Home

Interfacciamento al PC

1. 3 2 4 38 DOUTO 7 Q DOUT1 g 9D 3Q DOUT2 AD QS F 5D sa M2 DOUTA I7 6D ea 115 DOUTS TT E 7Q 1 oure sa H9 pouT7 CLK 5V Md OC SR 74LS374 74LS244 Connettore Centronics Fig 37 Interfaccia parallela per PI O digitale n 2 Si riporta in linguaggio QBasic l algoritmo di acquisizione del byte DIN7 DINO nella locazione di memoria A OUT 890 32 Impostazione del registro dati come registro di ingresso OUT 890 34 Abilitazione del 244 A INP 888 Acquisizione del byte DIN7 DINO nella locazione A OUT 890 0 Ripristino registro dati come registro di uscita Si riporta infine l algoritmo di emissione del byte B OUT 890 0 Impostazione del registro dati come registro di uscita OUT 888 B Emissione del byte B attraverso il registro dati OUT 890 1 Clock al livello basso OUT 890 0 Clock al livello alto Interfacciamento al PC Panella Spalierno 56 7 4 Interfaccia parallela esterna per l 1 O analogico e digitale Se colleghiamo un DAC a 8 bit alle uscite DOUTO DOUT7 del 74LS374 della precedente figura 37 si ottiene una tensione di uscita analogica proporzionale al numero emesso dal PC Se inoltre colleghiamo le uscite D0 D7 di un ADC a 8 bit agli ingressi DINO DIN7 del 74LS244 della precedente figura 37 possibile far acquisire al PC un valore numerico proporzionale alla tensione analogica applicata all ingresso dell ADC In fig 38 si mostra la porzione
2. I bit D7 DO rappresentano il BUS dati bidirezionale attestato sullo slot ISA Tali bit sono collegati agli ingressi del 74ACT374 che contiene 8 flip flop D ed alle uscite del 74ACT244 che contiene 8 buffer tri state Interfacciamento al PC Panella Spalierno 52 Il bit AEN address enable collegato all ingresso di abilitazione del comparatore di uguaglianza per cui quest ultimo si abilita durante la fase di indirizzamento di una istruzione L integrato 74ALS139 contiene due decodificatori indipendenti a 2 bit con ingresso di abilitazione La porzione U4B fornisce sull uscita Y3 un livello basso se i bit del BUS indirizzi A9 ed A8 sono uguali a 1 e l ingresso di abilitazione attivato A7 0 Tale linea Y3 pilota l ingresso PO del comparatore Il comparatore confronta il byte P collegato al BUS indirizzi col byte Q generato agendo sugli 8 microswitch Se ad esempio tutti i microswitch sono collegati a massa l uscita del comparatore P Q va al livello basso se i 10 bit meno significativi del BUS indirizzi assume il valore esadecimale 300H Il livello logico basso all uscita del comparatore abilita il decodificatore U4A i cui ingressi sono B IOW e A IOR Durante una istruzione di output su periferica di indirizzo 300H l ingresso B forzato al livello basso e l ingresso A rimane al livello alto cio si ottiene BA 01 e quindi l uscita Y1 si attiva portandosi al livello logico basso uscite del deco
3. Il registro di indirizzo 890 noto come registro di controllo rende disponibili solo 4 bit di uscita In fig 4 si mostra il connettore a 25 poli posto sul retro del computer Fig 4 Interfaccia Centronics Connettore a 25 poli femmina posto sul retro del PC In tabella 4 si riporta la piedinatura la denominazione la direzione l indirizzo e l uso delle linee che l interfaccia Centronics mette a disposizione sul connettore D a 25 poli agli indirizzi 888 889 e 890 della LPTI Interfacciamento al PC Panella Spalierno 11 Tabella 4 PIN NOME DIREZIONE INDIRIZZO ED USO 890 OUT 890 1 OV 1 STROBE USCITA 890 OUT 8900 5V 2 DATAI USCITA 3 DATA2 USCITA 4 DATA3 USCITA 5 DATA4 USCITA OUT 888 N 6 DATA USCITA Per 7 DATA6 USCITA 0 lt N lt 255 8 DATA7 USCITA 9 DATAS USCITA 10 ACK INGRESSO B3 64 SE ALTO 11 BUSY INGRESSO B4 128 SE BASSO 12 PAPEROUT INGRESSO B2 32 SE ALTO 13 SELECTED INGRESSO B1 16 SE ALTO 14 AUTOFEED USCITA 890 OUT 890 2 0V 15 ERROR INGRESSO BO 8 SE ALTO 16 INIZIALIZE PRINTER USCITA 890 OUT 890 4 5V 17 SELECTINPUT USCITA 890 OUT 890 8 0V 18 25 GND Registro dati indirizzo 888 Le linee di uscita DATA8 DATAI di indirizzo 888 378 esadecimale situate tra i pin 9 2 sono memorizzate cio rappresentano 1 bit di uscita di altrettanti flip flop LINEE DATA8 DATA7 DATA6
4. grazie alla evoluzione della interfaccia possibile anche inviare sulle stesse linee dati che vanno dal dispositivo periferico al computer e ci consente l utilizzo di tale interfaccia anche per il collegamento di dispositivi di input come ad esempio lo scanner o la webcam Il connettore sul retro del computer di tipo D a 25 poli femmina Su un PC possono prendere posto fino a 3 interfacce parallele denominate LPT1 LPT2 e LPT3 Line Printer Terminal Ciascuna delle 3 LPT presenta 3 indirizzi contigui destinate alle periferiche di I O L indirizzo base della LPT1 888 in esadecimale 378 gli altri due indirizzi sono 889 e 890 L indirizzo base della LPT2 632 in esadecimale 278 gli altri due indirizzi sono 633 e 634 L indirizzo base della LPT3 956 in esadecimale 3BC gli altri due indirizzi sono 957 e 958 Si riassume la situazione nella seguente tabella 3 Tabella 3 Ind base Ind base 1 Ind base 2 LTP1 888 889 890 LPT2 632 633 634 LPT3 956 957 958 Alla LPT1 viene riservato l interrupt IRQ7 Il registro base di indirizzo 888 denominato registro dati contiene 8 bit di uscita dal PC Il registro di indirizzo successivo 889 noto come registro di stato accessibile solo dall esterno e solamente per 5 dei suoi 8 bit detto registro di stato perch ciascuna delle 5 linee individua un particolare stato in cui si trova la stampante occupata carta esaurita errore ecc
5. La somma tra AH ed AL posta nella variabile A che viene poi inviata nella casella di testo DIN AH DIN7 DIN6 DINS DIN4 0 0 0 0 AL 0 0 0 0 DIN3 DIN2 DINI DINO A DIN7 DINE DINS DINA DIN3 DIN2 DINI DINO L istruzione OUT 890 1 porta al livello basso STB che abilita 1 primi 4 buffer tri state a cui sono collegate le linee DIN7 DIN6 DINS DINA L istruzione OUT 890 2 porta al livello basso AF che abilita gli ultimi 4 buffer tri state a cui sono collegate le linee DIN3 DIN2 DINI DINO La routine visualizzazione individua l ingresso abilitato avente maggior priorit da visualizzare nella casella di testo text2 la pi grande e poi converte il numero acquisito in binario da visualizzare su monitor Dispositivi di collegamento al microprocessore 66 Esempio n 3 Prova scritta di Sistemi agli Esami di Stato 2001 per l indirizzo Elettronica e Telecomunicazioni Traccia 2 Si vuole sviluppare un sistema di monitoraggio dello stato di occupazione in un parcheggio con la capacit di 512 autoveicoli suddivisi in otto settori Ciascun settore del parcheggio ha un unico varco di ingresso e un unico varco di uscita Ogni varco pu essere attraversato da una sola macchina alla volta ed dotato di un opportuno sensore che segnala il passaggio dell auto Un sistema a microprocessore deve essere in grado di acquisire l impegno del parcheggio sia in relazione al n
6. oFEN round or Open key as silo fono oFEN Ground or Open Key sacco __ Command Bye Enable 0 552 AD8 AdoressiDatas sales avi avo Jessaor Jaddressipatar Asse Jaderessibata6 saraaviz wave Assai __ laderessiData4 fessos faadressibatas__ asefenozi __ looma es aDa_ faadressipatas Poo Jaderessibataz esreno z _ foroma Aseano_ laderessibatao Bai faadressibatat Asglrsv__ F3 3V signal Rail VWO GSVors33V Jessveco8 __ Asojreas __ Requestoabi Bsofackos acknowedge Gabi kezvecia swe bocce frswoo Asa ND ferma ai Reeve hoajorseml Command Byte Enable vleealeno loua heslc es Command Byte Enable 5 Besle gemma Byte Enable hoglisv haav Signal Rail V I O 5 V or 3 3 V seelewe pommer Byte Enable e __ Faye E E __ form Peeloo laderessibata62_ B6sADs3 Aadressibata 6 medeno ra fasoaosi faacressipataci Arofap6o laderessibataG0 BT0 SV_ F3 3V Signal Raily IO 5 Vor 33V Arie laderessiDatas8 BriaDsa aadressibataso areno erouna erzAosr Jaidressipatasr_ araos __ Jaderessivatas feren loua Praos laderessibatas4 B74ADS5_ JaddressiData ss Arasy haav signal Rail hv ro csv osas v rana Jacdressipata 53 Areas laderessivatas _lerseno_ loua araos laderessibataso_ Br7ADSt Jacdressipatasi
7. patata es proz PMA Request mp paras r pavos fawe ______ po pr aa e ict rasinoase Ra po E paano es nave A o pegao pobe pee ehe e rep pem rem molana p Address bit12 B19 REFRESH aa O O paolan lo al at gie Pazo mele Address bia B22 Ras e interupt Request ah pe prhe a E Pola penres faro fa sw o o A j 11 pone Clock 70 ns a bio Baleno fera O System bus high enable CI 16 bit chip select 1 go pae data availble on SD8 15 aaa pm 16 bit memory cycle i YO 16 bit chip select 1 wait 16 c2 Lazo at laccross bit 23 p2 Jiocsie aj O cycle Es azz a resso 3 ROIO af ntemupt Regus 0 ca aar fel Address bt DA Ran interrupt Request c5 Lazo def Address bit 20 DS Ratz sf interupt Request 12 ce Lare fel Address bit 19 fps Rats de interupt Request 15 c7 AT effe Acdress otis foz Rara ai interupt Request 14__ ce Lare feb Address biti7 DB DACKO med OMA Acknowiedge0_ c9 IMEMR Memory Read active on DRQO ai DMA Request 0 all memory read cycles c10 MEMwW Memory Write Active on D10 Dacks DMA Acknowledge 5 all memory write cycles c11 sD08 a Data bit 8 D11 pRO5 DMA Request 5 C12 SD09 e pata bt DT packe mese PMA Acnowledge6 ata bi eques C13 SD10 e patabit0 ora pras a PMA Reaueste Interfacciamento al PC Panella Spalierno 6 capon ae pae pia LN E IVETE 15 SD12 ata bit 12 15 DRQ7 MA Request 7 AE pe via prs pror E
8. soddisfatto grazie all impiego di un comparatore digitale di uguaglianza per parole a 8 bit contenuto nel chip 74LS688 quando gli 8 bit utilizzati del bus indirizzi coincidono con quelli impostati dall utente una volte per tutte tramite microswitch la scheda abilitata al funzionamento ed pertanto possibile svolgere operazioni di ingresso oppure operazioni di uscita In fig 35 si mostra il circuito dettagliato D7 DE DS D4 D3 De DI DO USA 7 10 i B va CE A Y2 DIES vi E UL E 4 IDR lar vw E che Ehu mE DINE 74ALS139 6 lo ap E DING i la Iegl DINS dE LE iva 164 E DINO _ 49 eh U4B E 2 Javi ga Z DINT 49 13 9 E avo 15 DINE 2 22 3 v3 Pi 7 en DINI a ve Ey gt O ETT A7 ISA z si Eje ua eva opa MNO 1 74ACT244 74ALS139 Cass AG 4 lpi Ue AS 8 po La TE Ad a lp Tae 83 Dl oy E DOUT A2 13 PS 4 D DI 5 DOUT AI 15 pg 7 D2 De 6 DOUTS 17 19 B 3 T4 A0 DOU P7 FP Ds 03 3 13 12 DOUT3 00 pa na HE PUUT 3 14 15 DOUTZ zo 7 255 Ho se te 28 Has iui 03 p7 o7 P2 DOUTO pa 14 os 74ACT374 16 10 186 07 Slot ISA PA 7 microswitch 74AL 5688 Fig 35 Schema elettrico dell interfaccia parallela
9. un particolare circuito integrato che governa le complesse operazioni da svolgere in pratica un microprocessore dedicato alla gestione della grafica La maggior parte delle schede grafiche odierne eseguono speciali e potenti istruzioni grafiche in grado di elaborare effetti tridimensionali necessari nei recenti videogiochi e nelle simulazioni grafiche Nei primi personal computer il monitor era monocromatico e funzionava esclusivamente in modalit testo La gestione del monitor era affidato ad un circuito integrato controllore di CRT Tubo a Raggi Catodici e la memoria video di pochi chilobyte risiedeva in memoria centrale Con l avvento della grafica possibilit di suddividere il monitor in una fitta matrice bidimensionali di puntini luminosi e del colore i computers sono stati dotati di schede video sempre pi potenti cio in grado di rappresentare sul monitor un numero maggiore di punti pixel e di colori con velocit di refresh sempre pi elevate Interfacciamento al PC Panella Spalierno 35 Si pensi che la prima scheda grafica a colori la CGA Color Graphic Adapter supportava una risoluzione grafica di 300x200 pixel a 4 colori e quindi un occupazione di memoria video di soli 16Kbyte La scheda grafica VGA standard Video Graphics Adapter anch essa ormai obsoleta gestisce una risoluzione grafica di 640x480 pixel a 16 colori per cui sono necessari 150Kbyte a bordo della scheda Infatti per rappresentare
10. webcam amplificatori audio casse acustiche e microfoni ecc Questi connettori possono essere assai diversi tra loro Si va dai vecchi connettori ISA a 16 bit con velocit di trasferimento dati non superiore a 8Mbyte s ai pi recenti connettori PCI a 32 o 64 bit con velocit massima di 264Mbyte s Le nuove schede grafiche che interfacciano il monitor al PC alloggiano su particolari connettori noti come AGP che consentono velocit di trasferimento dati fino a 1Gbyte s e comunque dipendenti dalla frequenza di clock della scheda madre 2 1 ISA Il connettore ISA Industry Standard Architecture implementa BUS a 16 bit E costituito da due parti il connettore XT Extended Tecnology con 62 contatti da A1 A31 B1 B31 ed il connettore esteso con 36 contatti C1 C18 D1 D18 Si riporta in fig 3 la sagoma del connettore A1 A31 CI cia B1 B31 D1 Dis Fig 3 Connettore ISA a 16 bit Si nota a sinistra la parte corrispondente al connettore XT a 62 contatti per BUS dati ad 8 bit In tabella 1 si riporta la piedinatura del connettore ISA il nome delle linee le loro direzioni e la descrizione Interfacciamento al PC Panella Spalierno 5 Tabella 1 Pin Nome _ Direz Descrizione Pin Nome Direz Descrizione a I O channel check A2 D7 Data bit 7 B2 RESET y Active high to reset or initialize system logic Ra pe E pans ai Y CT pa ps E TT 0 CN ETT pa eee fpatasta bs sw __ swe_ gt hs ps fee
11. 13 5I Si ponga Vec 12V e Voy 11 5V Bmin R R 4 32KQ Interfacciamento al PC Panella Spalierno 3 Vcc 12V 220VAC 50Hz Fig 2 Pilotaggio di un rel secondo le specifiche dell Esempio 2 In questo capitolo sar analizzato il collegamento tra il microprocessore e le periferiche di I O utilizzando circuiti integrati dedicati programmabili e non programmabili o schede di interfacce da inserire in opportune slot del computer Le interfacce inoltre si suddividono in interfacce standard e non standard Le interfacce standard sono quelle che rendono la periferica compatibile al computer a cui collegarsi Ad esempio l interfaccia Centronics presente nel PC di tipo standard perch consente il collegamento al PC da parte di qualsiasi stampante in grado di riconoscere l interfaccia Centronics La compatibilit di tipo meccanico spina e presa compatibili elettrico il PC e la periferica generano e riconoscono tensioni e correnti di valori prestabiliti e software gestione del funzionamento della periferica Le interfacce standard pi comuni oltre alla Centronics sono l interfaccia seriale RS 232 e la pi recente interfaccia USB Universal Serial Bus La prima utilizza il collegamento parallelo mentre le altre due sono seriali Il collegamento parallelo a n bit consente di trasferire simultaneamente tutti i bit ed impiega pertanto almeno n fili Il collegamento seriale trasferisce un
12. 5A e da consentire una V compresa tra 5V e 15V Poich la capacit per unit di lunghezza di un cavo di circa 200pF metro si evince che la massima distanza tra i dispositivi collegati in tale standard non deve superare i 12 15 metri In tabella 5 si descrive la piedinatura del connettore a 9 e 25 poli il nome e la descrizione delle linee della RS 232C Tabella 5 PIN PIN NOME NOME 9 25 v 24 ITU RS 232 DESCRIZIONE 1 ca Frame ground Massa di protezione 3 2 C103 TxD Trasmitteddata Datiintrasmissione La 3 0104 RxD Received data Datiin ricezione C105 RTS Request to send Richiesta di trasmissione ESRARI ARIAT e 6 C107 DSR Datasetready DCE pronto_________ 5 7 0102 GND Ground Messadelsegnal C109 DCD Data carrier detector Portante i in ricezione presente Err E na __ t0 Riservato per apparecchi di collaudo 11 c126 CK Sceltafrequenza in trasmissione JJ _ 12 C122 SCF Segnale di ricezione presente sul canale ausiliario 13 C121 SCB Pronto perla trasmissione sul canale ausiliario _ 14 C118 SBA Datiin trasmissione del canale ausiliario_______ 15 C114 TC Transmit clock Clock di trasmissione dal modem___ 16 C119 SBB Datiin ricezione del canale ausiliario _ _ _ 17 C115 RC Received clock Clock di ricezione 18 Noncomeso ______________ 19 C120 SCA Richiesta di trasmissione del ca
13. D4 D5 D6 D7 TPAO TPAO TPBO PCO PCI PC CILKON Transmit inn Crystal Oscillator x RESET Encoder o n and Clock Generator FILTERO FILTERI Fig 26 Schema funzionale del TSB41LV03A della Texas Instruments Per il funzionamento richiede un cristallo di quarzo funzionante a 24 576MHz Un oscillatore interno pilota un PLL interno che genera un clock a 393 216MHz Due divisori di frequenza per due determinano i clock a 196 608MHz e 98 304MHz Questi tre valori sono quelli che determinano il funzionamento dell interfaccia IEEE1394 a 400Mbps 200Mbps e 100Mbps Per ulteriori dettagli tecnici si rimanda alla consultazione dell esauriente datasheet Si riporta in fig 27 il collegamento tra una delle tre porte ed il cavo esterno contenente al suo interno due coppie di fili A e B Interfacciamento al PC Panella Spalierno 34 TSB41LV03A 400 k2 see Note A Fig 27 Collegamento di una porta dell integrato ad un cavo esterno contenente due coppie di fili 5 Schede grafiche Hanno il compito di inviare al monitor l immagine generata dal computer Le parti costitutive fondamentali sono 3 a la RAM che contiene i dati digitali da presentare al monitor o il convertitore digitale analogico RAMDAC per trasformare le informazioni custodite nella RAM presente su scheda grafica dalla forma digitale alla forma analogica o la GPU Graphics Processing Unit
14. Interfacciamento al PC Panella Spalierno 41 o Line In permette di collegare alla scheda audio dispositivi quali riproduttori di nastri ecc a Mic In consente di collegare un microfono per l ingresso vocale Q Line Out consente di collegare amplificatori esterni a Uscita altoparlanti consente di collegare altoparlanti L amplificatore interno ha una potenza massima di 4 Watt per canale su un altoparlanti da 4 Ohm 2 Watt su altoparlanti da 8 Ohm a Connettore Joystick MIDI permette di collegare un Joystick o un MIDI kit a Connettore PC speaker consente di inviare agli altoparlanti esterni collegati alla scheda audio il suono che normalmente va allo speaker del PC o Connettore CD consente l ascolto dagli altoparlanti collegati alla scheda audio dei brani musicali contenuti nel CD ROM Una scheda audio perfettamente in grado di digitalizzare un suono analogico copiarlo in memoria o su disco rigido leggerlo e riconvertirlo per l ascolto Per queste operazioni sono necessarie le prese jack precedentemente indicate Il connettore per Joystick non serve solo per i videogiochi ma permette di collegare tra loro vari strumenti musicali e di controllarli da un unica tastiera master secondo lo standard MIDI Lo standard MIDI in riproduzione consente di suonare simultaneamente un certo numero di strumenti indicati col termine voci grazie ad un circuito integrato interno alla scheda audio che funge da sintetizzatore FM
15. MByte s nella versione 1X oltre un gigabyte al secondo nella versione 4x rispetto al bus PCI e nel fatto che quest ultimo viene liberato dal traffico dati della scheda video La velocit dipende sia dalla frequenza di funzionamento che dalla lunghezza della parola da trasferire Nata per funzionare a 66 6MHz per parole a 32bit 4 byte la velocit di trasferimento in tal caso vale 66 6MHz x 4Byte 266Mbyte s La versione 2X per ogni ciclo di clock sfrutta sia il fronte di salita che quello di discesa consentendo cos il raddoppio della massima velocit 532Mbyte s Nella versione 4X la velocit supera il Gbyte s poich il bus prevede il trasferimento di dati a 64bit La velocit pu ulteriormente aumentare aumentando la frequenza della CPU a bordo delle scheda grafica e passando a 128 il numero di bit trasferiti localmente sulla scheda Poich il bus AGP prevede attualmente la presenza di un solo dispositivo non possono essere presenti pi slot AGP sulla motherboard 3 Interfacce standard Come gi detto nel paragrafo 1 le interfacce standard sono quelle che rendono compatibile il collegamento tra un dispositivo periferico ed il computer Le interfacce standard normalmente sono costituite da schede elettroniche inserite in una slot di espansione di un computer ISA PCI AGP In quest ultima in realt pu trovar posto solo una scheda grafica in grado di pilotare un monitor attraverso il connettore VGA disponibile
16. QBasic con lo stesso tipo di sintassi Affinch si possa invocare nel nostro applicativo il file di libreria INPOUT32 DLL si deve includere nel progetto Visual Basic da noi generato il modulo INPOUT32 BAS presente anch esso nel file ZIP di seguito riportato Public Declare Function Inp Lib inpout32 dl1l _ Alias Inp32 ByVal PortAddress As Integer As Integer Public Declare Sub Out Lib inpout32 dl1 _ Alias Out32 ByVal PortAddress As Integer ByVal Value As Integer Tale inclusione si pu realizzare attivando il comando nserisci modulo Esistente dal men Progetto di Visual Basic Esempio n 1 Si vuole comandare un semplice semaforo simulato da 3 diodi LED con software in Visual Basic I 3 diodi LED sono ovviamente di colore verde giallo e rosso e collegati tramite resistenza da 2200 rispettivamente alle uscite DATA1 DATA2 e DATA3 del registro dati di indirizzo 888 dell interfaccia Centronics L interfaccia grafica deve mostrare il disegno del semaforo che ad intervalli regolari di tempo aggiorna la lampada che deve essere accesa Sul monitor devono inoltre essere disponibili 3 caselle di testo in cui inserire in secondi la durata del verde del giallo e del rosso Interfacciamento al PC Panella Spalierno 60 Risoluzione ZA PP Si mostra in fig 40 il circuito da collegare direttamente all uscita del connettore dell interfaccia Centronics L istruzione per l attivazione del verde O
17. _DIN7 DING DIN5 DIN4 0 0 0 0 AL 0 0 0 0 DIN3 DIN2 DIN1 DINO A AH AL DIN7 DING DIN5 DIN4 DIN3 DIN2 DIN1 DINO L algoritmo per la generazione del byte B di uscita sulle linee DOUT7 DOUTO estremamente semplice OUT 888 B Per poter funzionare correttamente il 74LS244 deve essere alimentato con una tensione costante di 5V prelevata da un alimentatore esterno 7 3 Interfaccia parallela esterna per I 1 O digitale n 2 E possibile utilizzare il registro dati posto all indirizzo 888 dell interfaccia Centronics come porta bidirezionale per generare un byte di uscita o per acquisire un byte di ingresso Come gi illustrato nel paragrafo 3 1 per rendere bidirezionale il registro dati dell interfaccia Centronics necessario che quest ultima sia impostata preliminarmente come EPP dal setup del BIOS del PC Per farla funzionare come registro di ingresso si dovr impostare ad 1 il bit 5 del registro di controllo posto all indirizzo 890 In QBasic l istruzione OUT 890 32 Per rendere il registro dati nuovamente di uscita sufficiente riportare a 0 il bit 5 del registro di controllo In Qbasic l istruzione OUT 890 0 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 55 Per sdoppiare le linee di ingresso da quelle di uscita si propone l utilizzo del circuito integrato 74LS374 per memorizzare il byte di uscita e l integrato 74LS244 per bufferizzare il byte di ingresso secondo lo schema di fig 37
18. all indirizzo 888 si deve impostare la Centronics come EPP da setup all accensione del computer In particolare 1 888 di ingresso il bit 5 della porta 890 non accessibile sul connettore deve essere posto a 1 Se A la parola di uscita impostata sulla 890 per settare a 1 il bit 5 della porta 890 sufficiente applicare le seguenti istruzioni valide in Q Basic B A OR 32 OUT 890 B 32 rappresenta il byte 0010000 L operazione OR viene eseguita bit a bit tra la variabile A e la costante 32 I bit del risultato B coincidono con quelli di A se l addendo omologo vale 0 mentre si porta a 1 se il bit omologo vale 1 A A7 A6 AS A4 A3 A2 Al A0 OR 32 0 0 1 0 0 0 0 0 B A7 A6 1 A4 A3 A2 Al A0 2 888 di uscita il bit 5 della porta 890 non accessibile sul connettore deve essere posto a 0 Se A la parola di uscita impostata sulla 890 per settare a 0 il bit 5 della porta 890 sufficiente applicare le seguenti istruzioni valide in Q Basic B A AND 223 OUT 890 B 223 rappresenta il byte 11011111 L operazione AND viene eseguita bit a bit tra la variabile A e la costante 223 I bit del risultato B coincidono con quelli di A se il bit omologo vale 1 mentre si porta a 0 se il bit omologo vale 0 A A7 A6 AS A4 A3 A2 Al A0 AND 223 1 1 0 1 1 1 1 I B A7 A6 0 A4 A3 A2 Al A0 Dispositivi di collegamento al microprocessore 71 Risposta al quesito 4 La descrizione dell algoritmo dell intera gestione sar eseg
19. b 0 se il sensore di uscita non rileva l uscita di una macchina dal settore Nel listato proposto i posti liberi del settore 1 si inseriscono nella casella di testo txt_liberi i L aggiornamento dei posti liberi nel settore i sar pertanto txt_liberi i txt_liberi i a b Cio il contatore dei posti liberi diminuisce di uno se entra un autovettura e si incrementa di uno se esce un autovettura Un algoritmo di controllo impedisce al contatore dei posti liberi di assumere valori maggiori di 64 o minori di 0 L ultima parte dell algoritmo ricalcola il valore dei posti liberi complessivi dell autorimessa semplicemente sommando i posti liberi di ciascun settore Il risultato liberitot viene posto nella casella di testo txt_libtot Il programma infine deve poter controllare se abbassare una o pi sbarre Quando si aggiorna la casella di testo del numero di posti liberi di ciascun settore e il numero di posti liberi complessivo dell autorimessa si attivano due subroutine La prima controlla se i posti liberi di un dato settore sono uguali a 0 In tal caso si visualizza sul monitor il disco rosso shape1 i Il disco i esimo torna verde quando si creano disponibilit di posti in quel settore La seconda subroutine controlla se il numero totale dei posti liberi dell autorimessa uguale o inferiore a 10 In tal caso il disco che segnala il numero di posti totale shape2 si colora di rosso Se i posti sono
20. bit per volta su uno stesso filo rispettando particolari protocolli per il sincronismo della trasmissione A parit di frequenza di sincronizzazione il collegamento parallelo n volte pi veloce di quello seriale Quest ultimo per ha il vantaggio di impiegare in teoria un solo filo per il trasferimento dei dati condizione che torna particolarmente utile quando si devono collegare due apparecchiature poste a grande distanza come ad esempio due modem Le interfacce non standard sono quelle che non rispettano delle specifiche riconosciute da tutte le apparecchiature Si utilizzano per collegare particolari dispositivi e spesso occorre prestare attenzione alle linee a cui effettuare il collegamento Interfacciamento al PC Panella Spalierno 4 2 Slot di espansione di un personal computer Affinch un dispositivo periferico possa scambiare dati con il microprocessore di un computer necessaria la presenza di un circuito di interfaccia che colleghi il BUS del microprocessore al periferico Il microprocessore alloggia su una scheda nota come scheda madre Su di essa prendono posto le parti pi importanti di un computer memoria centrale di lettura e scrittura RAM e memoria a sola lettura ROM clock e circuiti di supporto del microprocessore ed un certo numero di connettori tra loro collegati in parallelo in grado di ospitare le schede di interfaccia che consentono di collegare al computer stampante modem mouse monitor scanner
21. di circuito interessata alla conversione DA e AD DACOSSO ADCOSOI Fig 38 Circuito da collegare allo schema elettrico di fig 37 per realizzare l interfaccia al PC sia digitale che analogica Il convertitore digitale analogico utilizzato il DAC0830 che presenta uscita in corrente L operazionale U1 si comporta da convertitore corrente tensione e l operazionale U2 in configurazione invertente a guadagno unitario In tal caso la tensione di uscita Vo che si ottiene compresa tra 0 e 5V secondo la formula Interfacciamento al PC Panella Spalierno 57 ove SV la tensione di fondo scala coincidente con VREF applicato al piedino 8 256 2 ove 8 il numero di bit di ingresso del DAC ed N rappresenta il codice numerico applicato Per la conversione analogico digitale si utilizza 1 ADC0804 ad approssimazioni successive ad 8 bit alimentato a SV Con i valori di R3 e C1 inseriti il tempo di conversione di circa 100us Lasciando flottante l ingresso VREF 2 al piedino 9 quest ultimo si polarizza automaticamente al valore 2 5V Il funzionamento il seguente Poich la linea CS collegata a massa il convertitore risulta sempre abilitato al funzionamento Fig 39 Tempificazioni per l ADC0804 Start conversion impulso WR stato di occupato per conversione in corso livello alto di INTR lettura dei bit di uscita livello basso di RD Per attivare un ciclo di conversione si deve applicare
22. e contiene 4 dispositivi di tipo invertente Il secondo invece converte un livello RS 232 in TTL alimentato con una tensione di alimentazione a 5V e contiene 4 elementi invertenti Il collegamento bidirezionale seriale tra due dispositivi che lavorano con segnali TTL si pu effettuare come in fig 9 Vcc IND RCD OUTD INC RCC OUT C Interfacciamento al PC Panella Spalierno 19 Fig 9 Collegamento seriale con segnali nello standard RS 232C tra dispositivi TTL I valori di tensione assegnati allo standard RS 232C consentono di ottenere una elevata immunit al rumore che aumenta all aumentare della distanza tra i due livelli logici 3 2 4 Collegamento null modem Per collegare tra di loro due computer con l interfaccia seriale RS 232 si deve preparare un cavo noto come cavo null modem con almeno tre fili RxD TxD e GND e due connettori a 25 poli femmine da porre alle due estremit del cavo Occorre per fornire i corretti potenziali alle linee di ingresso che non si intendono utilizzare In fig 10 si mostra un tipico collegamento ove il pin 5 linea di ingresso CTS pilotato dallo stesso DTE attraverso il pin 4 linea di uscita RTS Analogamente la linea di uscita DTR pin 20 va collegata ai pin 6 e 8 di ingresso DSR e DCD rispettivamente Ci vale per entrambi i computer In questo modo si imbroglia il computer ma si deve rinunciare al collegamento in handshake La tecnica dell ha
23. hanno il suffisso MID sono costituiti da suoni perfetti con riproduzione simultanea di uno o pi di essi Poich come si detto il file costituito da istruzioni piuttosto che da campioni di suoni la sua dimensione estremamente contenuta 40 50Kbyte per brani della durata di diversi minuti primi Interfacciamento al PC Panella Spalierno 47 Lo svantaggio principale consiste nel fatto che non possibile inserire la voce Per meglio comprendere la differenza tra file WAV e file MID sufficiente fare riferimento al confronto a proposito delle immagini al formato bitmap BMP rispetto al formato vettoriale Utilizzando programmi di elaborazione del suono possibile registrare un file MID magari miscelato con l audio che proviene da un microfono o da un CD ROM in un file in formato WAV o MP3 pi compresso 6 4 Software per l audio Il sistema operativo Windows mette a disposizione un certo numero di programmi per la produzione e riproduzione del suono Per l elaborazione del suono si dovr ricorrere ad opportuni programmi software disponibili a basso costo o di tipo professionale Citiamo subito il programma Registratore di suoni attivabile con Avvio Programmi Accessori Svago Registratore di suoni fig 32 di Suono Registratore di suoni ioj x Fie Modifica Effetti 2 Posizione Durata 0 00 s 0 00 s fe neje m Fig 32 Schermata del programma Registratore di suoni La barra del men pres
24. meno sofisticate di elaborazione audio e l inserzione di effetti speciali come effetto doppler eco filtraggi modifica volume e velocit fader ecc Generalmente mostrano la forma d onda del file in esame mono o stereo una pulsantiera per la riproduzione la registrazione il riavvolgimento veloce ed il mixer del tipo in dotazione al Windows Interfacciamento al PC Panella Spalierno 49 6 5 Caratteristiche di una moderna scheda audio Le moderne schede audio consentono la riproduzione di effetti sonori particolari come ad esempio il surround sound il suono 3D ecc Il cuore della scheda audio un unico processore che contiene sia il convertitore AD per l acquisizione dell audio che il convertitore DA per la sua riproduzione Presenta al suo interno altres tutta la circuitistica per la gestione dei file midi A titolo d esempio la recente scheda audio Sound Blaster Live utilizza il processore EMU10K1 sviluppato da E mu Systems azienda acquisita da Creative contenente al suo interno 2 milioni di transistor e capace di 1000 MIPS Milioni di istruzioni al secondo un potente sintetizzatore musicale in grado di gestire numerosi effetti come riverbero chorus flanger pitch shifter ecc applicabili in tempo reale sulla sorgente sonora Dispone di 64 voci in hardware che unite alle 192 messe a disposizione dalla sintesi wavetable forniscono un totale di 256 voci di sintesi musicale Sono presenti 48 canali
25. nella casella di testo a destra compare il numero di posizione del bit pi significativo posto ad 1 La routine CmdCodif Click si attiva facendo click sul pulsante Codifica Il suo compito quello di eseguire l acquisizione di un byte dagli otto microswitch e la visualizzazione su monitor e sul display La routine CmdEsci Click si attiva facendo click sul pulsante Esci Il suo compito quello di interrompere l esecuzione del programma La routine acquisizione cattura il byte prodotto tramite microswitch in due fasi da 4 bit In ciascuna di tali fasi nel registro di stato devono essere presenti solo i 4 bit acquisiti che occupano le posizioni 6 5 4 e 3 del registro Per essere sicuri che gli altri bit del registro non influenzino l acquisizione si procede all azzeramento del bit 7 e dei bit 2 1 e 0 Questo azzeramento si ottiene eseguendo il prodotto logico bit a bit tra il contenuto del registro e il numero corrispondente alla configurazione binaria 01111000 che corrisponde al decimale 120 Infatti Registro di stato AT AG AS A4 A3 A2 A1 AO Byte di maschera 0 1 1 1 1 0 0 0 Risultato prodotto logico O A6 A5 A4 A3 0 0 0 La moltiplicazione per due consente lo scorrimento a sinistra di una posizione Il risultato posto nella variabile denominata AH La divisione per 8 2 consente lo scorrimento a destra di tre posizioni Il risultato posto nella variabile denominata AL
26. stato ON sceglie la velocit pi alta lo stato OFF quella pi bassa Questa linea utilizza lo stesso pin del C111 ed ad esso alternativa C113 Clock di trasmissione da DTE DTE DCE Questa linea rappresenta il clock generato dal DTE Le transizioni ON OFF devono coincidere con la posizione centrale su ciascun bit della linea C103 C114 Clock di trasmissione da DCE DCE DTE Questa linea rappresenta il clock generato dal DCE Durante le transizioni OFF ON il DTE deve generare il bit successivo su C103 C115 Clock in ricezione DCE gt DTE Questa linea rappresenta il clock per i dati che il DTE riceve su C104 La forma d onda quadra e la transizione ON OFF indica il centro del bit ricevuto su C104 C118 Trasmissione dati sul supervisore DTE gt DCE Questa linea svolge le stesse funzioni del C103 ma si riferisce al canale supervisore Per i modem a 1200bps il canale supervisore a 75 bps C119 Ricezione dati sul supervisore DCE gt DTE Questa linea svolge le stesse funzioni del C104 ma si riferisce al canale supervisore Per i modem a 1200bps il canale supervisore a 75 bps C120 Richiesta di trasmissione sul canale supervisore DTE gt DCE Questa linea svolge le stesse funzioni del C105 ma si riferisce al canale supervisore C121 Pronto a trasmettere sul canale supervisore DCE gt DTE Questa linea svolge le stesse funzioni del C106 ma si riferisce al canale supervisore C122 Rivelatore segnale di linea dat
27. trova impiego nei circuiti di interfaccia parallela come ad esempio la Centronics utilizzata ampiamente per collegare una stampante Registro dati A PAO PA7 DBO BD7 Reg super C PC4 PC7 Reg di controllo INDIRIZZI Reg infer C PCO PC3 CONTROLLI Registro dati B Fig 22 Schema a blocchi semplificato del dispositivo di 1 0 programmabile parallelo PPI8255 Le linee mostrate a sinistra consentono di interfacciare il dispositivo al BUS di un microprocessore In particolare le linee che si collegano al BUS dati sono bidirezionali e di tipo tri state Le linee collegate al BUS indirizzi sono solo due A1 e A0 che consentono di individuare quale delle tre porte si sta utilizzando Le linee collegate al BUS controlli sono quella di abilitazione di scrittura lettura e reset L integrato a 40 pin alimentato a 5V Il registro dati contiene il dato effettivo da scambiare tra periferico e microprocessore Il registro di controllo a sola scrittura e dotato di 8 bit permette di stabilire le modalit di funzionamento delle porte La porta C suddivisa in due parti la porta C superiore configurata come la porta A mentre la porta C inferiore allo stesso modo della porta B Si mostra in fig 23 la piedinatura del PPI8255 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 28 _34 DO PA7 37 33 D1 PAG 38 32 D2 PAS 39 31 D3 PA4 40 30 D4 Pa3 1 29 D5 PA2 2_ 28
28. 2Mbyte attraverso 4 schedine da 8Mbyte ciascuna Le DDR tipiche hanno tempo d accesso di 3 8ns e possono funzionare a 400MHz poich sfruttano i due fronti del segnale di clock Normalmente sono installate con capacit di 64Mbyte attraverso 8 schedine da 8Mbyte ciascuna Data l elevata velocit di funzionamento le schede grafiche con memorie DDR devono essere utilizzate su computer che implementano connettori AGP a 4X Anche la potenza dissipata notevole per cui quasi tutte le schede grafiche montano uno o pi dissipatori termici per facilitare lo smaltimento di calore prodotto per effetto Joule La modalit di rappresentazione dell immagine sul monitor la seguente 1 Il software chiede la rappresentazione di una data immagine sul monitor 2 I driver video controllano se tale immagine pu essere accelerata dalla GPU in caso affermativo l immagine intera viene processata dalla GPU viceversa tale funzione viene eseguita dalla CPU comunque pi lenta l immagine viene calcolata e memorizzata nella memoria della scheda video frame buffer 3 l immagine viene prelevata dal frame buffer e convertita nella RAMDAC da formato digitale in quello analogico per essere cos inviata al monitor il monitor riceve il segnale analogico e l immagine appare sullo schermo Molte schede grafiche oltre al tipico connettore verso il monitor del PC presentano l uscita TV per un monitor televisivo alcune presentano anche un ingresso TV a vi
29. 4 55 25 91 19 48 26 38 61 28 96 Per un monitor a 14 pollici la risoluzione spaziale ottimale nel caso di visualizzazione di una pagina di testo 640x480 quella a 800x600 ritenuta da molti ai limiti della leggibilit e quella a 1024x768 non consente una buona lettura Per un monitor a 17 pollici la risoluzione spaziale ottimale 800x600 Di difficile leggibilit appare la schermata di testo con la risoluzione a 1024x768 All aumentare della risoluzione spaziale diminuiscono le dimensioni di ciascun carattere sullo schermo Molti software in tal caso consentono di intervenire aumentando il fattore di zoom di visualizzazione dello schermo La risoluzione del monitor si misura in dot pitch ovvero la dimensione di un pixel sullo schermo Valori tipici sono 0 28mm ma sono in commercio monitor di ottima qualit con dot pitch di 0 26mm e 0 25mm In figura 29 si mostra il metodo di misura del dot pitch sugli schermi dei monitor tradizionali a triade di fosfori CAOS uno a r 6 Von so 9 0 27 mm YA dot pitch 02210 22 mm dot pitch orizzontale Fig 29 Metodo per la misura del dot pitch di un monitor Tre cerchi colorati uno rosso uno verde e uno blu posti ai vertici di un triangolo equilatero rappresentano la triade dei colori fondamentali e quindi un pixel sullo schermo cerchietti indicati con R G e B rispettivamente rappresentano il puntino rosso verde green e blu Interfacciament
30. 4S DW OR N PACKAGE LS244 9244 TOP VIEW g 141 142 143 144 2A4 Fig 20 Piedinatura e schema interno del 74LS244 4 3 Flip flop D con uscite tri state EROICO A Il collegamento di un dispositivo di uscita zA si realizza interponendo dei flip flop D che memorizzando il dato consentono al periferico la lettura anche in un momento diverso da quello di invio da parte del bus dati Il circuito integrato 74LS374 contiene al suo interno 8 flip flop D PET con uscita tri state Il clock applicato agli omonimi ingressi di tutti i flip flop La linea OC OUTPUT CONTROL se alta tiene in tri state le uscite del dispositivo Si mostra in fig 21 la piedinatura e lo schema interno del 74LS374 2D 3D 4D 5D 6D 7D Fig 21 Piedinatura e schema interno del 74LS374 8D Interfacciamento al PC Panella Spalierno 27 4 4 Porte di I O programmabili di tipo parallelo Sono circuiti integrati a larga scala di integrazione LSI costituti da due o pi porte ad 8 bit indicate generalmente porta A porta B ecc Ogni bit di ciascuna porta programmabile via software come bit di uscita o di ingresso L integrato si inserisce tra il bus del microprocessore ed il dispositivo periferico a cui collegarsi In fig 22 si mostra lo schema funzionale semplificato di un integrato contenente tre porte parallele programmabili del tipo PPI8255 Programmable Peripheral Interface della Intel Esso
31. 6 2 2 AU Il formato AU molto diffuso ed utilizzabile su varie piattaforme operative Fu sviluppato dall industria telefonica degli Stati Uniti col nome u law campiona un canale mono a 8 bit a 8KHz e consente una gamma dinamica pi ampia rispetto ad altri suoni codificati a 8 bit e a 8 KHz Presenta un fruscio di sottofondo piuttosto fastidioso 6 2 3 RA Il formato RealAudio RA ascoltabile facendo uso direttamente del software riproduttore di tale formato molto utilizzato in Internet perch consente l ascolto in tempo reale cio durante la ricezione dei dati e non dopo la memorizzazione su disco dell intero file La sua qualit di tipo radio monofonico Presenta un algoritmo molto complesso di tipo lossy a perdita di informazioni molto pi compatto del file WAV ma la qualit audio non altrettanto buona 6 2 4 MP3 il formato audio pi conveniente Esso infatti consente di ridurre a SMbyte un file audio di 50Mbyte corrispondente ad un brano di circa 5 minuti con trascurabile decadimento delle prestazioni si tratta di un formato lossy Il modello teorico stato messo a punto da un italiano l ing Leonardo Chiariglione della Telecom di Torino e successivamente le prime applicazioni pratiche sono state sperimentate in Germania presso il Fraunhofer Institut Il principio di funzionamento dell algoritmo di compressione consiste nell eliminare le informazioni ritenute non importanti ai fini della quali
32. CA Pefer E pieni GU O Lc sla e Data bit 14 p17 MASTER Eu with DRQ to gain control system A TA E C A D 2 2 PCI Il connettore PCI Peripheral Component Interconnect implementa BUS a 32 o 64 bit Nel primo caso si avvale di due file A e B di 62 contatti ciascuna la massima velocit di trasferimento dati 133 Mbyte s Nel secondo caso i contatti sono 94 per ciascuna fila e la massima velocit di trasferimento dati 266 Mbyte s Si mostra nella Tabella 2 la descrizione delle linee del bus PCI Tabella 2 Fin SV e33 Universa Description Pin 18v 233v Universa Description Ri fest O aaa eih O eoe az fav __ ii resto hs mus __ asi mdo ses lalen na ha foi_ _ frestbatainut gt apro frestpatacupa as fe we __ a __ psw hs INTA J meroa desk __ feos kr nte __ meme far pra __ fonemas mps gt eve paa pro fntempo DS TS I 2 N CI Aiof sv_ 33V signal Rail hv rocs vossa v 810RES_ lo 5Vors33v papa ens prismi cr Ai2IGNDO3 OPENYOPEN __ eround or Open Key S12 8ND OPEN OPEN Ground or Open Key ajenas OPEN OPEN Ground or Open Key SJOND OPENJ OPEN _ Ground or Open Key PAZI KEY KA Ressmed OG o piares frosoneswoo o hisireser __ fese stseno fresa Aiefesv__ 33v signal Rail sv Wo GSVors33w rele oie menr __ erenteciuse eeno foro mielenos ernia stereo Request Aigjresvos Reserved voG
33. D6 PA1 3_ 27 D7 PAO 4 LINEE SIGNIFICATO PC7 10 PA7 PAO Porta A PC6 11 PB7 PB0 Porta B _6 cs PPI 8255 PCs 12 PC7 PCO Porta C 36 RD PC4 13 A1 AO Indirizzo porta 5 WR PC3 17 OS Ingresso di selezione 35 RESET PC2 16 RD Ingresso di lettura PC1 15 WR Ingresso di scrittura 8 A1 PCO 14 RESET Ingresso di RESET _9 A0 PB7 25 D7 DO Bus dati PB6 24 5V Alimentazione PB5 23 GND Massa PB4 22_ PB3 21 PB2 20 _26 5V PB1 19 _7 GND PBO 18 Fig 23 Piedinatura e significato delle linee del PPI8255 Esaminiamo le modalit di funzionamento delle porte che l impostazione dei bit del registro di controllo consente di realizzare D7 definisce il modo di funzionamento dell 8255 in particolare se D7 1 l integrato funziona in modalit 0 1 o 2 D7 0 l integrato funziona in modalit set reset La coppia D6 DS individua la modalit operativa della porta A e dei 4 bit superiori della porta C in particolare si ha D6 D5 00 Modo 0 Ingresso Uscita D6 D5 01 Modo 1 Ingresso Uscita con strobe D6 D5 1X Modo 2 Bidirezionale con strobe solo per la porta A D4 definisce il modo di funzionamento della porta A in particolare D4 1 Ingresso D4 0 Uscita D3 definisce il funzionamento della porta C superiore in particolare D3 1 Ingresso D3 0 Uscita Interfacciamento al PC Panella Spalierno 29 D2 definisce il modo operativo della porta B in particolar
34. DATAS DATA4 DATA3 DATA2 DATA1 PIN 9 8 7 6 5 4 3 2 Registro di stato indirizzo 889 L interfaccia Centronics possiede 5 linee di ingresso all indirizzo 889 379 esadecimale con i seguenti valori e logiche di funzionamento BUSY pin 11 vale 128 se al livello basso logica negativa ACK pin 10 vale 64 se al livello alto logica positiva PAPEROUT pin 12 vale 32 se al livello alto logica positiva SELECTED pin 13 vale 16 se al livello alto logica positiva ERROR pin 15 vale 8 se al livello alto logica positiva Interfacciamento al PC Panella Spalierno 12 PAPER LINEE BUSY ACK OUT SELECTED ERROR 1 1 1 PIN 11 10 12 13 15 I rimanenti 3 bit meno significativi del byte di ingresso non sono accessibili sul connettore e sono poste internamente all interfaccia al livello alto 1112 710 Avendo a disposizione 5 bit 32 combinazioni possibile acquisire via software in una variabile A un valore compreso tra 0 e 31 Ci si realizza con i seguenti passaggi A A XOR 128 per complementare il bit applicato su BUSY A A 7 per azzerare i tre bit meno significativi operazione comunque non necessaria A A 8 per lo scorrimento a destra di 3 posizion1 L algoritmo di acquisizione in linguaggio QBASIC risulta pertanto A INP 889 XOR 128 7 8 In questo modo la parola di ingresso A assume un valore compreso tr
35. Interfacciamento al PC Panella Spalierno 1 DISPOSITIVI DI COLLEGAMENTO AL MICROPROCESSORE Capitolo IX del Testo Corso di Elettronica 3 Ettore Panella Giuseppe Spalierno Edizioni Cupido 1 Generalit Quando si vogliono collegare tra loro apparecchi di diversa natura ad esempio dispositivi logici di famiglie diverse trasduttori a dispositivi digitali amplificatori ed attuatori ecc necessario prevedere opportune soluzioni hardware e software in grado di ottimizzare il collegamento Ci avviene attraverso le interfacce Col termine interfaccia si intende l architettura di collegamento tra le parti di un sistema che consente il trasferimento delle informazioni L interfaccia si pu realizzare 1 tra componenti di una stessa scheda 2 traschedae scheda 3 tra apparecchiature differenti Nel primo caso bisogna assicurare la compatibilit tra i livelli di tensione di corrente e le frequenze in gioco Nel secondo caso bisogna minimizzare i fenomeni transitori negativi prodotti dalle induttanze e capacit parassite a causa del collegamento con connettori e cavi Nel terzo caso i problemi da affrontare riguardano la diversa filosofia di funzionamento delle apparecchiature diverso significato logico dei bit linee di clock aggiuntive ecc Un interfaccia deve essere 1 flessibile cio deve essere facilmente riconfigurabile 2 compatibile in modo da poter collegare direttamente le apparecchiature 3 affi
36. MIDI con 128 strumenti compatibili GM GS e 10 set di percussioni Sono disponibili configurazioni con banchi di memoria da 2 4 o 8 MByte inoltre possibile usare fino a 32 MByte della Ram di sistema per immagazzinare i propri campioni audio tramite la tecnologia SoundFont Il campionamento pu avvenire a 8 o 16 bit con frequenze di 8 11 025 16 22 050 24 32 44 100 o 48 KHz utilizzando un algoritmo di interpolazione a 8 punti Il segnale viene processato con una profondit di 32bit per poi essere reso a 8 o 16 bit tramite dithering Una delle caratteristiche esclusive di questo processore la tecnologia E mu Environmental Modeling che oltre a consentire l immersione totale nell ambiente permette ai suoni di interagire tra di loro secondo un rapporto causa effetto consentendo la riflessione e il riverbero dei suoni possibile ad esempio simulare una grande sala o un teatro con buon realismo chiudendo gli occhi si pu determinare con buona approssimazione la direzione di provenienza di un suono Per ottenere questo necessario disporre di almeno 4 diffusori acustici la Sound Blaster Live pu gestirne fino a 8 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 50 7 Interfacce non standard Le interfacce non standard sono quelle non riconosciute a livello internazionali e di cui pertanto devono essere note le caratteristiche meccaniche elettriche e funzionali affinch si possa effettuare il collegamento tra una da
37. Modulazione di Frequenza secondo la tecnologia Yamaha OPL2 e OPL3 Fra le tante caratteristiche che determinano la buona qualit di una scheda audio occorre ricordare a il numero di bit nei quali viene convertito un valore analogico campionato le prime schede audio erano a 8 bit ma ben presto apparvero quelle a 16 bit sufficienti per una buona resa acustica quelle a 32 bit e a 64 bit maggiore il numero di bit minore l errore di quantizzazione commesso nella conversione AID e pi la riproduzione risulta esente da fruscio a la frequenza di campionamento che rappresenta il numero di campioni convertiti da analogico a digitale in un secondo maggiore la frequenza di campionamento migliore l approssimazione della forma d onda originale tipicamente i valori sono 11KHz 22KHz e 44 1KHz a gestione degli effetti tridimensionali surround e riverbero in tempo reale da 20 a 48 canali MIDI capacit di compressione sonora Si riassumono nella tabella 10 le caratteristiche tecniche salienti delle comuni schede audio Interfacciamento al PC Panella Spalierno 42 Tabella 10 Produttore Aztech Creative Lab Creativ Lab Gravis TerraTec Modello Waverider SB AWE 64 Gold Soundblaster 16 Ultrasound Maestro 32 96 pro 32 3D PnP Pro Plug amp Play NO SI SI SI SI Sintesi Wav SI SI NO SI SI ROM Wav 1Mbyte 1Mbyte NO 1Mbyte 4Mbyte RAM standard NO 4Mbyte NO 512Kbyte NO Max RAM NO 28Mb
38. OUT7 ACK HO 8 PO 4 DIN7 sli3 14 6 DING E 15 af 12 8 DI ia 3 x DIN2 gt DIN1 DINO STB 20 5V AF 14 19 10 GND 74LS244 Connettore Centronics Fig 36 Interfaccia parallela esterna per PI O digitale Interfacciamento al PC Panella Spalierno 54 Supponendo di utilizzare il linguaggio QBasic l algoritmo di acquisizione del byte applicato alle linee DIN7 DINO il seguente Generazione del livello basso sul bit STB ed alto sul bit AF per cui i OUT 890 1 bit 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 sono abilitati mentre i bit 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 sono in tri state Acquisizione e sistemazione dei 4 bit di ingresso pi significativi AHS INP 889 AND 120054 nella parte alta del byte A Generazione del livello alto sul bit STB e basso sul bit AF per cui i OUT 890 2 bit 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 sono in tri state mentre i bit 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 sono abilitati Acquisizione e sistemazione dei 4 bit di ingresso meno significativi AL INP 889 AND 120 8 nella parte bassa del byte A A AH AL Composizione del byte A OUT 890 0 Generazione del livello alto sia su STB che su AF per cui sono in tri state i bit 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 ed i bit 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 L AND con 120 01111000 consente di estrarre solo i 4 bit utilizzati dall interfaccia forzando gli altri a 0 La moltiplicazione per 2 produce lo scorrimento a sinistra di un bit mentre la divisione per 8 produce lo scorrimento a destra di 3 bit Pertanto si ha AH
39. UT 888 1 L istruzione per l attivazione del giallo OUT 888 2 L istruzione per l attivazione del rosso OUT 888 4 Fig 40 Diodi LED verde giallo e rosso collegati alle linee di uscita del registro dati indirizzo 888 dell interfaccia 0 Centronics Connettore interfaccia Centronics In fig 41 si mostra invece l interfaccia grafica realizzata e la schermata ottenuta durante l esecuzione del programma 10 x In ciascuna casella di testo In ciascuna casella di testo possibile modificare la Esci possibile modificare la Esci i durata in secondi n durata in secondi x Fig 41 A sinistra interfaccia grafica realizzata in ambiente Visual basic A destra schermata durante l esecuzione del programma Interfacciamento al PC Panella Spalierno 61 Di seguito si riportano i listati delle sub del programma realizzato in Visual Basic Private Sub Form Load Shape verde BackStyle 1 Shape giallo BackStyle 0 Shape _rosso BackStyle 0 Timer verde Interval Val Text verde 1000 Timer verde Enabled True Out 888 1 End Sub Private Sub Timer verde Timer Timer verde Enabled False Shape verde BackStyle 0 Shape giallo BackStyle 1 Timer giallo Interval Val Text giallo 1000 Timer giallo Enabled True Out 888 2 End Sub Private Sub Timer giallo Timer Timer giallo Enabled False Shape giallo BackStyle 0 Shape ros
40. _ areno dona ersaD4o Jacressipataso aroos Jaderessibata 48 B79 Sv_ 3 3V Signal Railfv IO 5 Vor 133v Peoaos JaderessiData46 80007 acdressibataar meleno omna fssilaoa8 faadressipatas hezlan s Jaderessibata44 Band Joroma saba JAdaressiata42 8834043 Aodressibata 4 Asafesv_ r33v signal Rail VYO 5Vor 33V _ B84AD41 adressipata 41 Resfaoso laderessivatao lesseno Jorma Peoaos ladaressibata 38 8864039 Jacdressipata 3 Rerexo_ _ leomna fesraoar p oressiDatas7 heslanas __ Jaderessibata 36 B88 5v_ FG 3V Signal Rail vo 5 vor 33V hesjanas laderessibata 34 B89aD35 accressiDatass Pofon feruna Jesoaosa Jaddressipatass Interfacciamento al PC Panella Spalierno 8 Rao 11 aaa Jano JJ fa Pores aaa ai O Reeve E hesfeno __ S e Jeeses __ S A94 RES Reserved B94 GND Ground 2 3 AGP Acronimo di Accelerated Graphics Port un bus che collega direttamente scheda video processore e memoria e permette di accelerare lo scambio di dati fra tali componenti L AGP stato creato da Intel nel 1997 e consente di utilizzare la memoria di sistema quando quella della scheda grafica si esaurisce Tale possibilit viene per utilizzata solo nelle schede video economiche a causa della maggiore lentezza di questa soluzione Il vero vantaggio dell AGP sta nella maggiore banda passante 266
41. _ B19 5v_ F3 3V Signal Rail vO 5 Vor333V mooo Jaderessibatas30 zon aagressibatasi misao sv eiaoza fasdressipata 29 maos Jaderessibatazi eeno foroma maos laderessibata26 8234027 aadressibata27_ maleno ernia lezozs aodressipatazs hzsjanzs Jaderessivatazi ezkoa __ saw A26 IDSEL Initialization Device B26 c BE3 Command Byte Enable Select 3 Raja hswe Jeraoa Jagcressioataz hzejanza aderessibatazz fezem ferun hzsjanzo laderessibatazo fezo Jaderessibatazi maoene leoa Jesoaote Jaderessivatato maae _ aderessivata booa __ Wave Paare __ laderessibata 6 e32A0t_ Jaceressivata i Poara aessa Daa phase Bonon __ feom gt ai __ Jorn Jessirov __ A Interfacciamento al PC Panella Spalierno 7 Raro T_T foare Js6sv6__T__ pea Poono ernia ssrpevse fpevceseiet AseistoP StoptransierCyee fesleno Joroma A39 3 3V07 3 3 VDC B39 LOCK Lock bus AsojspoNE JSnoopbone__Js4oPeRR __ ai Passo snoopBackof sai 33v08 asvwe maenor ernia aser eystemeno maea J par aeoo fsswe Resti kowe pema __ paadressivata i Assia laderessibata ta s46eNDI8 oroma Arabi __ laderessibata ti aa aadressibatat2_ Mondi Ground B46AD10 AGdressipata10 asso _ laderessivatao B49eno20 Jorma as __ ssoforen no
42. a 0 e 31 Registro di controllo indirizzo 890 L indirizzo Centronics 890 37A esadecimale rende disponibile in uscita altri 4 bit di cui tre attivi in logica negativa ed una in logica positiva STB STROBE pin 1 vale 1 se al livello basso logica negativa AF AUTOFEED pin 14 vale 2 se al livello basso logica negativa IP INIZIALIZE PRINTER pin 16 vale 4 se al livello alto logica positiva SI SELECT INPUT pin 17 vale 8 se al livello basso logica negativa IRQE ABILITA INTERRUPT vale 16 se al livello alto logica positiva ma non disponibile fisicamente indirizzo 890 bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit O LINEE IRQE SI IP AF STB PIN 17 16 14 1 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 13 Se si intende trasmettere una parola a 4 bit con valore compreso tra 0 e 15 e con i bit attivi in logica positiva occorre commutare XOR con 1 logico i bit STB AF e SI e lasciare inalterato KOR con zero logico il bit IP OUT 890 A XOR 11 1 0 1 1 11 A XOR 11 A in uscita Procedura per dichiarare di ingresso la porta all indirizzo 888 Se l interfaccia Centronics impostata come EPP Enhanced Parallel Port possibile effettuare l input di un byte all indirizzo 888 purch si imposti ad 1 il bit 5 del registro di controllo posto all indirizzo 890 Impostando a 0 il bit 5 dell indirizzo 890 il byte DATA8 DATAI del regist
43. a 9 poli Il significato di tali linee descritto nella Tabella 5 Qualunque sia la linea dati clock o controlli il circuito elettrico equivalente di tale interfaccia tra iltrasmettitore e il ricevitore quello indicato in fig 7 In tale standard si definisce mark la tensione V di valore inferiore a 3V e si definisce space quella superiore a 3V Durante la trasmissione si associa il livello logico 1 a mark e 0a space Si osserva subito che i livelli logici sono bipolari e in logica negativa tensione positiva 0 tensione negativa 1 Tipicamente i valori di tensione assunti sono 12V Interfacciamento al PC Panella Spalierno 15 TRASMETTITORE RICEVITORE RT RL CT vi CL a VT VL Fig 7 Circuito equivalente tra trasmettitore e ricevitore nello standard RS232 C V f e m del trasmettitore a circuito aperto Rr Resistenza interna del trasmettitore Cr Capacit equivalente del trasmettitore C Capacit equivalente del ricevitore R Resistenza d ingresso del ricevitore V f c e m del ricevitore a circuito aperto Vi d d p all interfaccia La resistenza di carico del ricevitore Ry deve essere compresa tra 3KO e 7KO la capacit C in parallelo al carico deve essere inferiore a 2 5nF e la f c e m Vi non deve superare i 2V La f e m Vr del driver del trasmettitore non deve superare i 25V Ry e Cr non sono specificati ma devono essere tali da evitare una corrente di corto circuito superiore a 0
44. a analogica Vo con valori compresi tra 0 e SV Per quanto riguarda l acquisizione analogica occorre ricordare che tenendo conto dello schema fornito il range di ingresso compreso tra 0 e 5V il tempo di conversione di circa 100us avendo inserito come rete di timing una resistenza da 10KO e un condensatore da 150pF L ADC0804 funzione in free Dispositivi di collegamento al microprocessore 79 mode avendo collegato insieme le linee INT e WR ai piedini 3 e 5 In tal caso quando termina una conversione l uscita INT comanda un nuovo inizio conversione all ingresso WR La prima volta dopo aver dato alimentazione al circuito potrebbe essere necessario generare manualmente un impulso su WR ed per questo che si introdotto un pulsante normalmente aperto denominato Start conversion in grado di fornire alla chiusura un livello logico basso sulla linea WR L uscita analogica affidata al convertitore D A avente sigla DAC0830 Quest ultimo presenta uscita in corrente per cui necessario un convertitore corrente tensione invertente realizzato con uno dei due operazionali contenuto nel chip TL082 che fornisce una tensione di uscita compresa tra 5V e 0 Per rendere positiva tale tensione sufficiente un amplificatore invertente a guadagno unitario che si realizza col secondo operazionale contenuto nello stesso chip TL082 esaminato in precedenza I diodi LED inseriti sulle uscite del decoder consenton
45. a trasmettere in linea e rappresenta la risposta alla linea C105 purch il modem sia connesso alla linea telefonica Il tempo di risposta in corrispondenza della prima richiesta di trasmettere compreso tra 750 e 1400ms ed compreso tra 22 e 40ms nelle successive richieste di trasmissione C107 Modem pronto DCE DTE Questo segnale indica al DTE che il modem collegato alla linea telefonica e che non in condizioni di prova Nei modem in banda base tale linea sempre attiva C108 DTE pronto DTE gt DCE L attivazione di questa linea provoca il collegamento del modem alla linea telefonica qualunque sia la condizione delle altre linee Questa linea inoltre indica che il DTE pronto sia a trasmettere che a ricevere 1 dati C109 Portante in ricezione DCE gt DTE Il DCE informa il DTE che la portante in linea ad un livello superiore alla soglia di ricezione C110 Rivelatore della qualit del segnale DCE gt DTE Il DCE informa il DTE che non ci sono ragioni per credere che i dati ricevuti siano errati C111 Selezione di velocit DTE gt DCE L attivazione di tale linea obbliga il modem a scegliere la velocit pi elevata Il livello logico opposto imposta la velocit pi bassa per modem 1200bps 600bps Interfacciamento al PC Panella Spalierno 17 C112 Selezione velocit DCE DTE Se la scelta della velocit fatta dal modem quest ultimo avverte il DTE della velocit selezionata lo
46. al modo l immagine avr una colorazione pi definita e quindi pi reale rispetto al caso di soli 256 colori Con 24 bit infine sono possibili oltre 16 milioni di colori 2 e considerando che i colori fondamentali sono il rosso red R verde green G e blu blue B i 24 bit si possono pensare organizzati in 3 byte uno per ciascun canale di colore Ogni colore fondamentale quindi possiede 256 livelli dall assenza di colore al colore saturo La composizione dei 3 colori fondamentali in opportuni valori percentuali fornisce uno dei 16 milioni di colori Evidentemente l elevata risoluzione spaziale e cromatica richiedono ingenti quantit di memoria e impegnano notevolmente il sistema poich si devono movimentare grandi quantit di dati Si riporta nella seguente tabella 8 la quantit di memoria in byte necessaria per la rappresentazione di immagini nelle varie risoluzioni spaziali e cromatiche Interfacciamento al PC Panella Spalierno Tabella 8 Dimensionamento delle varie risoluzioni grafiche Risoluzione n livelli Calcoli Byte richiesti n colori Monocromatica 1 livello 640 480 1 8 38 4 Kbyte 640x480 Monocromatica 256 livelli di grigio 640 480 8 8 300 Kbyte 640x480 Colori 16 colori 640 480 4 8 150 Kbyte 640x480 Colori 256 colori 640 480 8 8 300 Kbyte 640x480 Colori 65536 colori 640 480 16 8 600 Kbyte 640x480 Colori 16M col
47. cambiano le informazioni delle modalit di trasmissione Le regole che governano la trasmissione e la ricezione sono standardizzate e sono note come protocolli di comunicazione Un UART costituito fondamentalmente da tre sezioni Q trasmettitore Q ricevitore a controllo Il trasmettitore riceve dal microprocessore il dato parallelo e lo trasforma grazie al registro PISO in forma seriale Il ricevitore esplica la funzione opposta riceve il dato seriale e lo parallelizza grazie al registro SIPO La sezione di controllo collegata al BUS di controllo del microprocessore e fornisce i segnali di stato Le altre funzioni svolte sono controllo del bit di start di stop e parit La massima velocit di funzionamento per limitata a 115Kbps In fig 24 si mostra lo schema a blocchi semplificato di un UART trasmettitore Uscita seriale Bus dati riceve Ingresso seriale Linee di controllo Segnali di stato Fig 24 Schema a blocchi semplificato di un UART Gli USART utilizzano una sequenza di bit che individua l inizio della trasmissione stringa di sincronismo Il blocco di byte di dati viene trasmesso di seguito senza utilizzare il bit di start 1 bit di stop ed il bit di parit per ciascun byte In coda al blocco vengono trasmesso 16 o 32 bit di controllo per consentire al ricevitore di appurare la correttezza della trasmissione I bit di controllo costituiscono il CRC Codice Ciclico di Ridondanza e
48. camento della subroutine Sub Timer_Verde ed il ciclo si ripete La subroutine End consente di interrompere il ciclo e di uscire dal programma dopo aver spento tutti i LED con l istruzione OUT 888 0 Esempio n 2 Si vuole realizzare un circuito codificatore con priorit in grado di visualizzare su un display a sette segmenti a catodo comune il numero corrispondente all ingresso attivato tramite microswitch ad 8 microinterruttori avente maggior priorit Il sistema codificatore realizzato dal circuito di interfaccia parallela di fig 36 discusso nel precedente paragrafo 7 2 che per l acquisizione di un byte utilizza il 74LS244 che contiene 8 buffer tri state utilizzato come multiplexer che consente il passaggio alternato di due coppie di 4 bit Il computer oltre a svolgere la funzione di codificatore si comporta anche da decodificatore per il pilotaggio del display In fig 42 si mostra il circuito da realizzare DATA1 DATA2 DATA3 DATA4 DATAS DATAG DATA7 DATA8 ACK 1A1 PO 1A2 ie S 143 6 DINS al E 1448 DIN4 mm 2A1 DIN3 CO lA 242 13 DIN2 gs i 2A3 15 DINI al 17 DINO gal sii 1 AF 4 19175 L 74LS244 Connettore Centronics Fig 42 Circuito di interfaccia parallela che utilizza il registro di stato dell interfaccia Centronics per l acquisizione del dato digitale Interfacciamento al PC Panella Spalierno 63 Spiegare l algoritmo risolutivo e pr
49. chi dell USART 8251A dell Intel Esso interfacciabile al microprocessore Z 80 e ai microprocessori 80X86 e consente la comunicazione sincrona o asincrona DATA BUS BUFFER RD WR CONTROL LOGIC O TRANSMIT BUFFER P S TRANSMIT CONTROL RECEIVE TxD BUFFER RxD di SP PSR MODEM DTR CONTROL RTS RECEIVE RxRDY CONTROL RxC SYNDET BUS dati interno Fig 25 Schema a blocchi dell USART 8251A e relativa piedinatura Il dispositivo si collega al BUS del microprocessore attraverso le linee dati D7 DO le linee di comando per la lettura RD la scrittura WR e il clock CLK La linea C D consente di interpretare il byte scambiato con il microprocessore come byte di controllo o di dato secondo la tabella 7 Tabella 7 ooo eine E o 0 pi Tree 7 po 1 0 trasmettitore 14 0 1 letturaregistrodistato 1 1 o scritturanelregistro di comando Interfacciamento al PC Panella Spalierno 32 La sezione modem control utilizzata quando l integrato collegato ad un modem Le linee indicate in tale sezione si connettono alle omologhe del modem L 8251A presenta una sezione trasmettitore distinta da quella ricevitore ed esse possono lavorare ad una frequenza di clock diverse pari a 1 1 16 1 64 della frequenza applicata sul piedino TxC Trasmitter Clock e RxC Receiver Clock La selezione della frequenza di operazione viene programmata prima di avviar
50. dabile nei confronti del funzionamento hardware della bont del software e della corretta trasmissione dei dati Esempio 1 Si vuole pilotare un diodo LED in logica negativa tramite un NOT TTL LS come in fig 1 Sapendo che per la corrente loL 10mA il LED presenta una caduta di Interfacciamento al PC Panella Spalierno 2 tensione ai suoi capi V 1 8V e la porta logica VoL 0 2V determinare il valore della resistenza R VCC 4 IOL 74LS04 Fig 1 Pilotaggio di un diodo LED in logica negativa Esempio di interfacciamento tra componenti di una stessa scheda e cio tra la porta logica ed il diodo LED L elemento di interfaccia in questo caso la resistenza R Risoluzione Per Vo Vo si ha Voc VL Rolo Vor da cui pi Mi OA a lo 10 107 Se V 0 si ha Vo Voy Nel circuito di uscita non circola corrente per cui il LED spento Se V Via gt 2V si ha V Vox Il terminale di uscita assorbe la corrente lo proveniente dal circuito esterno per cui il LED acceso Esempio 2 Si vuole comandare da due punti distinti tramite gli interruttori 11 e 12 una lampadina da 100W 220V secondo lo schema di fig 2 che fa uso di un OR esclusivo CMOS di un BJT e di un rel Descrivere il funzionamento del circuito Sapendo che la bobina del rel assorbe la corrente lo SOMA a 12V circa e che per il BJT si ha Vogsat 0 3V Vip 0 7V hpp 100 dimensionare la resistenza Ra affinch risulti
51. del PC a 25 poli e mette a disposizione 8 linee normalmente di uscita comprese tra i pin 2 e 9 ed allocata all indirizzo di periferica 888 Configurandola opportunamente tale byte potr essere programmato di ingresso o di uscita L interfaccia presenta inoltre 5 bit di ingresso all indirizzo 889 ed altri 4 bit di uscita all indirizzo 890 Si decide di realizzare l acquisizione dei 16 sensori inviando sulla porta di indirizzo 888 programmata in lettura prima 8 bit e successivamente gli altri 8 In questo modo il processo di acquisizione avviene in due fasi distinte avvalendosi di 8 multiplexer digitali a due ingressi Un bit di controllo emesso da una linea di uscita della porta di indirizzo 890 della Centronics decider quale gruppo di 8 bit Dispositivi di collegamento al microprocessore 69 dovr essere acquisito un altro bit di controllo porr le uscite del multiplexer in tri state Il byte presente sulla porta di indirizzo 888 potr essere programmato come linee di uscita per pilotare 8 delle 9 sbarre La sbarra dell ingresso principale sar pilotata da uno dei 4 bit di uscita della porta di indirizzo 890 In tal caso l interfaccia hardware esterna al microprocessore minimizzata all impiego del solo multiplexer e da 9 flip flop per memorizzare il pilotaggio delle sbarre Il multiplexer potr essere implementato da due circuiti integrati 74LS257 ognuno dei quali presenta 4 multiplexer a 2 ingressi Collega
52. della variabile acquisita S OUT ha compiuto rispetto alla precedente acquisizione una transizione da 1 a 0 Se LIBERIG 0 si deve chiudere la sbarra i esima Per determinare il numero totale di posti liberi nell autorimessa sufficiente applicare la formula LIBERITOT gt LIBERI per i che va da 0 a 7 Se la variabile LIBERITOT diventa minore o uguale a 10 si deve chiudere la sbarra 0 portando a 1 il bit A0 della porta 890 dell interfaccia Centronics L eventuale comando di chiusura o apertura delle sbarre deve avvenire definendo la variabile SBARRA che contiene un byte da inviare sulla porta 888 della Centronics dopo averla ridefinita di uscita settando a 0 il bit 5 della porta 890 della Centronics Dopo tali sequenze di acquisizione elaborazione e comando sbarre il software stampa su monitor il resoconto dei posti liberi di ciascun settore Il monitor posto all ingresso principale dell autorimessa Risposta al quesito 5 Si sceglie il linguaggio di programmazione Visual Basic Si riporta in fig 48 l interfaccia grafica di un programma realizzato per simulare il funzionamento dell autorimessa Il programma reale deve poter disporre di una Dispositivi di collegamento al microprocessore 72 libreria DLL che consente di poter utilizzare le istruzioni di I O verso le periferiche IN e OUT che il Visual Basic non possiede Per simulare l ingresso o l uscita di un autovettura in uno degli settori suff
53. della frequenza e viene suddiviso in 32 sottogamme di ugual ampiezza In ciascuna sottogamma il segnale viene codificato con un numero diverso di bit a seconda dell importanza della Interfacciamento al PC Panella Spalierno 46 sottogamma Tutti i dati codificati e le informazioni relative al canale di provenienza vengono uniti e formano un unico flusso costante di dati Nei punti ove il livello sonoro elevato la banda audio viene riprodotta quasi per intero con l esclusione delle frequenze pi basse e pi alte Ove invece il livello sonoro ridotto la banda viene ristretta attraverso un maggior taglio di frequenze basse ed alte Le frequenze eliminate non sarebbero state percepite o lo sarebbero state con difficolt L algoritmo ha causato pertanto perdita di informazione riducendo in tal caso l entit del file codificato senza apprezzabile perdite della resa acustica La decodifica al fine della riproduzione sonora consiste nel separare le informazioni musicali da quelle di servizio e nella ricostruzione del segnale originale Per far ci occorre un opportuno software decodificatore e riproduttore di suoni Uno dei pi famosi a livello mondiale WinAmp Occorre fare a questo punto una precisazione Se il file MP3 viene ascoltato attraverso le casse acustiche del PC o attraverso un impianto di amplificazione di qualit non elevata la differenza tra il file originale e quello MP3 non percepibile Se invece si u
54. denti ed altre interfacce rispetto solo alla velocit di funzionamento e non tiene conto di altre caratteristiche Tabella 6 Tipo MByte secondo Tipo MByte secondo Modem 56K 0 007 Ultra Wide SCSI 40 Seriale 0 0137 1EEE1394 50 ISDN 128K 0 016 USB 2 0 60 ADSL 1 IDE ATA 66 66 Ethernet 1 25 Ultra 3 Wide SCSI 80 USB 1 5 PCI 32bit 33MHz 133 Parallela EPP 2 Ultra 160 Wide SCSI 160 Fast Ethernet 12 5 PCI 64bit 33MHz 266 BUS ISA 16 AGP 2X 533 Wide SCSI 2 20 AGP 4X 1064 IDE ATA 33 33 DDR SRAM 200MHz 1600 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 24 4 Circuiti impiegati nelle interfacce Come si detto all inizio del capitolo una interfaccia deve garantire una compatibilit elettrica e per questo sono necessari circuiti adattatori di impedenza e traslatori di livello Per quanto riguarda in particolare il collegamento al bus di un microprocessore l interfaccia deve garantire la possibilit che un dispositivo collegato al bus sia posto in tri state cio in condizioni tali da non influenzare altri dispositivi che in quel momento stanno utilizzando il bus Le interfacce dei dispositivi di uscita devono prevedere degli elementi di memoria realizzabili con flip flop in grado di conservare il dato che il microprocessore ha depositato sul bus In questo modo si fornisce la possibilit al dispositivo di uscita di poter leggere il dato in un momento successivo a quello in cui
55. deofrequenza e o radiofrequenza In questo ultimo caso sono dotati di un sintonizzatore interno Interfacciamento al PC Panella Spalierno 40 6 Schede audio Per poter utilizzare le prestazioni audio necessario possedere all interno del PC una scheda audio che ha il compito durante la fase di registrazione di convertire il segnale elettrico analogico proporzionale all intensit del suono in segnale elettrico digitale in grado di poter essere memorizzato nel PC In fase di riproduzione la scheda audio deve effettuare la conversione opposta ossia deve trasformare i dati digitali in segnale analogico che opportunamente amplificato dalla scheda audio o da un amplificatore esterno viene inviato agli altoparlanti La scheda audio si inserisce in uno slot ISA a 16 bit connettore nero o di tipo PCI connettore bianco Per il suo riconoscimento la scheda audio utilizza indirizzi di memoria indirizzi interrupt e canali DMA Presenta nella parte posteriore del PC una serie di prese Jack ed un connettore a D a 15 poli a cui collegare un Joystick o un dispositivo MIDI Si mostra in fig 30 lo schema a blocchi di una scheda audio Sound Blaster a 16 bit DID DODO Line in Connettore Connettore CD PC speaker Line Out Uscita altoparlanti Connettore Joystick MIDI Fig 30 Le prese jack ed i connettori della scheda audio Di seguito si indicano le funzioni dei connettori e delle prese Jack della scheda audio
56. der in logica negativa L uscita Y1 pilota l ingresso CP Clock Pulse del 374 Al termine dell istruzione corrente Y1 ritorna al livello alto e questa transizione positiva consente la memorizzazione nei flip flop del byte presente sul BUS dati Durante una istruzione di input su periferica di indirizzo 300H invece si ottiene BA 10 e quindi sar Y2 a portarsi al livello logico basso In tale circostanza si abilitano gli 8 buffer tri state contenuti nel 244 consigliabile inserire delle resistenze di pull up da 10KO tra ciascuna linea del microswitch ed i relativi ingressi Q del comparatore Tale accorgimento indispensabile se si desidera attribuire alla scheda un indirizzo diverso da 300H per non lasciare flottanti gli ingressi Q non collegati a massa considerando che uno o pi ingressi devono essere tenuti al livello logico alto Si osservi infine che il decodificatore U4B impone che la configurazione dei bit A9A8A7 del BUS indirizzi sia 110 considerato che si utilizzata l uscita Y3 di U4B In tal caso il microswitch Q0 dovr assumere lo stesso valore di PO e cio 0 Imponendo Q0 1 la scheda sar disabilitata in tutti i casi Gli indirizzi possibili sono pertanto quelli che vanno da 300H a 37FH Ovviamente si eviter l impostazione di indirizzi coincidenti con quelli della LTP1 378H 379H 37AH e della COMI 3F8H 3FFH I 4 circuiti integrati utilizzati devono essere alimentati con una tensione costante di 5V prele
57. di 10Mbyte Un brano di durata 5 minuti perci viene memorizzato in SOMbyte Se il brano memorizzato su CD ROM il driver deve leggere il file ad una velocit 44 1 x 4 176 400 byte secondo Questo valore rappresenta la velocit base dei lettori di CD ROM Un lettore di CD ROM si dice a doppia velocit o 2x se in grado di leggere i dati ad una velocit doppia del valore 176 400 approssimato a 150Kbyte I lettori di CD ROM pi recenti sono del tipo 50x ed oltre cio possono leggere dati ad una velocit 50 volte superiore a quella necessaria per la riproduzione di un brano audio campionato a 44 1KHz 16 bit stereo In realt un sistema automatico calibra la massima velocit in funzione della leggibilit del CD ROM 6 2 Formati dei files audio Di seguito si elencano alcuni formati audio di maggior utilizzo e riconosciuti dalla maggior parte dei programmi di elaborazione del suono 6 2 1 WAV Il formato WAV stato sviluppato da IBM e MicroSoft e pu contenere campioni ottenuti con qualsiasi frequenza risoluzione e numero di canali e pu includere uno dei tanti stili di compressione Quando si esegue il salvataggio in formato WAV possibile impostare gli attributi del file consistenti nella frequenza di campionamento numero di bit mono o stereo legge u e legge A MPEG layer 3 Creative ADPCM ecc Nel dubbio conviene non modificare l impostazione automatica Interfacciamento al PC Panella Spalierno 45
58. e D2 1 Modo 1 Ingresso Uscita con strobe D2 0 Modo 0 Ingresso Uscita DI definisce il funzionamento della porta B in particolare D1 1 Ingresso D1 0 Uscita DO definisce il modo di funzionamento della porta C inferiore in particolare DO 1 Ingresso DO 0 Uscita Nel modo 0 ciascuna porta pu essere programmata come porta di uscita o come porta di ingresso Le porte di ingresso si comportano come buffer tri state mentre le porte di uscita si comportano come dei flip flop D Nel modo 1 il trasferimento dei dati avviene sotto il controllo dei segnali di strobe emessi o ricevuti dagli 8 bit della porta C Il modo 2 funziona solo per la porta A programmata per funzionare come porta di ingresso e di uscita ovviamente in tempi diversi Il trasferimento dei dati avviene sotto il controllo dei segnali di strobe emessi od accettati attraverso 5 bit della porta C 4 5 Porte di I O programmabili di tipo seriale Sono circuiti integrati a larga scala di integrazione LSI noti con le sigle UART e USART Trasmettitore Ricevitore Universale Asincrono il primo e Sincrono e Asincrono il secondo adatti ad interfacciare i dati paralleli di un microprocessore con quelli seriali di apparecchiature come ad esempio il modem il mouse o la stampante seriale secondo lo standard RS232 Questi integrati posseggono al loro interno un registro a scorrimento PISO Ingresso Parallelo ed Uscita Seriale per serializzare i dati emessi dal microproce
59. e la comunicazione Il trasmettitore presenta due registri il primo serve per la memorizzazione del dato da trasmettere il secondo un registro a scorrimento di tipo PISO la cui uscita seriale rappresentata dalla linea TxD Trasmitter Data Alla fine della trasmissione di un carattere la linea TXRDY Trasmitter Ready si porta al livello alto La linea TxE Trasmitter Empty si porta al livello alto nel caso in cui il microprocessore tarda ad inviare un successivo dato Il ricevitore acquisisce il dato seriale dalla linea RxD Receiver data e lo trasmette in un registro a scorrimento di tipo SIPO che parallelizza il dato e successivamente lo trasferisce in un registro buffer La linea SYNDET pu essere utilizzata sia come ingresso che uscita durante la ricezione sincrona e serve a sincronizzare l USART come ricevitore L inizializzazione dell USART realizzata da un istruzione di modo scritta nel registro di comando Tale istruzione indica il tipo di comunicazione sincrona o asincrona lunghezza del carattere 5 7 o 8 bit presenza o assenza del bit di parit pari o dispari numero di bit di stop 1 1 e 1 2 2 caratteri di sincronismo nella trasmissione sincrona ecc Il dispositivo presenta un registro di stato a 8 bit il cui contenuto pu essere letto dal microprocessore ed indica con i suoi bit lo stato di funzionamento dell USART Nei moderni PC utilizzato VUSART 16550 che consente le comunicazioni veloci potendo sup
60. enta 4 voci File Modifica Effetti Il menu File consente le solite scelte nuovo apri salva salva con nome propriet esci I file trattabili sono solo quelli in formato WAV Per modificare gli attributi del file sufficiente attivare File Propriet e specificare il formato desiderato Il men Modifica consente di copiare incollare pi qualche altra funzione di scarso utilizzo Il men Effetti consente di aumentare o diminuire il volume la velocit di inserire l eco e di riprodurre al contrario Il men presenta una guida in linea I cinque pulsanti che scorgiamo in basso in fig 32 consentono di andare all inizio del brano alla fine di avviare la riproduzione lo stop ed infine la registrazione Cliccando sul pulsante di registrazione quello a destra si d avvio a tale funzione che avviene aggiungendo in coda i valori campionati finch si decide di interrompere la registrazione cosa che avviene cliccando sul pulsante Ferma Interfacciamento al PC Panella Spalierno 48 La registrazione un operazione semplice ma preventivamente dobbiamo controllare se sono stati selezionati i canali di input desiderati e dobbiamo impostare 1 livelli di registrazione Quest ultima operazione comporta l esecuzione di un certo numero di prove preliminari prima che la vera registrazione possa ritenersi soddisfacente Per far ci si deve attivare il programma Controllo volume disponibile negli accessori di Windows In fig 33
61. feriche in cascata La versione 2 0 consente velocit fino a 480Mbps L USB pu fornire direttamente l alimentazione alle periferiche a basso consumo come tastiere e mouse E inoltre completamente Plug and Play le periferiche possono essere collegate a caldo senza spegnere la macchina e vengono automaticamente riconosciute Ciascuno dei due connettori disponibili sul retro del PC a 4 poli disposti secondo la fig 12 La massima corrente fornita dai due connettori di 1A GND DATI DATI 5V DAWN Fig 12 Uno dei due connettori USB disponibili sul retro del PC In figura 13 si mostra il cavo USB che collega la presa posta sul retro del PC al dispositivo periferico USB come ad esempio stampante scanner modem webcam len Fig 13 Terminali del cavo USB A sinistra si mostra il terminale che si applica al periferico a destra quello che va al PC Volendo collegare pi dispostivi USB si pu far uso di HUB a pi porte una specie di spina multipla che si collega al PC che presenta pi connettori simili a quello mostrato in fig 12 In fig 14 infine si mostra un HUB USB a 4 porte Fig 14 Hub USB a 4 porte Interfacciamento al PC Panella Spalierno 22 3 4 Interfaccia IEEE1394 Lo standard IEEE1394 fu adottato nel 1995 dalle specifiche fornite da un gruppo di aziende elettroniche tra cui Apple Compaq e Sony Questo tipo di interfaccia di tipo ser
62. grado di abilitare una sola delle 4 unit I 2 bit di ingresso del decodificatore sono generati da altrettante linee del registro di comando della Centronics Si mostra in fig 49 lo schema a blocchi dell interfaccia bidirezionale per segnali analogici e digitali DATA8 DATA1 unit di unit di unit di unit di output output input input digitale analogico digitale analogico Fig 49 Schema a blocchi del circuito di interfaccia parallela per l input e per l output sia digitale che analogico che fa uso di un decodificatore a 4 uscite per la selezione dell unit periferica da utilizzare In fig 50 si fornisce lo schema dettagliato Dispositivi di collegamento al microprocessore 77 FALSI74 a 1D 10 Doo 4120 AI DOT 7 a 3a E DOZ 40 so pa Dos 454 5D so 12 Dos BD so 15 Dos 7D 70 E DE 50 en eo 19 390 DO7 CE veelzo Qs oc eno Y zao Connettore interfaccia DACOS30 a Centronics i DATAA DATAZ DATAZ DATAI DATAS DATAS DATA DATAS AF STROBE 740139 Busy 7 ACK A PAPER OUT 8 YA a SELECTED G ii ERROR 4 1 GND Ad Yo cs a rd AD Ad WA peo 2 3 WA RD bi AGND 10 20 E pomo tart A ADC0804 EN Conversion
63. i uno per l ingresso principale ed uno per ciascuno degli settori Si preferisce far cadere la scelta su motori in corrente continua per consentire un comodo sistema di inversione del moto per la chiusura o l apertura della sbarra costituita da una struttura leggera Due contatti di fine corsa uno di apertura ed uno di chiusura consentiranno l arresto del moto quando la sbarra aprendosi raggiunger la posizione verticale e quando chiudendosi raggiunger la posizione orizzontale L inversione della rotazione si pu ottenere inserendo il motore in un circuito con due transistor PNP e due NPN in configurazione a ponte come in fig 44 Dispositivi di collegamento al microprocessore 67 Fig 44 Circuito per l inversione del moto di un motore in corrente continua B 0 arresta il moto Il valore logico applicato su A individua il verso di rotazione Un bit decider la coppia di BJT complementari da porre in conduzione e quindi le polarit di alimentazione del motore In commercio esistono tuttavia opportuni circuiti integrati che svolgono tale funzione Sono disponibili in commercio sbarre gi dotate di sistemi elettromeccanici con finecorsa per l automazione dell apertura e chiusura I sensori invece sono sedici due per ogni settore Il sensore posto all ingresso del settore deve segnalare l entrata dell auto quello posto all uscita invece deve segnalare appunto l uscita dell auto Ciascuno di ess
64. i ingresso Si ricordi che per far funzionare il registro dati come porta di ingresso si deve innanzitutto settare l interfaccia parallela da BIOS come porta EPP oppure ECP e successivamente si deve settare ad 1 il bit 5 del registro di controllo allocato all indirizzo 890 In QBasic tale istruzione OUT 890 32 Anche in Visual Basic possibile impartire lo stesso comando con la medesima sintassi del QBasic purch si inserisca in C Windows oppure C Windows System la libreria INPOUT32 DLL e si includa nel progetto Visual Basic da noi generato il modulo INPOUT32 BAS come si ampiamente discusso all inizio del paragrafo 7 5 Si riporta nella seguente tabella 15 la sintassi da utilizzare per effettuare PIO con i pi comuni linguaggi di programmazione Si suppone che il dato da trasferire dal computer al mondo esterno o viceversa sia una variabile in formato byte definita col nome DATO che la porta di uscita abbia indirizzo memorizzato nella variabile PORTA OUT e che la porta di ingresso abbia indirizzo memorizzato nella variabile PORTA IN Tabella 15 NA A sintassi commento Istruzione di output Il contenuto della variabile Outport PORTA_OUT DATO DATO viene trasferito sulla periferica di indirizzo c PORTA_OUT Istruzione di input Nella variabile DATO si DATO Inport PORTA_IN memorizza il valore proveniente dalla periferica di indirizzo PORTA_IN Istruzione di output Il contenuto della variabi
65. i pu essere realizzato attraverso un fascio di luce generato da una lampadina e rilevato da un trasduttore fotoelettrico come una fotoresistenza fotodiodo o fototransistor Un semplice circuito elettronico potr associare alla luce incidente sul trasduttore il livello logico 0 e all assenza di luce il livello logico 1 cio il livello logico 0 in assenza di auto ed 1 al passaggio dell auto Si decide tuttavia di utilizzare degli interruttori a strisciamento come quelli utilizzati dai sistemi automatici di autolavaggio A riposo l interruttore in una posizione fissa e al passaggio dell auto l interruttore viene portato nella posizione estrema opposta Per evitare rimbalzi meccanici che porterebbero ad un falso conteggio si preferisce un interruttore a deviatore a due posizioni che pilota un circuito soppressore di rimbalzi meccanici come ad esempio un semplice flip flop asincrono a porte NAND come mostrato in fig 45 Figura 45 Deviatore a due posizioni che comanda un antirimbalzo a porte NAND Dispositivi di collegamento al microprocessore 68 Risposta al quesito 2 evidente che i sensori utilizzati necessitano di blocchi di condizionamento del segnale perch devono trasformare la presenza assenza di un auto in transito in un bit segnale digitale a due livelli Il circuito antirimbalzo da applicare su ciascun deviatore assume una importanza fondamentale per la corretta valutazione delle auto in transito I
66. i supervisore DCE gt DTE Questa linea svolge le stesse funzioni del C109 ma si riferisce al canale supervisore C123 Rivelazione qualit segnale DCE gt DTE Questa linea svolge le stesse funzioni del C110 ma si riferisce al canale supervisore C125 Chiamata in arrivo DCE gt DTE L attivazione di questa linea indica al DTE che il modem ha ricevuto una chiamata telefonica La risposta del DTE sulla linea C108 provoca la connessione del modem alla linea risposta automatica C126 Scelta della frequenza in trasmissione DTE gt DCE Linea che serve alla scelta della frequenza del modem quando questo prevede due canali Le linee dei segnali sono dette sbilanciate perch sono tutte riferite ad una massa comune circuito C102 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 18 3 2 3 Conversione TTL RS 232 e viceversa Per trasformare un livello logico TTL in RS 232 compatibile occorre un traslatore di livello in modo che il valore di tensione compreso tra 2V e 5V 1 logico TTL si trasformi in 12V mentre un valore di tensione compreso tra 0 e 0 8V 0 logico TTL si trasformi in 12V Vi sono integrati in grado di convertire un livello TTL in RS 232C e viceversa come ad esempio il 1448 e 1449 fig 8 INA RCA OUT A IN B RCB OUTB GND 1448 1449 Fig 8 Convertitori di livello integrati TTL RS 232C e viceversa Il primo converte un livello TTL in RS 232C Ha bisogno di doppia alimentazione da 12V a 15V
67. iale e bidirezionale fu concepita nel 1986 dalla Apple che la denomin FireWire per le sue particolari caratteristiche di velocit Successivamente la Sony introdusse delle varianti denominando il collegamento iLink Lo standard IEEE1394 comprende sia le specifiche Fire Wire che iLink Attualmente sono in commercio numerosi prodotti che si avvalgono dello standard IEEE1394 per la trasmissione dei dati digitali sistemi di elaborazione digitale video videocamere digitali riproduttori audio digitali personal computer hard disk stampanti ecc Tale standard consente velocit di trasferimento fino a 400Mbps corrispondente a 50Mbyte s seconda solamente all interfaccia ultrawide SCSI 3 ed alla nuova USB 2 0 a 480Mbps Tra le principali caratteristiche ricordiamo e possibilit di collegamento e scollegamento fisico a caldo e capacit di miscelare su una singola linea dati in tempo reale sincroni ed asincroni e capacit di utilizzare simultaneamente dispositivi sia a bassa che alta velocit sulla stessa connessione fino ad un numero massimo pari a 63 e i sistemi operativi Windows 98SE Windows ME Windows 2000 Linux Unix e Sun contengono i driver per la gestione dell IEEE1394 Alcuni costruttori stanno elaborando soluzioni di reti di computer peer to peer sfruttando tale interfaccia per le comunicazioni bidirezionali ad alta velocit Presto saranno disponibili velocit a 800 1600 3200 Mbps su cav
68. iciente fare click sulla relativa check box e poi fare click sul pulsante Acquisizione fs Autorimessa A Gestione autorimessa con 8 settori Sensori di ingresso M 7 7 rr rrr Acquisizione Sensori di uscita PP PP FP Fr Settori 0 1 2 3 4 5 6 7 Posti liberi nei vari settori stare 9000000 o n El n n nm Pa fo Settori 6 7 Posti liberi Sbarra F complessivi 10 principale Inizializza Autorimessa vuota Autorimessa piena Esci Fig 48 Interfaccia grafica in Visual Basic del programma di simulazione della gestione dell autorimessa L algoritmo del conteggio delle macchine si attiva dopo l acquisizione dello stato dei 16 sensori Di seguito si riporta il listato e relativo commento Private Sub cmd acq Click For i 0 To 7 a Ck in i Value b Ck out i Value txt _ liberi i txt liberi i a b If txt liberi i gt 64 Then txt _ liberi i 64 Ck_out 1 Value 0 End If If txt liberi i lt 0 Then txt liberi i 0 Ck _in i Value 0 Dispositivi di collegamento al microprocessore 73 End If Next i liberitot 0 For i 0 To 7 liberitot liberitot txt liberi i Next i txt _libtot Text liberitot End Sub Alla pressione del pulsante Acquisizione per ogni settore da 0 a 7 si indica con a 1 l entrata di una autovettura e con b 1 l uscita Se il sensore di ingresso non rileva l entrata dell autovettura sar a 0 Analogamente si avr
69. in numero superiore a 10 il disco si colora di verde Il programma operativo deve oltre a colorare i dischi sul monitor comandare contemporaneamente le sbarre in apertura o chiusura I due listati proposti gestiscono solo l aggiornamento dei colori dei dischi sul monitor quando si modifica il contenuto delle caselle di testo che contengono il numero di posti liberi Private Sub txt liberi Change Index As Integer For i 0 To 7 If txt liberi i Text 0 Then Shapel i BackColor vbRed Else Shapel i BackColor vbGreen End If ext i End Sub Dispositivi di collegamento al microprocessore 74 Private Sub txt libtot Change If txt libtot lt 11 Then Shape2 BackColor vbRed Else Shape2 BackColor vbGreen End If End Sub La pressione del pulsante autorimessa vuota consente di inserire nei posti liberi il valore 64 e nei posti liberi totale il numero 512 Tutti i dischi diventano verdi Private Sub cmd vuota Click For i 0 To 7 txt _ liberi i 64 ext i txt _libtot 512 End Sub Viceversa la pressione del pulsante autorimessa piena consente di inserire nei posti liberi il valore 0 e nei posti liberi totale il numero 0 Tutti i dischi diventano rossi Private Sub cmd piena Click For i 0 To 7 txt _ liberi i 0 ext i txt _libtot 0 End Sub Il pulsante inizializza consente di determinare il numero totale dei posti liberi se si decide di inserire manualmente il numero di posti libe
70. ita Vo un ampiezza proporzionale a quella del segnale da acquisire In fig 52 si mostra lo schema a blocchi di un circuito campionatore Vi Vo IU CAMPIONATORE SCHEDA AUDIO t Fig 52 Circuito campionatore Esso costituito da un interruttore analogico la cui apertura o chiusura comandata da un treno di impulsi applicati sulla linea Vc L inviluppo del segnale V consente di ricostruire la forma d onda del segnale V Come interruttore analogico si pu utilizzare l integrato CD4046 per segnali unipolari o 1 LF13201 per segnali bipolari Dispositivi di collegamento al microprocessore 82 7 7 2 Elaborazione col foglio elettronico Il file acquisito ed elaborato pu essere salvato su disco nei vari formati audio oppure nel formato di testo TXT Per far ci sufficiente aprire File Save as assegnare il nome ed impostare il formato TXT dalla casella a discesa Salva come Dopo l acquisizione ed il salvataggio dei dati nel file di testo interessante eseguire delle elaborazioni con un foglio elettronico ad esempio Excel Occorre prestare attenzione alla fase di lettura del file di testo da parte del foglio elettronico In particolare i dati numerici inseriti nel file hanno il punto come delimitatore dei decimali pertanto per cambiare il punto decimale in virgola si pu procedere in due modi 1 dopo aver inserito in una colonna i dati numerici si seleziona la colonna e col comando M
71. l particolare sistema ipotizzato non utilizza grandezze fisiche analogiche per cui non si prevede l impiego di circuiti amplificatori e traslatori di livello I sensori saranno disposti all ingresso e all uscita di ciascun settore come si mostra in fig 46 gt Ingresso principale PERE O y y 4 4 Uscita principale Fig 46 Disposizione del parcheggio Ogni settore presenta un sensore all ingresso ed uno all uscita L ingresso di ciascun settore e l ingresso principale sono dotate di sbarre automatiche comandate dal sistema a microprocessore Risposta al quesito 3 Il sistema di acquisizione al microprocessore deve poter accettare i 16 bit provenienti dai sensori e deve poter comandare le nove sbarre Si potrebbe far uso di un personal computer e di una scheda di interfacciamento specifica in grado di accettare 16 bit simultaneamente e di comandare in uscita le nove sbarre con altrettanti bit Il sistema di segnalazione all ingresso pu comodamente essere sostituito da un monitor collegato al PC che visualizza in tempo reale 1 posti liberi di ciascun settore desumendoli dall elaborazione software dei segnali provenienti dai sensori In questo modo si evita l utilizzo di display e relativi decoder pilotati dal PC Per l acquisizione delle 16 linee si decide di utilizzare l interfaccia standard Centronics normalmente utilizzata per pilotare le stampanti Come noto il connettore Centronics sul retro
72. la CPU lo ha inserito sul bus dati La maggior parte delle interfacce contengono all interno dei circuiti integrati programmabili per aumentare la versatilit e diminuire la complessit circuitale 4 1 Traslatori di livello Sono utilizzati quando si deve modificare un valore di tensione per la rappresentazione dello 0 logico e dell 1 logico Nell interfaccia seriale RS 232 ad esempio si deve modificare il livello logico 1 TTL tipicamente compreso tra 2V e 5V in un valore negativo di tensione compreso tra 5V e 15V e viceversa il livello logico 0 TTL tipicamente compreso tra 0V e 0 8V in un valore positivo di tensione compreso tra 5V e 15V Una semplice soluzione alternativa a quella esaminata nel paragrafo 3 2 3 consiste nell impiego di un comparatore invertente a doppia alimentazione 12V 0 15V con tensione di riferimento pari a 1 5V come si mostra in fig 17 R assicura una corrente di cortocircuito pari a 15V 47 Ohm lt 0 5A 15V HBV Fig 17 Schema di principio di un traslatore di livello TTL RS232 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 25 Per trasformare invece un livello RS 232 in TTL si pu impiegare il circuito di fig 18 0 0 Fig 18 Circuito per traslare un livello RS 232 in TTL Se Vj 12V entra in conduzione D assicurando all ingresso della porta NOT il valore Vj 5 6V e quindi Vo 0 livello 0 TTL Se V 12V entra in conduzione D e all ingress
73. le Port PORTA_OUT DATO DATO viene trasferito sulla periferica di indirizzo Pascal PORTA_OUT Istruzione di input Nella variabile DATO si DATO Port PORTA_IN memorizza il valore proveniente dalla periferica di indirizzo PORTA_IN Istruzione di output Il contenuto della variabile Out PORTA_OUT DATO DATO viene trasferito sulla periferica di indirizzo QBasic e PORTA_OUT Visual Basic Istruzione di input Nella variabile DATO si DATO In PORTA_IN memorizza il valore proveniente dalla periferica di indirizzo PORTA_IN mov DX PORTA_OUT Trasferisce in DX l indirizzo della porta di uscita out DX AL Trasferisce il byte contenuto in AL sulla assembly i periferica di indirizzo PORTA_OUT Trasferisce in DX Pindirizzo della porta di mov DX PORTA_IN gt gt in AL DX ingresso Trasferisce in AL il byte proveniente i dalla periferica di indirizzo PORTA_IN Dispositivi di collegamento al microprocessore 76 Nella rappresentazione a blocchi tale interfaccia si pu schematizzare con quattro blocchi collegati al bus dati bidirezionale ad 8 bit della porta dati della Centronics Tali blocchi sono a unit di output digitale costituito da 8 flip flop Q unit di output analogico costituito da un DAC ad 8 bit ed uscita in tensione Q unit di input digitale costituito da 8 buffer tri state a unit di input analogico costituito da un ADC ad 8 bit di uscita ed ingresso in tensione Un decodificatore a 2 bit e 4 uscite in
74. le col circuito di fig 38 collegato a quello di fig 37 Istruzione Indirizzo 890 bit 7 bit6 bit5 bit 4 bit3 bit 2 bit 1 bit 0 Qbasic LINEE IRQE SI IP AF STB PIN 17 16 14 1 Funzione svolta 888 ME IN H WR RD G CLK OUT L ADC ADC 244 374 Valore bit 128 64 32 16 8 4 2 1 H L H H H OUT 890 44 Avvio conversione H H H H H OUT 890 36 Abilitazione lettura ADC H H L H H OUT 890 32 Abilitazione 244 H H H L H OUT 890 38 Acquisizione al PC di un dato dall ADC 5 ai ele ali Se e OUT 89034 L H H H L OUT 890 5 CLOCK del 374 L H H H H OUT 890 4 Prima di acquisire il dato digitale il PC deve saggiare la linea INTR per controllare se la conversione terminata Quando ci avviene la linea INTR va al livello basso Poich la linea INTR collegata alla linea BUSY la variabile QBasic EOC definita dalla successiva istruzione vale 0 se la conversione ancora in corso e vale 1 al termine della conversione EOC INP 889 AND 128 128 Per l acquisizione del dato digitale dell ADC sono necessarie le seguenti due istruzioni OUT 890 34 e DATO ACQUISITO INP 888 La prima abilita sia le uscite dell ADC che quelle del 244 La seconda trasferisce nella variabile DATO ACQUISITO del programma che gestisce Pacquisizione il valore numerico applicato sulle linee DATA8 DATAI dell interfaccia Centronics di indirizzo 888 Si riporta i
75. li ingressi di gate del buffer tri state 74LS244 Le uscite Y1 Y2 e Y3 del decoder sono al livello alto per cui gli altri canali sono disabilitati Per abilitare l uscita analogica si dovr utilizzare invece l istruzione OUT 890 1 che porta STROBE al livello basso e AF al livello alto Si attiva la combinazione di ingresso 01 del decoder che porta al livello logico basso l uscita Y1 che a sua volta abilita il DAC0830 Per abilitare l ingresso analogico si dovr utilizzare l istruzione OUT 890 2 che porta STROBEal livello alto e AF al livello basso Si attiva la combinazione di ingresso 10 del decoder che porta al livello logico basso l uscita Y2 che a sua volta abilita 1 ADC0804 Per abilitare l uscita digitale infine si dovr utilizzare l istruzione OUT 890 0 che porta sia STROBE che AF al livello alto Si attiva la combinazione di ingresso 11 del decoder che porta al livello logico basso l uscita Y3 che a sua volta forza al livello basso l ingresso di clock del 74LS374 Per attivare la memorizzazione del byte di uscita dell interfaccia Centronics sulle linee Q del 374 necessario che il clock dopo essere passato al livello basso ritorni al livello alto Per far ci conveniente attivare il codice che abilita l uscita analogica OUT 890 1 In questo modo Y3 ritorna al livello alto e il 374 memorizza nei suoi flip flop il byte di uscita e contemporaneamente si rende disponibile anche l uscit
76. meglio i concetti di risoluzione spaziale risoluzione cromatica e refresh nei successivi paragrafi si tratter di tali argomenti 5 1 Risoluzione spaziale La risoluzione spaziale rappresenta il numero di punti che una immagine pu contenere Una immagine ha una struttura a matrice di punti ed organizzata in righe e colonne Normalmente il rapporto tra il numero di colonne e il numero delle righe 4 3 Le risoluzioni grafiche tipiche sono 640x480 480 righe e 640 colonne ovvero ogni riga costituita da 640 punti detti pixel 800x600 1024x768 1280x1024 1600x1200 Osserviamo che il passaggio da una risoluzione a quella pi elevata si ottiene moltiplicando ciascuna dimensione per 1 25 cio aumentando la dimensione del 25 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 36 colonne pixel righe Fig 28 Rappresentazione semplificata dei pixel sullo schermo di un monitor 5 2 Risoluzione cromatica La risoluzione cromatica rappresenta la quantit di informazione associata al pixel Il pixel rappresentato con un solo bit pu assumere due soli valori 0 o 1 ed il punto sullo schermo potr essere solamente acceso o spento Se ad ogni pixel si associano 8 bit ogni punto potr assumere uno dei 2 livelli di grigio compresi tra il bianco e il nero Se si utilizza un monitor a colori i 256 livelli possono essere rappresentati da altrettanti colori Con 16 bit un pixel pu assumere uno tra 2 65536 colori In t
77. n linguaggio QBasic l intero l algoritmo di acquisizione del byte DB7 DB0 delle linee di uscita dell ADC0804 nella locazione di memoria DATO ACQUISITO Interfacciamento al PC Panella Spalierno 59 OUT 890 44 OUT 890 36 Start conversion DO 5 EOC INP 889 AND128 128 Controllo ripetuto finch la conversione ha LOOP UNTIL EOC 1 termine EOC 1 OUT 890 34 Abilitazione lettura ADC e 244 DATO_ACQUISITO INP 888 Acquisizione del byte OUT 890 4 Disabilitazione dell ADC del 244 e ripristino porta 888 come porta di uscita 7 5 Istruzioni di input ed output con Visual Basic Il linguaggio di programmazione Visual Basic consente di mettere a punto interfacce grafiche estremamente elaborate ed accattivanti con poca fatica ma purtroppo in forma nativa non supporta le istruzioni di input e di output direttamente da unit periferiche Per ovviare a ci possibile utilizzare un particolare file di libreria DLL come ad esempio INPOUT32 DLL funzionante su computer con Windows 95 98 ME ma non con Windows 2000 Tale DLL va inserita nella cartella C Windows del proprio hard disk File di questo genere implementabili in linguaggio C o Pascal sono numerosi e disponibili su Internet con le istruzioni d uso Si forniscono due indirizzi Web www lvr com files inpout32 zip e www driverlinx com In questo modo possibile utilizzare in Visual Basic 4 e versioni successive le istruzioni OUT e INP che abbiamo utilizzato in
78. nale ausiliario 21 C110 CG Rivelatore della qualit del segnale_______ 9 22 C125 RI Ring indicator Chiamata in arrivo _____ __ 23 C111 CI Selezionevelocit ditrasmissionedaDTE 24 C113 DA ClockditrasmissionedaDTE______________ 25 YA Noncomeso ________ Interfacciamento al PC Panella Spalierno 16 3 2 2 Caratteristiche funzionali dell interfaccia ITU T V 24 Si descrivono le caratteristiche funzionali delle linee circuiti dell interfaccia V 24 esaminate nella precedente tab 5 Nella trasmissione dati tra un DTE e un DCE il numero di linee utilizzate dipende dal tipo di collegamento e dai modem impiegati C101 Massa di protezione Linea collegata alla massa dei segnali C102 all interno del modem C102 Massa dei segnali Linea comune di riferimento per tutti i circuiti di interfaccia C103 Dati in trasmissione DTE gt DCE I dati binari in forma seriale generati dal DTE viaggiano verso il DCE In assenza di trasmissione tale linea nello stato MARK tensione negativa C104 Dati in ricezione DCE gt DTE I dati binari in forma seriale generati dal DCE viaggiano verso il DTE C105 Richiesta di trasmissione DTE gt DCE Tale segnale obbliga il modem a trasmettere la portante in linea entro 2ms Se la linea nello stato di riposo il modem interrompe la trasmissione entro 2ms C106 Pronto a trasmettere DCE gt DTE Tale segnale indica che il DCE pronto
79. ndoli in parallelo si ottengono cos 8 multiplexer a due ingressi Ciascun integrato a differenza del normale 74LS157 ha la possibilit grazie alla linea di controllo OE Output Enable attiva bassa di porre in tri state le relative linee di uscita per cui quando il PC comanda le sbarre le linee di uscita della porta 888 non interferiscono con le uscite dei multiplexer poich questo sono nello stato di alta impedenza Si mostra in fig 47 lo schema a blocchi dell interfaccia 8 sensori di ingresso MUX 8 sensori di uscita Interfaccia Personal Monitor selezione E cen Centronics Computer segnalazione posti disponibili clock Fig 47 Schema a blocchi del sistema Gli 8 bit bidirezionali dell interfaccia Centronics sono quelli della porta di indirizzo 888 4 bit di uscita per la selezione ed il tri state del multiplexer il comando della sbarra 0 ed il comando del clock dei nove flip flop sono prelevati dalla porta di indirizzo 890 alle 9 sbarre Scegliamo 4 le linee dell interfaccia Centronics allocate all indirizzo 890 per il pilotaggio del multiplexer e dei flip flop Dispositivi di collegamento al microprocessore 70 Tabella 14 Denominazione della linea Bit della porta 890 Denominazione della linea Pin nello schema rispetto alla Centronics Sbarra 0 AO STB 1 Clock A1 AF 14 Tri state A2 IP 16 Selezione A3 SI 17 Per rendere bidirezionale il byte allocato
80. ndshake letteralmente stretta di mano consiste nel sincronizzare il collegamento attraverso due linee di controllo il trasmettitore invia un livello logico di richiesta di invio uscita RTS pin 4 ed il ricevitore risponde con un livello logico di pronto a trasmettere ingresso CTS pin 5 in pratica si autorizza il trasmettitore ad inviare i dati L imbroglio collegamento pin 4 e 5 dello stesso connettore consiste nel fatto che il trasmettitore autorizza se stesso ad inviare dati Il collegamento dei pin 6 8 e 20 dello stesso connettore realizza un imbroglio similare Interfacciamento al PC Panella Spalierno 20 DTE DTE Fig 10 Collegamento tra due computer via RS 232C con cavo NULL MODEM Volendo un collegamento con handshake si devono utilizzare almeno 5 fili In fig 11 si mostra un possibile collegamento I due computer essendo collegati direttamente e non via modem possono comunicare ad elevata velocit Fig 11 Collegamento tra due computer via RS 232C con cavo NULL MODEM con possibilit di handshake Interfacciamento al PC Panella Spalierno 21 3 3 USB L interfaccia USB Universal Serial Bus Bus seriale universale fu creata nel 1995 da un consorzio di costruttori fra cui Intel Compaq Digital e Microsoft con l intento di sostituire le attuali porte seriali e parallele per il collegamento di periferiche al PC Raggiunge la velocit di 12 MBit s e si possono collegare fino a 127 peri
81. o fibre ottiche e radiofrequenza Per i PC l interfaccia IEEE1394 disponibile sotto forma di schede su PCI con connettori del seguente tipo e a 4 pin senza alimentazione due coppie di cavi intrecciati una per la trasmissione ed una per la ricezione e a 6 pin con alimentazione i due pin in pi forniscono la massa e l a limentazione da 8V a 30V con capacit di pilotaggio in corrente fino a 1 5A La lunghezza massima del cavo di collegamento di 4 metri nel caso di collegamento in serie di pi dispositivi si pu arrivare ad una distanza massima pari a 72 metri poich i dispositivi collegati in daisy chain sono dei ripetitori che acquisiscono il segnale in arrivo e lo ritrasmettono rigenerato al dispositivo collegato in catena In fig 15 si mostra il tipico collegamento tra vari dispositivi FireWire Interfacciamento al PC Panella Spalierno 23 Fig 15 Collegamento fra vari dispositivi che utilizzano lo standard IEEE1394 Una tipica scheda PCI IEEE1394 presenta 3 attacchi esterni ed uno interno di tipo plug amp play supporta fino a 15W di potenza e monta due circuiti integrati della Texas Instruments TSB41LV03A e TSB12LV23 Si mostra in fig 16a una tipica scheda IEEE1394 e in fig 16b il connettore a 4 poli del cavo di collegamento a b Fig 16 a Scheda IEEE1394 con tre attacchi esterni b connettore a 4 poli 3 5 Confronti In tabella 6 si mostra il confronto tra le prece
82. o al PC Panella Spalierno 39 5 4 Caratteristiche di una scheda grafica Una moderna scheda video presenta al suo interno un processore grafico GPU Graphics Processor Unit funzionante ad una frequenza di clock compresa tra 100 e 200MHz che svolge i calcoli matematici che consentono la generazione dell immagine La GPU contiene la RAMDAC che converte l immagine digitale in formato analogico per il monitor Alcune GPU come la Matrox G450 contiene al suo interno due RAMDAC La seconda serve per gestire un secondo monitor collegato alla scheda video Alcune sigle di recenti GPU Nvidia Ge Force 3 ST Kyro II Matrox G450 Le GPU sopra menzionate sono acceleratori grafici 3D che consentono l accelerazione del processo di elaborazione delle immagini tridimensionali mediante l implementazione di particolari funzioni geometriche che eliminano pixel ridondanti o invisibili all occhio umano tecniche che velocizzano il trasferimento dei dati e che forniscono rese pi brillanti e quindi immagini che si susseguono in modo fluido La scheda contiene anche la RAM video di tipo SDRAM RAM Dinamica Sincrona SGRAM RAM Grafica Sincrona pi adatta per le operazione di memorizzazioni grafiche o le pi moderne DDR Double Data Rate Le SDRAM hanno tempo d accesso di 7ns o meno e possono funzionare con la stessa frequenza del processore grafico e cio con un valore compreso tra 100 e 200MHz Normalmente sono installate con capacit di 3
83. o della porta NOT si ha Vi 0 6V e quindi Vo 3 5V livello 1 TTL 4 2 Buffer TRI STATE Il collegamento di un dispositivo periferico di input al bus dati di un sistema a microprocessore deve avvenire interponendo dei buffer tri state non invertenti L ingresso di abilitazione di ciascun buffer consente il collegamento dei dati del periferico di input al bus dati del microprocessore Ponendo l ingresso di abilitazione al livello logico opposto i buffer portano le loro uscite nello stato tri state e quindi in pratica isolano elettricamente il dispositivo di input dal bus In fig 19 si mostra un tipico collegamento BUS DATI dispositivo di ingresso Fig 19 Collegamento di un dispositivo di ingresso al BUS dati di un microprocessore Interfacciamento al PC Panella Spalierno 26 Per questo tipo di collegamento sufficiente usare l integrato 74LS244 che contiene due gruppi indipendenti di 4 buffer tri state a trigger di Schmitt Se gli ingresso di abilitazione di ciascun gruppo 1G e 2G sono tenuti al livello alto l uscita di ciascun buffer ha lo stesso livello logico del proprio ingresso se invece gli ingressi di abilitazione sono al livello basso le uscite dei buffer si portano in tri state stato di alta impedenza indipendentemente dal livello logico applicato in ingresso Si riporta in fig 20 la piedinatura e lo schema interno dell integrato TALS244 SNS4LS SN548 J OR W PACKAGE SN74LS SN7
84. o di osservare visivamente il canale che stato abilitato sui quattro disponibili Il circuito complessivo necessita di un sistema di alimentazione in grado di fornire 5V agli integrati digitali e 12V e 12V agli operazionali e al DAC0830 7 7 Acquisizione analogica tramite scheda audio noto che la scheda audio del personal computer in grado di memorizzare segnali elettrici provenienti da una linea esterna o da un microfono La scheda presenta un convertitore A D in grado di trasformare il segnale analogico di ingresso in forma numerica per la sua memorizzazione su hard disk in formato WAV od altro formato Per l acquisizione di segnali analogici al computer pertanto potremmo utilizzare come canale di ingresso quello della scheda audio Per una corretta acquisizione al fine di una successiva elaborazione dei dati dobbiamo tenere presente le seguenti condizioni 1 Pingresso accoppiato in alternata con banda passante compresa tra 20Hz e 20KHz circa 2 l ampiezza del segnale di ingresso non deve superare 2V picco picco per evitare distorsioni 3 l ingresso pu essere mono o stereo e quindi possiamo introdurre due segnali analogici distinti contemporaneamente La prima condizione ci impedisce di acquisire segnali costanti o lentamente variabili nel tempo La seconda condizione ci impone l utilizzo di un circuito di condizionamento dell ampiezza La terza condizione ci consente di acquisire simultaneamen
85. odifica Sostituisci possibile la sostituzione 2 in fase di lettura del file di testo da parte di Excel si attiva una procedura automatica di importazione guidata di testo che tra le altre opzioni consente di indicare il separatore dei decimali Si potr poi procedere a tutte le elaborazioni che desideriamo attivare ad esempio ricerca del massimo del minimo del valor medio media geometrica deviazione standard tendenza ecc Inoltre com ovvio possibile la rappresentazione grafica come si mostra nella seguente figura 53 Fig 53 Grafico ottenuto con Excel relativo ad segnale elettrico acquisito dalla scheda audio ed esportato in formato testo con Goldwave
86. odurre un programma in Visual Basic in grado di codificare il dato di ingresso con priorit e di decodificarlo per la visualizzazione sul display a sette segmenti a catodo comune Risoluzione Sia DIN7 l ingresso a maggior priorit e DINO quello a priorit pi bassa Supponiamo inoltre di voler lavorare in logica positiva un livello logico alto applicato ad una linea di ingresso viene riconosciuto come ingresso abilitato Si consiglia infine di inserire 8 resistenze di pull up ciascuna da 10KQ tra l alimentazione 5V e ciascun ingresso DIN7 DINO Anche le linee di uscita lavorano in logica positiva poich si detto di utilizzare un display a catodo comune Si riportano in tab 13 i possibili stati delle linee di ingresso i codici numerici acquisiti e quelli di uscita che consentono il pilotaggio del display Tab 13 DIN7 DIN6 DINS DINS DIN3 DIN2 DIN1 DINO DIN N1 g f e d c b a N2 1 X X X X X X x gt 127 7 O0O O O0 O0 1 1 1 7 0 1 X X X X X X gt 63 6 1 1 1 1 1 0 1 125 0 0 1 X X X X X gt 31 5 1 1 0 1 1 0 1 109 0 0 0 1 X X X X gt 15 4 1 1 0 0 1 1 0 102 0 0 0 0 1 X X X gt 7 3 1 0 0 1 1 1 1 79 0 0 0 0 0 1 X X gt 3 2 1jo 1 1jo 1 1 091 0 0 0 0 0 0 1 X gt 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 0 0 0 0 0 0 0 1 gt 0 0 0 1 1 1 1 1 1 63 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 O0Oj0 O0 O O O O O Il software dopo ave
87. oppiantare la RS 232 per alcune altre notevoli caratteristiche e per la sua elevata velocit che pu raggiungere il valore di 12Mbit s e di 420Mbps per la versione 2 0 L interfaccia IEEE1394 anch essa seriale consente un flusso massimo di dati pari a 400Mbps con la possibilit di collegare fino a 63 dispositivi in serie o a stella L inserzione di nuovi dispositivi collegati a tale interfaccia pu avvenire a caldo Sulla maggior parte delle moderne schede madri di PC sono gi presenti le interfacce Centronics RS 232 e USB In tal modo restano disponibili i connettori ISA e PCI per altre interfacce standard e non standard Alcune schede madri oltre a contenere le citate interfacce contengono anche alcune altre interfacce normalmente presenti su slot e addirittura esterne Tali schede madri sono denominate all in one e contengono 1 Centronics 2 Seriali RS 232 2 USB 1 Modem interno 1 interfaccia grafica 1 interfaccia audio Tale soluzione risulta particolarmente economica ed interessante ma poco si adatta ad esigenze legate all aggiornamento delle citate interfacce gi integrate su scheda Interfacciamento al PC Panella Spalierno 10 3 1 Interfaccia Centronics E una interfaccia parallela ad 8 bit di tipo asincrona usata soprattutto per collegare un computer ad una stampante parallela Il flusso di dati tipicamente monodirezionale e va naturalmente dal computer alla stampante Recentemente
88. ori 640 480 24 8 1 2 Mbyte 640x480 Colori 16 colori 800 600 4 8 235 Kbyte 800x600 Colori 256 colori 800 600 8 8 469 Kbyte 800x600 Colori 65536 colori 800 600 16 8 938 Kbyte 800x600 Colori 16M colori 800 600 24 8 1 4 Mbyte 800x600 Colori 16 colori 1024 768 4 8 384 Kbyte 1024x768 Colori 256 colori 1024 768 8 8 768 Kbyte 1024x768 Colori 65536 colori 1024 768 16 8 1536 Kbyte 1024x768 Colori 16M colori 1024 768 24 8 2304 Kbyte 1024x768 5 3 Monitor I monitor utilizzati come terminali di output di un personal computer sono qualitativamente migliori dei comuni monitor televisivi Per evitare il fastidioso fenomeno dello sfarfallio dell immagine i monitor per PC presentano una frequenza di scansione verticale superiore a 70Hz Valori per i quali lo sfarfallio non si avverte sono 75Hz 85Hz e 100Hz Valori pi bassi affaticano la vista La scelta della risoluzione spaziale ottimale dipende soprattutto dalle dimensioni in pollici del monitor e dalla risoluzione spaziale di quest ultimo La misura in pollici riferita alla lunghezza utile della diagonale di un monitor Poich un pollice equivale a 2 54cm i monitor da 14 15 17 e 19 pollici hanno le dimensioni riportate in tabella 9 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 38 Tabella 9 dimensioni in cm di vari monitor Pollici Diagonale cm Base cm Altezza cm 14 35 56 28 45 21 34 15 38 10 30 48 22 86 17 43 18 3
89. pionamento a La durata massima di registrazione x Se il segnale da acquisire uno solo si sceglier Mono Se la massima frequenza del segnale da campionare ad esempio 1KHz per il teorema di Shannon la frequenza di campionamento dovr essere almeno pari al doppio della massima frequenza del segnale Conviene scegliere come sampling rate il valore Dispositivi di collegamento al microprocessore 81 5000Hz Volendo acquisire per mezzo minuto sceglieremo come lunghezza 30 secondi Il programma Goldwave consente anche di generare forme d onda a partire direttamente da una qualsiasi formula matematica che possiamo inserire attraverso il comando Tool Expression Evaluator che rimanda ad una finestra in cui applicare la formula o scegliere le funzioni standard disponibili La forma d onda generata pu essere inviata in uscita alla scheda audio attivando la funzione Play dalla finestra Device Control che si attiva dal men Tools ovvio che il segnale di uscita pu essere inviato sull oscilloscopio per la sua visualizzazione 7 7 1 Acquisizione di segnali costanti Per acquisire segnali costanti o lentamente variabili nel tempo Vi come quelli provenienti da un trasduttore di temperatura necessario trasformare tale segnale in uno impulsivo con frequenza compresa nella banda di lavoro della scheda audio Ci si pu realizzare ad esempio utilizzando un circuito campionatore che fornisca sull usc
90. portare velocit fino a 115200bps Esso inoltre contiene un buffer di 16 byte strutturati a coda FIFO First In First Out che funziona da cuscinetto tra il computer e il modem consentendo di adeguare la velocit all apparato pi lento 4 6 TBS41LV03A un circuito integrato a 80 pin disposti sui quattro lati di un quadrato alimentato a 3 3V che svolge la funzione di trasmettitore e ricevitore per l implementazione di un nodo a tre porte ciascuna delle quali in grado di pilotare un cavo secondo lo standard IEEE1394 Ciascuna porta contiene due line driver di tipo differenziale per cui il cavo che si collega a ciascuna porta costituito da 4 fili I transricevitori contengono circuiti per il monitoraggio delle condizioni della linea per l inizializzazione per l arbitraggio e per la ricezione e trasmissione di pacchetti Il circuito integrato progettato per interfacciarsi ad un line layer controller LLC come ad esempio il TSB12LV23 In fig 26 si mostra lo schema funzionale del circuito integrato Interfacciamento al PC Panella Spalierno 33 functional block diagram CPS LPS To CNA Received Data Decoder Retimer TPBO Arbitration and Control State Machine Logic TPA1 TPA1 Cable Port 1 TPB1 TPB1 TPA2 TPA2 E Cable Port 2 TPB2 TPBIASO Bias Voltage TPB2 and TPBIAS1 4 Current Generator TPBIAS2 SYSCLK LREQ CTLO Link Interface CTLI VO DO DI D2 D3
91. pu essere di tipo sincrono o asincrono tra un dispositivo di comunicazione DCE come ad esempio il modem Data Communication Equipement e un dispositivo terminale DTE come ad esempio il computer Data Terminal Equipement con velocit di trasmissione inferiore 0 uguale a 19 2Kbps questo limite oramai superato L interfaccia costituita da un insieme di 25 linee non tutte indispensabili che trasportano i bit di dati segnali di controllo e la massa Nel collegamento tra un computer ed un dispositivo periferico vengono adoperati dei connettori miniatura tipo D a 25 poli Sul DTE computer ad esempio si trova la spina connettore maschio mentre sul DCE modem si trova la presa connettore femmina In alcuni DCE ad esempio il mouse seriale manca la presa esterna poich il cavo di collegamento entra direttamente nell apparecchiatura I tipici dispositivi periferici che si possono collegare ad un computer via RS232 sono stampante modem mouse ecc 3 2 1 Caratteristiche meccaniche ed elettriche In fig 6a si mostra il connettore a 25 poli per la RS 232C le cui caratteristiche meccaniche sono normalizzate secondo lo standard ISO 2110 della International Standard Organization In molte applicazioni pratiche non si utilizzano tutte le linee ma solo una piccola parte di esse In tal caso si fa uso di un connettore ridotto a 9 poli come quello in fig 6b Fig 6 Connettore per la RS 232C a di tipo a 25 poli b di tipo
92. r acquisito il dato DIN deve determinare il numero NI secondo il seguente ragionamento Se DIN gt 127 2 1 allora sicuramente DIN7 1 e indipendentemente dallo stato degli altri ingressi si deve porre N1 7 poich DIN7 l ingresso a maggior priorit In caso negativo si deve controllare se DIN gt 63 26 1 In caso affermativo si ha N1 6 altrimenti si procede controllando DIN con 15 7 ecc sufficiente attivare un ciclo definendo una variabile contatore I da 7 a 0 ed imporre i controlli visti prima fermandosi quando questo soddisfatto In tal caso NI uguale al valore corrente di I Se il controllo non mai soddisfatto vuol dire che non attivato alcun ingresso per cui DIN 0 e per NI attribuiremo convenzionalmente il valore 8 display spento Il valore N2 da fornire in uscita per il pilotaggio del display uno dei 9 valori memorizzati in un vettore In fig 43 si fornisce l interfaccia grafica realizzata in linguaggio Visual Basic Interfacciamento al PC Panella Spalierno 64 ini p prep Ingresso abilitato avente 5 maggior priorit Codifica Esci Fig 43 Schermata del programma supponendo di aver attivato gli ingressi 5 4 3 1 Quello con maggior priorit l ingresso 5 Dall interfaccia Centronics si attiva il codice binario a 7 bit 109 che comanda il display a sette segmenti in modo da visualizzare il numero 5 Si mostra di seguito il listato del programma in Visual Basic che ges
93. ri di uno o pi settori Ogni variazione numerica nelle caselle di testo si ricorda consente l aggiornamento del colore del relativo disco e nel programma reale il comando di chiusura o apertura della sbarra Private Sub cmd ini Click liberitot 0 For i 0 To 7 liberitot liberitot txt liberi i ext i txt libtot Text liberitot End Sub N B La traccia del compito non chiede di fornire la soluzione completa ed operativa del problema per cui lo svolgimento proposto non dettaglia l hardware necessario sebbene in fig 47 lo schema a blocchi fornito si possa ritenere esauriente Si lascia allo studente desideroso di realizzare l apparecchiatura il compito di completare sia l hardware che il software corredandolo di istruzioni che eseguono l acquisizione dai sensori ed il comando sulle sbarre Dispositivi di collegamento al microprocessore 75 7 6 Interfaccia parallela esterna per FI O analogico e digitale n 2 Si fornisce di seguito un altra interfaccia esterna non standard di tipo parallela per l esecuzione dell input e dell output di un segnale analogico e di dati digitali ad 8 bit La soluzione qui fornita si avvale di un decodificatore a due bit di ingresso per la selezione di una delle possibili 4 modalit di funzionamento Anche in questo caso utilizziamo il registro dati dell interfaccia Centronics allocata all indirizzo 888 0 corrispondente a 378 5 funzionante come porta di uscita e come porta d
94. ro dati all indirizzo 888 ritorna a funzionare come byte di output Si riporta un semplice listato di test in QBASIC facilmente modificabile in un altro linguaggio di programmazione per provare la Centronics all indirizzo 888 come canale di input a 8 bit Con un semplice spezzone di cavo telefonico quello usato per collegamenti su bread board si collega il pin 2 DATAI al pin 25 GND del connettore femmina a 25 poli posto sul retro del PC e si prova il programma ottenendo sul monitor la stampa continua del numero 254 fino alla pressione di un tasto qualsiasi sulla tastiera Portando il filo sul pin 3 4 ecc tenendo l altro capo del filo sempre a massa si pu verificare che effettivamente il dato in lettura si modifica in funzione del pin collegato a massa superfluo dire che le linee DATAS DATAI posti sui pin 9 2 sono da ritenersi allo stato 1 se tenute aperte Per impostare l interfaccia Centronics come EPP infine si va nel BIOS SETUP e si imposta la stampante come EPP anzich come SPP OUT 890 32 DO PRINT INP 888 LOOP WHILE INKEY END Fig 5 Programma e collegamenti per provare la Centronics come porta di ingresso all indirizzo 888 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 14 3 2 Interfaccia seriale EIA RS232 C L interfaccia seriale americana EIA RS232 C EIA Electronic Industries Associates corrispondente alla V 24 V 28 dell ITU T uno standard di collegamento seriale che
95. ruire fedelmente la forma d onda di partenza Come fare Ci viene incontro il teorema del campionamento di Shannon che dice che un segnale complesso avente massima frequenza fmax pu essere completamente ricostruito se si effettua il campionamento ad una frequenza fo almeno pari al doppio di fmax In formula fo 2 2 max Interfacciamento al PC Panella Spalierno 43 Il limite fe 2 fmax puramente teorico perch per la ricostruzione del segnale di partenza necessario un filtro passa basso di ordine molto elevato praticamente impossibile da realizzare In genere si campiona ad una frequenza maggiore di 2 fmax In telefonia viene destinata alla voce una banda di frequenza da 300Hz a 3 4KHz e gli impianti telefonici per la conversione A D campionano alla frequenza di 8KHz maggiore del doppio di 3 4K Hz In campo telefonico non ha importanza la qualit audio ma la intelligibilit del messaggio In campo radiofonico invece importante anche la qualit dell audio Infatti nella modulazione di ampiezza AM viene destinata all audio una banda di 10KHz per cui il campionamento per la conversione A D deve avvenire ad una frequenza superiore a 20KHz in FM la banda di 180KHz I brani audio incisi su CD infine per poter essere fedelmente riprodotti devono essere campionati ad una frequenza superiore a 40KHz poich la banda acustica del nostro orecchio va 20Hz a 20KHz Si riassumono nella seguente tabella 11 le tre frequen
96. si genera prelevando 1 bit di resto del rapporto tra la stringa di bit da trasmettere ed una particolare stringa di bit a 16 o 32 bit definita polinomio generatore Il ricevitore dopo aver acquisito il blocco di dati esegue la stessa operazione del trasmettitore e confronta il CRC ricevuto con quello che ha generato Se essi sono identici la trasmissione avvenuta correttamente In realt si ottiene lo stesso resto per tutti i numeratori che differiscono da quello dato per un multiplo intero del denominatore Poich assai improbabile che un eventuale errore di trasmissione fornisca una configurazione tale da rendere il resto del rapporto identico a quello ottenuto in assenza di errore il Interfacciamento al PC Panella Spalierno 31 metodo trova ampia applicazione Per ridurre la probabilit di quanto detto sopra si pu optare per polinomi generatori a 32 bit Sia negli USART che negli UART la scansione temporale di trasmissione e ricezione viene affidata ad un clock esterno avente frequenza selezionabile che risulta multipla della velocit permessa dallo standard utilizzato Il clock deve essere stabile in frequenza per cui si preferisce l utilizzo di un oscillatore al quarzo Un USART molto utilizzato in passato stato 1 8251 della Intel funzionante fino a 19 200bps Il suo successore impiegato nelle interfacce seriali pi recenti avente sigla 16550 consente velocit fino a 115 200bps In fig 25 si mostra lo schema a bloc
97. si vede come possibile selezionare il volume in fase di riproduzione delle diverse sorgenti di audio In realt interessa effettuare il controllo della registrazione e non della riproduzione per cui dal men Opzioni si sceglie la voce Propriet e si seleziona Regola il volume di registrazione E Controllo volume olx Opzioni 2 Controllo volume Wave MIDI CD Audio linea iningresso Microfono Bilanci Bilanciamento bai Bilanciamento p pd Bilanciamento He Bilanciamento ao Bilanciamento e T Disattiva tutto Volume F Disattiva Volume Volume V Disattiva Volume al T I Disattiva Volume i V Disattiva Avanzate SB16 Mixer 220 Fig 33 Controllo volume I canali di ingresso per la registrazione sono il microfono la linea di ingresso il lettore di CD i file MIDI ed altri eventuali dispositivi audio installati nel proprio PC Tali canali possono essere selezionati o deselezionati Per tale motivo questo programma prende il nome di mixer audio Per la sola riproduzione di file di altro formato il Windows mette a disposizione un altro programma che si chiama Lettore multimediale Windows Media Player Esso in grado di riprodurre file WAV MIDI AVI MP3 se si installa un driver apposito CD audio in poche parole i tipi pi importanti di file audio ed i filmati I programmi di elaborazione audio presentano funzioni pi o
98. so BackStyle 1 Timer rosso Interval Val Text rosso 1000 Timer rosso Enabled True Out 888 4 End Sub Private Sub Timer rosso Timer Timer rosso Enabled False Shape rosso BackStyle 0 Shape verde BackStyle 1 Timer verde Interval Val Text rosso 1000 Timer verde Enabled True Out 888 1 End Sub Private Sub Commandl Click Out 888 0 End End Sub Il programma consiste in 5 subroutine La prima Form_Load si attiva al caricamento del programma e consente di visualizzare acceso il cerchio verde tenendo spenti invece i cerchi giallo e rosso Consente inoltre di fissare la durata del timer verde in millisecondi in base al contenuto della relativa casella di testo moltiplicato per 1000 e successivamente attiva il timer verde ed emette sulla Centronics il codice 1 che illumina il diodo verde collegato al pin2 Trascorso il tempo previsto il timer verde richiama la subroutine Sub Timer_verde che ha il compito di disabilitare il timer verde di spegnere il Interfacciamento al PC Panella Spalierno 62 cerchio verde di accendere quello giallo di caricare nel timer giallo il valore inserito nella relativa casella di testo di attivare lo stesso timer giallo e di emettere sulla Centronics il dato 2 che illumina solo il diodo giallo In sequenza temporale quindi si attivano le subroutine Sub Timer_Giallo e Sub Timer_Rosso Quest ultima a sua volta consente il cari
99. ssore e da un registro a scorrimento SIPO Ingresso Seriale ed Uscita Parallela per parallelizzare i dati provenienti da un dispositivo seriale come ad esempio il modem Alcuni UART posseggono un unico registro PIPO universale Ingresso ed Uscita Paralleli in grado di comportarsi all occorrenza come PISO o come SIPO Come noto la trasmissione seriale pu essere sincrona o asincrona La trasmissione sincrona pu avvenire ad un filo o due fili oltre a quello di massa Nel primo caso oltre ai bit di dati si inviano particolari bit di sincronismo che consentono al ricevitore l estrazione del clock Nel secondo caso il secondo filo utilizzato per la trasmissione del clock Nella trasmissione asincrona si trasmette un blocco di bit di 5 7 o 8 bit spesso un byte corrispondente ad un carattere nel codice ASCII preceduti da un bit di start e seguiti da uno o pi bit di stop possibile aggiungere per ogni Interfacciamento al PC Panella Spalierno 30 blocco un bit supplementare di parit pari o dispari per consentire al ricevitore il controllo della correttezza dei bit ricevuti I bit sono trasmessi con una frequenza che deve essere la stessa con la quale il ricevitore esegue la lettura del segnale ricevuto Tutte queste informazioni ovviamente devono essere note prima di iniziare la trasmissione vera e propria Il trasmettitore ed il ricevitore pertanto preliminarmente avviano una fase di negoziazione in cui si s
100. sul retro del PC Le schede grafiche pi recenti presentano anche una uscita TV in grado di comandare un normale ricevitore televisivo oppure un videoregistratore Le interfacce standard su schede pi recenti sono disponibili solo su connettori PCI Le interfacce standard pi note sono Interfacciamento al PC Panella Spalierno 9 1 Interfaccia Centronics 2 Interfaccia SCSI 3 Interfaccia RS 232 4 Interfaccia USB 5 Interfaccia IEEE1394 La prima un interfaccia parallela a 8 bit Il suo nome quello della ditta di stampanti che per prima diffuse questa interfaccia per poter appunto collegare una stampante al computer Utilizzata su ogni computer per oltre un ventennio per connettere stampanti e dispositivi periferici come scanner webcam ecc attualmente in disuso a causa della limitata velocit di funzionamento L interfaccia SCSI Small Computer System Interface anch essa parallela ad 8 bit e ratificata nel 1986 ha subito nel tempo numerose evoluzioni ed utilizzata per collegare dispositivi destinati ad essere particolarmente veloci hard disk scanner masterizzatori L interfaccia RS 232 di tipo seriale ha subito nel tempo delle evoluzioni che ne hanno consentito di aumentare la velocit di trasferimento dati che comunque rimane abbastanza basso 256Kbit s e ridotto il numero delle linee effettivamente utilizzate L interfaccia USB Universal Serial Bus apparsa nel 1995 destinata a s
101. t del suono Per stabilire quali siano le informazioni da sacrificare si ricorre allo studio delle capacit percettive dell orecchio umano La banda passante dell orecchio umano percepisce suoni con frequenza compresa tra 20Hz e 20KHz ma con sensibilit che dipende dalla frequenza e quindi non uniforme L orecchio pi sensibile alle frequenze comprese tra 700Hz e 6000Hz nelle quali si concentra la maggior parte delle informazioni La sensibilit inoltre varia anche al variare dell intensit del segnale Pi bassa l intensit sonora e pi si accentua la differenza di sensibilit dell orecchio alle diverse frequenze L orecchio inoltre sensibile anche all effetto di mascheramento che consiste nel seguente fenomeno se abbiano due suoni puri con frequenza poco diversa tra loro ma ampiezza differente quello con intensit minore non viene percepito essendo mascherato dall altro Questo effetto viene sfruttato per ridurre tantissimo le dimensioni del file MP3 rispetto a quello originale Anche l effetto di mascheramento come la sensibilit dipende dalla frequenza La codifica MP3 funziona nel seguente modo In primo luogo viene eseguita la FFT Fast Fourier Transform sul segnale digitale originale in modo da poterlo trattare nel dominio della frequenza piuttosto che in quello del tempo Il segnale cos prodotto viene elaborato da un algoritmo che tiene conto del comportamento dell orecchio umano in funzione
102. ta 1 181 2 DIO 5 12 taz 4 DIT 113 143 5 DIZ dra ina Le DIE 2v1 za 17 DA 22 ZAR 15 DIE 390 273 2A3 43 DIE za zaa 11 DIF 54 KA o2 vec ta 1 10 lano 26 bus l 74L5244 Fig 50 Interfaccia bidirezionale per PI O analogico e digitale Selezione del tipo di operazione La selezione del tipo di operazione da effettuare viene affidata al decodificatore 74C139 Il 139 un circuito integrato contenente due decoder indipendenti ciascuno a due ingressi Al e AO e quattro uscite Y0 Y1 Y2 Y3 forniti di una linea di ENABLE indicata con CS Chip Select attiva bassa In tabella 16 si mostra la tabella della verit dell integrato 74C139 Tabella 16 INPUTS OUTPUTS Dispositivi di collegamento al microprocessore 78 Considerando i collegamenti in fig 50 la tabella 16 assume il significato indicato in tab 17 Tabella 17 STROBE AF CODICE n DISPOSITIVO ABILITATO L L 3 74LS244 ingresso digitale L H 1 DAC0830 Uscita analogica L 2 ADC0804 ingresso analogico H 0 7415374 uscita digitale Nella colonna codice si posto il valore n da assegnare alla istruzione out 890 n al fine di attivare una delle quattro modalit operative Per abilitare l ingresso digitale si dovr utilizzare ad esempio in QBasic l istruzione OUT 890 3 In tal modo sia STROBE che AF si portano al livello basso per cui del decoder si attiva al livello logico basso l uscita YO che abilita g
103. ta apparecchiatura ed il computer Nei successivi sottoparagrafi si descrivono alcune interfacce non standard di facile realizzazione per collegare al computer circuiti digitali circuiti analogici Tali interfacce non standard possono essere interne o esterne al PC e possono essere seriali o parallele Per la loro gestione si utilizzano le istruzioni di input ed output dei linguaggi di programmazione pi noti come sar descritto nel paragrafo 7 6 Nel seguito si far riferimento al linguaggio Q Basic e Visual Basic 7 1 Interfaccia parallela interna per I O digitale Si mostra in fig 34 lo schema funzionale di una interfaccia parallela da realizzare su scheda da inserire in uno slot ISA disponibile di un personal computer BUS DATI BUFFER TRI state Datidi input ENABLE AEN DECODER EEN BUS INDIRIZZI Dati di output Slot ISA Fig 34 Schema funzionale dell interfaccia parallela proposta Interfacciamento al PC Panella Spalierno 51 L interfaccia deve poter risolvere le seguenti questioni o sdoppiare il BUS dati a 8 bit bidirezionali in 8 bit di ingresso ed 8 bit di uscita O attribuire alla scheda un indirizzo specifico attraverso una logica di decodifica Il primo requisito soddisfatto utilizzando 8 buffer tri state contenuti nel chip 74LS244 per la gestione degli 8 bit di ingresso e gli 8 flip flop D contenuti nel 74LS374 per la gestione degli 8 bit di uscita Il secondo requisito
104. te anche due segnali analogici alla volta Dispositivi di collegamento al microprocessore 80 Per il software di acquisizione potremmo far uso di quelli di elaborazione audio esistenti in commercio di tipo freeware o di tipo shareware disponibile su Internet come ad esempio il noto programma Goldwave www goldwave com di cui si mostra una schermata in fig 51 GoldWave prova way S File Edit Effects View Tools Options Window Help lal x Ela 2 amp d 2 1 Fal min O 1O 90 XO O New Open Save Undo Copy Cpy2 Cut Paste PMew Mix Del Trim Chan View Sel 1 1 User Al Help E OA E O CIO SA kaa a Efo o 00 055 hoooso 5500Hz 52708 0 065 to 0 065 0 000 Wave unsigned 8 bit Mono Zoom 1 0 22645 05745 0 7059 Original Fig 51 Schermata tipica del programma Goldwave per l acquisizione l elaborazione il salvataggio e la riproduzione di suoni Il programma presenta una serie di funzioni che consentono l editing del segnale acquisito selezione cancellazione taglia copia incolla filtri effetto doppler fade in e out ricerca della massima ampiezza normalizzazione del segnale ad un valore assegnato ecc Per l acquisizione del segnale dalla sorgente microfonica ad esempio occorre innanzitutto specificare al programma i seguenti dati col comando File New a Mono o stereo a La frequenza di cam
105. tilizza un impianto HI FI di buona qualit e ci si mette nelle condizioni di ricreare effetti realistici si riscontra facilmente la differenza tra il suono originale e quello compresso Per ovviare almeno in parte a questo inconveniente si possono utilizzare gli equalizzatori grafici software o hardware per adattare il suono al gusto dell ascoltatore Campionando il segnale a frequenza pi elevata ad esempio a 44 100Hz il fattore di compressione da 10 1 pu passare a circa 4 1 Il file prodotto sar pertanto meno compresso ma avr una qualit prossima a quella del file originale 6 3 Lo standard MIDI La sigla MIDI Musical Instrument Digital Interface riferita ad un protocollo di comunicazione studiato per consentire a due o pi strumenti musicali di dialogare tra loro Il protocollo MIDI non trasmette suoni ma istruzioni che pilotano un sintetizzatore Su tutte le schede audio la porta Joystick anche l interfaccia MIDI che consente di collegare al PC strumenti musicali In assenza di strumenti musicali si pu utilizzare il sintetizzatore FM della propria scheda audio che consente di simulare un numero abbastanza elevato di tali strumenti Affinch il file MIDI possa essere riprodotto correttamente su qualsiasi PC multimediale necessario che vi sia una precisa corrispondenza tra numerazione e strumenti musicali Lo standard General MIDI o GM definisce 128 strumenti secondo un ordine prestabilito I file prodotti
106. tisce il codificatore Il programma consente la visualizzazione del formato binario e dell ingresso attivato con maggior priorit anche inserendo manualmente un valore nella casella di testo text3 etichettata DIN Dim n2 10 As Integer Private Sub acquisizione Out 890 1 Private Sub Form_Load ah Inp 889 And 120 2 n2 7 7 Out 890 2 n2 6 125 al Inp 889 And 120 8 n2 5 109 a ah al n2 4 102 Out 890 0 n2 3 79 Text3 a n2 2 91 End Sub n2 1 6 n2 0 63 n2 8 0 Private Sub visualizzazione End Sub din Val Text3 Text If din gt 255 Then Private Sub Text3 Change din 0 visualizzazione Text3 0 End Sub End If ni 8 Private Sub CmdCodif Click For i 0 To 7 acquisizione If din gt 2 i 1 Then nl i visualizzazione Next i End Sub Text2 If Not nl 8 Then Text2 n1 Private Sub CmdEsci Click Out 888 n2 n1 End For i 0 To 7 End Sub Textl i din Mod 2 din Int din 2 Next i End Sub Dispositivi di collegamento al microprocessore 65 La routine Form Load si attiva al caricamento del programma e consiste nell assegnare al vettore n2 i relativi 9 valori come si visto nella tabella 13 La routine Text3_Change si attiva quando il contenuto della casella di testo denominata DIN cambia di valore Il suo compito quello di attivare la routine visualizzazione che consente di materializzare il numero decimale DIN in forma binaria e
107. uita in modo testuale e sequenziale Le funzioni principali sono a l acquisizione degli 8 sensori di ingresso b l acquisizione degli 8 sensori di uscita c l aggiornamento del numero dei posti disponibili e stampe su monitor d il comando delle sbarre Per l acquisizione degli 8 sensori di ingresso si pone la linea A3 del registro di comando della Centronics di indirizzo 890 al valore A3 1 selezione del multiplexer e la linea A2 al valore A2 0 uscite del multiplexer abilitate si predispone la porta di indirizzo 888 come di ingresso si esegue l acquisizione del byte che viene memorizzato nella variabile S_IN sensori di ingresso Per l acquisizione degli 8 sensori di uscita si pone la linea della Centronics di indirizzo 890 A3 0 selezione del multiplexer e si lascia A2 0 si predispone la porta di indirizzo 888 come di ingresso e si esegue l acquisizione del byte che viene memorizzato nella variabile S_OUT sensori di uscita Il software deve poter confrontare i bit della variabile acquisita S_IN con il valore che la stessa variabile aveva acquisito in precedenza Se il bit i esimo di S_IN passato da 1 a 0 vuol dire che un auto entrata completamente nel settore i esimo ed il relativo contatore di posti liberi LIBERI 1 viene decrementato di uno Se invece non c stata la transizione da 1 a 0 la variabile LIBERIG non viene decrementata Analogamente il software incrementa LIBERIG solo se il bit i esimo
108. umero di auto in sosta che alla loro distribuzione nei vari settori Un opportuno sistema di segnalazione all ingresso del parcheggio informa gli automobilisti in arrivo indicando per ogni settore il numero di posti liberi All ingresso di ogni settore c una sbarra che si chiude automaticamente quando il settore pieno All ingresso principale c una sbarra che si chiude quando i posti liberi scendono a 10 Il candidato dopo aver effettuato tutte le ipotesi aggiuntive ritenute necessarie 1 individui gli attuatori e i sensori necessari al sistema di controllo 2 descriva in modo motivato in quali punti il sistema necessita di blocchi di condizionamento del segnale 3 disegni lo schema a blocchi del sistema di controllo evidenziando i problemi relativi all interfacciamento con il sistema a uP proponendo soluzioni adeguate 4 descriva con uno strumento di sua conoscenza l algoritmo dell intera gestione impostandolo in modo modulare 5 dettagli in maniera particolareggiata in relazione alle soluzioni hardware proposte l algoritmo di conteggio delle macchine settore per settore e lo codifichi in un linguaggio di sua conoscenza Soluzione Si ipotizza che tutti i settori abbiano la stessa capacit di ospitare autovetture In tal caso la capienza di ogni settore 512 8 64 autovetture Risposta al quesito 1 Gli attuatori sono 1 motori che comandano la chiusura o l apertura della sbarra Occorrono 9 motor
109. un livello logico basso seguito immediatamente da un livello logico alto alla linea WR posta al piedino 3 come si mostra in fig 39 A ci provvede la linea SI Select Input attiva bassa del registro della Centronics sito all indirizzo 890 Qualunque era il livello logico di INTR il passaggio al livello basso di WR porta la linea INTR al livello logico alto Durante la conversione INTR al livello logico alto e va automaticamente al livello logico basso al termine della conversione Collegando tale linea a BUSY attiva bassa del registro di ingresso della Centronics posto all indirizzo 889 possibile consentire l acquisizione al computer del dato digitale convertito Prima di effettuare la lettura si devono abilitare le linee di uscita dell ADC applicando un livello logico basso alla linea RD posta al piedino 2 A ci provvede la linea IP Inizialize Printer attiva bassa del registro della Centronics sito all indirizzo 890 Quando si attiva RD la linea INTR ritorna al livello alto In tabella 12 si mostrano i bit del registro dell interfaccia Centronics sita all indirizzo 890 la piedinatura rispetto al connettore a 25 poli i valori dei bit lo stato per le operazioni di start conversion di abilitazione alla lettura e le relative istruzioni supponendo di utilizzare il linguaggio QBasic Interfacciamento al PC Panella Spalierno 58 Tabella 12 istruzioni per l acquisizione e l emissione analogica e digita
110. uno dei 16 colori sono necessari 4 bit per cui il numero di bit necessari sono 640x480x4 1 228 800 che corrispondono a 153 600byte e quindi a 150Kbyte Con l avvento della SVGA Super VGA si possono gestire risoluzioni grafiche spaziali e cromatiche notevolmente superiori per cui la memoria a bordo della scheda grafica risulta sicuramente superiore a 1Mbyte Attualmente sono disponibili schede grafiche a 8 e pi Mbyte che montano potentissimi processori grafici che consentono una corretta visione dei filmati e di immagini 3D Per ottenere ci non basta soltanto disporre di elevata memoria a bordo della scheda grafica necessario che i dati transitino dal microprocessore al monitor via scheda grafica ad elevatissima velocit Un tempo l adattatore video si innestava in uno slot d espansione ISA a 16 bit Successivamente per accelerare il trasferimento dei dati dalla scheda madre al monitor sono stati introdotti connettori PCI capaci di far transitare dati a 32 bit con velocit di 33MHz 33 3MHz per la precisione corrispondente ad un trasferimento dati pari a 133Mbyte s infatti 32 33 3 8 133 Sui recenti personal computer presente il connettore AGP Advanced Graphic Port che lavora alla frequenza di 66MHz su dati a 32 o 64bit In tal modo il suo throughput da 2 a 4 volte pi elevato rispetto a quello della PCI perch risulta raddoppiata la velocit ed eventualmente anche la capacit di trasferimento Per comprendere
111. vabile dal contatto B3 oppure dal contatto B29 del connettore ISA vedi tabella 1 del paragrafo 2 1 La massa dello slot ISA disponibile ai contatti B1 B10 e B31 Interfacciamento al PC Panella Spalierno 53 7 2 Interfaccia parallela esterna per I O digitale L interfaccia interna esaminata nella precedente fig 35 presenta l inconveniente di dover aprire il computer per il suo inserimento nello slot ISA operazione abbastanza semplice ma che non trova il consenso di molti Una possibile soluzione per interfacciare propri circuiti digitali con 8 bit di ingresso ed 8 bit di uscita al personal computer quella di utilizzare l interfaccia standard Centronics gi disponibile sul retro del PC e descritta nel paragrafo 3 1 Poich l interfaccia Centronics fornisce un byte di uscita ma accetta solo 5 bit in ingresso si ricorre per l acquisizione di un byte alla tecnica del multiplex facendo acquisire al PC prima 4 bit e successivamente gli altri 4 bit del byte L acquisizione di un byte pertanto avverr attraverso due fasi successive di acquisizione a 4 bit Il software di gestione provveder alla opportuna fusione dei due semibyte In fig 36 si propone uno schema elettrico molto semplice che impiega solamente un 74LS244 che come noto contiene due gruppi indipendenti di buffer tri state 2 DATA1 2 He DATA2 DOUT1 DATA3 _4 DOUT2 DATA4 5 DOUT3 DATA5 6 DOUTA DATA6 7 DOUT5 DATA7 8 DATA8 9 DOUT D
112. yte NO NO NO Slot per RAM NO Proprietarie NO 2x30pin NO Voci HD 32 32 NO 32 32 Voci SW NO 32 NO NO NO Frequenza gp 44 1KHz 44 1KHz 48KHz 48KHz campionam Effetti 3D SI SI SI SI SI Full duplex SI SI SI SI SI Soundblaster SI SI SI SI SI General MIDI SI SI NO SI SI 6 1 Campionamento del segnale audio Per convertire un onda sonora analogica in segnale digitale il computer deve essere in grado di misurarne l ampiezza in istanti successivi periodicamente Ogni misura si chiama campione per cui la conversione A D prende il nome di campionamento del suono Per la riproduzione di un suono digitale memorizzato nel PC necessario effettuare la conversione D A cio dalla forma digitale alla forma analogica 6 1 1 Frequenza di campionamento x Pi elevata la frequenza di campionamento tanto maggiore la rassomiglianza tra il segnale campionato e quello originario Spingere la frequenza di campionamento all infinito pone un problema sul numero di campioni generati in un secondo Se ad esempio la frequenza di campionamento fosse di 1 MHz avremmo un milione di campioni al secondo per cui per cui un brano di 5 minuti 300 secondi sarebbe convertito in 300 milioni di campioni Ciascun campione inoltre utilizza uno o pi byte per cui il citato brano potrebbe avere una dimensione anche superiore a 1G byte Riducendo la frequenza di campionamento oltre un certo limite per non saremmo in grado di ricost
113. ze di campionamento tipiche utilizzate per l acquisizione digitale di segnali audio Tabella 11 D SE Frequenza di Numero di campioni enominazione A f campionamento per la durata di un minuto Qualit telefono 11 KHz 660 000 campioni Qualit radio 22 KHz 1 320 000 campioni Qualit CD 44 1 KHz 2 646 000 campioni 6 1 2 Lunghezza del campione Il dato campionato deve essere convertito in forma digitale Se si destinano 8 bit ad ogni campione la dinamica del segnale analogico viene suddivisa in 2 256 livelli Nella ricostruzione si ottiene un tipico andamento a scalinata come si mostra in fig 31 Assegnando ad ogni campione non 8 bit ma 16 bit la dinamica viene divisa in 21 65536 livelli La conversione pi precisa ma il file prodotto ha dimensione doppia In genere tuttavia si preferisce un campionamento a 16 bit rispetto a 8 bit per ridurre il rumore di fondo In caso di campionamento stereo si generano due campioni per volta Interfacciamento al PC Panella Spalierno 44 Sound Fig 31 Onda sinusoidale di ampiezza 1V e frequenza 1KHz campionata a 11KHz con campioni a 8 bit in formato mono Per la produzione di brani audio in formato CDA CD Audio da registrare su CD ROM la scelta obbligata 44 1KHz a 16bit stereo In questa modalit di funzionamento un minuto di riproduzione occupa 2 646 000 x 4 10 584 000 byte cio poco pi

Interfacciamento al PC

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents