Đề tài Phòng chống cháy qua mạng Intenet dựa trên giao thức TCP IP
Đề tài: " Phòng chống cháy qua
mạng Intenet dựa trên giao thức
TCP IP "
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Xin chân thành cảm ơn
Các Thầy Cô Giáo trong nhà trường,
Nhất là quý thầy cô trong Khoa Công Nghệ
Thông Tin Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội,
Đại Học Thuỷ Sản
đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm qua.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy
Đỗ Văn Uy, Người đã nhiệt tình
hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi
để em hồn thành quyển luận văn này.
Xin cảm ơn tất cả các bạn cùng công ty TQC
đã có ý kiến đóng góp,
giúp đỡ em trong lúc thực hiện luận văn này.
MỤC LỤC
Phần 1 : Giới thiệu về đề tài
Chương I:Giới thiệu sơ lược về hệ thống báo cháy thông qua mạng internet dựa vào giao
thức TCP/IP
I.Mục đích yêu cầu của đề tài.
II.Giới hạn của đề tài.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
1
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
III.Các phương án thực hiện đề tài.
Chương II:Quy trình hoạt động của một hệ thống báo cháy
I.Nguyên tắc báo cháy.
II.Cấu trúc thuần tuý của một hệ thống báo cháy.
1.Cảm biến
a.Cảm biến nhiệt.
b.Cảmbiến lửa.
c.Cảm biến khói.
Phần 2:Kiến trúc hệ thống báo cháy điều khiển từ máy tính
Chương I.Lý thuyết về giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi.
I.Các phương pháp điều khiển vào ra.
1.Vào ra điều khiển bằng chương trình.
2.Vào ra điều khiển bằng ngắt.
II.Các phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoại vi.
1.Giao tiếp với máy tính thông qua slot card.
2. Giao tiếp với máy tính thông qua slot serial port.
3.Giao tiếp với máy tính thông qua printer port.
Chương II.Tìm hiểu về RS232C.
I.Đặc điểm kĩ thuật về điện của RS232C.
II.Các đường dữ liệu và điều khiển của RS232C.
III. Modem rổng của RS232C.
IV.Các IC kích phát thu của RS232C.
V.Minh hoạ thông tin nối tiếp bất đồng.
1.Lựa chọn cổng COM.
2.Hoạt động của cổng nối tiếp.
Chương 3.Lập trình điều khiển qua cổng COM viết bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0
I.Tại sao chọn ngôn ngữ Visual Basic 6.0.
II.Thư viện liên kết động Port.dll
III.Gọi hàm trong thư viện Port.dll từ Visual basic 6.0
Phần 3.Cơ sở lý thuyết về mạng và giao thức TCP/IP
Chương I.Các khái niệm cơ bản về mạng.
I.Mô hình mạng OSI, mô hình mạng TCP/IP.
1.Khái niệm mô hình mạng.
2.Mô hình mạng OSI.
3.Mô hình mạng TCP.
4.Giao thức TCP.
5.Địa chỉ IP.
a.Giới thiệu địa chỉ IP.
Chương II.Mạng Internet.
I. Internet bắt nguồn từ đâu.
II.Giao thức mà internet sử dụng.
III.Các dịch vụ kết nối đến internet.
Chương III.Một số hàm socket.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
2
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
I.Khái niệm về socket.
II.Lập trình winsock.
Phần 4.Giớiù thiệu về chương trình minh hoạ báo cháy.
LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc
lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao. Nó giúp chúng ta phát
hiện nhanh chóng, chữa cháy kịp thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự bình yên cho
mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy xưởng sản xuất…
Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của
nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghiã vụ của mỗi người
dân. Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi
người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy
đáng tiếc xảy ra.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin internet thì việc
báo cháy qua mạng internet ngày càng có khả năng áp dụng vào thực tiễn, nó giúp
ta báo kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
3
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “Thiết bị báo cháy tự động
và điều khiển chống cháy thông qua mạng internet với giá thành thấp phù hợp với
hầu hết các kiến trúc mạng máy tính chạy theo giao thức TCP /IP trên nền hệ điều
hành Windows” cho luận án tốt nghiệp. Do thời gian và sự hiểu biết có hạn, chắùc
chắn trong quá trình làm em cũng có nhiều thiếu sót, mong các thầy cô và các bạn
chân thành góp ý.
Phần 1 :Giới Thiệu về đề tài
Chương 1: Giới thiệu sơ lược về hệ thống báo cháy thông qua mang internet dựa
vào giao thức TCP/IP.
Ngành công nghệ thông tin liên lạc đã phát triển nhanh chóng cùng với các
ngành công nghệ khác, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Công
nghệ thông tin đóng vai trò cốt lõi trong việc cập nhật thông tin cho mọi người.
Với những nhu cầu về mạng internet cũng như LAN hay WAN ngày càng
thâm nhập sâu vào đời sống hàng ngày của chúng ta với rất nhiều ứng dụng thực
tiễn như email , chat , điện thoại IP , web, ... vì vậy với suy nghĩ là ứng dụng kiến
thức đã học ở trường và tìm hiểu thêm ở sách vở, em quyết định chọn đề tài “Thiết
bị báo cháy tự động qua mạng internet ” với mong muốn sau khi thực hiện xong đề
tài có thể đem ra ứng dụng trong thực tế.
I. Mục Đích Yêu Cầu Cuả Đề Tài:
Nhằm phục vụ cho việc báo cháy tự động qua mạng máy tính hiện có tại các
cơ quan xí nghiệp, đặt tại các nhà cao tầng, những nơi cần thiết khác vv…
Từ mục đích trên nên thiết bị báo cháy phải đảm bảo các yêu cầu:
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
4
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
- Sử dụng tiện lợi và sử dụng trên khắp cả nước mà không cần thay đổi phần
cứng.
- Báo động kịp thời các vụ cháy nhằm giảm nhẹ thiệt hại do cháy gây ra.
- Có thể điều khiển từ xa qua mạng tắt điện hoăïc phun nước khi có cháy.
II. Giới Hạn Đề Tài:
Báo Cháy và Chống Cháy có rất nhiều vấn đề cần bàn tới ví dụ như : Khi
kho xăng dầu cháy thì đặc tính chữa cháy khác so với hố chất cháy. Hiện tại vấn đề
phát hiện khói báo cháy còn phụ thuộc nhiều vào đầu dò khói ...Vì vậy có rất nhiều
khó khăn trong lúc thực hiện đề tài. Với thời gian ngắn nhưng lại có nhiều vấn đề
cần giải quyết, hơn nữa kiến thức người tìm hiểu đề tài có hạn, sinh viên thực hiện
đề tài chỉ tập trung giải quyết vấn đề sau:
-Báo động có cháy thông qua mạng khi có sự cố.
-Thực hiện đươc 2 chức năng là:
Tắt nguồn điện từ xa thông qua mạng .
Khởi động nguồn cho thiết bị chống cháy.
III. Chọn Phương Aùn Thực Hiện Đề Tài:
Với những yêu cầu đặt ra ở trên, em đã xem xét và đưa ra 3 phương án như sau:
- Sử dụng kỹ thuật số.
- Sử dụng kỹ thuật vi xử lý.
- Sử dụng kỹ thuật vi điều khiển.
Với những đòi hỏi của máy ta có thể đơn giản những hoạt động bằng kỹ thuật
số. Nhưng tốn kém linh kiện và kích thước cồng kềnh, hơn nữa khó thay đổi phần
mềm và không có khả năng mở rộng cho các hoạt động khác. Với kỹ thuật vi xử lý,
có thể khắc phục những yếu điểm của mạch số nhưng lại phức tạp trong việc thiết
kế phần cứng.
. Nếu sử dụng kỹ thuật vi điều khiển,giao tiếp theo xung với mạch thiết kế
thuần chất điện tử thì giá thành hạ và chất lượng của thiết bị phụ thuộc nhiều vào
phần mềm. Vì vậy em quyết định đi theo hướng này.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
5
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
CHƯƠNG 2: Quy trình hoạt động từ một hệ thống báo cháy
I. Nguyên tắc báo cháy :
Khi một đám cháy xảy ra, ở những vùng cháy thường có những dấu hiệu
sau:
Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá hủy.
Nhiệt độ vùng cháy tăng lên cao.
Không khí bị Oxy hóa mạnh.
Có mùi cháy, mùi khét.
Để đề phòng cháy chúng ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên để đặt các
hệ thống cảm biến làm các thiết bị báo cháy. Kịp thời khống chế đám cháy ở giai
đoạn đầu.
Thiết bị báo cháy điện tử giúp chúng ta liên tục theo dõi để hạn chế các vụ
cháy tai hại, tăng cường độ an tồn, bình yên cho mọi người.
II. Cấu trúc thuần tuý của một hệ thống báo cháy:
1. Cảm biến:
Cảm biến là bộ phận hết sức quan trọng, nó quyết định độ nhạy và sự chính
xác của hệ thống.
Cảm biến hoạt động dựa vào các đặt tính vật lý của vật liệu cấu tạo nên
chúng. Cảm biến được dùng để chuyển đổi các tín hiệu vật lý sang tín hiệu điện.
Các đặc tính của cảm biến: độ nhạy, độ ổn định, độ tuyến tính.
a. Cảm biến nhiệt:
Là loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý (nhiệt độ) thành tín hiệu
điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao và tuyến tính. Nguyên tắc làm
việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đặt nó thay đổi.
Tuy nhiên nó cũng dễ báo động nhầm khi nguồn điện bên ngồi tác động không
theo ý muốn.
Các loại cảm biến nhiệt:
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
6
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
IC cảm biến:
Là loại cảm biến bán dẫn được chế tạo thành các IC chuyên dụng với độ
nhạy cao, điện áp ra thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ, một số loại IC được bán bên
ngồi thị trường là: LM355, LM334, …
Thermistor:
Thermistor là loại điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nhưng không tuyến tính
và với hệ số nhiệt âm. Điện trở giảm phi tuyến với sự tăng của nhiệt độ. Vì bản
thân là điện trở nên trong quá trình hoạt động Thermistor tạo ra nhiệt độ vì vậy gây
sai số lớn.
Thermo Couples:
Thermo Couple biến đổi đại lượng nhiệt độ thành dòng điện hay điện áp
DC nhỏ. Nó gồm hai dây kim loại khác nhau nối với nhau tại hai mối nối. Khi các
dây nối đặc ở các vị trí khác nhau, trong dây xuất hiện suất điện động. Suất điện
động tỉ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối nối. Thermo couple có hệ
số nhiệt dương.
b. Cảm biến lửa:
Khi lửa cháy thì phát ra ánh sáng hồng ngoại, do đó ta sử dụng các linh
kiện phát hiện tia hồng ngoại để phát hiện lửa. Nguyên lý hoạt động là điện trở của
các linh kiện thu sóng hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh sáng thu được thành
tín hiệu điện để báo động. Loại này rất nhạy đối với lửa. Tuy nhiên cũng dễ báo
động nhầm nếu ta để cảm biến ngồi trời hoặc gần ánh sáng bóng đèn tròn.
c. Cảm biến khói:
Thường cảm biến khói là bộ phân riêng biệt chạy bằng PIN được thiết kế
để lắp đặt trên trần nhà, trên tường. Ngồi yêu cầu kỹ thuật (chính xác, an tồn) còn
đòi hỏi phải đảm bảo về mặt thẩm mỹ. Có hai cách cơ bản để thiết kế bộ cảm biến
khói.
Cách thứ nhất sử dụng nguyên tắc Ion hóa. Người ta sử dụng một lượng
nhỏ chất phóng xạ để Ion hóa trong bộ cảm biến. Không khí bị Ion hóa sẽ dẫn điện
và tạo thành một dòng điện chạy giữa chạy giữa hai cực đã đợc nạp điệän. Khi các
phần tử khói lọt vào khu vực cảm nhận được Ion hóa sẽ làm tăng điện trở trong
buồng cảm nhận và làm giảm luồng điện giữa hai cực. Khi luồng điện giảm xuống
tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động.
Cách thứ hai sử dụng các linh kiện thu phát quang. Người ta dùng linh kiện
phát quang (Led, Led hồng ngoại…) chiếu một tia ánh sáng qua vùng bảo vệ vào
một linh kiện thu quang (photo diode, photo transistor, quang trở…). Khi có cháy,
khói đi ngang qua vùng bảo vệ sẽ che chắn hoặc làm giảm cường độ ánh sáng
chiếu vào linh kiện thu. Khi cường độ giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm
biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
7
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Trong hai cách này thì phương pháp thứ nhất nhạy hơn và hiệu quả hơn
phương pháp thứ hai, nhưng khó thực thi, khó lắp đặt. Còn cách thứ hai tuy ít nhạy
hơn nhưng linh kiện dễ kiếm và dễ thực thi cũng như dễ lắp đặt.
Một nhược điểm của các loại cảm biến này là: mạch báo động có thể sai
nếu vùng bảo vệ bị xâm nhập bởi các lớp bụi…
PhầN 2:
Kiến trúc phần cứng về hệ thống báo cháy thông qua máy tính
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
8
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Chương 1. Lý thuyết về giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi
I. Các phương pháp điều khiển vào ra:
1.Vào ra điều khiển bằng chương trình:
Thiết bị ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông qua các phần
thích ứng về công nghệ chế tạo và logic. Thích ứng về công nghệ chế tạo là điều
chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bị ngoại vi và công nghệ sản xuất của mạch
trong hệ vi xử lý. Thích ứng về Logic là nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển ngoại vi
tín hiệu trên bus hệ thống.
Trong hệ vi xử lý một vùng nhớ dùng làm nơi chứa địa chỉ cổng vào ra và
CPU xuất hoặc nhập dữ liệu từ các cổng vào ra này các lệnh xuất nhập In/Out Lúc
này cổng vào ra được xem như thanh ghi ngồi, chúng được viết vào hoặc đọc ra
như ô nhớ Ram qua hai lệnh trên. Để phân biệt hướng xuất hoặc nhập dữ liệu từ
cổng vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển đọc hoặc viết. Để phân biệt vùng nhớ
với thiết bị vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển IO/M. Khi có các lệnh này thì
các lệnh In/Out mới có tác dụng.
Ngồi các lệnh qui chiếu bộ nhớ, cũng như khả năng trao đổi dữ liệu giữa
thiết bị ngoại vi và hệ vi xử lý. Lúc đó vào ra được gán như một địa chỉ ô nhớ của
bộ nhớ. Các thanh ghi liên quan tới cổng vào ra được xem như ngăn nhớ. Khi bộ vi
xử lý gọi địa chỉ và xung điều khiển đọc hay viết bộ nhớ không cần xác định nơi
gởi là bộ nhớ hay thiết bị vào ra. Nó chỉ hỏi nơi gởi dữ liệu vào trong khoảng thời
gian cho phép. Bộ logic bên ngồi sẽ giải mã địa chỉ kết hợp với xung MR, MW, để
chọn thiết bị mà không phân biệt ngăn nhớ hay thiết bị vào ra.
2.Vào ra điều khiển bằng ngắt:
Với phương pháp điều khiển vào ra bằng chương trình, CPU phải liên tục
kiểm tra trạng thái của thiết bị ngoại vi đến khi sẵn sàng, đó là sự lãng phí thời gian
của CPU và chương trình dài và phức tạp. Khi bộ vi xử lý có nhiều thiết bị ngoại vi
CPU không đáp ứng yêu cầu của chúng. Có thể đáp ứng yêu cầu ngoại vi nhanh
chóng và không theo trình tự như định trước nhờ cơ cấu ngắt CPU.
Nhờ tính chất đáp ứng tức thời của vi xử lý khi có yêu cầu ngắt từ thiết bị
ngoại vi do đó các ngắt thường được dùng ở những trường hợp yêu cầu đap ứng
nhanh, thời gian trả lời ngắn, thực hiện ở bất kỳ thời điểm nào. Khi đó CPU phải
chuyển đến chương trình con, yêu cầu ngắt ở cuối bất kỳ lệnh nào trong chương
trình chính. Các chương trình con phục vụ ngắt có thể lưu trữ nội dung các thanh
ghi và khôi phục lại khi thực hiện xong chương trình phục vụ ngắt và trước khi trở
lại chương trình chính.
Giao tiếp với maý tính là trao đổi dữ kiện giữa một máy tính với một hay
nhiều thiết bị ngoại vi.
Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp với người sử dụng bằng hai
thiết bị:
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
9
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
- Bàn phím để nhập dữ liệu
- Màn hình để hiển thị
Ngồi ra nhà sản xuất cho ta nhiều cách giao tiếp khác thông qua các port như
là các ngõ giao tiếp:
- Giao tiếp qua port com (nối tiếp)
- Giao tiếp qua port Parallel(song song)
Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cách giao tiếp thích hợp.
II.Các phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoại vi:
1.Giao tiếp với máy tính thông qua slot card:
Bên trong máy tính, ngồi những khe cắm dùng cho card vào - ra, card màn
hình, vẫn còn những rãnh cắm để trống. Để giao tiếp với máy tính, ta có thể thiết
kế card mở rộng để gắn vào khe cắm mở rộng này. Ở máy tính PC/XT rãnh cắm
chỉ có 1 loại với độ rộng 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard
Architecture). Rãnh cắm theo tiêu chuẩn IS có 62 đường tín hiệu, qua các đường
tín hiệu này máy tính có thể giao tiếp dễ dàng với thiết bị bên ngồi thông qua card
mở rộng.
Trên rãnh cắm mở rộng, ngồi 20 đường địa chỉ, 8 đường dữ liệu, còn có một
số đường điều khiển như:
,
, IOW, AEN, CLK, ... Do đó card giao tiếp
RESET IOR
với máy tính qua slot card đơn giản, số bit có thể tăng dễ dàng, giảm được nhiều
linh kiện, tốc độ truyền dữ liệu nhanh (truyền song song). Tuy nhiên, do khe cắm
nằm bên trong máy tính nên khi muốn gắn card giao tiếp vào thì phải mở nắp ra,
điều này gây bất tiện cho người sử dụng.
2.Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) :
IBM PC cung cấp 2 cổng nối tiếp: COM1 và COM2. Các cổng này giao tiếp
theo tiêu chuẩn RS232. Chúng có thể được nối với một Modem để dùng cho mạng
điện thoại, hay nối trực tiếp với một máy tính khác. Dữ liệu được truyền qua cổng
này theo cách nối tiếp, nghĩa là dữ liệu được gởi đi nối tiếp nhau trên 1 đường dây.
Do các dữ liệu được truyền đi từng bit một nên tốc độ truyền chậm, các tốc độ
truyền có thể là 300, 600, 1200, 2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài dữ liệu có thể
là 5, 6, 7 hoặc 8 bit và kết hợp với các bit Start, Stop, Parity tạo thành một khung
(frame). Ngồi ra cổng này còn có các điều khiển thu (Receive), phát (Trans), kiểm
tra. Cách giao tiếp này cho phép khoảng cách truyền dữ liệu xa, tuy nhiên tốc độ
truyền rất chậm tốc độ tối đa là 20kbps.
3.Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in):
IBM PC cho phép sử dụng đến 3 cổng song song có tên là LP1, LP2 và LP3.
Kiểu giao tiếp song song được dùng để truyền dữ liệu giữa máy tính và máy in.
Khác với cách giao tiếp qua Port Com, ở cách giao tiếp này dữ liệu được truyền
song song cùng một lúc 8 bit. Vì thế nó có thể đạt tốc độ cao. Connector của Port
này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệu và các đường tín hiệu bắt tay
(Handshaking ). Tất cả các đường Data và tín hiệu điều khiển đều ở mức logic hồn
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
10
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
tồn tương thích với mức TTL. Hơn nữa, người lập trình có thể điều khiển cho phép
hoặc không cho phép các tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn
giản và dễ dàng. Tuy nhiên, giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền
bị hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồng thời cáp truyền cũng phức tạp
hơn. Đó là nhược điểm của cách giao tiếp này.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
11
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Chương 2. Tìm hiểu về RS232.
Vào năm 1960, cùng với sự phát triển mạnh của các thiết bị đầu cuối máy
tính chia sẻ thời gian, các Modem đã được tung ra ngày càng nhiều nhằm đảm bảo
cho các thiết bị đầu cuối có thể dùng các đường điện thoại để thông tin giữa các
máy tính với nhau ở những khoảng cách xa. Modem và các thiêt bị được dùng để
gửi số liệu nối tiếp thường được gọi là thiết bị thông tin số liệu DCE
(Datommunication Equipment). Các thiết bị đầu cuối hoặc máy tính đang gửi hay
nhận số liệu được gọi là các thiết bị đầu số liệu DTE (Data Terminal Equipment).
Nhằm đáp ứng với nhu cầu về tín hiệu và các chuẩn bắt tay (handshake standards)
giữa DTE và DCE, hiệp hội kỹ thuật điện tử EIA đã đưa ra chuẩn RS-232C. Chuẩn
này mô tả chức năng 25 chân tín hiệu và bắt tay cho việc chuyển dữ liệu nối tiếp.
Nó cũng mô tả các mức điện áp, trở kháng, tốc độ truyền cực đại và điện dung cực
đại cho các đường tín hiệu này.
RS-232 ấn định 25 chân tín hiệu, và quy định các đầu nối DTE phải là male
(đực) và các đầu nối DCE phải là female (cái). Một loại đầu nối đặc biệt không
được cho, nhưng thường dùng nhiều nhất là đầu nối mele DB-25P (hình 2-2). Ngồi
ra, đối với nhiều hệ thống còn dùng loại 9 chân như loại DE-9P mele (hình 2-1).
Hình 2-1
Hình 2-2
Được EIA đưa vào năm 1969 để truyền dữ liệu nối tiếp và tín hiệu điều
khiển giữa Modem và thiết bị đầu cuối (hoặc máy tính) với tốc độ truyền tối đa là
20kbps ở cự ly khoảng 15m. đây là một dạng giao tiếp loại TTL + bộ kích đường
dây không cân bằng.
Việc mô tả chuẩn này được chia làm ba phần: Các đặc điểm kỹ thuật về
điện, mô tả các đường dữ liệu điều khiển và sử dụng bộ kết nối chân ra.
I.Đặc điểm kĩ thuật về điện của RS232:
Sơ đồ chân của serial port (COM)
IN
PIN
COMMON RS232C
NAME NAME
SIGNAL
DIRECTION
ON DCE
NUMBERS NUMBERS
FOR 9 PINS FOR 25 PINS
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
12
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
1
2
3
4
5
6
7
8
AA
BA
BB
CA
CB
CC
AB
CF
-
-
IN
3
2
7
8
6
5
1
TxD
RxD
RTS
CTS
DSR
GND
CD
OUT
IN
OUT
OUT
-
OUT
-
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
-
-
-
SCF
SCB
SBA
ĐB
OUT
OUT
IN
OUT
OUT
OUT
-
IN
IN
OUT
OUT
IN/OUT
IN
SBB
SCA
CD
CG
CE
CH/CI
DA
4
9
DTR
-
Hình 1. Qui định về chân của RS232C
Mức điện áp logic của RS-232C là khoảng điện áp giữa +15V và –15V. Các
đường dữ liệu sử dụng mức logic âm: logic 1 có điện thế giữa –5V và-15V, logic 0
có điện thế giữa +5V và +15V. tuy nhiên các đường điền khiển (ngoại trừ đường
TDATA và RDATA) sử dụng logic dương: gía trị TRUE = +5V đến +15V và
FALSE =-5V đến –15.
Ở chuẩn giao tiếp này, giữa ngõ ra bộ kích phát và ngõ vào bộ thu có mức
nhiễu được giới hạn là 2V. Do vậy ngưỡng lớn nhất của ngõ vào là ±3V trái lại
mức ± 5V là ngưỡng nhỏ nhất với ngõ ra. Ngõ ra bộ kích phát khi không tải có
điện áp là ± 25V.
Các đặc điểm về điện khác bao gồm
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
13
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
RL (điện trở tải) được nhìn từ bộ kích phát có giá trị từ 3 ÷ 7k.
CL (điện dung tải) được nhìn từ bộ kích phát không được vượt quá 2500pF.
Để ngăn cản sự dao động quá mức, tốc độ thay đổi (Slew rate ) của điện áp
không được vượt qúa 30V/µs.
Đối với các đường điều khiển, thời gian chuyển của tín hiệu (từ TRUE sang
FALSE, hoặc từ FALSE sang TRUE ) không được vượt qúa 1ms. Đối với các
đường dữ liệu, thời gian chuyển (từ 1 sang 0 hoặc từ 0 sang 1) phải không vượt
qúa 4% thời gian của 1 bit hoặc 1ms.
II.Các đường dữ liệu và điều khiển của Serial Port (Com):
- TxD: Dữ liệu được truyền đi từ Modem trên mạng điện thoại.
- RxD: Dữ liệu được thu bởi Modem trên mạng điện thoại.
Các đường báo thiết bị sẵn sàng:
- DSR : Để báo rằng Modem đã sẵn sàng.
- DTR : Để báo rằng thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng
- Các đường bắt tay bán song công.
- RTS : Để báo rằng thiết bị đầu cuối yêu cầu phát dữ liệu.
- CTS : Modem đáp ứng nhu cầu cần gửi dữ liệu của thiết bị đầu cuối cho
thiết bị đầu cuối có thể sử dụng kênh truyền dữ liệu. Các đường trạng thái
sóng mang và tín hiệu điện thoại:
- CD : Modem báo cho thiết bị đầu cuối biết rằng đã nhận được một sóng
mang hợp lệ từ mạng điện thoại.
- RI : Các Modem tự động trả lời báo rằng đã phát hiện chuông từ mạng điện
thoạïi địa chỉ đầu tiên có thể tới được của cổng nối tiếp được gọi là địa chỉ cơ
bản (Basic Address). Các địa chỉ ghi tiếp theo được đặt tới bằng việc cộng thêm
số thanh ghi đã gặp của bộ UART vào địa chỉ cơ bản.
- Mức tín hiệu trên chân ra RxD tùy thuộc vào đường dẫn TxD và thông thường
nằm trong khoảng –12 đến +12. Các bit dữ liệu được gửi đảo ngược lại. Mức
điện áp đối với mức High nằm giữa –3V và –12V và mức Low nằm giữa +3V
và +12V. Trên hình 2-4 mô tả một dòng dữ liệu điển hình của một byte dữ liệu
trên cổng nối tiếp RS-232C.
- Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp –12V. Một bit khởi động (Starbit)
sẽ mở đầu việc truyền dữ liệu. Tiếp đó là các bit dữ liệu riêng lẻ sẽ đến, trong
đó các bit giá trị thấp sẽ được gửi trước tiên. Còn số của các bit thay đổi giữa 5
và 8. Ở cuối của dòng dữ liệu còn có một bit dừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng
thái ngõ ra (-12V).
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
14
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Starbit
Stopbit
+12V
LOW
D0 D1
0
D3 D4 D5
D6 D7
-12V
HIGHT
1
1
1
0
0
1
0
10
4µS
T =1/fBaud
1.04ms
Hình 2: Dòng dữ liệu trên cổng RS 232 với tốc độ 9.600
Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp của máy tính PC có thể tóm tắt trong bảng
các địa chỉ sau:
COM 1 (cổng nối tiếp thứ nhất) Địa chỉ cơ bản = 3F8(Hex)
COM 2 (cổng nối tiếp thứ hai) Địa chỉ cơ bản = 2F8(Hex)
COM 3 (cổng nối tiếp thứ ba) Địa chỉ cơ bản = 3E8(Hex)
COM 4 (cổng nối tiếp thứ tư) Địa chỉ cơ bản = 2E8(Hex)
Cũng như ở cổng máy in, các đường dẫn tín hiệu riêng biệt cũng cho phép
trao đổi qua các địa chỉ trong máy tính PC. Trong trường hợp này, người ta thường
sử dụng những vi mạch có mức độ tích hợp cao để có thể hợp nhất nhiều chức
năng trên một chip. Ở máy tính PC thường có một bộ phát/nhận không đồng bộ
vạn năng (gọi tắt là UART: Universal Asnchronous Receiver/ Transmitter) để điều
khiển sự trao đổi thông tin giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi. Phổ biến nhất là
vi mạch 8250 của hãng NSC hoặc các thế hệ tiếp theo.
Thông thường với các yêu cầu ứng dụng tốc độ thấp người ta giao tiếp qua
ngõ nối tiếp, nó giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232C và dùng để giao tiếp giữa máy
tính với Modem hoặc Mouse. Ngồi ra cũng có thể dùng giao tiếp với printer hay
plotter nhưng không thông dụng lắm bởi tốc độ truyền quá chậm. Đối với máy AT
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
15
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
cho ta hai ngõ giao tiếp COM1 và COM2. Trong một số card I/O ta có thể có đến 4
cổng COM.
Để giao tiếp nối tiếp với 2 ngõ COM này Bus hệ thống của CPU (Data Bus
và Address Bus) hãng IBM sử dụng hai Chip lập trình của Intel là 8250 UART
(Universal Asynchronus Receiver Transmitter). Địa chỉ theo bộ nhớ của hai Chip
này là 0040:0000 cho UART của ngõ COM1 và 0040:0002 cho UART của ngõ
COM2 (Địa chỉ logic do hệ điều hành chỉ định) và địa chỉ theo Port để truy xuất
khi sử dụng là 3F8-3FF cho COM1 và 2F8-2FF cho COM2.
Dữ liệu truyền qua cho Port COM dưới dạng nối tiếp từng Bit một, đơn vị
dữ liệu có thể là 5 Bit, 6 Bit hay 1 byte tùy theo sự cài đặt lúc khởi tạo Port COM.
Ngồi ra để truyền dữ liệu qua Port COM còn cần những tham số sau: Bit mở đầu
cho một đơn vị dữ liệu START Bit. STOP Bit (Bit kết thúc). Parity (Kiểm tra chẵn
lẻ). Baud Rate (Tốc độ truyền) tạo thành một Frame (Khung truyền).
Port COM là một thể khởi tạo bằng BIOS thông qua chức năng 0 của
Interrupt 14, nạp vào thanh ghi DX1 chỉ số chọn kênh (COM1 = 0, COM2
= 1). Thanh ghi AL được nạp vào các tham số của việc truyền dữ liệu.
A L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Bit D0 D1 : Cho biết độ rộng của dữ liệu
0 0 : Dữ liệu có độ rộng 5 Bit
0 1 : Dữ liệu có độ rộng 6 Bit
1 0 : Dữ liệu có độ rộng 7 Bit
1 1 : Dữ liệu có độ rộng 8 Bit.
Bit D2
: Cho biết số Stop Bit.
: Sử dụng một bit Stop
: Sử dụng hai bit Stop
0
1
Bit D3 D4 : Các Bit parity (chẵn lẻ)
0 0 : Không kiểm tra tính Parity
1 1 : Không kiểm tra tính Parity
0 1 : Odd (lẻ)
1 0 : Even (chẵn)
Bit D5D6D7 : Cho biết tốc độ truyền (Baud Rate)
0 0 0 : Tốc độ truyền 110bps (bit per second)
0 0 1 : Tốc độ truyền 150bps (bit per second)
0 1 0 : Tốc độ truyền 300bps (bit per second)
0 1 1 : Tốc độ truyền 600bps (bit per second)
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
16
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
1 0 0 : Tốc độ truyền 1200bps (bit per second)
1 0 1 : Tốc độ truyền 2400bps (bit per second)
1 1 0 : Tốc độ truyền 4800bps (bit per second)
1 1 1 : Tốc độ truyền 9600bps (bit per second)
III.Modem rỗng của RS232C
Mặc dù chuẩn RS_232C của EIA được dành riêng để áp dụng kết nối giữa
Modem với thiết bị đầu cuối, nhưng một thuê bao của RS_232C cũng thường được
sử dụng khi hai thiết bị đầu cuối được nối với nhau, hoặc một máy tính và một máy
in mà không sử dụng các Modem.
Trong những trường hợp như vậy, các đường TxD và RxD phải được đặt
chéo nhau và các đường điều khiển cần thiết phải được đặt ở TRUE hoặc phải
được tráo đổi thích hợp bên trong cáp kết nối. Sự nối lắp cáp của RS232C mà có sự
tráo đổi đường dây được gọi là Modem rỗng (null Modem).
Cáp như vậy thích hợp để nối trực tiếp 2 thiết bị DTE qua các port RS232C.
Hai sơ đồ có thể kết nối lẫn nhau được trình bày trong hính 2-5 và hình 2-6 chú ý
rằng trong trường hợp đơn giản nhất chỉ cần kết nối 4 dây lẫn nhau, trong thực tế 2
đường dây đất (SIG GND 0 và CHAS GND) thường được kết hợp lại, mặc dù điều
này không được đề cập tới.
IV.Các IC kích phát và kích thu của RS232C:
Nhờ tính phổ biến của giao tiếp, người ta đã chế tạo các IC kích phát và thu.
Hai vi mạch như vậy được Motorola sản xuất là IC kích phát MC 1488 có dạng vỏ
vuông. Và MC 1489.Mỗi IC kích phát 1488 nhận một tín hiệu mức TTL và chuyển
thành tín hiệu ở ngõ ra tương thích với mức điện áp của RS232C. IC 1489 phát
hiện các mức vào của RS232C và chuyển chúng thành các ngõ ra có mức TTL.
V.Minh hoạ thông tin nối tiếp bất đồng:
Đối với các máy PC, các cổng liên lạc nối tiếp (serial port) còn được gọi là
các cổng COM. Hồn tồn có thể sử dụng các cổng này để kết nối máy PC với các
máy tính khác, với các Modem, các máy in, máy vẽ, các thiết bị điều khiển, mouse,
mạng …
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
17
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Tất cả các máy tính PC có khả năng làm việc tối đa là 4 cổng nối tiếp khi sử
dụng các card giao tiếp I/O chuẩn. Các cổng nối tiếp thường được thiết kế theo các
qui định RS-232 theo các yêu cầu về điện và về tín hiệu. BIOS chỉ hỗ trợ các cổng
nối tiếp RS-232C. Còn các chuẩn khác như: RS-422, BiSync, SDLC, IEEE-488
(GPIB),… cần phải có các trình điều khiển thiết bị bổ sung để hỗ trợ.
Tốc độ tối độ của cổng nối tiếp tùy thuộc vào bộ phát tốc độ Baud trong card
giao tiếp cổng nối tiếp, phần mềm BIOS, và hệ thống có thể thực hiện chương trình
BIOS nối tiếp nhanh đến mức nào. Ngồi ra, nếu hệ thống đang xử lý chương trình
khác có độ ưu tiên cao hơn thì tốc độ tin cậy có thể bị suy giảm đáng kể.
Hoạt động của cổng nối tiếp chủ yếu cũng được xử lý bởi 1 chip UART. Các
thiết kế ban đầu đã sử dụng một chip NS-8250. Các thiết bị sau này chuyển sang
một phiên bản CMOS, chip 1650, có chức năng hoạt động giống như 8250. Một số
thiết bị mới sử dụng chip 16550 hay các biến thể khác nhằm bổ sung thêm việc
đệm dữ liệu để giảm bớt gánh nặng cho CPU.
Một phần của BIOS hệ thống (ngắt 14 h) cung cấp các dịch vụ để liên lạc
với các card giao tiếp nối tiếp.
Giống như các cổng song song, POST (Power on Self Test- chương trình
của BIOS tự kiểm tra cấu hình hệ thống khi bật máy) kiểm tra xem liệu một cổng
nối tiếp có được gắn vào hệ thống không, và ghi lại các địa chỉ I/O của các cổng
hoạt động trong vùng dữ liệu của BIOS. Tất cả các hệ thống đến 4 cổng nối tiếp,
BIOS không hỗ trợ các cổng bổ sung thêm khác.
Để truy suất phần cứng của một cổng nối tiếp, cần đọc một trong 4 từ (word)
trong vùng dữ liệu BIOS chứa địa chỉ I/O cơ sở đối với 4 cổng nối tiếp có thể có.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
18
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Ví dụ: Để truy suất cổng nối tiếp số 2, trước tiên phải đọc địa chỉ cổng I/O
cơ sở từ vùng dữ liệu BIOS. Điều này có nghĩa là một cởng nối tiếp không có địa
chỉ cổng I/O cố định.
1. Lưạ chọn cổng COM:
Mỗi cổng nối tiếp sử dụng 8 byte của bộ nhớ máy PC và một ngắt phần cứng
đặc biệt. Việc sử dụng các địa chỉ bộ nhớ và ngăùt phần cứng này là điều quan
trọng đối với người lập các chương trình liên lạc và các chương trình điều khiển
thiết bị đối với các thiết bị nối tiếp.
Bảng sau mô tả các địa chỉ bộ nhớ và các ngắt phần cứng đối với 4 cổng nối
tiếp chuẩn cho các máy tính tương thích với máy tính PC. Thông tin quan trọng
nhất ở đây là địa chỉ cơ sở, là địa chỉ bộ nhớ đầu tiên trong mỗi cổng COM (vùng
đệm phát/thu – Transmit/ Receive Buffer) địa chỉ của đường yêu cầu ngắt (IRQ)
đối với mỗi cổng.
Một thiết bị nối tiếp chỉ có thể sử dụng một địa chỉ cổng COM. Khi cài đặt
một Modem nội trong máy PC, hay bất kỳ thiết bị nào khác sử dụng cổng nối tiếp
cho giao diện của nó, trước tiên phải đảm bảo rằng đã xác lập nó đối với một cổng
COM (bao gồm địa chỉ và số IRQ).
COM1 COM2 COM3 COM4 Mô tả
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
19
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
IRQ4
3F8
IRQ3
2F8
IRQ4
3E8
IRQ3
2E8
Interrupt Request Line
Transmit/Receive Buffer và LSB of the
Divisor Latch
3F9
2F9
3E9
2E9
Interrupt Enable Register và MSB of the
Divisor Latch
3FA
3FB
3FC
3FD
3FE
2FA
2FB
2FC
2FD
2FE
3EA
3EB
3EC
3ED
3EE
2EA
2EB
2EC
2ED
2EE
Interrupt Identification Registers
Line Control Register
Modem Control Register
Line Status Register
Modem Status Register
2. Hoạt động của cổng nối tiếp:
Sự khởi động của BIOS.
Sau khi bật máy (hay Reset máy), chương trình POST kiểm tra xem liệu có
bất kỳ cổng nối tiếp nào được cài đặt hay không. POST khảo sát nhóm cổng I/O:
3F8 3FEh. Để phát hiện một cổng hoạt động, thanh ghi IIR (Interrupt
Identification Register) được đọc từ cổng 3FAh hay 2FAh. Nếu tất cả các bit từ
37 của thanh ghi IIR đều là 0, thì POST xem như cổng nối tiếp có hoạt động.
Một khi đã xác định được nhóm cổng I/O nối tiếp có hoạt động, địa chỉ cổng
I/O cơ sở được lưu trữ trong vị trí BIOS RAM cổng nối tiếp chưa sử dụng thấp
nhất. Có 4 từ được dành trong RAM bắt đầu tại địa chỉ 40:0h để chứa địa chỉ I/O
của cổng nối tiếp có hoạt động. Nhiều POST của các hãng cung cấp máy sẽ không
bao giờ kiểm tra các cổng COM3 và COM4, vì IPM không định nghĩa một địa chỉ
cổng chuẩn cho các cổng này.
Nói chung, hầu hết các hệ thống chỉ kiểm tra có 2 cổng. Tuy nhiên, các hệ
thống cùng họ mới hơn thường kiểm tra 4 địa chỉ cổng có thể có. Các hệ thống
MCA kiểm tra 8 địa chỉ cổng nối tiếp khác nhau có thể có trong một lần thử để tìm
ra 4 cổng nối tiếp có hoạt động.
Thứ tự kiểm tra
Hầu hết hệ
thống
Một số hệ thống
AT và EISA
Các hệ thống
MCA
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
20
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Thứ 1
Thứ 2
Thứ 3
Thứ 4
Thứ 5
Thứ 6
Thứ 7
Thứ 8
3F8
2F8
3F8
2F8
3F8
2F8
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
Không
3220h
3228h
4220h
4228h
5220h
5228h
Bảng trên mô tả thứ tự theo đó các BIOS sẽ tìm kiếm các cổng hoạt động.
Chỉ cổng I/O cơ sở đối với mỗi nhóm được hiển thị trong bảng này. Trên hệ thống
MCA, một khi 4 cổng đã được tìm thấy, các cổng khác không được kiểm tra nữa.
Khi hồn tất các công việc kiểm tra POST nối tiếp, các địa chỉ cổng nối tiếp
được cất giữ. Điều này thường tạo ra một trong 4 trường hợp được mô tả trong
bảng sau:
Địa chỉ Cổng nối Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 3
Trường hợp 4
RAM
40:0h
40:2h
40:4h
40:6h
tiếp
1
2
3
Địa chỉ I/O
Địa chỉ I/O
3F8
0
0
0
Địa chỉ I/O
2F8
0
0
0
Địa chỉ I/O
3F8
2F8
0
0
0
0
0
4
0
Các kết quả POST có thể có về việc phát hiện cổng nối tiếp.
- Trường hợp 1
- Trường hợp 2 và 3 : Cho thấy chỉ có một cổng nối tiếp được phát hiện.
- Trường hợp 4 : Cho thấy không phát hiện được cổng nối tiếp nào.
: Mô tả POST phát hiện 2 cổng nối tiếp.
Các phép thử này không khẳng định liệu có một thiết bị nối tiếp thực sự
được nối với cổng I/O hay không. Phép thử chỉ kiểm tra xem liệu phần cứng cổng
nối tiếp có tồn tại hay không tại một địa chỉ I/O cụ thể. Tổng số cổng nối tiếp hoạt
động được phát hiện thấy (0 4) được cất giữ trong byte thiết bị tại địa chỉ BIOS
RAM 40:10h từ các bit 9 11.
Quá trình phát nối tiếp
Để phát một byte trên đường dây kết nối nối tiếp, cổng được giả định là đã
được khởi sự với tốc độ baud và các phần chọn khung (Frame) nối tiếp thích hợp.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
21
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Chúng ta cũng giả định rằng các byte sẽ được phát đi trên cổng nối tiếp số 1
(COM1).
1. Trước tiên, xác định địa chỉ cơ sở cổng I/O bằng cách đọc một từ (Word) từ
vùng dữ lệu BIOS tại 40:OH đối với cổng nối tiếp COM1. Nếu trị = 0: Không
có cổng nối tiếp hoạt động nào được gắn ở đây và dĩ nhiên không có dữ liệu nào
được gửi đi.
2. Hai đường điều khiển MODEM là DTR (DATA Terminal Ready) và RTS
(Request to Send) được xác lập lên mức cao (DTR = 1, RTS = 1).
- DTR thông báo cho thiết bị kết nối biết rằng máy tính đang hoạt động và sẵn
sàng để liên lạc.
- RTS báo cho thiết bị kết nối biết rằng máy tính muốn gửi dữ liệu.
- Hai đường này được kích khởi bằng cách ghi trị 3 thanh ghi MCR (MODEM
control Regester) của UART.
3. Kế đó, kiểm tra hai đường trạng thái CTS (Clear To Send). Những đường này
nằm trong các bit 4 và 5 của thanh ghi MSR (MODEM Status Regester).
- DSR báo cho máy tính biết thiết bị kết nối đã được bật lên và sẵn sàng.
- CTS báo cho máy tính biết rằng thiết bị kết nối đã sẵn sàng đối với dữ liệu.
- Các đường trạng thái này nên được kiểm tra trong 2ms hay cho đến khi cả
hai đều chuyển sang mức cao. Khi cả hai đường này đều ở mức cao, thiết bị
được kết nối với cổng nối tiếp đã báo hiệu cho biết nó đã sẵn sàng cho một
byte. Một lỗi đáo hạn (timeout error) được báo hiệu bởi phần mềm nếu một
trong hai đường dẫn còn ở mức thấp lâu hơn khoảng 2ms.
4. Đến đây thiết bị kết nối đã sẵn sàng tiếp nhận một byte, UART phải được kiểm
tra xem liệu thanh ghi chứa dữ liệu phát THR (Transmit Holding Regester) đã
sẵn sàng có một byte chưa. Thanh ghi LSR (Line Status Regester), bit 5, được
xác lập lên mức cao khi thanh ghi chứa dữ liệu này trống rỗng và sẵn sàng cho
một byte. Một lần nữa, giống ở bước 3 nếu thanh ghi THR không thể trở nên
hữu dụng trong 2ms, thì phần mềm sẽ báo một lỗi đáo hạn, và bỏ qua việc phát
đi.
5. Nếu cho đến bây giờ chưa xảy ra việc đáo hạn, byte có thể được gửi đến thanh
ghi chứa dữ liệu phát của UART.
6. Sau đó, UART phát byte từ thanh ghi chứa dữ liệu phát vào thanh ghi dịch TSR
(từ đây các bit dữ liệu được dịch ra và gửi đi), và tạo dạng khung nối tiếp.
Quá trình nhạân nối tiếp.
Để nhận 1 byte từ đường dây kết nối nối tiếp, cổng được giả định như trên (cho
cổng COM3):
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
22
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
1. Trước tiên, xác định địa chỉ cơ sở cổng I/O bằng cách đọc một từ (Word) từ
vùng dữ liệu BIOS tại 40:4H đối với cổng nối tiếp COM3. Nếu trị = 0: Không
có cổng nối tiếp hoạt động nào được gắn ở đây và dĩ nhiên không có dữ liệu nào
được gửi đi.
2. Hai đường điều khiển MODEM là DTR (DATA Terminal Ready) và RTS
(Request to Send) được xác lập lên mức cao (DTR = 1, RTS = 1).
- Điều này thông báo cho thiết bị kết nối biết rằng máy tính đang hoạt động và
sẵn sàng liên lạc. Điều này được thực hiện bằng cách ghi trị 1 các thanh ghi
MMC của UART.
3. Kế đó kiểm tra tín hiệu trên đường trạng thái DSR. Tín hiệu này xuất hiện trong
bit 5 của thanh ghi MSR. DSR báo cho máy tính biết rằng thiết bị kết nối đã
được bật lên và sẵn sàng. DSR sẽ được kiểm tra cho đến khi nó lên mức cao
hay cho đến khi hết 2ms trước khi một lỗi đáo hạn được báo hiệu.
4. Kế đó, vùng đêïm nhận được kiểm tra để xem dữ liệu đã nhận được dữ liệu nào
chưa. Bit 0 của thanh ghi LSR chứa một cờ hiệu báo dữ liệu đã sẵn sàng. Nó
được xét lên 1 khi vùng đệm có dữ liệu. Nếu cờ báo dữ liệu sẵn sàng không
được xét sau 2ms, thì phần mềm sẽ khai báo một lỗi đáo hạn, và tác vụ bị bỏ
qua.
5. Nếu cho đến bây giờ chưa xảy ra việc đáo hạn, byte có thể được đọc từ vùng
đệm nhận của UART.
- Trong chế độ bất đồng bộ, 8251 A dịch số liệu trên dây RxD từ bit một. Sau
mỗi bit, thanh ghi thu được so sánh với thanh ghi chứa ký tự SYN. Nếu hai
thanh ghi chưa bằng nhau thì 8251 A dịch bit khác và tiếp tục so sánh cho
đến khi hai thanh ghi bằng nhau. 8251 A kết thúc chế độ bất đồng bộ và đưa
tín hiệu SYNDET (Synch Detect) để báo đồng bộ đã hồn tất.
- Nếu USART được nạp từ điều khiển để làm việc với hai ký tự SYNC, quá
trình bất đồng bộ cũng như trên. Nhưng hai ký tự kế tiếp nhau sẽ được so
sánh với hai ký tự SYNC trước khi đạt được sự đồng bộ. Ở chế độ bất đồng
bộ bit chẵn/lẻ sẽ không phải kiểm tra. USART ở chế độ đuổi bắt đồng bộ với
hai điều kiện:
- USART được khởi động ở chế độ đồng bộ.
- USART đã nhận lệnh ở chế độ bất đồng bộ.
Khối phát
Khối này nhận số liệu song song từ đơn vị trung tâm, chèn thêm các thông
tin rồi chuyển sang nối tiếp và gửi ra thân TxD (Transmiter DATA).
- Ở chế độ bất đồng bộ, khối phát chèn thêm bit START, bit kiểm tra chẵn lẻ
paraty và một hay hai bit STOP.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
23
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
- Trong chế độ đồng bộ, khối phát chèn thêm các ký tự SYNC. Những ký tự
đồng bộ này phải được phát trước khi bản tin bắt đầu. Nếu trong khi phát có
khoảng trống giữa hai ký tự thì USART tự động chèn các ký tự đồng bộ vào.
- Trong cả hai chế độ đồng bộ và bất đồng bộ, quá trình phát chỉ được cho
phép khi tín hiệu TxE (Transmiter Enable) và tín hiệu CTS, ở trạng thái tích
cực. Nếu USART được đặt ở chế độ đồng bộ từ ngồi, chân SYNDET sẽ là
cửa vào và nhận tín hiệu để đồng bộ khi thu.
- Khối phát có thể gửi tín hiệu cắt (BREAK). Đó là một chu kỳ liên tục các bit
SPACE trên đường dây liên tục và đưọc dùng ở chế độ truyền song công để
cắt quá trình gửi thông tin ở đầu cuối.
- USART sẽ gửi tín hiệu cắt liên tục nếu bit D3 của byte lệnh được thiết lập
Khối điều khiển Modem
Khối này tạo và nhận tín hiệu RTS (Request to Send).
Ngồi ra, còn có các tín hiệu ra DTR (Data Terminel Ready) và tín hiệu vào
DSR (Data Set Ready). Đó là những tín hiệu vạn năng.
Tín hiệu DTR điều khiển bởi bit D2 bởi byte lệnh.
Tín hiệu DSR thể hiện ở bit D7 của thanh ghi trạng thái.
USART không định nghĩa các tín hiệu này một cách cứng ngắc. Thông
thường:
- Tín hiệu DTR qua Modem để chỉ rằng thiết bị đầu cuối sẵn sàng truyền.
- DSR là tín hiệu từ Modem để chỉ trạng thái sẵn sàng liên lạc.
Khối điều khiển vào/ra
Logic điều khiển đọc/ghi giải mã các tín hiệu điều khiển từ Bus điều khiển
của đơn vị trung tâm thành những tín hiệu đều khiển các cổng dẫn số liệu đến
Bus nội của USART.
Bảng sau cho biết sự liên quan giữ các tín hiệu CE, C/D\ RD\
CE
0
0
0
0
C/D\ RD\ WR\
Ý Nghĩa
0
1
0
1
x
0
0
1
1
x
1
1
0
0
x
CPU đọc số liệu từ USART
CPU đọc trạng thái từ USART
CPU ghi số liệu vào USART
CPU ghi lệnh vào USART
Bus của USART ở trạng thái trở kháng cao
1
Khối thu
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
24
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Khối thu nhận dữ liệu nối tiếp ở chân RxD và chuyển thành số liệu song
song (P/PC). Trước khi bộ thu làm việc, bit D2 trong Command world của byte
lệnh phải ở trạng thái cho phép. Nếu bit này không được lập, bộ thu sẽ không
tạo ra tín hiệu RxRDI.
- Trong chế độ bất đồng bộ, 8251 A kiểm tra mức điện áp của đầu vào RxD.
Khi có thay đổi mức logic từ 1 xuống 0, 8251 A khởi động bộ đếm thời gian
trong khối thu khi đặt thời gian ½ bit, 8251 A kích mẫu đầu vào RxD. Tại
thời điểm này có 2 trường hợp xảy ra:
- Nếu đầu vào RxD có mức logic cao thì sự thay đổi từ 1 xuống 0 ở RxD
trước lúc kích mẫu là do nhiễu hay khối thu đã khởi động bộ đếm trong khi
nhận bit số liệu. Như vậy có sai 8251 bỏ lệnh đang thực hiện và chuẩn bị ký
tự mới.
- Nếu đầu vào RxD có mức logic thấp trong thời điểm kích mẫu. 8251 tiếp tục
kích mẫu để nhận giá trị của các bit số liệu, bit kiểm tra chẵn lẻ và các bit
dừng. Sau đó, 8251 tách các bit khung và chuyển số liệu qua Bus trong đến
thanh ghi đệm số liệu thu. Tín hiệu RxRDI được tạo ra để báo cho trung tâm
biết số liệu thu đã sẵn sàng.
- Trong chế độ đồng bộ, khối thu kích mẫu các bit số liệu của ký tự rồi đưa
đến đệm số liệu thu và lập cờ RxRDI. Vì bộ thu nhóm một số bit thành ký tự
nên được xác định bit số liệu đầu tiên là cần thiết. Để đồng bộ giữa bộ thu và
bộ phát, nếu có trống trong dãy ký tự thì 8251 tự động chèn ký tự SYNC
vào. Quá trình đồng bộ được thực hiện trong quá trình bất đồng bộ.
Khối đệm vào ra
-
Khối đệm vào ra chứa: Thanh ghi trạng thái, thanh ghi số liệu thu (thanh
ghi đệm số liệu thu), thanh ghi số liệu phát và lệnh (thanh ghi đệm số liệu
phát và lệnh).
-
Như vậy, chỉ có một thanh ghi chứa thông tin chuyển từ đơn vị trung tâm
vào USART. Thông tin này bao gồm số liệu và lệnh, do vậy phải có sự phân
chia thời gian giữa lệnh và số liệu. Lệnh phải được gửi trước số liệu. Trước
khi gửi số liệu vào USART. Đơn vị trung tâm phải kiểm tra tín hiệu sẵn sàng
phát TxRDI. Nếu gửi thông tin khi TxRDI ở trạng thái chưa sẵn sàng số liệu
chuyển đi có thể sai.
CHƯơng 3 . Lập trình điều khiển qua cổng com VIẾT BẰNG v b6.0
I.Tại sao chọn ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0:
Do quá trình thiết kế thuần chất rất ít kiến thức về vi xử lý nên em quyết định chọn
ngôn ngữ thực hiện là VB 6.0 với thư viện Port.dll thiết kế riêng dùng giao tiếp qua
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
25
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
COM theo tiêu chuẩn RS 232. Đồng thời quá trình điều khiển qua mạng từ VB có
thể dễ dàng sử dụng kĩ thuật lập trình Winsock với thư viện liên kết động là
winsock32.dll sử dụng giao thức TCP / IP phổ biến hiện nay để điều khiển.
II.Thư viện liên kết động port.dll:
Thư viện liên kết động port.dll được viết bằng ngôn ngữ delphi với tên
quy ước là PORT.DLL để chỉ rõ đối tượng ứng dụng là các cổng. Tập tin port.dll
thực hiện chức năng mở rông ngôn ngữ để dùng chung cho các ngôn ngữ khác
nhau.
Các chức năng được thiết kế sẵn trong port.dll :
Mở các giao diện.
Truyền dữ liệu theo cách nối tiếp.
Tiếp cận đến những đường dẫn ở giao diện.
Nhập vào và xuất ra ở các cổng.
Phát khoảng thời gian để có thời lượng chính xác đến từng mili giây.
Phát khỏang thời gian để có thời lượng quét đến từng micro giây.
Truy nhập tới card âm thanh.
Truy nhập qua cổng trò chơi.
III. Gọi hàm trong thư viện liên kết động port.dll từ Visual Basic 6.0:
Phần lệnh được gọi khi chương trình chạy trong môi trường windows:
Declare Function OPENCOM Lib "Port" (ByVal A$) As Integer
Declare Sub CLOSECOM Lib "Port" ()
Declare Sub SENDBYTE Lib "Port" (ByVal b%)
Declare Function READBYTE Lib "Port" () As Integer
Declare Sub DTR Lib "Port" (ByVal b%)
Declare Sub RTS Lib "Port" (ByVal b%)
Declare Sub TXD Lib "Port" (ByVal b%)
Declare Function CTS Lib "Port" () As Integer
Declare Function DSR Lib "Port" () As Integer
Declare Function RI Lib "Port" () As Integer
Declare Function DCD Lib "Port" () As Integer
Declare Sub DELAY Lib "Port" (ByVal b%)
Declare Sub TIMEINIT Lib "Port" ()
Declare Sub TIMEINITUS Lib "Port" ()
Declare Function TIMEREAD Lib "Port" () As Long
Declare Function TIMEREADUS Lib "Port" () As Long
Declare Sub DELAYUS Lib "Port" (ByVal l As Long)
Declare Sub REALTIME Lib "Port" (ByVal i As Boolean)
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
26
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
PHẦn 3
CƠ Sở Lý Thuyết về MẠNG và Giao thức TCP/IP
Chương I: Các Khái Niệm Cơ Bản Về Hệ Thống Mạng
I. Mô hình mạng, mô hình OSI, mô hình TCP:
1 .Mô Hình Mạng:
Trước tiên chúng ta cần tìm hiểu vấn đề: tại sao có sự phân tầng của các
protocol, ích lợi của việc phân tầng.
Để có thể chuyển một thông điệp (message) từ máy này sang máy khác (các
máy phải trong cùng hệ thống mạng) nó phải trải qua nhiều giai đoạn khác nhau,
các giai đoạn này rất phức tạp như là: chia nhỏ thông điệp (message) ra thành
nhiều gói nhỏ (package), mã hóa các gói này ra dạng bit, các bit này được chuyển
qua đường truyền vật lý đến máy nhận. Sau đó quá trình nhận sẽ thực hiện ngược
lại như bên gởi, nếu quá trình lắp ghép gặp phải lỗi thì phải thông báo để truyền lại
vv…
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
27
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Các giai đọan này rất phức tạp đòi hỏi người lập trình ứng dụng phải hiểu rõ
tất cả các cơ chế hoạt động bên dưới của hệ thống. Vì vậy người ta đưa ra ý tưởng
phân tầng, mỗi tầng sẽ chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ cho tầng bên trên và
đồng thời nó cũng sử dụng dịch vụ của tầng bên dưới cung cấp cho nó. Như thế
một người làm việc ở tầng nào họ chỉ quan tâm đến các tầng có quan hệ trực tiếp
với mình.
Host B
Host A
Protocol layer N
Layer N
Layer N
Protocol layer N - 1
Layer N - 1
Layer N - 1
Protocol layer 2
Layer 2
Layer 1
Layer 2
Layer 1
Protocol layer 1
Hình 9
Trong mô hình này mỗi lớp n + 1 sử dụng dịch vụ của lớp n, cả hai host A
và host B phải có cùng chồng giao thức(protocol stack).
2. Mô hình OSI:
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
28
Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet
Host A
Host B
Hình 10: Mô hình OSI
Ý nghĩa các tầng :
Physical Layer
Ở lớp này thông tin được truyền dưới dạng bit thông qua kênh truyền. Và
nhận các bit chuyển lên cho lớp datalink.
Datalink Layer
Lớp này có nhiệm vụ chia nhỏ dữ liệu từ lớp network đưa xuống thành các
frame, mỗi frame có dung lượng từ vài trăm byte đến vài ngàn byte. Các frame
được truyền đi bằng cách chuyển xuống cho lớp physical. Nhiệm vụ thứ hai là tổ
chức nhận các frame sao cho đúng thứ tự, cung cấp khả năng truyền không lỗi trên
đường truyền vật lý cho các lớp cao hơn. Vấn đề đặt ra ở đây là phải xác định cơ
chế để xác nhận một frame có truyền thành công hay không (Acknowladge
Framje), xử lý nhiểu (truyền lại).
Network layer
Lớp này định hướng cho gói dữ liệu (package) đi từ máy gởi đến máy nhận.
Phải giải quyết vấn đề định tuyến (routing), vấn đề địa chỉ (addressing), lượng giá
chi phí (accouting), và giải quyết đụng độ (collision).
Transport layer
Lớp này có nhiệm vụ chia nhỏ gói dữ liệu được đưa xuống từ lớp bên trên
thành những đơn vị nhỏ hơn để truyền qua mạng, với sự đảm bảo là dữ liệu đến
nơi một cách chính xác. Lớp này cung cấp cho các lớp bên trên phương tiện để
truyền các message độc lập với các lớp bên dưới.
Session player
Session layer điều khiển quá trình giao tiếp giữa hai tiến trình trên hai máy,
tạo và kết thúc kết nối giữa các quá trình trên các máy khác nhau.
Sinh Viên : Đỗ Trần Anh
MSSV: 8D15001
29
Tải về để xem bản đầy đủ
54 trang
04/01/2025
150
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Phòng chống cháy qua mạng Intenet dựa trên giao thức TCP IP", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- de_tai_phong_chong_chay_qua_mang_intenet_dua_tren_giao_thuc.pdf
