Bài giảng Giới thiệu chung về vi điều khiển - Nguyễn Quốc Cường

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:160

Thêm vào BST

Báo xấu

80
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Giới thiệu chung về vi điều khiển trình bày các nội dung về vi xử lí, cổng ra vào (I/O), timer trong vi điều khiển, cổng truyền tin nối tiếp không đồng bộ,... Mời các bạn tham khảo để tìm hiểu thêm các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Giới thiệu chung về vi điều khiển - Nguyễn Quốc Cường

Giới thiệu chung về vi điều khiển Nguyễ Nguyễn Quố Quốc Cườ Cường – 3I Giới thiệu Hầu hết các thiết bị điện tử hiện nay đều sử dụng các chip vi điều khiển Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: – Điệ Điện thoạ thoại di độ động – Các thiế thiết bị bị đo lườ lường điệ điện tử tử – Tivi, CD players, radio,... – Bàn phí phím PC – Các hệ hệ thố thống bả bảo vệ vệ, bá cháy,... báo chá – Các má máy in – .... Introduction to microcontrollers 2
Plan Vi xử lý Cổng vào / ra (I/O) Vi điều khiển Timer trong vi điều khiển Cổng truyền tin nối tiếp không đồng bộ Introduction to microcontrollers 3 Vi xử lý 4 bit 1971 Intel đưa ra thị trường chip vi xử lý 4004 – tần số số làm việ việc max 740 KHz – address bus 12 bit – data bus 4 bit Introduction to microcontrollers 4
Introduction to microcontrollers 5 Introduction to microcontrollers 6
Vi xử lý 8 bit 1974 Intel công bố chip VXL8 bits 8080 – Tần số số max 2MHz – address bus 16 bit – data bus 8bit 1974 Motorola cũng đưa ra chip VXL 6800 1976 Zilog đưa ra chip Z80 Introduction to microcontrollers 7 Vi xử lý 16 bit Texas đưa ra chip TMS 9900 được sử dụng trong các máy tính minicomputer Intel đưa ra các chip – 8086 – 80186 – 80286 Introduction to microcontrollers 8
Vi xử lý 32 bit 1979 Motorola đưa ra chip MC68000 Các chip họ MC68K sau đó được sử dụng trong các máy tính Apple, siêu máy tính sử dụng hệ điều hành Unix 1981 Intel công bố chip iPAX 432 (không thu được nhiều thành công so với MC68K của Motorola) 1985 Intel công bố chip 80386, được sử dụng trong các máy tính cá nhân PC Introduction to microcontrollers 9 Vi xử lý 64 bit 2003 AMD công bố chip AMD64 2003 Intel công bố chip x86-64 Introduction to microcontrollers 10
Vi xử lý là gì ? Vi xử xử lý là là một vi mạ mạch tí tích hợ hợp (IC) số số có khả khả năng – Thự Thực hiệ hiện mộ một tậ tập cá các thao tá tác (lệ (lệnh). Cá Các lệ lệnh đượ được cấ cất trong bộ nhớ nhớ – Đọc và và ghi vớ với bộ bộ nhớ nhớ ngoà ngoài thông qua cá cá c bus Bộ nhớ nhớ – ROM (Read Only Memory) – RAM (Random Access Memory) ALU: khối xử lý số học và logic Introduction to microcontrollers 11 Ghép nối với bộ nhớ Introduction to microcontrollers 12
Introduction to microcontrollers 13 Cổng I/O Để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài (ngoại vi), vi xử lý cần sử dụng các cổng input và output Cổng I/O số có thể thực hiện bởi các D flip-flop Introduction to microcontrollers 14
Cổng output Introduction to microcontrollers 15 Cổng input Đệm 3 trạng thái Introduction to microcontrollers 16
Vi điều khiển ? Cùng với việc phát triển các VXL cho hệ máy tính (Microprocessor) các hãng cũng chế tạo các vi xử lý chuyên dụng Æ vi điều khiển (VĐK) VĐK (Microcontroller) là một thiết bị tích hợp một số các phần tử của một hệ vi xử lý lên trên cùng một chip Vi điều khiển là IC có các thành phần cơ bản sau – Lõi CPU – Bộ nhớ nhớ (cả (cả ROM và và RAM) – Các cổ cổng I/O VĐK cũng có thể có – Timer : phụ phục vụ vụ cho cá các hoạ hoạt độ động có có tính chu kỳ kỳ – Truyề Truyền tin nố nối tiế tiếp : dù dùng để để kết nố nối vớ với cá các thiế thiết bị bị khá khác – ADC : cho phé xử lý cá phép xử các tí tín hiệ hiệu tương tựtự Introduction to microcontrollers 17 Các phần chính của VĐK Introduction to microcontrollers 18
Introduction to microcontrollers 19 ROM, RAM, I/O Dung lượng RAM thường từ 25 đến 4Kb Dung lượng ROM thường tưg 512 đến 16K (có loại có 64Kbytes) Một số VĐK có khả năng sử dụng bộ nhớ ngoài (off- chip), nhưng cũng có loại VĐK không thể mở rộng bộ nhớ ngoài Các cổng I/O thường được nhóm thành các nhóm cổng 8 bits Introduction to microcontrollers 20
Introduction to microcontrollers 21 Introduction to microcontrollers 22
Introduction to microcontrollers 23 Introduction to microcontrollers 24
Introduction to microcontrollers 25
Giới thiệu VĐK họ MCS-51 Nguyễn Quốc Cường Bộ môn 3I – ĐHBK HN MCS-51 - Architecture 1 Plan Giới thiệu họ MCS-51TM Kiến trúc 8051 Cấu trúc cổng I/O Tổ chức bộ nhớ Các thanh ghi đặc biệt Bộ nhớ ngoài Hoạt động RESET MCS-51 - Architecture 2
Họ MCS-51TM Do hãng Intel phát triển đầu tiên và được nhiều hãng sản xuất linh kiện phát triển theo Philip Atmel Siemens ... MCS-51 - Architecture 3 Feature 8051 8052 8031 ROM (program space in bytes) 4K 8K 0K RAM (bytes) 128 256 128 Timers 2 3 2 I/O pins 32 32 32 Serial port 1 1 1 Interrupt sources 6 8 6 MCS-51 - Architecture 4
Sơ đồ khối External interrupts On-chip Timer/Counter Interrupt ROM for On-chip Timer 1 Counter Control program RAM Timer 0 Inputs code CPU Bus Serial 4 I/O Ports OSC Control Port P0 P1 P2 P3 TxD RxD Address/Data MCS-51 - Architecture 5 Sơ đồ chân P1.0 1 40 Vcc P1.1 2 39 P0.0(AD0) P1.2 3 38 P0.1(AD1) P1.3 P1.4 4 5 8051 37 36 P0.2(AD2) P0.3(AD3) P1.5 6 (8031) 35 P0.4(AD4) P1.6 7 34 P0.5(AD5) P1.7 8 33 P0.6(AD6) RST 9 32 P0.7(AD7) (RXD)P3.0 10 31 EA/VPP (TXD)P3.1 11 30 ALE/PROG (INT0)P3.2 12 29 PSEN (INT1)P3.3 13 28 P2.7(A15) (T0)P3.4 14 27 P2.6(A14) (T1)P3.5 15 26 P2.5(A13) (WR)P3.6 16 25 P2.4(A12) (RD)P3.7 17 24 P2.3(A11) XTAL2 18 23 P2.2(A10) XTAL1 19 22 P2.1(A9) MCS-51 - Architecture 6 GND 20 21 P2.0(A8)
Cấu trúc cổng I/O Yêu cầu: có khả năng giao tiếp với các thiết bị ngoại vi khác sơ đồ đơn giản số chân IC ít để tiết kiệm trong khi làm mạch in Các chân của VĐK thường được tích hợp nhiều tính năng input output truyền tin ngắt đường vào ADC ... Các cổng P0, P1, P2, P3 đều là các cổng vào ra hai chiều MCS-51 - Architecture 7 Cổng P1 Read latch Vcc TB2 Load(L1)* Internal CPU D Q P1.X bus P1.X pin Write to latch Clk Q M1 TB1 Read pin * Tải L1 chỉ có ở các cổng P1, P2, P3 MCS-51 - Architecture 8
Cổng P0 Read latch TB2 Internal CPU D Q P0.X bus P1.X pin Write to latch Clk Q M1 TB1 Read pin Khi hoạt động như là một cổng I/O, P0 không có internal L1 Æ cần nối một điện trở pull-up bên ngoài Khi hoạt động như là bus AD thì P0 lại có internal pull-up MCS-51 - Architecture 9 Tổ chức bộ nhớ Kiến trúc bộ nhớ của 8051 là kiến trúc Harvard không gian bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu là tách rời 8051 có các bộ nhớ trong bộ nhớ chứa code lệnh: ROM bộ nhớ chứa dữ lệiu đọc/ghi : RAM Có khả năng quản lý bộ nhớ code và data ngoài qua Bus data 8 bit AD0-AD7 (~ P0.0 và P0.7) Bus địa chỉ tới 16 bit AD0 – AD7 A8 – A15 (~ P2.0 – P2.7) Bus điều khiển PSEN, ALE, RD (P3.7), WR (P3.6) MCS-51 - Architecture 10
Chỉ sử dụng một trong hai bộ nhớ code lệnh Có thể sử dụng đồng thời bộ nhớ dữ liệu trong (internal RAM) và bộ nhớ dữ liệu ngoài MCS-51 - Architecture 11 Phân vùng internal RAM của 8051* 7FH * internal RAM 8051 có 128 byte (00-7F) RAM sử dụng bình thường 8052 có 256 byte (00-FF) 30H 2FH Bit-Addressable RAM 20H 1FH Register Bank 3 18H 17H Register Bank 2 10H 0FH (Stack) Register Bank 1 08H 07H Register Bank 0 00H MCS-51 - Architecture 12
Truy cập internal RAM Truy cập trực tiếp (direct addressing mode) mov A, 06H Truy cập gián tiếp (indirect addressing mode) thông qua thanh ghi R0 và R1 mov R1,#06H mov A, @R1 MCS-51 - Architecture 13 Vùng nhớ đánh địa chỉ theo bit 8051 có 210 vị trí có thể truy cập theo bit 128 bit nằm tại vùng nhớ byte 20H đến 2F của internal RAM số còn lại là các thanh ghi đặc biệt 128 bit trong vùng nhớ RAM được đánh địa chỉ từ 00-7F Số còn lại được đánh địa chỉ từ 80 đến F7 (có một số địa chỉ bit bỏ trống) Các bit này có thể tác động thông qua các lệnh bit setb 00h thiết lập bit 00 (~ với bit LSB của byte 20H) MCS-51 - Architecture 14