10.2.2. ThiÕt kÕ m¹ch kiÓu m¶ng khèi modun

Mét ph−¬ng ph¸p hîp lý ®Ó x©y dùng c¸c hÖ thèng xö lý sè liÖu nãi chung, vµ c¸c hÖ th«ng ®o l−êng tù ®éng nãi riªng, lµ x©y dùng tõ c¸c khèi m¶ng modul, tøc lµ c¸c khèi nµy vÒ chøc n¨ng còng nh− cÊu tróc vËt lý lµ chøa ®ùng tÝnh riªng biÖt, nh− lµ c¸c m¹ch "khèi c¬ cë". VÝ dô nh− c¸c khèi chuyÓn ®æi t−¬ng tù-sè (ADC), chuyÓn ®æi sè- t−¬ng tù (DAC), bé ®Õm tÇn sè, bé t¹o tÝn hiÖu, bé gi¶i m· ký tù,...

B»ng c¸ch sö dông tæ hîp c¸c modul, ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ t¹o ra nhiÒu hÖ thèng kh¸c nhau. §Æc biÖt c¸c hÖ thèng cÊu tróc kiÓu modul cã thÓ dÔ dµng ®−îc më réng vµ n©ng cÊp trong t−¬ng lai theo yªu cÇu. §«i khi c¸c khèi ®−îc tæng hîp l¹i thµnh khèi kÝn, ®−îc ®iÒu khiÓn bëi mét bé ®iÒu khiÓn cã kh¶ n¨ng ®Þnh vÞ vµ chia sÎ thêi gian ho¹t ®éng ®Õn c¸c khèi kh¸c nhau.

Khi x©y dùng c¸c hÖ thèng ®o cã cÊu tróc modul, th× ng−êi thiÕt kÕ ph¶i ®−¬ng ®Çu víi hai vÊn ®Ò chÝnh: Thø nhÊt lµ vÊn ®Ò T−¬ng thÝch vµ thø hai lµ vÊn ®Ò Phèi ghÐp

(sù giao tiÕp gi÷a c¸c khèi thµnh phÇn trong hÖ thèng vµ gi÷a hÖ th«ng víi c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi).

VÊn ®Ò T−¬ng thÝch gi÷a c¸c modul lµ mét vÊn ®Ò quan träng, mµ khi thiÕt kÕ hÖ thèng cã cÊu tróc modul ph¶i quan t©m. NÕu kh«ng, hÖ thèng sÏ lµm viÖc kÐm hiÖu qu¶, háng hãc trong c¸c t×nh huèng xÊu nhÊt vµ khã cã kh¶ n¨ng më réng trong t−¬ng lai.

Trong c¸c hÖ thèng ®o l−êng cã 5 d¹ng t−¬ng thÝch gi÷a c¸c modul, lµ t−¬ng thÝch vÒ tÝn hiÖu; vÒ cÊu tróc; vÒ nguån ®iÖn cung cÊp; vÒ ®o l−êng vµ t−¬ng thÝch vÒ dÞch vô phôc vô.

•T−¬ng thÝch vÒ tÝn hiÖu: nh»m môc ®Ých lµm cho c¸c modul phï hîp víi nhau vÒ kiÓu, d¶i, c¸c th«ng sè vµ møc cña tÝn hiÖu vµo vµ ra. C¸c dßng sè liÖu gi÷a c¸c khèi cã mét vµi d¹ng tÝn hiÖu: th«ng tin, ®iÒu khiÓn, ch−¬ng tr×nh, ®Þa chØ vµ môc ®Ých dÆc biÖt.

•T−¬ng thÝch vÒ mÆt cÊu tróc: §iÒu nµy cho phÐp phï hîp víi nhau vÒ mÆt c¬ häc bao gåm c¶ kiÓu mÉu vµ tÝnh c©n b»ng. Nã cho phÐp nèi c¸c modul kh¸c nhau vÒ mÆt kÝch tÊc. HÖ thèng vµ mçi thµnh phÇn modul cña nã ph¶i gièng nh− mét khèi vËt lý duy nhÊt.

•T−¬ng thÝch vÒ Nguån cung cÊp: lµ sù phï hîp gi÷a c¸c khèi mµ yªu cÇu ph¶i ®−a ra c¸c kÕt qu¶ t−¬ng thÝch. §iÒu ®ã ®ßi hái c¸c modul ph¶i t¹o ra c¸c kÕt qu¶ t−¬ng thÝch, vÊn ®Ò nµy cã liªn quan ®Õn viÖc chän lùa c¸c ®Æc tÝnh ®o l−êng cña modul.

449

•T−¬ng thÝch vÒ dÞch vô phôc vô: ®iÒu nµy lµ vÊn ®Ò nãi lªn r»ng c¸c modul trong hÖ thèng ph¶i cã cïng møc ®é vÒ ®é tin cËy vµ ®é æn ®Þnh vµ cho cïng mét ®¸p øng (hay ®é nh¹y) ®èi víi c¸c yÕu tè bªn ngoµi. Lµ t−¬ng thÝch vÒ phôc vô, söa ch÷a, b¶o tr×.

¦u ®iÓm cña thiÕt kÕ m¹ch kiÓu m¶ng khèi modul lµ tÊt c¶ c¸c modul ®−îc ghÐp l¹i vµ lµm viÖc mét c¸ch hoµn h¶o mµ kh«ng cÇn ph¶i thiÕt kÕ l¹i c¸c tiÕp gi¸p liªn kÕt, hµn nèi gi÷a chóng. C¸c giao diÖn (Interfaces) lµ c¸c m¹ch giao tiÕp cho phÐp cã ®−îc sù ghÐp nèi thÝch hîp gi÷a tÊt c¶ c¸c modul trong hÖ thèng. Chóng t¹o cho c¸c modul trong cïng hÖ thèng vµ gi÷a c¸c hÖ thèng cã sù t−¬ng thÝch vÒ c¶ 5 d¹ng nªu trªn.

TÊt c¶ c¸c giao diÖn cã thÓ ph©n lo¹i thµnh:

-Giao diÖn m¸y.

-Giao diÖn hÖ thèng - modul.

-Giao diÖn hÖ thèng - thiÕt bÞ.

1.Giao diÖn m¸y (machine interface): lµ viÖc g¾n mét bé xö lý trung t©m cña mét m¸y tÝnh víi c¸c khèi thµnh phÇn kh¸c, víi c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vÞ hay víi thÕ giíi bªn ngoµi. Sù thiÕt kÕ cña m¸y tÝnh x¸c ®Þnh hoµn toµn cÊu tróc, nguyªn lý ho¹t ®éng vµ c¸c ®Æc tÝnh ®iÖn cña giao diÖn.

2.Giao diÖn hÖ thèng - module: lµ thùc hiÖn sù kÕt nèi ®ång nhÊt gi÷a c¸c khèi cña hÖ thèng. Mét modul sö dông giao diÖn nµy kh«ng thÓ ho¹t ®éng mét m×nh mµ nã chØ cã thÓ ho¹t ®éng ®−îc trong mét hÖ thèng (System-modul interface).

3.Giao diÖn hÖ thèng - thiÕt bÞ (System - device interface): phôc vô viÖc kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ, mµ cã thÓ ho¹t ®éng riªng lÎ trong mét hÖ thèng. Th«ng th−êng chóng cã kh¶ n¨ng kh¸ lín vÒ chøc n¨ng (chóng cã thÓ do mét sè lín c¸c ®¹i l−îng vËt lý, ®iÒu kiÖn lµm viÖc cã thÓ thay ®æi víi c¸c thùc nghiÖm, chóngcã thÓ lËp tr×nh ®−îc,...). VÒ mÆt cÊu tróc c¸c giao diÖn nµy chØ cÇn c¸c ®Æc tÝnh vÒ kÝch tÊc.

C¸c giao diÖn ®−îc sö dông trong kü thuËt ®o l−êng thùc tÕ th−êng ®−îc gäi lµ giao diÖn thiÕt bÞ ®o. C¸c giao diÖn nµy cã ®Çy ®ñ 5 d¹ng cña tÝnh t−¬ng thÝch, ®¶m b¶o sù kÕt hîp mét c¸ch hoµn h¶o gi÷a bé vi xö lý víi viÖc ®o l−êng, còng nh− víi c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi cã t−¬ng t¸c víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®Ò l−u tr÷, chøa ®ùng, ghi nhËn vµ xö lý c¸c sè liÖu th« ban ®Çu.

C¸c giao diÖn chuÈn cã thÓ ®−îc ph©n lo¹i tuú theo c¸c ph−¬ng ph¸p mµ c¸c modul cña hÖ thèng ®−îc nèi ghÐp víi nhau vµ víi bé xö lý trung t©m. Nãi chung cã 3

450

d¹ng kÕt nèi ®−îc thùc hiÖn: lo¹i nèi tiÕp (Cascade); lo¹i ph©n bè xuyªn t©m, h×nh sao (Radial) vµ lo¹i tæ chøc bus (Bus-organised)

1. CÊu h×nh nèi tiÕp (The cascade configuration)

S¬ ®å m¹ng nh− h×nh 10-16.

H×nh 10-16

Sù bè trÝ nµy lµ hîp lý khi dßng th«ng tin chung t¹i bÊt kú thêi ®iÓm nµo ®−îc nèi víi mét ®èi t−îng thö, mét nguån tÝn hiÖu thö vµ mét dông cô, thiÕt bÞ ®o. Ic lµ Cascade Interface.

2. CÊu h×nh ph©n bè xuyªn t©m, h×nh sao (The radial configuration)

S¬ ®å m¹ng cÊu h×nh nh− h×nh 10-17.

ViÖc bè trÝ ph©n bè cã thÓ øng dông ®−îc khi mét vµi khèi ®−îc nèi víi khèi trung t©m (Bé vi xö lý trung t©m) mét c¸ch trùc tiÕp. C¸c khèi modul ®−îc nèi trùc tiÕp (kh«ng cÇn chuyÓn m¹ch chän lùa) v× khèi trung t©m cã ®ñ sè kªnh cho viÖc truyÒn sè liÖu.

H×nh 10-17

451

3. CÊu h×nh tæ chøc bus (The bus-organized configuration)

S¬ ®å m¹ng cÊu h×nh nh− h×nh 10-18.

NÕu khèi modul trung t©m cã sè kªnh truyÒn d÷ liÖu Ýt h¬n thùc tÕ yªu cÇu, th× c¸c modul riªng lÎ sÏ ®−îc nèi víi c¸c modul trung t©m b»ng mét bus chung. T¹i mét thêi ®iÓm, chØ cã mét khèi mµ cã ®Þa chØ ®−îc gäi bëi ch−¬ng tr×nh lµ ®−îc nèi tíi khèi trung t©m. Cã thÓ sö dông tæng hîp gi÷a c¸c cÊu h×nh cascade vµ radial hay gi÷a cascade vµ bus-organized.

H×nh 10-18

C¸c modul thµnh phÇn hay c¸c dông cô ®o cña hÖ thèng ®o l−êng ®−îc liªn kÕt bëi c¸c ®−êng d©y giao diÖn.

Mét nhãm c¸c ®−êng d©y ®−îc dù ®Þnh cho mét vµi chøc n¨ng ®· x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh truyÒn sè liÖu cã thÓ lËp tr×nh ®−îc, gäi lµ Bus.

10.2.3 Giao diÖn IEC (The International Electrotechnical Commission)

HiÖn nay cã nhiÒu tiªu chuÈn vÒ Interface, nh−ng lo¹i giao diÖn hay sö dông trong thiÕt bÞ ®o vµ trong c¸c hÖ th«ng truyÒn d÷ liÖu lµ Interface IEC.

Giao diÖn nµy cßn ®−îc gäi lµ giao diÖn IEEE-488 (mµ ch÷ IEEE lµ tõ tªn Institue of Electrical and Electronics Engineers), hay giao diÖn HP-IB (The Hewlett-Packard Interface Bus).

Héi ®ång kü thuËt ®iÖn tö quèc tÕ ®· khuyÕn c¸o lµ nªn dïng giao diÖn nµy nh− mét chuÈn quèc tÕ.

452