Giáo trình Đo lường và điều khiển bằng máy tính - Chương 7: Giao tiếp qua cổng nối tiếp

SION : CLASS 5 66 Nén MNP 
COMPRESSION : V42 BIS 67 Nén V42 bis 
COMPRESSION : NONE 69 Không nén 
PROTOCOL : NONE 70 Không giao thức 
PROTOCOL : LAPM 77 Giao thức V42 LAPM 
PROTOCOL : MNP 80 
PROTOCOL : MNP 2 81 
PROTOCOL : MNP 3 82 
PROTOCOL : MNP 2, 4 83 
PROTOCOL MNP 3, 4 84 
7.9 ISDN VÀ DSL 
ISDN, còn gọi là mạng số phục vụ tích hợp (Integrated 
Services Digital Network), là giải pháp thay thế cho modem để 
truyền thông do giới hạn vận tốc truyền của modem (ra đời 
khoảng 1984). Thông qua bộ giao tiếp ISDN terminal adapter và 
router có thể kết nối máy tính qua đường dây điện thoại với vận 
tốc lên đến 128kbps. 
ISDN tích hợp truyền tín hiệu thoại tương tự cùng với tín 
hiệu số (máy tính, fax, video phone) trên cùng môi trường truyền 
bằng cách truyền tín hiệu số với những bộ biến đổi AD và DA. 
ISDN BRI (basic rate interface) có hai kênh B vận tốc 64kbps và 
một kênh D vận tốc 16kbps. ISDN PRI (primary rate interface) có 
30 kênh B vận tốc 64kbps và một kênh D vận tốc 64kbps. Kênh 
B mang thông tin còn kênh D mang tín hiệu điều khiển và thông 
báo. 
Với ISDN có thể đồng thời thực hiện các công việc như điện 
thoại, truyền fax, ghép nối máy tính, chi phí lắp ráp phụ thuộc 
Chương 7: GIAO TIẾP QUA CỔNG NỐI TIẾP Trang 206 
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2006 
khoảng cách đến công cung cấp dịch vụ. Chi tiết về ISDN đề nghị 
đọc ở các tài liệu chuyên môn. 
DSL (Digital Subscriber Line) là công nghệ khác kết nối DTE 
qua đường dây điện thoại, với DSL có thể đạt vận tốc truyền lên 
đến 6,1Mbps (tối đa 8,448Mbps). Có thể đồng thời sử dụng các 
dịch vụ điện thoại, internet, Fax. Bắt đầu triển khai từ 1998, 
DSL đang thay thế ISDN. Người dùng DSL được kết nối vào 
mạng xương sống vận tốc cao của công ty dịch vụ dùng DSLAM 
(Digital Subscriber Line Access Multiplexer) để ghép với mạng 
ATM (Asynchronous Transfer Mode). Máy tính được nối qua 
modem DSL đến công ty cung cấp dịch vụ bằng hai dây điện 
thông thường, dải tần được chia thành 247 kênh bề rộng mỗi 
kênh 4KHz, coi như có 247 modem ảo làm việc song song, các 
đàm thoại thực hiện ở kênh thấp nhất 0..4KHz. Khoảng cách từ 
khách hàng đến trung tâm dịch vụ là 18000ft (5469m). 
Có nhiều loại DSL: 
- ADSL (năm 2000): DSL bất đối xứng (Asymmetric DSL) có 
vận tốc download tải từ mạng xuống 6,1Mbps và vận tốc 
upload tải lên mạng 640 kbps. Gọi là bất đối xứng vì hai vận 
tốc truyền khác nhau. 
- CDSL: (Consumer DSL) có vận tốc thấp hơn ADSL nhưng 
chi phí thấp hơn 
- G. Lite: giá thấp hơn CDSL. 
Các loại DSL khác nhau về vận tốc cũng như chi phí lắp ráp 
và thuê bao. Thông qua DSL có thể xem phim, nói chuyện 
videophone, truy cập LAN và internet. 
Tác giả: TS Nguyễn Đức Thành Trang 207 
Hình 7.14: mạng DSL 
7.10 CỔNG USB 
 Ngày nay các máy tính đều có trang bị ít nhất hai cổng USB 
(Universal serial bus) để kết nối với máy in, camera, chuột, thanh 
nhớ Flash Rom, modem…. Đặc điểm của USB là vận tốc truyền lớn, 
Plug and Play, có thể gắn và tháo nóng, không cần nguồn cung cấp 
cho thiết bị và có thể kết nối nghiều thiết bị trên một bus chung. 
USB là sản phẩm chung của nhiều công ty như Intel, Compaq, HP, 
Lucent, Microsoft, NEC, Philips. Có hai chuẩn USB1.1 (năm 1998) 
và USB2.0 (năm 2000) nhanh hơn. Ba vận tốc truyền là 480Mb/s, 
12Mb/s và 1.5Mb/s. Cổng USB có 4 chân gồm hai dây nguồn và hai 
dây tín hiệu vi sai. 
Chương 7: GIAO TIẾP QUA CỔNG NỐI TIẾP Trang 208 
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2006 
Hình 7.15: Sơ đồ chân cổng USB phía máy tính 
 Khi cắm thiết bị vào cổng USB điện áp trên dây 2 và 3 thay 
đổi báo cho bộ điều khiển USB có thiết bị gắn và bắt dầu một loạt 
trao đội thông tin nhận dạng thiết bị gắn vào để nạp driver phù 
hợp cho thiết bị. Muốn gắn nhiều thiết bị vào một cổng ta dùng 
hub. Sô lượng thiết bị USB tối đa là 127. 
 Nhiều máy tính không còn thiết kế cổng COM, do đó gây bất 
tiện khi cần giao tiếp nối tiếp với các thiết bị không hỗ trợ USB. 
Nhiều hãng đã chế tạo các mạch chuyển đổi từ USB sang RS232 
hay RS422, RS485. Nguyên tắc là dùng một vi mạch làm giao tiếp 
với máy tính theo chuẩn USB và giao tiếp với thiết bị khác theo 
chuẩn của cổng COM. Phần mềm driver sẽ coi thiết bị như là cổng 
COM bình thường và ta lập trình giao tiếp với thiết bị ngoại vi 
như là với cổng COM, qua trung gian mạch chuyển đổi. 
 Ví dụï, xét sản phẩm của hãng FTDI (Future Technology 
Devices International Ltd.) dùng vi mạch FT232BM, sơ đồ khối vi 
mạch trình bày ở hình 7.16. Phần sau mô tả các khối chính 
3.3V LDO Regulator : tạo nguồn 3.3V cho các khối khác. 
USB Transceiver : lái tuyến dữ liệu 
USBDPLL: vòng khóa pha 
Serial Interface Engine: chuiyển đổi song song nối tiếp, nén tín 
hiệu và kiểm tra chống sai . 
USB Protocol Engine: tạo và kiểm tra giao thức USB. 
Dual Port TX Buffer: chứa dữ liệu truyền 
Dual Port RX Buffer: chứa dữ liệu thu 
Tác giả: TS Nguyễn Đức Thành Trang 209 
Hình 7.16: Sơ đồ khối vi mạch FT232 chuyển đổi USB- COM 
UART FIFO Controller: điều khiển truyền dữ liệu giữa buffer và 
thanh ghi UART 
UART: truyền thu dữ liệu theo chuẩn RS232 
EEPROM Interface: chứa thông số nhận dạng , nếu không có linh 
kiện này thì dùng thông số do nhà sản xuất cài sẵn trong chip 
7.11 CỔNG HỒNG NGOẠI 
 Cổng hồng ngoại (IrDA InfraRed Data Association) thường 
được trang bị trên máy tính xách tay để kết nối với thiết bị số 
như máy tính, điện thoại di động , camera số…sử dụng sóng tần 
số 875 nm, khoảng cách liên lạc chừng 1m. 
 Chuẩn IrDA 1.0 có vận tốc truyền 2400 đến 115.200kb/s, 
Chương 7: GIAO TIẾP QUA CỔNG NỐI TIẾP Trang 210 
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2006 
VCC
VCC
VCC
VCC VCC
VCC
VCC
RSTOUT#
SLEEP#
RSTOUT#
R6 1k5
U2
93C46/56/66
1
2
3
4
8
7
6
5
CS
SK
DIN
DOUT
VCC
NC
NC
GND
R1
10k
CN1
CN-USB
1
2
3
4
5
FB1
FERRITE BEAD
1 2
C5
10nF
C4
33nF
R5 27R
R4 27R
Y1
6MHz RESONATOR
R2
2k2
R3
470R
C6
0.1uF
C2
0.1uF
C1
0.1uF
C3
10uF
U1
FT232BM
25
24
23
22
21
20
19
5
28
4
32
1
2
29 9
18
17
31
14
15
16
12
10
11
13
6
30 263
8
7
27
TXD
RXD
RTS#
CTS#
DTR#
DSR#
DCD#
RSTOUT#
XTOUT
RESET#
EECS
EESK
EEDATA
A
G
N
D
G
N
D
RI#
G
N
DTEST
PWRCTL
PWREN#
TXDEN
TXLED#
SLEEP#
RXLED#
V
C
C
-IO3V3OUT
A
V
C
C
V
C
C
V
C
C
USBDM
USBDP
XTIN
C7
0.1uF
R7
47k
DECOUPLING CAPS
USB
( Optional )
FT232B APPLICATION SCHEMATIC
INTERFACING TO 5 V LOGIC - BUS POWERED ( <= 100mA ) APPLICATION
5v MCU or Logic cct
RXD
TXD
CTS#
RTS#
POWERDN#
VCC-5v
GND
RESET#
Hình 7.17: Sơ đồ mạch chuyển đổi USB -RS232 
Hình 7.18 Chưẩn IR 1.0 
Tác giả: TS Nguyễn Đức Thành Trang 211 
tương tự như chuẩn của UART (Hình 7.18). Chuẩn IR 1.1 có ba 
vận tốc truyền 0,576, 1,152 và 4Mb/s truyền tin theo gói gồm hai 
byte start, địa chỉ, dữ liêu, CRC và bit stop. 
7.12 MẠNG 
 Hệ thống sản xuất lớn bao gồm các máy tính, PLC, bộ điều 
khiển quá trình.. tất cả kết nối qua mạng hai dây và/hay vô 
tuyến. Trong công nghiệp có nhiều loại mạng khác nhau như 
Profibus (Process Field Bus), CAN (Controller Area Network), 
DeviceNet, Modbus, ASI, Ethernet Công nghiệp, DH485…. Các 
công ty lớn về Tự động hoá như Siemens, OMRON, Allen-Bradley, 
Schneider sản xuất rất nhiều thiết bị mạng và các mạng con của 
họ cũng rất đa dạng, tuy nhiên phần lớn đều theo chuẩn mạng 
mở, tức là có thể ghép các thiết bị mạng của nhiều hãng chung 
với nhau, tất nhiên là phải theo một chuẩn nào đó. Chương 11 sẽ 
trình bày sơ lược về mạng công nghiệp. Máy tính nối với mạng 
thông qua card mạng. 
Những năm gần đây phổ biến mạng không dây sử dụng dải tần 
2.4GHz và 5.7GHz, đó là các mạng LAN không dây, Blue Tooth, Wi 
Fi, GPRS (General Packet Radio Service) và WAP (Wireless 
Application Protocol). Do tính chất truyền tin đa đường, nhiễu kênh 
truyền cao, công suất phát không lớn và yêu cầu bảo mật nên nhiều kỹ 
thuật hiện đại được sử dụng, ví dụ như kỹ thuật trải phổ. Có hai kỹ 
thuật trải phổ sử dụng, FHSS trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping 
Spread Spectrum) tần số sóng mang thay đổi ngẫu nhiên trong 79 tần 
số; kỹ thuật khác là trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS (Direct Sequence 
Spread Spectrum) một bit thông tin được mã hoá thành một chuỗi bit 
ngẫu nhiên. Hai phương pháp này giúp trải rông dải tần tín hiệu, do đó 
làm giảm ảnh hưởng của nhiễu dải tần hẹp và khó xem trộm thông tin. 
Các thiết bị không dây ở gần nhau tạo thành một tế bào, sự truyền tin 
sang tế bào khác thực hiện nhờ các bộâ lặp lại vô tuyến, còn gọi là 
điểm truy cập. 
Chương 7: GIAO TIẾP QUA CỔNG NỐI TIẾP Trang 212 
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2006 
Kỹ thuật truy cập mạng là CSMA/CA tránh xung đột. Khi một 
trạm muốn truyền nhận thấy môi trường tự do, nó sẽ gởi RTS cho biết 
thời gian truyền, đối tác gởi trả lại CTS và sự truyền tin bắt đầu, các 
trạm khác biết khi nào kết thúc sự truyền và sẽ chờ đợi. Khi kết thúc 
truyền, đối tác gởi ACK báo truyền tin thành công. 
Kỹ thuật FHSS 
Kỹ thuật DSSS 
Hình 7.19: Kỹ thuật trải phổ