Mục Lục
Trang
Lời mở đầu
Phần I: Các rãnh cắm trong máy tính
I. Tổng quan về ghép nối với máy tính 1
II. Các rãnh cắm trong máy tính
1. Giới thiệu về các loại rãnh cắm 1
2. Rãnh cắm ISA 2
3. Rãnh cắm 32bit EISA 3
4. Rãnh cắm 32bit và 64bit VLB 5
5. Rãnh cắm 32 và 64bit PCI 7
Phần II: Giao diện ghép nối với máy tính
I. Sự giải mã địa chỉ và kết nối bus dữ liệu 10
II. Giới thiệu vi mạch 8255A
1. Sơ đồ chân của 8255A 13
2. Cơ chế hoạt động của 8255A 13
Phần III: Card giao tiếp máy tính
I. Card giao tiếp 19
II. Phần mềm điều khiển 20
Kết luận 21
Mục lục
21 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 2295 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Kỹ thuật thu phát - Card giao tiếp máy tính, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hân này, trên đó có 8 đường dẫn dữ liệu nên đôi khi người ta cũng gọi luôn rãnh cắm này là rãnh cắm 8 bit. Chỉ những card 8 bit mới được cắm vào rãnh này. Sau đây là sự sắp xếp chân ra của rãnh cắm 8 bit.
Phía mạch in
Phía linh kiện
GND
B01
A01
/IOCHCK
Reset
B02
A02
D7
+ 5V
B03
A03
D6
IRQ2
B04
A04
D5
-5V
B05
A05
D4
DREQ2
B06
A06
D3
-12V
B07
A07
D2
Dự trữ
B08
A08
D1
+12V
B09
A09
D0
GND
B10
A10
/IOCHRDY
/MEMW
B11
A11
AEN
/MEMR
B12
A12
A19
/IOW
B13
A13
A18
/IOR
B14
A14
A17
/DACK3
B15
A15
A16
DREQ3
B16
A16
A15
/DACK1
B17
A17
A14
DREQ1
B18
A18
A13
/DACK0
B19
A19
A12
CLK
B20
A20
A11
IRQ7
B21
A21
A10
IRQ6
B22
A22
A9
IRQ5
B23
A23
A8
IRQ4
B24
A24
A7
IRQ3
B25
A25
A6
/DACK2
B26
A26
A5
TC
B27
A27
A4
ALE
B28
A28
A3
+5V
B29
A29
A2
OSC
B30
A30
A1
GND
B31
A31
A0
Về sau máy tính PC/AT ra đời, chúng có thêm một rãnh thứ hai nằm thẳng hàng với rãnh 8 bit kể trên và có 36 chân. Trên rãnh này có chứa các tín hiệu 16 bit nên khi có thêm rãnh cắm này thì người ta gọi chung cả hai rãnh cắm là rãnh cắm 16 bit. Các rãnh cắm từ 32 bit trở lên dùng để ghép thêm vào những card có chất lượng rất cao. Dưới đây là sự sắp xếp chân ra của rãnh cắm thứ hai:
Phía mạch in
Phía linh kiện
/MEM CS16
D01
C01
/SBHE
/IO CS16
D02
C02
LA23
IRQ10
D03
C03
LA22
IRQ11
D04
C04
LA21
IRQ12
D05
C05
LA20
IRQ13
D06
C06
LA19
IRQ14
D07
C07
LA18
/DACK4
D08
C08
LA17
DREQ0
D09
C09
/MEMR
/DACK5
D10
C10
/MEMW
DRQ5
D11
C11
SD8
/DACK6
D12
C12
SD9
DREQ6
D13
C13
SD10
/DACK7
D14
C14
SD11
DREQ7
D15
C15
SD12
+5V
D16
C16
SD13
/MASTER
D17
C17
SD14
GND
D18
C18
SD15
Kích thước tối đa của card ISA 8 bit là 106,7 x 333,5 x 12,7 mm (h x l x w).
Kích thước tối đa của card ISA 16 bit là 121,9 x 333,5 x 12,7 mm (h x l x w).
3. Rãnh cắm 32 bit EISA (Extended Industry Standard Architecture):
Kích thước thông dụng của một card EISA là: 127x333,5x12,7 mm (h x l x w). Từ kích thước này ta thấy một card ISA có thể cắm vừa rãnh cắm EISA. Rãnh này vừa có thể chấp nhận các các card ISA 8 và 16 bit vừa duy trì chế độ hoạt động 32 bit của card ghép nối tuân theo đúng chuẩn EISA. Rãnh cắm EISA được dùng cho bộ vi xử lý 80386DX và các thế hệ kế tiếp.
Sự sắp xếp chân ra trên rãnh cắm EISA có dạng tương tự như của rãnh cắm ISA chỉ khác ở vị trí cụ thể và tên gọi của các chân, sau đây là sự sắp xếp các chân ra:
EISA
ISA
Phía mạch in
Phía linh kiện
ISA
EISA
GND
GND
B01
A01
/IOCHCK
CMD
+5V
Reset
B02
A02
D7
START
+5V
+ 5V
B03
A03
D6
EXRDY
Dự trữ
IRQ2
B04
A04
D5
EX32
Dự trữ
-5V
B05
A05
D4
GND
(Steg)
DREQ2
B06
A06
D3
(Steg)
Dự trữ
-12V
B07
A07
D2
EX16
Dự trữ
Dự trữ
B08
A08
D1
SLBURT
+12V
+12V
B09
A09
D0
MSBURT
M/IO
GND
B10
A10
/IOCHRDY
W-R
LOCK
/MEMW
B11
A11
AEN
GND
Dự trữ
/MEMR
B12
A12
A19
Dự trữ
BE3
/IOW
B13
A13
A18
Dự trữ
(Steg)
/IOR
B14
A14
A17
Dự trữ
-BE2
/DACK3
B15
A15
A16
GND
(Steg)
DREQ3
B16
A16
A15
(Steg)
BE2
/DACK1
B17
A17
A14
BE1
BE0
DREQ1
B18
A18
A13
LA31
GND
/DACK0
B19
A19
A12
GND
+5V
CLK
B20
A20
A11
LA30
LA29
IRQ7
B21
A21
A10
LA28
GND
IRQ6
B22
A22
A9
LA27
LA26
IRQ5
B23
A23
A8
LA25
LA24
IRQ4
B24
A24
A7
GND
(Steg)
IRQ3
B25
A25
A6
(Steg)
LA16
/DACK2
B26
A26
A5
LA15
LA14
TC
B27
A27
A4
LA13
+5V
ALE
B28
A28
A3
LA12
+5V
+5V
B29
A29
A2
LA11
GND
OSC
B30
A30
A1
GND
LA10
GND
B31
A31
A0
LA9
LA8
/MEM S16
D01
C01
/SBHE
LA7
LA6
/IO CS16
D02
C02
LA23
GND
LA5
IRQ10
D03
C03
LA22
LA4
+5V
IRQ11
D04
C04
LA21
LA3
LA2
IRQ12
D05
C05
LA20
GND
(Steg)
IRQ13
D06
C06
LA19
(Steg)
D16
IRQ14
D07
C07
LA18
D17
D18
/DACK4
D08
C08
LA17
D19
GND
DREQ0
D09
C09
/MEMR
D20
D21
/DACK5
D10
C10
/MEMW
D22
D23
DREQ5
D11
C11
SD8
GND
D24
/DACK6
D12
C12
SD9
D25
GND
DREQ6
D13
C13
SD10
D26
D27
/DACK7
D14
C14
SD11
D28
(Steg)
DRQ7
D15
C15
SD12
(Steg)
D29
+5V
D16
C16
SD13
GND
+5V
/MASTER
D17
C17
SD14
D30
+5V
GND
D18
C18
SD15
D31
MAKx
MERQx
4. Rãnh cắm 32 bit và 64 bit VLB (VESA Local Bus-Standard):
Việc tạo ra các “local bus” nằm trong ý đồ nhằm đạt được mối liên hệ trực tiếp với bộ vi xử lý để làm tăng tốc độ truyền dữ liệu, đặc biệt là khi bộ vi xử lý 80486 ra đời. Chữ VESA bắt nguồn từ tên gọi của Video Electronics Standard Association, tổ chức này đã dành nhiều thời gian để tìm kiếm những giải pháp bằng phần cứng để tận dụng tốc độ xử lý của các bộ vi xử lý thế hệ mới.
Rãnh cắm VLB bao gồm một rãnh cắm ISA 16 bit và một rãnh mở rộng nằm thẳng hàng với rãnh ISA. Rãnh VLB có 116 chân ra được sắp xếp như dưới đây:
Phía mạch in
Phía linh kiện
64 bit
32 bit
32 bit
64 bit
DAT01
B01
A01
DAT00
DAT03
B02
A02
DAT02
GND
B03
A03
DAT04
DAT05
B04
A04
DAT06
DAT07
B05
A05
DAT08
DAT09
B06
A06
GND
DAT11
B07
A07
DAT10
DAT13
B08
A08
DAT12
DAT15
B09
A09
Vcc
GND
B10
A10
DAT14
DAT17
B11
A11
DAT16
Vcc
B12
A12
DAT18
DAT19
B13
A13
DAT20
DAT21
B14
A14
GND
DAT23
B15
A15
DAT22
DAT25
B16
A16
DAT24
GND
B17
A17
DAT26
DAT27
B18
A18
DAT28
DAT29
B19
A19
DAT30
DAT31
B20
A20
Vcc
DAT62
ADR30
B21
A21
ADR31
DAT63
DAT60
ADR28
B22
A22
GND
DAT58
ADR26
B23
A23
ADR29
DAT61
GND
B24
A24
ADR27
DAT59
DAT56
ADR24
B25
A25
ADR25
DAT57
DAT54
ADR22
B26
A26
ADR23
DAT55
Vcc
B27
A27
ADR21
DAT53
DAT52
ADR20
B28
A28
ADR19
DAT51
DAT50
ADR18
B29
A29
GND
DAT48
ADR16
B30
A30
ADR17
DAT49
DAT46
ADR14
B31
A31
ADR15
DAT47
DAT44
ADR12
B32
A32
Vcc
DAT42
ADR10
B33
A33
ADR13
DAT45
DAT40
ADR08
B34
A34
ADR11
DAT43
GND
B35
A35
ADR09
DAT41
DAT38
ADR06
B36
A36
ADR07
DAT39
DAT36
ADR04
B37
A37
ADR05
DAT37
WBACK#
B38
A38
GND
BE4#
BE0#
B39
A39
ADR03
DAT35
Vcc
B40
A40
ADR02
DAT33
BE5#
BE1#
B41
A41
Dự trữ
LBS64#
BE6#
BE2#
B42
A42
RESET#
LBS64#
GND
B43
A43
D/C#
DAT61
BE7#
BE3#
B44
A44
M/IO#
DAT59
ADS#
B45
A45
W/R#
DAT57
(Steg)
(Steg)
B46
A46
(Steg)
(Steg)
(Steg)
(Steg)
B47
A47
(Steg)
(Steg)
LRDY#
B48
A48
RDYRTN#
LDEV#
B49
A49
GND
LREQ#
B50
A50
IRQ9
GND
B51
A51
BRDY#
LGNT#
B52
A52
BLAST#
Vcc
B53
A53
ID0
DAT32
ID2
B54
A54
ID1
DAT33
ID3
B55
A55
GND
ACK64#
ID4
B56
A56
LCLK
Dự trữ
B57
A57
Vcc
LEAD#
B58
A58
LBS16#
5. Rãnh cắm 32 bit và 64 bit PCI (Peripheral Component Interconnect-Standard):
Tiêu chuẩn này được chính thức đưa ra vào tháng giêng năm 1994 và dự tính áp dụng cho các máy tính PC đến 64 bit tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt đến 132Mbyte mỗi giây. Thông thường, bên cạnh 2 hoặc 3 rãnh cắm PCI, các nhà sản xuất vẫn sắp xếp một vài rãnh cắm ISA để người sử dụng có thể ghép nối một cách linh hoạt tùy theo những card đang có sẵn trong tay. Dưới đây là sự mô tả sự sắp xếp chân ra trên rãnh cắm PCI, trong đó mặt A là mặt sắp xếp linh kiện còn mặt B là mặt hàn các chân linh kiện.
Chân
5V, mặt A
5V, mặt B
3,3V, mặt A
3,3V, mặt B
Chú thích
1
-12V
TSRT#
-12V
TSRT#
Bắt đầu 32 bit
2
TCK
+12V
TCK
+12V
3
GND
TMS
GND
TMS
4
TDO
TDI
TDO
TDI
5
+5V
+5V
+5V
+5V
6
+5V
INTA#
+5V
INTA#
7
INTB#
INTC#
INTB#
INTC#
8
INTD#
+5V
INTD#
+5V
9
PRSNT1#
Dự trữ
PRSNT1#
Dự trữ
10
Dự trữ
+5V (I/O)
Dự trữ
+3,3V (I/O)
11
PRSNT2#
Dự trữ
PRSNT2#
Dự trữ
3,3 V - Steg
12
GND
GND
(Steg)
(Steg)
3,3 V – Steg
13
GND
GND
(Steg)
(Steg)
14
Dự trữ
Dự trữ
Dự trữ
Dự trữ
15
GND
RST#
GND
RST#
16
CLK
+5V (I/O)
CLK
+3,3V (I/O)
17
GND
GNT#
GND
GNT#
18
REQ#
GND
REQ#
GND
19
+5V (I/O)
Dự trữ
+3,3V (I/O)
Dự trữ
20
AD[31]
AD[30]
AD[31]
AD[30]
21
AD[29]
+3,3V
AD[29]
+3,3V
22
GND
AD[28]
GND
AD[28]
23
AD[27]
AD[28]
AD[27]
AD[28]
24
AD[25]
GND
AD[25]
GND
25
+3,3V
AD[24]
+3,3V
AD[24]
26
C/BE[3]#
IDSEL
C/BE[3]#
IDSEL
27
AD[23]
+3,3V
AD[23]
+3,3V
28
GND
AD[22]
GND
AD[22]
29
AD[21]
AD[20]
AD[21]
AD[20]
30
AD[19]
GND
AD[19]
GND
31
+3,3V
AD[18]
+3,3V
AD[18]
32
AD[17]
AD[16]
AD[17]
AD[16]
33
C/BE[2]#
+3,3V
C/BE[2]#
+3,3V
34
GND
FRAME#
GND
FRAME#
35
IRDY#
GND
IRDY#
GND
36
+3,3V
TRDY#
+3,3V
TRDY#
37
DEVSEL#
GND
DEVSEL#
GND
38
GND
STOP#
GND
STOP#
39
LOCK#
+3,3V
LOCK#
+3,3V
40
PERR#
SDONE
PERR#
SDONE
41
+3,3V
SBO#
+3,3V
SBO#
42
SERR#
GND
SERR#
GND
43
+3,3V
PAR
+3,3V
PAR
44
C/BE[1]#
AD[15]
C/BE[1]#
AD[15]
46
GND
AD[13]
GND
AD[13]
47
AD[12]
AD[11]
AD[12]
AD[11]
48
AD[10]
GND
AD[10]
GND
49
GND
AD[09]
GND
AD[09]
5V – Steg
50
(Steg)
(Steg)
GND
GND
5V – Steg
51
(Steg)
(Steg)
GND
GND
52
AD[08]
CBE[0]#
AD[08]
CBE[0]#
53
AD[07]
+3,3V
AD[07]
+3,3V
54
+3,3V
AD[06]
+3,3V
AD[06]
55
AD[05]
AD[04]
AD[05]
AD[04]
56
AD[03]
GND
AD[03]
GND
57
GND
AD[02]
GND
AD[02]
58
AD[01]
AD[00]
AD[01]
AD[00]
59
+5V (I/O)
+5V (I/O)
+3,3V (I/O)
+3,3V (I/O)
60
ACK64#
REQ64#
ACK64#
REQ64#
61
+5V
+5V
+5V
+5V
62
+5V
+5V
+5V
+5V
Hết 32 bit
cách ly với phần 64 bit
(Steg)
(Steg)
(Steg)
(Steg)
(Steg)
(Steg)
(Steg)
(Steg)
63
Dự trữ
GND
Dự trữ
GND
Bắt đầu 64 bit
64
GND
C/BE[7]#
GND
C/BE[7]#
65
C/BE[6]#
C/BE[5]#
C/BE[6]#
C/BE[5]#
66
C/BE[4]#
+5V (I/O)
C/BE[4]#
+3,3 (I/O)
67
GND
PAR64
GND
PAR64
68
AD[63]
AD[62]
AD[63]
AD[62]
69
AD[61]
GND
AD[61]
GND
70
+5V (I/O)
AD[60]
+3,3V (I/O)
AD[60]
71
AD[59]
AD[58]
AD[59]
AD[58]
72
AD[57]
GND
AD[57]
GND
73
GND
AD[56]
GND
AD[56]
74
AD[55]
AD[54]
AD[55]
AD[54]
75
AD[53]
+5V (I/O)
AD[53]
+3,3V (I/O)
76
GND
AD[52]
GND
AD[52]
77
AD[51]
AD[50]
AD[51]
AD[50]
78
AD[49]
GND
AD[49]
GND
79
+5V (I/O)
AD[48]
+3,3V (I/O)
AD[48]
80
AD[47]
AD[46]
AD[47]
AD[46]
81
AD[45]
GND
AD[45]
GND
82
GND
AD[44]
GND
AD[44]
83
AD[43]
AD[42]
AD[43]
AD[42]
84
AD[41]
+5V (I/O)
AD[41]
+3,3V (I/O)
85
GND
AD[40]
GND
AD[40]
86
AD[39]
AD[38]
AD[39]
AD[38]
87
AD[37]
GND
AD[37]
GND
88
+5V(I/O)
AD[36]
+3,3V(I/O)
AD[36]
89
AD[35]
AD[34]
AD[35]
AD[34]
90
AD[33]
GND
AD[33]
GND
91
GND
AD[32]
GND
AD[32]
92
Dự trữ
Dự trữ
Dự trữ
Dự trữ
93
Dự trữ
GND
Dự trữ
GND
94
GND
Dự trữ
GND
Dự trữ
Hết 64 bit
Trên đây giới thiệu về các loại khe cắm được dùng trong máy tính. Cho đến nay phần lớn các card ghép nối dùng trong mục đích điều khiển đều được chế tạo để đặt vào rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA, vì thế card giao tiếp trong đồ án này cũng chọn ISA làm tiêu chuẩn để thiết kế.
Phần tiếp theo sẽ nói về việc giao tiếp trong máy tính, sự giải mã địa chỉ và các vi mạch được dùng trong card giao tiếp.
PHẦN II: GIAO DIỆN GHÉP NỐI VỚI MÁY TÍNH
I. Sự giải mã địa chỉ và kết nối bus dữ liệu:
Vùng vào/ra của máy tính PC đã chiếm giữ 64KByte của bộ nhớ tổng cộng với dung lượng hàng vài MByte trở lên. Vì vậy vùng vào/ra của một card mở rộng không được phép bao trùm lên vùng địa chỉ vào/ra của máy tính. Khi đưa một card mở rộng vào sử dụng thì việc đầu tiên phải lưu ý chính là địa chỉ hoạt động của card này. Dưới đây là sự sắp xếp của vùng địa chỉ vào/ra của máy tính PC/AT.
Địa chỉ vào/ra (HEX)
Chức năng
000 – 01F
Bộ điều khiển DMA 1 (8237)
020 – 03F
Bộ điều khiển ngắt 1 (8259)
040 – 047
Bộ phát thời gian (8254)
060 – 06F
Bộ kiểm tra bàn phím (8042)
070 – 07F
Thanh ghi mặt nạ NMI (non maskable interrupt)
080 – 09F
Thanh ghi trang DMA (74LS612)
0A0 – 0BF
Bộ điều khiển ngắt 2 (8259)
0C0 – 0DF
Bộ điều khiển DMA 2 (8237)
0E0 – 0EF
Dự trữ cho main board
0F8 – 0FF
Bộ đồng xử lý toán học 80x87
1F0 – 1F8
Bộ điều khiển đĩa cứng
200 – 20F
Cổng dùng cho trò chơi (Joystick)
278 – 27F
Cổng song song 2 (LPT2)
2B0 – 2DF
Card EGA 2
2E8 – 2EF
Cổng nối tiếp 4 (COM4)
2F8 – 2FF
Cổng nối tiếp 2 (COM2)
300 – 31F
Dùng cho card mở rộng
320 – 32F
Đĩa cứng
360 – 36F
Cổng nối mạng (LAN)
378 – 37F
Cổng song song 1 (LPT1)
380 – 38F
Cổng nối tiếp đồng bộ 2
3A0 –3AF
Cổng nối tiếp đồng bộ 1
3B0 – 3B7
Màn hình đơn sắc (Hercule)
3C0 – 3CF
Card EGA
3D0 – 3DF
Card CGA
3E8 – 3EF
Cổng nối tiếp 3 (COM3)
3F0 – 3F7
Bộ điều khiển đĩa mềm
3F8 – 3FF
Cổng nối tiếp 1 (COM1)
Từ bảng trên ta thấy các địa chỉ 300H đến 31FH đã được dự định để dùng cho các card mở rộng. Các đường địa chỉ được sử dụng đối với vùng này là A0 đến A9. Thông thường thì các địa chỉ này là cố định và tại các địa chỉ này máy tính trao đổi dữ liệu với card mở rộng. Nhiệm vụ của card được gắn vào là so sánh các đường dẫn địa chỉ ở máy tính với các địa chỉ đã được thiết lập xem có thống nhất không và thông báo sự đánh giá ở một bộ điều khiển logic. Chỉ khi có sự thống nhất địa chỉ một cách chính xác mới có thể tiến hành việc trao đổi dữ liệu với máy tính.
Thông thường thì trên một card mở rộng có nhiều khối chức năng như: bộ biến đổi A/D, bộ biến đổi D/A, khối xuất/nhập dữ liệu số,... các khối này được trao đổi dưới những địa chỉ khác nhau từ máy tính. Dưới đây là một mạch giải mã điển hình thường gặp trên các card mở rộng:
các đường dữ liệu
/CS0
/CS1
/CS2
/CS3
/CS4
/CS5
/CS6
/CS7
đọc
viết
Bộ giải mã địa chỉ 74HC688 so sánh các đườnng dẫn địa chỉ A2 đến A9 xem có thống nhất với các địa chỉ cơ bản được thiết lập trên card mở rộng bằng chuyển mạch DIP. 74HC688 so sánh hai trong số 8 bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra một tín hiệu [0] ở chân 19 (P = Q). Ngoài sự so sánh đó, nó còn qui định về quyền sử dụng một lối vào được kích hoạt /G. Chừng nào mà chân này còn ở mức [1] thì tín hiệu lối ra của bộ so sánh vẫn giữ nguyên mức [1] độc lập với mức logic xếp kề sát. Bình thường thì chân này được nối với tín hiệu AEN. Chỉ khi tín hiệu này ở mức [0] thì các dữ liệu có giá trị mới nằm trên bus. Do được chế tạo bằng công nghệ CMOS thì đối với các tín hiệu của bus PC, linh kiện này thực tế tỏ ra là không tải.
Mạch logic của bộ giải mã sinh ra từ các đường địa chỉ A0 và A1, tín hiệu đánh giá của bộ so sánh địa chỉ và hai tín hiệu /IOR, /IOW các tín hiệu lựa chọn đối với các địa chỉ A0 và A1 cho phép trao đổi với bốn chức năng khác nhau khi đọc vào hoặc khi ghi, card mở rộng cũng chiếm bốn địa chỉ.
Mạch logic của bộ giải mã có chứa hai vi mạch 74HC00 và 74HC138. Ba cổng NAND làm cho bộ đệm bus 74HC245 sau đấy chỉ được kích hoạt (/G = [0]) khi các điều sau được thực hiện: thứ nhất là card mở rộng cắm thêm vào đã trao đổi được (chân 19 của của vi mạch 74HC688 bằng [0]) và thứ hai là một chu trình đọc hoặc là chu trình ghi được thực hiện (/IOR = [0] hoặc là /IOW = [0]). Khi mà chỉ một điều kiện không được thực hiện thì chân ra /G của 74HC245 giữ nguyên là [1] và bộ đệm bus dừng lại trong trạng thái điện trở cao.
Ngoài ra, mạch logic của bộ giải mã còn có chứa một linh kiện đặc biệt làm đơn giản đáng kể cho bộ mã. Vi mạch 74HC138 có chứa một bộ giải mã 1 trong 8 với ba tín hiệu lựa chọn chip. Nhờ một con số nhị phân, ở linh kiện này ta có thể lựa chọn đúng lối ra từ trong số tám lối ra. Lối ra đã được lựa chọn sau đó sẽ nhận mức [0], trong khi tất cả các lối khác vẫn giữ nguyên mức logic [1]. Trong mạch điện được minh họa trên, các bit địa chỉ A0 và A1 cũng như tín hiệu /IOR đặt đến các lối vào địa chỉ A, B và C.
Bộ giải mã logic đảm nhiệm đồng thời sự điều khiển của bộ đệm bus hai chiều 74HC245, bộ này nối các đường dữ liệu của rãnh cắm PC với các đường của card mở rộng. Sự nối ghép này là rất quan trọng, nhờ vậy mà các mức tín hiệu trên đường dữ liệu không bị ảnh hưởng lẫn nhau. Nó chứa 8 bộ đệm với các lối ra ba trạng thái (Tri-state) để trao đổi thông tin giữa các đường dữ liệu theo hai hướng. Hướng được xác định bằng mức logic ở ngõ vào DIR: DIR = [0]: chuyển dữ liệu B à A, và ngược lại khi DIR = [1]: chuyển dữ liệu A à B. Việc chuyển hướng dữ liệu cho phép quản lý một cách đơn giản nhất bằng tín hiệu /IOR, ta có thể nối trực tiếp đến chân DI R. Dĩ nhiên là cổng dữ liệu A được nối với các đường dữ liệu của rãnh cắm PC và cổng dữ liệu B với đường dẫn dữ liệu của card mở rộng. Vì thế đảm bảo rằng bộ đệm bus 74HC245 chỉ sắp xếp những dữ liệu trên bus dữ liệu của máy tính PC.
Các tín hiệu lựa chọn chip CS0 đến CS7 có thể được sử dụng để lựa chọn các khối chức năng khác nhau. Bằng bốn tín hiệu CS0 đến CS3 có thể điều khiển các khối ngoại vi để đọc các dữ liệu. Cũng tương tự như vậy các tín hiệu CS4 đến CS7 đóng vai trò kích hoạt khối ngoại vi cần nhập các dữ liệu từ máy tính PC.
II. Giới thiệu vi mạch 8255A:
Vi mạch 8255A là vi mạch giao tiếp ngoại vi lập trình được PPI (Programmable Peripheral Interfacer). Nó thường được dùng trong các card cắm thêm vào máy tính để kết nối giao tiếp song song giữa Vi xử lý và thiết bị điều khiển bên ngoài.
PA3
PA2
PA1
PA0
RD\
CS\
GND
A1
A0
PC7
PC6
PC5
PC4
PC0
PC1
PC2
PC3
PB0
PB1
PB2
PA4
PA5
PA6
PA7
WR\
RESET
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Vcc
PB7
PB6
PB5
PB4
PB3
8255A
1. Sơ đồ chân của 8255A:
8255A
D0-D7
RD\
WR\
RESET
A0
A1
CS\
PA0-PA7
PB0-PB7
PC0-PC3
PC4-PC7
Sơ đồ chân và sơ đồ logic của vi mạch 8255A
A1
A0
RD\
WR\
CS\
Hoạt động
L
L
L
H
L
Port A à Bus dữ liệu
L
H
L
H
L
Port Bà Bus dữ liệu
H
L
L
H
L
Port Cà Bus dữ liệu
L
L
H
L
L
Bus dữ liệu à Port A
L
H
H
L
L
Bus dữ liệu à Port B
H
L
H
L
L
Bus dữ liệu à Port C
H
H
H
L
L
Bus dữ liệu à Từ điều khiển
x
x
x
x
H
Bus dữ liệu ở chế độ Hi-Z
H
H
L
H
L
Cấm
x
x
H
H
L
Bus dữ liệu ở chế độ Hi-Z
Bảng trạng thái của 8255A
2. Cơ chế hoạt động của 8255A:
Khi chân RESET ở mức [1], 8255A sẽ được khởi động, nó sẽ thả nổi tất cả 24 chân liên quan tới các cửa vào/ra. Chế độ này kéo dài tới khi chương trình ứng dụng viết từ điều khiển vào thanh ghi điều khiển để xác định chế độ làm việc của 8255A. Ba chế độ hoạt động cơ bản của 8255A là:
- Chế độ 0: vào/ra thông thường.
- Chế độ 1: chốt vào/ra.
- Chế độ 2: bus hai chiều.
Từ điều khiển dùng để định nghĩa chế độ làm việc cho 8255A.
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Nhóm B
Port C (thấp)
1 = nhập
0 = xuất
Port B
1 = nhập
0 = xuất
Chọn chế độ
0 = chế độ 0
1 = chế độ 1
Nhóm A
Port C (cao)
1 = nhập
0 = xuất
Port A
1 = nhập
0 = xuất
Chọn chế độ
00 = chế độ 0
01 = chế độ 1
1x = chế độ 2
Cờ lập chế độ
1 = tích cực
Cấu trúc từ điều khiển của 8255A:
Chế độ 0:
Từ điều khiển
1
0
0
D4
D3
0
D1
D0
Chế độ 0 xác lập hai port 8 bit (A và B) và hai port 4 bit (nửa cao và nửa thấp của port C). Bất kỳ port nào cũng có thể nhập hoặc xuất dữ liệu tùy theo các bit D4, D3, D1 và D0. Dữ liệu được chốt khi nhập (còn khi xuất thì không).
Chế độ 1:
Từ điều khiển
1
0
1
D4
D3
1
D1
D0
Chế độ này cả hai port A và B làm việc ở chế độ xuất/nhập có chốt. Port A và B hoạt động độc lập nhau, mỗi port có 4 bit điều khiển/dữ liệu được hình thành từ 4 bit cao và 4 bit thấp của port C.
Nhóm A được cấu hình ở chế độ 1:
* Port A là port nhập dữ liệu:
Từ điều khiển
PC4
PC5
PC3
INTE
A
RD\
PC6,7
PA0-PA7
I/O
INTRA
IBFA
STBA\
1
0
1
1
D3
x
x
x
PC6,7
1 = nhập
0 = xuất
- STBA\ (PC4): mức 0 tại ngõ vào này sẽ làm cho dữ liệu được chốt vào port A. Thiết bị ngoại vi dùng tín hiệu này để báo cho 8255A biết dữ liệu vào đã sẵn sàng.
- IBFA (PC5): ngõ ra này lên mức 1 để báo rằng bộ đệm đã đầy. Khi chân này ở mức 0 thì thiết bị ngoại vi có thể gởi dữ liệu mới tới 8255A.
- INTRA (PC3): tín hiệu ở ngõ ra này được dùng như một yêu cầu ngắt. Ngõ ra này lên mức 1 khi STBA ở mức 0, IBFA và cờ hiệu INTRA ở mức 1. Tín hiệu INTEA tự động được xóa khi CPU nhập từ 8255A. Cờ hiệu cho phép ngắt (INTE) được điều khiển bằng cách đặt hoặc xóa bit PC4.
- Các bit PC6 và PC7 là các bit xuất nhập bình thường phụ thuộc vào bit D3 trong từ điều khiển.
* Port A là port xuất dữ liệu:
Từ điều khiển
PC6
PC7
PC3
INTE
A
WR\
PC4, 5
PA0-PA7
I/O
INTRA
ACKA\
OBFA\
1
0
1
0
D3
x
x
x
PC4, 5
1 = nhập
0 = xuất
- OBFA\ (PC7): ngõ ra này sẽ xuống mức 0 khi bộ đệm xuất đầy để báo cho thiết bị ngoại vi biết port A đang xuất ra dữ liệu mới.
- ACKA\ (PC6): ngõ vào này được thiết bị ngoại vi đặt mức 0 để báo cho 8255A biết dữ liệu port A được chấp nhận.
- INTRA (PC3): ngõ ra này có cùng mục đích như trong trường hợp nhập. Cờ cho phép ngắt được điều khiển bằng cách đặt hoặc xóa bit PC6.
- Các bit PC4 và PC5 là các bit xuất nhập bình thường phụ thuộc vào bit D3 trong từ điều khiển.
Nhóm B được cấu hình ở chế độ 1:
* Port B là port nhập dữ liệu:
Từ điều khiển
PC2
PC1
PC0
INTE
B
RD\
PC4,5
PB0-PB7
I/O
INTRB
IBFB
STBB\
1
x
x
x
x
1
1
x
- STBB\ (PC2), IBFB (PC1) và INTRB (PC0) có chức năng tương tự như trong trường hợp port A nhập. Cờ hiệu cho phép ngắt (INTE) được điều khiển bằng cách đặt hoặc xóa bit PC2.
* Port B là port xuất dữ liệu:
Từ điều khiển
PC2
PC1
PC0
INTE
B
WR\
PC4, 5
PB0-PB7
I/O
INTRB
ACKB\
OBFB\
1
x
x
x
x
1
0
x
Chế độ 2:
Chế độ này là chế độ xuất/nhập hai chiều được chốt. Trong chế độ này, port A được dùng cho xuất và nhập, 5 bit của port C được dùng để chỉ trạng thái và điều khiển port A.
1
1
x
x
x
D2
D1
D0
PC0-2
1 = nhập
0 = xuất
Port B
1 = nhập
0 = xuất
Chế độ nhóm B
0 = chế độ 0
1 = chế độ 1
Từ điều khiển
PC7
PC6
PC4
INTE
1
WR\
PC2, 1,0
PA0-PA7
I/O
STBA\
ACKA\
OBFA\
RD\
PC3
INTRA\
PC5
INTE
2
IBFA
- OBFA\ (PC6): bộ đệm ngõ ra đã đầy.
- ACKA\ (PC7): tín hiệu báo chấp nhận dữ liệu.
- IBFA (PC5): bộ đệm ngõ vào đầy.
- STBA\ (PC4): dữ liệu đang sẵn sàng ở ngõ vào.
- INTRA (PC3): tín hiệu yêu cầu ngắt, được sử dụng cho xuất/nhập.
Khi nhóm A ở chế độ 2 thì nhóm B chỉ có thể ở chế độ 0 hoặc 1. Tuy nhiên, nếu nhóm B ở chế độ 0 thì chỉ có 3 bit PC0-PC2 được sử dụng cho xuất/nhập vì nhóm A đã mượn bit PC3 để sử dụng như một yêu cầu ngắt. Thông thường, nếu nhóm A ở chế độ 2 thì các bit PC0-PC2 sẽ được nối với các chân trạng thái và điều khiển của thiết bị nối với port A. Port B cũng có thể được dùng cho mục đích này.
Việc đặt/xóa bit đối với port C
Ta có khả năng lập và xóa từng bit. Nếu bit 7 của từ điều khiển là 0, 8255A sẽ hiểu là lệnh đặt/xóa bit port C có nghĩa, cho phép lập/xóa bất kỳ bit nào của port C. Khả năng đặt/xóa từng bit riêng lẻ là rất thuận tiện cho ứng dụng khi các bit riêng rẽ được dùng để điều khiển tách biệt các chức năng bên ngoài.
D7
x
x
x
D3
D2
D1
D0
Đặt/xóa bit
1 = đặt (set)
0 = xóa (reset)
Chọn bit
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
Cờ đặt/xóa bit
0 = tích cực
Từ điều khiển đặt/xóa bit
PHẦN III: card GIAO tiếp MÁY TÍNH
I. Card giao tiếp:
Việc thực hiện chức năng giao tiếp trong card được vi mạch 8255 đảm nhận. Các tín hiệu ghi và đọc /IOR và /IOW được nối trực tiếp đến các chân tương ứng ở vi mạch 8255. Cũng như vậy đối với đường dẫn Reset của rãnh cắm PC được dẫn đến chân Reset tương ứng của vi mạch 8255. Trong card co