không cần phải khởi động lại hệ thống.Khi phát hiện một thiết bị ngoại vi nào mà không cần tắt máy chủ, Hệ điều hành tự động cài đặt các phần điều khiẻn các thiết bị
• Với 7 bit địa chỉ ngoài máy chủ USB có thể quản lí 127 TBNV

2/ Giao diện tuần tự cao tốc IEEE 1394

Chuẩn giao diện tuần tự cao tốc (Height Performance Serial Interface) IEEE 1394 ra đời năm 1995. Chuẩn IEEE 1394 là một hệ thống Bus cho phép truyền sôs liệu với vận tốc 100, 200, hay 400 Mbs. Chuẩn bổ sung 2394b ra đời năm 1999 còn quy tốc độ từ 800  3200 Mbs.

Chuẩn này cho phép truyền dữ liệ hình ảnh chuyển động trong thời gian thực,cho phép và có thể ngắt các TBNV như ổ đĩa cứmg, máy in, máy quét, máy ảnh số.... BUS 1394 Là Bus thông minh làm việc độc lập với máy chủ.

Giao diện IEEE 1394 là một giải pháp rẻ tiền so với hệ thống mạng cục bộ (Lan) hay mạng diện rộng (Wan) hoạt động theo nguyên tắc chuyển gói dữ liệu như giao diện USB

Một số dặc điểm nổi bật của IEEE 1394:

• khả năng kết nối nhiều máy chủ USB
• tháo gỡ khi máy đang hoạt động (Hot Plugging) tháo gỡ khiến cho hệ thống USB tự động khởi động cài đặt và làm việc tiếp
• kết nối cáp chuẩn
• địa chỉ điểm nối thay đổi được
• tốc độ nhanh