Bài giảng Hệ nhúng: Chương 7 - Đỗ Công Thuần

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hệ nhúng: Chương 7 - Ghép nối với thế giới thực" trình bày các nội dung chính sau đây: Giới thiệu hệ nhúng; ADC/DAC; Ghép nối ADC; Ghép nối thiết bị công suất cao. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ nhúng: Chương 7 - Đỗ Công Thuần

Hệ nhúng (Embedded Systems) IT4210 Đỗ Công Thuần Khoa Kỹ thuật máy tính, Trường CNTT&TT Đại học Bách khoa Hà Nội Email: thuandc@soict.hust.edu.vn
Giới thiệu môn học • Tên học phần: Hệ nhúng • Mã học phần: IT4210 (3-0-1-6) • Thời lượng: ‒ 16.5 buổi lý thuyết (3 tiết/buổi) ‒ 3 buổi thực hành (5 tiết/buổi) • Yêu cầu kiến thức nền tảng: ‒ Kiến trúc máy tính ‒ Vi xử lý ‒ Lập trình C 2
Mục tiêu môn học • Nắm được kiến trúc tổng quan, đặc điểm và hoạt động của một hệ nhúng • Biết thiết kế hệ nhúng cơ bản (nguyên lý thiết kế mạch, …) • Nắm được kiến trúc vi điều khiển (Intel, ARM) • Lập trình vi điều khiển từ cơ bản đến nâng cao với các dòng vi điều khiển phổ biến • Lập trình với hệ điều hành nhúng 3
Đánh giá học phần 1. Đánh giá quá trình: 40% ‒ Bài tập về nhà ‒ Chuyên cần ‒ Các bài thực hành, nhóm 4 SV/nhóm 2. Đánh giá cuối kỳ: 60% ‒ Làm project cuối kỳ, nhóm 4 SV/nhóm ‒ Yêu cầu sinh viên tự chọn nhóm và đăng kí đề tài. Chú ý: danh sách đề tài sẽ được cập nhật sau! 4
Tài liệu tham khảo • Textbook/Lecture notes: ‒ Peter Marwedel, Embedded System Design: Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems, and the Internet of Things, Spinger, 4th edition, 2021. ‒ Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia, Introduction to Embedded Systems: A Cyber-Physical Systems Approach, MIT Press, 2nd edition, 2017. ‒ Tammy Noergaard, Embedded Systems Architecture: A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers, Elsevier, 2nd edition, 2013. ‒ Han-Way Huang, Leo Chartrand, Microcontroller: An Introduction to Software & Hardware Interfacing, Cengage Learning, 2004. ‒ Lectures in Embedded Systems from Univ. of Cincinnati (EECE 6017C), Univ. of California, Berkeley (EECS 149), Univ. of Pennsylvania (ESE 350), Univ. of Kansas (EECS388). ‒ … • Manuals/Handbooks/Internet ‒ Atmel, Microchip, Texas Instruments, Keil… ‒ Keil ASM51 ‒ Arduino IDE ‒ … 5
Nội dung học phần • Chương 1: Giới thiệu về Hệ nhúng • Chương 2: Thiết kế phần cứng Hệ nhúng • Chương 3: Lập trình với 8051 • Chương 4: Ghép nối ngoại vi với 8051 • Chương 5: Arduino • Chương 6: Ghép nối nối tiếp • Chương 7: Ghép nối với thế giới thực • Chương 8: Kiến trúc ARM • Chương 9: RTOS và FreeRTOS 6
Nội dung học phần • Chương 1: Giới thiệu về Hệ nhúng • Chương 2: Thiết kế phần cứng Hệ nhúng • Chương 3: Lập trình với 8051 • Chương 4: Ghép nối ngoại vi với 8051 • Chương 5: Arduino • Chương 6: Ghép nối nối tiếp • Chương 7: Ghép nối với thế giới thực • Chương 8: Kiến trúc ARM • Chương 9: RTOS và FreeRTOS 7
Chương 7 Ghép nối với thế giới thực
Nội dung • Giới thiệu • ADC/DAC • Ghép nối ADC • Ghép nối thiết bị công suất cao 9
Nội dung • Giới thiệu • ADC/DAC • Ghép nối ADC • Ghép nối thiết bị công suất cao 10
Giới thiệu • Hệ nhúng là một thành phần quan trọng của hệ thống đo lường, điều khiển số ‒ Đầu vào: các thông tin về đối tượng (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, độ pH, độ mặn,…) tùy thuộc bài toán. ‒ Đầu ra: cơ cấu chấp hành tác động đến đối tượng. 11
Giới thiệu • Ví dụ: máy ấp trứng tự động • Các tính năng ‒ Đo nhiệt độ, độ ẩm ‒ Bật/tắt đèn sưởi, quạt, phun sương ‒ Tự động duy trì nhiệt độ, độ ẩm ‒ Tự đảo trứng • Nguyên tắc làm việc? 12
Cảm biến • Là thiết bị phát hiện sự thay đổi của đại lượng vật lý, rồi gửi thay đổi đó về máy tính dưới dạng tín hiệu đọc được • Thiết bị biến đổi đại lượng vật lý cần đo thành tín hiệu điện, cho phép máy tính đo lường đại lượng đó 13
Cơ cấu chấp hành • Là thiết bị nhận lệnh điều khiển và năng lượng đầu vào để biến thành chuyển động phù hợp của một hệ thống điện-cơ. • Mở rộng: là các thiết bị nhận điều khiển từ hệ trung tâm để tác động đến môi trường vật lý. • Thuờng hoạt động với công suất lớn. • Ví dụ: ‒ Động cơ ‒ Van ‒… 14
Nội dung • Giới thiệu • ADC/DAC • Ghép nối ADC • Ghép nối thiết bị công suất cao 15
Analog-to-Digital • Các điểm rời rạc trên tín hiệu tương tự 16
Digital-to-Analog • Tái tạo tín hiệu tương tự từ xấp xỉ tín hiệu số 17
ADC/DAC • ADC: Analog to Digital Converter ‒ Là thiết bị chuyển đổi đổi tín hiệu tương tự (điện áp) thành chuỗi giá trị số tương ứng theo thời gian (tín hiệu số). • DAC: Digital to Analog Converter ‒ Thiết bị chuyển đổi đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự (điện áp). 𝑈 𝑡 ↔ 𝑋 k 18
ADC/DAC • Công thức chuyển đổi: 𝑥 𝑛−1 𝑥 𝑛−2 … 𝑥1 𝑥0 𝑈 = 𝑈 𝑟𝑒𝑓 × 2𝑛 Uref: điện áp tham chiếu, là hằng số của mạch ADC/DAC • ADC: có 𝑈 𝑖𝑛, cần tìm X tương ứng. • DAC: có X, cần tạo ra điện áp 𝑈 𝑜𝑢𝑡 tương ứng. 19
Ứng dụng ADC - Nhiệt kế điện tử 20