Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý

Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý

OPEN.PTIT.EDU.VN LI NÓI U Các b vi x lý ra đi đem li bc ngot trong khoa hc k thut, các thit b tr nên thông minh hn nh s điu khin theo chng trình. Vi x lý đang dn có mt trong hu ht các máy móc thit b dân dng cng nh công nghip. Vì vy vic hc tp nghiên cu ng dng vi x lý trong trng hc là mt nhu cu ht sc cn thit.  phc v cho nhu cu ging dy môn hc K thut vi x lý cho các lp đi hc t xa chuyên nghành đin t vin thông, bài ging vi x lý đc biên son vi mc đích cung cp cho sinh viên các kin thc c s cn thit s dng cho vic nghiên cu ng dng các h thng vi x lý trong k thut và đi sng. Bài ging bao gm 8 chng vi các ni dung chính nh sau: Chng 1 cung cp các khái nim c bn v vi x lý và h thng ca nó. Chng 2 mô t cu trúc, các khi chc nng trong các b vi x lý h Intel 80x86, mà ch yu là CPU 80286. Ngoài ra trong chng này còn gii thiu v các tính nng ca các b vi x lý th h sau 80286 nh 80386, 80486, Pentium. Chng 3 mô t v cu trúc lnh, các ch đ đnh v đa ch và tp lnh chi tit ca vi x lý 80286. Cho phép sinh viên rút ra đc các kin thc chung nht v các lnh vi x lý và cách tip cn trong vic lp trình bng các lnh hp ng. Ngoài ra chng này còn đ cp ti các vn đ v lp trình hp ng trên máy vi tính bao gm: cu trúc câu lnh, cách khai báo d liu, khung chng trình hp ng, các cu trúc lp trình c bn, và các ví d c bn rèn luyn k nng lp trình bng các lnh gi nh ca vi x lý. Chng 4 cung cp các kin thc v vic thit k các h thng vi x lý chuyên dng bao gm c vic thit k h thng phn cng và phn mm vi x lý. Chng 5 mô t v cu trúc hot đng ca các vi mch h tr vào ra song song 8255 và vào ra ni tip 8251. Chng 6 mô t v vi điu khin 8051 bao gm v cu trúc các khi mch phn cng, v tp lnh và lp trình cho vi điu khin 8051. Chng 7 mô t vic thit k h thng đo đ rng xung và truyn d liu ni tip bng 8051. Vi các ví d này sinh viên có th tip cn v vic thit k các ng dng nh dùng vi điu khin. Chng 8 là các gii thiu v b vi điu khin 32 bit ca Motorola MC68332. ây là b vi điu khin có các tính nng rt mnh đc ng dng nhiu trong các thit b điu khin hin nay. Mong rng tp bài ging này đáp ng đc nhu cu ging dy môn hc k thut vi x lý ti hc vin, và kích thích đc s hng thú ca hc sinh – sinh viên trong vic nghiên cu ng dng vi x lý trong k thut và đi sng hàng ngày. Rt mong nhn đc nhiu ý kin đóng góp đ bài ging ngày càng đc hoàn thin hn. Tác gi OPEN.PTIT.EDU.VN MC LC Trang Chng 1 : Kin trúc ca h vi x lý (2 tit) 1.1 T chc chung ca h vi x lý 1.1.1. Công ngh LSI và s ra đi ca b vi x lý. 1.1.2. Phn cng và phn mm ca h thng vi x lý. 1.1.3. Tng quan v phn cng h thng vi x lý. 1.1.4. Tng quan v phn mm và s phát trin ca ngôn ng phn mm. 1.2 T chc b nh ca h vi x lý 1.2.1 Cu trúc và nguyên tc làm vic ca b nh ROM , EPROM . 1.2.2 Cu trúc và nguyên tc làm vic ca b nh SRAM , DRAM . 1.2.3 T chc b nh 1.3 Vào ra trong h thng vi x lý. 1.3.1 Cu trúc và nguyên tc làm vic ca cng vào / ra. 1.3.2 Mch ba trng thái và mch cài 1.3.3 Các cng vào / ra đn gin. Chng 2 : Nguyên tc làm vic ca b vi x lý h 80X86 Intel (6 tit) 2.1 Cu trúc ca b vi x lý 80286 Intel 2.1.1 S đ khi ca b vi x lý 80286 Intel 2.1.2 Khi to đa ch (AU) 2.1.3 Khi ghép kênh (BU) 2.1.4 Khi lnh (IU) 2.1.5 Khi thc hin lnh (EU) 2.2 Các thanh ghi ca b vi x lý 80286 Intel . 2.2.1 Chc nng và nhim v ca các thanh ghi đa nng . 2.2.2 Các thanh ghi qun lý đon 2.2.3 Thanh ghi c trng thái 2.2.4 Các thanh ghi đc bit 2.3 Nguyên tc làm vic ca b vi x lý 80286 Intel . 2.3.1 nh ngha chu k lnh và chu k máy 2.3.2 Qun lý b nh thc và b nh o 2.3.3 Trng thái b vi x lý khi khi đng 2.3.4 Ch đ ngt và các đu ngt ca b vi x lý 2.4 Các b vi x lý cp cao ca Intel Chng 3 : Lp trình Assembly cho h vi x lý Intel (6 tit) 3.1 Cu trúc ca hp ng. 3.1.1 B ký t t khóa ca hp ng 3.1.2 Các lnh ch dn trong hp ng 3.1.3 Khung ca file chng trình ngun Assembly 3.2 Tp lnh ca b vi x lý 80X86 Intel 3.2.1 Nhóm lnh chuyn d liu 1 1 1 2 3 4 4 5 7 7 10 10 10 11 14 14 15 15 15 15 15 15 16 17 18 20 21 21 25 35 36 40 43 43 44 44 48 50 54 OPEN.PTIT.EDU.VN 3.2.2 Nhóm lnh x lý d liu. 3.2.3 Nhóm lnh chuyn điu khin 3.3 Lp trình hp ng cho h vi x lý Intel 3.3.1 Lp trình chuyn mng d liu 3.3.2 Lp trình chuyn đi mã (nh phân , hexa , thp phân , ascii) 3.3.3 Lp trình điu khin thit b ngoi vi Chng 4 : Thit k h vi x lý chuyên dng (6 tit) 4.1 Trình t thit k h vi x lý chuyên dng 4.2 T chc phn cng cho h vi x lý chuyên dng . 4.2.1 La chn b vi x lý 4.2.2 T chc không gian nh thc và đnh v ROM , RAM 4.2.3 Thit k các ngoi vi theo yêu cu 4.3 Xây dng phn mm cho h vi x lý 4.3.1 Xây dng thut toán và lu đ thut toán cho h vi x lý 4.3.2 Vit chng trình ngun bng Assembly cho h vi x lý 4.4 Dch và np chng trình vào ROM cho h vi x lý Chng 5 : Các chip IC h tr cho h vi x lý (4 tit) 5.1 Chip vào / ra lp trình 8255 5.1.1 Cu trúc ca chip 8255 5.1.2 Các ch đ làm vic ca chip 8255 5.1.3 Kt ni 8255 vi h thng vi x lý 5.1.4 Lp trình khi to ch đ làm vic cho chip 8255 5.2 Chip truyn tin ni tip USART 8251 5.2.1 Ch đ truyn tin đng b và cn đng b 5.2.2 Cu trúc ca chip USART 8251 5.2.3 Các ch đ làm vic ca chip USART 8251 5.2.4 Ghép chip USART 8251 vi h vi x lý 5.2.5 Lp trình khi to ch đ làm vic cho chip USART 8251 Chng 6 : Vi điu khin 8 bit 8051 (8 tit) 6.1 Cu trúc và chc nng ca vi điu khin 8051. 6.1.1. Gii thiu v các b vi điu khin. 6.1.2. Cu trúc tng quát ca các b vi điu khin. 6.1.3. Mô t phn cng các b vi điu khin h MSC-51 6.2 Giao tip vi b nh ngoài cho vi điu khin 8051. 6.2.1. Truy xut b nh chng trình bên ngoài. 6.2.2. Truy xut b nh d liu bên ngoài. 6.2.3. B nh ngoài s dng chung cho chng trình và d liu 6.3 Hot đng timer ca 8051 6.3.1. Gii thiu. 6.3.2. Các ch đ timer và c báo tràn. 6.3.3. Ngun xung nhp. 6.3.4. Cho chy, dng và điu khin các timer. 6.3.5. Khi đng và truy xut các thanh ghi timer. 56 61 62 63 64 67 72 72 74 74 74 78 82 82 87 87 92 92 92 93 98 99 101 101 104 106 107 110 120 120 120 120 121 130 131 131 134 134 134 136 137 138 139 OPEN.PTIT.EDU.VN 6.4 B điu khin truyn tin ni tip UART ca 8051. 6.4.1 Gii thiu. 6.4.2 Thanh ghi điu khin cng ni tip. 6.4.3 Các ch đ hot đng 6.4.4 Khi đng và truy xut các thanh ghi cng ni tip 6.4.5 Truyn thông tin trong h thng đa x lý. 6.4.6 Tc đ cng ni tip. 6.5 Ngt ca vi điu khin 8051. 6.5.1. Gii thiu. 6.5.2. T chc ngt ca 8051. 6.5.3. Các vector x lý ngt. 6.5.4. Thit k chng trình dùng các ngt. 6.5.5. Các ngt ca 8051 6.6 Tp lnh và hng dn lp trình trên 8051. 6.6.1 Các ch đ đa ch. 6.6.2 Tp lnh ca 8051. 6.6.3 Chng trình hp ng 8051. 6.7 B nh ROM ca vi điu khin 8051. Chong 7 : Thit k h thng chuyên dng trên on – chip 80C51 (4 tit) 7.1 Thit k h đo thông s tín hiu xung 7.1.1 Nguyên tc đo đ rng xung 7.1.2 S đ phn cng ca h đo 7.1.3 Xây dng chng trình điu khin 7.2 Thit k h truyn tín hiu ni tip 7.2.1 S đ kt ni phn cng h thng vi điu khin truyn d liu ni tip. 7.2.2 Xây dng chng trình điu khin. Chng 8 : Vi điu khin 32 bit MC68332 (9 tit) 8.1 Cu trúc và chc nng thành phn ca on – chip 32 bit MC68332 8.2. Mô đun tích hp h thng SIM. 8.2.1. Khi đnh cu hình và bo v h thng. 8.2.2. Khi to clock cho h thng. 8.2.3. Khi giao tip BUS bên ngoài. 8.2.4. Khi to tín hiu chn mch. 8.2.5. Các ngõ vào ra đa dng. 8.2.6. Reset 8.2.7. Ngt 8.2.8. Khi kim tra phn cng 8.3 B vi x lý 8.3.1. Các mô hình lp trình. 8.3.2. Thanh ghi trng thái chng trình 8.3.3. Ch đ g ri. 8.4 Khi x lý thi gian TPU 8.4.1. Các khi chc nng trong TPU. 8.4.2. Các chc nng thi gian ca TPU. 8.5 Mô đun ni tip theo hàng đi QSM 140 140 140 141 143 145 145 147 147 148 149 151 152 153 153 157 159 168 173 173 173 174 175 181 181 181 189 189 191 195 195 195 196 197 198 199 200 200 201 202 203 203 204 206 210 OPEN.PTIT.EDU.VN 8.6 TRURAM 8.6.1. Khi thanh ghi ca TPU RAM. 8.6.2. Hot đng ca TPURAM 8.7 Lp trình hp ng cho vi điu khin MC68332 8.7.1 Các ch đ đa ch trong chng trình hp ng MC68332. 8.7.2 Tp lnh ca MC68332 8.7.3 Khuôn dng chng trình ngun. 8.7.4 Lp trình khi đng SIM. 8.7.5 Lp trình đnh cu hình cho RAM ni. 8.7.6 Lp trình cho QSM. 8.7.7 Lp trình cho TPU. HNG DN VÀ ÁP S BÀI TP CÁC CH VIT TT TÀI LIU THAM KHO 212 213 214 214 214 215 225 227 229 229 232 237 246 251 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý CHNG 1: KIN TRÚC CA H THNG VI X LÝ Gii thiu: Trc ht trong chng này sinh viên cn nm đc các khái nim v b vi x lý nh : mc đích s ra đi ca b vi x lý, các khi chc nng c bn ca b vi x lý, nguyên tc x lý các công vic và bài toán ca b vi x lý, lnh ca b vi x lý, chng trình mà các b vi x lý thc hin, chc nng ca phn cng và phn mm trong h thng vi x lý, các khi chc nng phn cng trong h thng vi x lý và chc nng ca chúng, các tín hiu kt ni các khi chc nng phn cng, phn mm phát trin ca ngôn ng phn mm h thng vi x lý, lnh mã máy, lnh gi nh, nguyên tc hình thành ngôn ng cp cao, các chng trình hp ng, các chng trnh ngôn ng cp cao và vic thc hin các chng trình này trong h thng vi x lý. Tip theo chng này cung cp các kin thc v b nh bán dn. Sinh viên cn nm đc nguyên tc hot đng ca b nh bán dn, s khác nhau gia các b nh ROM và các b nh RAM, gia các loi b nh ROM và gia các loi b nh RAM, và quan trng nht là các t chc các b nh trong h thng vi x lý, phng pháp gii mã đa ch b nh trong các h thng vi x lý. Phn cui cùng sinh viên cn nm đc các kin thc v vào ra, cu trúc ca các vi mch s đm, cài và nguyên tc làm vic ca chúng trong các h thng vi x lý, trng thái tr kháng cao và ý ngha ca chúng trong kt ni h thng vi x lý. Và cng ging nh b nh cn nm rõ nguyên tc gii mã đa ch vào ra trong các h thng vi x lý. 1.1. T CHC CHUNG CA H THNG VI X LÝ 1.1.1. Công ngh LSI và s ra đi ca các b vi x lý Trong k thut s, chúng ta đã đc làm quen vi công ngh ch to bán dn cho phép đt nhiu cng logic trong mt vi mch (hay mt mch tích hp IC – Integrated Circuits) vi din tích khong vài mm 2 . Nu s cng nh hn 15 đn v cng, chúng đc gi là mch tích hp mt đ nh SSI (Small Scale Integration). T 15 ti 100 đn v cng đc gi là mch tích hp mt đ va MSI, trên 100 cng là mch tích hp mt đ cao LSI và hàng triu đn v cng đc gi là mch tích hp mt đ rt cao VLSI. Vi công ngh ch to bán dn trên, hàng ngàn loi IC s khác nhau ra đi vi các chc nng khác nhau, nhng chúng đu có các tính cht chung nh: - u đc kt ni t các cng logic c bn. - D liu s đa ti các ngõ vào s đc bin đi theo mt hàm s nht đnh thành d liu trên các ngõ ra. Vi cu hình ni cng các cng logic c bn đ to thành mt IC s vi mt chc nng c th nh trên, làm vic s dng các IC s có các nhc đim nh: cùng mt chc nng nhng s dng nhiu ln trong mch, s phi s dng nhiu IC s. Khi mun thc hin các công vic khác nhau, cn thc hin các mch s khác nhau. Ví d, mt công vic yêu cu hai phép cng nh phân s phi s dng hai IC cng khác nhau. Nu có nhiu hn mt phép tính so vi mch đã thc hin s cn phi làm mt mch khác. Vi s ra đi ca công ngh LSI, cho phép tích hp rt nhiu cng logic trong mt vi mch nh, ngi ta ngh đn chuyn thit k mt IC s có th thc hin mi chc nng s mà không cn phi thay đi mch đin. Nguyên tc thc hin ca loi IC s này có th biu din trong s đ khi hình 1.1. 1 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý S đ bao gm khi các hàm s c bn và các b đm đc kt ni vi nhau thông qua các mch kim soát (không kt ni c đnh, mà ch kt ni khi có các tín hiu cho phép). D liu có th di chuyn t b đm này ti b đm khác và t các b đm ti x lý ti các hàm c bn khi có các tín hiu cho phép thích hp. Mt chc nng s phc tp (mt bài toán hay mt công vic nào đó), thay vì phi thc hin bng mt mch s ni cng, có th thc hin tng bc bng cách tun t thc hin các hàm s c bn trong IC này. Vi cu hình này, s đ có th thc hin mi chc nng s phc tp mà không cn thay đi mch kt ni các IC s. ây là cu hình c bn nht ca mt b vi x lý. Chn hàm x lý d liu Chn b đm cung cp d liu Các hàm s c bn B đm B đm B đm B đm … Hình 1.1: S đ khi cu to c bn ca vi x lý. Nh vy vi x lý là mt IC s có tt c các hàm s c bn, đ thc hin mt chc nng s phc tp nó s tun t thc hin các chc nng s c bn theo mt trình t thích hp.  thc hin mt chc nng s c bn, cn phi cung cp cho vi x lý các tín hiu chn d liu trong các b đm và tín hiu chn hàm s x lý d liu đó. Công vic này đc gi là cung cp mt lnh cho vi x lý.  thc hin mt bài toán hay mt công vic nào đó, cn phi thc hin tun t các hàm s c bn theo mt trình t nht đnh, có ngha là phi cung cp cho vi x lý mt tp hp các lnh sp xp theo mt gii thut hp lý gi là mt chng trình. 1.1.2. Phn cng và phn mm ca h thng vi x lý Vi cu to bao gm các hàm s c bn và các b đm nh đã mô t  trên, các b vi x lý không th hot đng mt mình, mà chúng cn đc kt ni ghép vi các mch ph cn nh: mch cung cp xung nhp, b nh lu tr chng trình, các giao tip đ liên lc vi ngi s dng hay thit b điu khin. Nguyên tc cu to và cách thc kt ni gia vi x lý và các mch ph cn cn thit ca nó đc gi là công ngh phn cng ca h thng vi x lý (Hardware). H thng mch đin t s Các thit b xut nhp và chp hành điu khin Các chng trình phn mm Hình 1.2: S đ khi mô t hot đng ca h thng vi x lý.  h thng mch phn cng đã đc kt ni đúng có th thc hin mt bài toán, mt công vic, cn cung cp cho vi x lý mt chng trình thích hp. Công vic to ra các chng 2 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý trình cung cp cho các h thng vi x lý hot đng đc gi chung là công ngh phn mm (Software). Có th mô t c ch ca mt h thng vi x lý trên hình 1.2. 1.1.3. Tng quát v phn cng h thng vi x lý Phn cng mt h thng vi x lý bao gm 3 khi mch chính trên hình 1.3 bao gm: - B vi x lý, hay còn đc gi là đn v x lý trung tâm CPU (Central Processing Unit) có nhim v thc hin tt c các lnh mà chng trình yêu cu. Nó đóng vai trò là ch trong h thng, quyt đnh s hot đng ca các linh kin khác trong mch. - Khi b nh lu tr các chng trình cung cp cho vi x lý thc hin, ngoài ra nó còn s dng lu tr các bin trung gian cng nh cui cùng trong các quá trình tính toán. - Các b vào ra kim soát vic truyn d liu gia CPU và các thit b ngoi vi nh bàn phím, màn hình,…. Các thit b ngoi vi có th là các thit b cho phép h thng vi x lý và ngi s dng có th liên lc vi nhau, hoc các thit b thc hin mt công vic nào đó theo s điu khin ca vi x lý. Trong h thng vi x lý, CPU đóng vài trò là thành phn điu khin kim soát mi hot đng ca các vi mch ph tr (b nh và vào ra) khác. Vì vy, các mch ph tr s đc kt ni vi CPU bng mt h thng đng dn đin gi là BUS. BUS đc chia thành 3 loi: BUS d liu, BUS đa ch và BUS điu khin. BUS d liu có nhim v truyn d liu gia CPU và các b nh hoc vào ra đ các thành phn trong h thng có th hiu đc nhau. Ví d nh: các lnh đc CPU ly t b nh qua BUS d liu, hot đng ca các thit b ngoi vi đc CPU điu khin và kim soát bng BUS d liu. Các CPU truyn thng s dng mt BUS d liu duy nht đ truyn d liu vi tt c mi ni trong h thng, vì vy đ điu khin đc tng thành phn mt cách đc lp, ti mt thi đim thông thng CPU ch truyn d liu vi mt v trí duy nht, v trí này đc xác đnh bng trng thái ca BUS đa ch. H thng phi đc kt ni sao cho ng vi mt đa ch mà CPU to ra, ch có mt v trí duy nht đc xác đnh ti, công vic này đc gi là gii mã đa ch trong h thng vi x lý. Ngoài ra b nh hoc vào ra, (xác đnh bng BUS đa ch) có th có nhiu ch đ hot đng khác nhau vi CPU, các ch đ này đc thông báo qua li vi CPU thông qua BUS điu khin. Ví d, khi đc d liu t b nh CPU thông báo bng tín hiu MEMRD (memory read) tích cc, còn khi ghi d liu ti b nh nó thông báo bng tín hiu MEMWR. CPU B nh I/O Thit b ngoi vi Chng trình Hình 1.3: S đ khi h thng vi x lý 3 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý 1.1.4. Tng quát v phn mm và s phát trin ca các ngôn ng phn mm Nh đã bit, h thng vi x lý là mt h thng mch đin t s hot đng theo chng trình. Vì là h thng mch đin t s, nên các chng trình cung cp cho vi x lý hot đng phi  di dng 0, 1 gi là chng trình mã máy. Nhng do ngôn ng máy ch đn gin là t hp ca các bit 0 và 1 nên rt khó nh, khó kim tra đi vi ngi s dng.  khc phc nhc đim này, ngi ta đt cho mi lnh mã máy thc hin mt chc nng s c bn mt tên d nh hn gi là mã gi nh. Khi lp trình ngi ta s dng các lnh gi nh này, to thành chng trình hp ng (assembly), đ vi x lý thc hin đc chng trình cn phi dch nó ra chng trình mã máy. Quá trình dch mt chng trình hp ng thành mt chng trình mã máy, đc gi là quá trình hp dch (assembler). Hp dch có th thc hin bng cách tra bng tp lnh, khi có máy vi tính và các công c son tho lu tr, ngi ta thc hin các chng trình hp dch đ quá trình hp dch nhanh chóng và chính xác hn. Do ch đn gin là tên ca mt lnh c bn ca vi x lý, nên các mã gi nh vn cha thc s d dàng khi lp trình, các chng trình hp ng thng không có cu trúc và rt khó kim tra phát hin li cng nh lu tr s dng lâu dài. Cng theo cách trên, ngi ta vit ra các chng trình con hp ng thc hin mt chc nng thông dng ri đt thành mt lnh ngôn ng cp cao. Có rt nhiu ngôn ng cp cao khác nhau ra đi nh Pascal, C, basic ….  thc hin các chng trình ngôn ng cp cao, cng cn phi dch chúng v dng mã máy. Quá trình này đc gi là thông dch hoc biên dch. Thông dch là quá trình dch tng lnh ngôn ng cp cao ra mt chui lnh mã máy đ vi x lý thc hin, sau đó mi tip tc vi lnh cp cao k tip. Còn biên dch là dch đng thi chng trình ngôn ng cp cao ra chng trình mã máy, sau đó mi cung cp cho vi x lý thc hin chng trình mã máy đó. Chng trình ngôn ng cp cao H thng mch đin t s Chng trình hp ng (các lnh gi nh) Chng trình mã máy (tp hp các bit 0 và 1 ) Hình 1.4: S phát trin ca ngôn ng phn mm. 1.2. T CHC B NH CA H THNG VI X LÝ Trong h thng mch đin t phn cng ca h thng vi x lý mô t trên hình 1.3, b nh là các IC nh đc gi là b nh bán dn hay b nh chính ca h thng vi x lý. Ngoài b nh bán dn, h thng vi x lý còn có các thit b khác s dng đ lu tr d liu và chng trình, đó là các thit b nh ngoài nh:  đa cng,  đa mm,  đa quang hc …. Chúng đóng vai trò là các thit b ngoi vi ca h thng. Phn này ch mô t v cu to và nguyên tc hot đng ca các loi b nh bán dn. B nh bán dn đc chia thành hai loi chính: b nh ch đc ROM (Read Only Memory) và b nh có th đc ghi đc hay còn gi là b nh truy cp ngu nhiên RAM (Random Access Memory). Tuy nhiên các tên gi trên ch mang tính cht tng đi, b nh ROM cn phi đc ghi d liu trc khi đc, mi loi ROM khác nhau s có cách ghi d liu khác nhau. B nh truy cp ngu nhiên, khác vi b nh truy cp tun t là có th truy cp bt k d liu nào mt cách tc thi, mà không phi truy cp tun t. Các b nh ROM và RAM đu có th truy cp tun t. 4 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý Trong các h thng vi x lý, b nh ROM đc s dng đ ghi các chng trình và d liu c đnh nh: chng trình khi đng h thng, chng trình ROM BIOS ca máy tính, các chng trình điu khin hot đng ca các h thng vi x lý không có b nh ngoài …. Các loi b nh ROM bao gm: Mask ROM là ROM đc ghi d liu ngay t khi sn xut không th thay đi đc. PROM là loi ROM lp trình đc mt ln bi ngi s dng. EPROM là b nh ROM có th lp trình bng đin và xoá bng tia cc tím, EEPROM là ROM lp trình và xoá nhiu ln bng đin. B nh RAM đc s dng làm ni lu tr các bin s ca chng trình, nó cng có th s dng làm ni cha các chng trình np vào t các thit b nh ngoài đ CPU thc hin. B nh RAM đc chia thành hai loi chính là: RAM tnh SRAM và RAM đng DRAM. SRAM lu tr d liu theo nguyên tc ca các Flip – Flop, nên nó s lu tr d liu ghi vào nó cho đn khi có mt d liu khác đc ghi đè lên, hoc cho đn khi mt ngun cung cp. DRAM lu tr d liu bng các t nh nên các mc 1 sau mt thi gian s b tiêu hao qua các mch ph cn, vì vy DRAM yêu cu chu k làm ti. 1.2.1. Cu trúc và nguyên tc làm vic ca b nh ROM Hình 1.5 mô t nguyên tc cu to ca b nh PROM. Trong hình v ma trn nh bao gm 4 hàng và 8 ct. Ti mt thi đim tng ng vi trng thái hai ngõ vào A1A0 s có 1 trong 4 hàng mang trng thái 0. Trng thái ca 8 ct s tu thuc vic ni hay không ni hàng và ct tng ng bng diode. Tng ng vi đim ni trng thái ca ct s bng 0, không ni là 1. ng vi trng thái ca ngõ vào A2 b multiplex s chn 4 ct T3 – T0 hoc P3 – P0 cung cp ra các đng D3 – D0. Nh vy b nh s bao gm 8 ô nh, mi ô nh cha 4 bit d liu. ng vi mt trng thái ca A2A1A0 s có mt ô nh đc chn. +Vcc T3 P3 T2 P2 T1 P1 T0 P0 D3 D2 D1 D0 A0 A1 A2 Gii mã đa ch Multiplex Hình 1.5: Nguyên tc cu to ca b nh ROM. Mi loi b nh ROM s có cách kt ni các đim ca ma trn nh khác nhau nh trên hình 1.6. Mask ROM có các đim ca ma trn nh đc kt ni ngay khi sn xut. B nh PROM kt ni các đim ma trn nh bng các diode và các cu chì mnh, khi lp trình cn cung cp dòng đin đ ln đ làm đt các cu chì ti các đim mun lu tr các bit 1. i vi các b nh EPROM và EEPROM các đim ma trn nh đc kt ni bng các transistor MOS, khi lp trình cn cung cp đin trng ca đin áp cao đ các ht him đ nng lng chuyn qua bán dn cc cng, kênh dn mt kh nng dn đin, đim ma trn gi bit 1. Nu mun xoá các bit 1 đã ghi có 5 [...]... Trong ch ng này c n nh các khái ni m: Vi x lý là m t vi m ch s có th th c hi n c t t c các ch c n ng c a các vi m ch s khác b ng cách th c hi n tu n t các ch c n ng s c b n O M t l nh c a b vi x lý là chu i các bit 0, 1 cung c p n ng s c b n c a nó M t ch ng trình vi x lý là m t chu i các l nh công vi c c n th c hi n có h th ng vi x lý ho t m m ho t ng úng ng vi x lý th c hi n c m t ch c c s p x p theo... và 256KB th t : C00000H FFFFFH 9 Ch Công vi c xác l pb n b nh 1.3 nh vùng ng 1: Ki n trúc c a h th ng vi x lý a ch cho t ng IC nh trong m t h th ng vi x lý VÀO RA TRONG H TH NG VI X c g i là LÝ N P TI T ED U V N 1.3.1 C u trúc và nguyên t c làm vi c c a c ng vào ra Trong h th ng vi x lý, thông th ng s d ng nhi u thi t b ngo i vi khác nhau, các thi t b ngo i vi này s d ng giao ti p v i ng i s d ng,... 4: Th c hi Bài 5: Th c hi Bài 6: Th c hi các b ng 1: Ki n trúc c a h th ng vi x lý 13 Ch CH ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 NG 2: NGUYÊN T C LÀM VI C C A B H INTEL 80X86 VI X LÝ C U TRÚC C A B VI X LÝ 80286 INTEL TI 2.1 T ED U V N Gi i thi u: N i dung ch ng này tr c h t gi i thi u v c u trúc c a b vi x lý 80286 và ch c n ng các kh i m ch c a nó nh : kh i giao ti p BUS (BU) tác... kh i b vi x lý 80286 14 Ch 2.1.1 B - S vi x Kh Kh Kh Kh ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 kh i c a vi x lý 80286 Intel lý 80286 c c u t o t 4 kh i ch c n ng có th làm vi c song song: i giao ti p BUS : BU (Bus Unit) i gi i mã l nh : IU (Instruction Unit) i th c hi n l nh : EU (Execution Unit) i t o a ch : AU (Address Unit) ED U V N 2.1.2 Kh i t o a ch (AU) AU m b o vi c qu n lý, b... 24 Ch ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 ED U V N 2.3.2 Qu n lý b nh th c và b nh o 2.3.2.1 Qu n lý b nh th c Trong ch a ch th c 80286 qu n lý b nh v i 20 ng a ch A0 – A19, 20 bit ia ch v t lý t CPU s c c p ra 20 ng tín hi u này t o ra 20 bit a ch v t lý 80286 s d ng 2 a ch 16 bit c g i là các a ch logic là: a ch o n (Segment) và a ch d i (Offset) a ch v t lý 20 bit = a ch o n 16 bit... qu n lý a ch o c hi u là vi c th c hi n m t t p h p các ti n trình g n v i m t tr ng thái xác nh c a b vi x lý Không gian nh luôn g n v i nhi m v , các không gian nh dành riêng cho m t nhi m v c g i là không gian nh c c b Không gian nh mà t t c các nhi m v u có th thâm nh p c g i là không gian nh toàn c c, nguyên lý này c bi u di n trên hình 2.12 M t a ch logic trong ch ng trình ch y trên vi x lý 80286... và 213 = 8912 m ng nh c c b Nh v u b ch n m ng ch th c 214 = 16384 m ng nh khác nhau 25 ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 O PE N P TI T ED U V N Ch 26 ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 O PE N P TI T ED U V N Ch 27 Ch ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 O PE N P TI T ED U V N Dung l ng nh l n nh t c a m t m ng nh là 64KB nên không gian nh o dành... và vào ra có th th c hi n c các ch ng trình h p ng vi t cho vi x lý h Intel (ch ng 3), sinh vi n c n nh các thanh ghi c a 80286, và các ch c n ng mà chúng m nh n bao g m: các thanh ghi a n ng, các thanh ghi o n, thanh ghi c tr ng thái và các thanh ghi c bi t c bi t chú ý t i s tác ng c a các c tr ng thái trong thanh ghi c hi u c nguyên lý ho t ng c a h th ng vi x lý c n c bi t quan tâm t i các chu k... qu n lý, b o v b nh , tu theo ch a ch các ch ng trình s s d ng các lo i a ch logic khác nhau, AU có nhi m v chuy n các a ch logic qu n lý trong ch ng trình ph n m m thành a ch v t lý cung c p t i BU giao ti p v i bên ngoài a ch v t lý là a ch cung c p tr c ti p cho b nh và vào ra, còn a ch logic là các giá tr c ch ng trình qu n lý s d ng t o ra a ch v t lý, ó chính là các a ch o n (segment) và a ch d... Extention): Cho bi t h th ng có b ng x lý toán h c ang làm vi c - PE (Protect Mode Enable): Cho phép ch b o v , khi bit này c l p 80286 chuy n qua ho c ng ch b o v Khi ã thi t l p, ch khi RESET bit này m i c xoá D15 D0 TS EM MP PE Hình 2.6: C u t o thanh ghi tr ng thái máy MSW 20 Ch ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 2.3 NGUYÊN T C LÀM VI C C A B VI X LÝ 80286 ED U V N 2.3.1 nh ngh a . b vi x lý, nguyên tc x lý các công vi c và bài toán ca b vi x lý, lnh ca b vi x lý, chng trình mà các b vi x lý thc hin, chc nng ca phn cng và phn mm trong h thng vi. toán cho h vi x lý 4.3.2 Vi t chng trình ngun bng Assembly cho h vi x lý 4.4 Dch và np chng trình vào ROM cho h vi x lý Chng 5 : Các chip IC h tr cho h vi x lý (4 tit). thng vi x lý CHNG 1: KIN TRÚC CA H THNG VI X LÝ Gii thiu: Trc ht trong chng này sinh vi n cn nm đc các khái nim v b vi x lý nh : mc đích s ra đi ca b vi x lý,