LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CƠ BẢN THIẾT KẾ KIT PHÁT TRIỂN CHO HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 Đặng Hoài Bắc, Đinh Sỹ Quang, Đỗ Mạnh Hà Khoa Khoa Kỹ Thuật Điện tử Tóm tắt: Để việc học tập, nghiên cứu, thiết kế ứng dụng vi xử lý nói chung, họ vi điều khiển nói riêng đạt hiệu yêu cầu nhiều thiết bị hỗ trợ Trong KIT phát triển thiết bị hữu hiệu hỗ trợ tốt cho mục đích Bài báo trình bày tổng quan vấn đề thiết kế KIT phát triển cho họ vi điều khiển 8051- họ vi điều khiển sử dụng rộng rãi thực tế Đặt vấn đề Họ vi điều khiển 8051 sử dụng phổ biến, chúng xuất nhiều ứng dụng điều khiển, đo lường, điện thoại Hơn nữa, chúng xuất nhiều hệ nhúng SoC, phát triển Việc nghiên cứu học tập kỹ thuật vi xử lý nói chung, họ vi điều khiển nói riêng, điển hình họ 8051 cần thiết cho sinh viên công nghệ thông tin sinh viên điện tử – viễn thơng Để học tập, nghiên cứu, thiết kế tốt họ vi điều khiển cần thiết bị thí nghiệm thực hành công cụ trợ giúp thiết kế hệ vi điều khiển Trong thực tế có nhiều thiết bị thí nghiệm, cơng cụ hỗ trợ thiết kế vi xử lý chuyên nghiệm hệ phát triển, hệ kiểm tra logic, máy nạp ROM, phần mềm dịch chéo hệ phát triển đóng vai trị quan trọng Song việc trang bị thiết bị chuyên dụng đòi hỏi lượng kinh phí lớn, khó trang bị đại trà, khả thiết kế thiết bị với giá thành sản phẩm rẻ Khoa kỹ thuật điện tử thiết kế thành công KIT phát triển trợ giúp cho việc học tập, nghiên cứu thiết kế họ vi điều khiển 8051 Trong báo giới thiệu tổng quan thiết kế KIT phát triển Sơ đồ khối toàn hệ thống KIT phát triển Với mục đích hỗ trợ sinh viên thí nghiệm thực hành mơn Kỹ thuật vi xử lý hỗ trợ thiết kế ứng dụng vi xử lý, KIT phát triển cần thiết kế đa dạng gồm nhiều modul ứng dụng sử dụng phần lớn khả tài nguyên họ vi điều khiển 8051 phải có cấu trúc mở cho phép hỗ trợ sinh viên phát triển thêm thiết kế ứng dụng riêng Cấu trúc KIT phát triển bao gồm nhiều module ứng dụng đa dạng : + Modul điều khiển (Ký hiêụ: CPU) + Modul điều khiển LED đoạn (Ký hiêụ: LED) + Modul điều khiển bàn phím (Ký hiêụ: KEY PAD) + Modul điều khiển động bước (STEP MOTOR) + Modul điều khiển ADC (Ký hiêụ: ADC) + Modul điều khiển DAC (Ký hiêụ: DAC) + Modul điều khiển giao tiếp đường dây điện thoại (Ký hiêụ: Line Interface) Hạt nhân trung tâm KIT 89AT51 phần mềm kèm cho phép sinh viên tự phát triển ý tưởng lập trình, download chạy thử chương trình cách thuận tiện Chương trình nạp vào RAM sinh viên thực chỉnh sửa, download thường xuyên thuận tiện Các thí nghiệm kèm theo ứng dụng nhỏ MODUL Chúng có ý nghĩa mẫu hướng dẫn cho sinh viên cách lập trình ứng dụng cho MODUL Việc thực viết chương trình ứng dụng cụ thể cho MODUL hồn toàn tuỳ thuộc vào lực khả sáng tạo sinh viên HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CƠ BẢN Modul LED PC RS232 Modul KEY PAD Modul ADC CON_A RS232 CPU CON_B 8951 Modul Modul Line Interface STEP MOTOR Modul DAC Mạch trung tâm Bộ KIT thí nghiệm khối mạch CPU, giao tiếp với máy PC thông qua RS232 Khối CPU thiết kế độc lập kết nối với modul ứng dụng thông qua connector (CON_A – theo kiểu BUS, CON_B theo kiểu trực tiếp quan cổng P1 8951 Máy PC cài phần mềm READ51 chương trình giao tiếp máy tính khối mạch nạp sẵn nhớ ROM vi mạch 8051 Trong khối mạch cịn có nhớ RAM cho phép nạp chương trình vào từ máy tính thí nghiệm Hoặc chương trình thiết kế ứng dụng riêng thiết kế chạy thử trước nạp vào 8951 thực tế Giới thiệu phần mềm READ51 READ51 phần mềm phát triển tích hợp IDE cho phép điều khiển toàn KIT bao gồm soạn thảo biên dịch chương trình C hay Assembler viết cho vi mạch 8951, chương trình nạp, gỡ rối chương trình mơ hỗ trợ cho việc lập trình Chương trình sử dụng cho thí nghiệm READS51 version 4.20 hãng Rigel Workspace : Chỉ project thực (Chương trình cho phép nhiều project mở đồng thời (tên project thực đánh dấu màu đỏ) Output Window: Hiển thị kết trình thực chương trình, kết trình dịch, nạp chương trình, kết tìm kiếm Edit Window: Cửa sổ soạn thảo file chương trình nguồn project SFR Watch Window: Cửa sổ cho phép quan sát địa chỉ, nội dung ghi 8951 trình gỡ rối (chạy Debug) TTY Window: Cửa sổ thực thao tác PC khối mạch thí nghiệm Memory Watch Window : Chỉ giá trị ô nhớ nhớ RAM chạy Debug Toàn giao diện READ51 sau: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CƠ BẢN Các lệnh điều khiển Để đảm bảo chắn chương trình xác lập thơng tin với khối mạch thí nghiệm, dùng chuột kích hoạt vào cửa sổ TTY Window đánh lệnh “H” nhận đáp ứng từ chương trình điều khiển READS51 sử dụng lệch đơn chữ để thực hàm Việc thiết lập cấu hình cổng, liệu, kiểm tra nhớ thực thơng qua chương trình điều khiển Hầu hết lệnh đơn có tham số kèm theo địa dạng chữ số Hex, hay byte liệu dạng số Hex Để biết lệnh đánh lệnh H kết đưa danh sách lệnh sau: B xxxx C xxxx-xxxx D xx-xx D xx=nn D xx-xx=nn G xxxx H K L Px R S S xx-xx S xx-nn S xx-xx=nn X xxxx-xxxx X xxxx=nn X xxxx-xxxx=nn Thiết lập vị trí dừng chương trình (break point) đia xxxx Hiển thị nội dung nhớ mã chương trình Hiển thị nội dung RAM số liệu bên Thay đổi nội dung ô nhớ RAM số liệu bên Điền nội dung khoảng khối nhớ RAM Bắt đầu thực lệnh địa xxxx Lệnh hiển thị nội dung trợ giúp Loại bỏ điểm break point Nạp file hex vào nhớ Hiển thị số liệu cổng x Hiển thị nội dụng ghi Hiển thị địa ghi có chức đặc biệt Hiển thị nội dung ghi chức đặc biệt Thay đổi nội dung ghi chức đặc biệt Điền liệu vào ghi chức đặc biệt Hiện thị nội dung vùng nhớ nhớ Thay đổi nội dung ô nhớ Điền liệu vào vùng nhớ nhớ (x-là chữ số dạng Hex {0 9,A F}) Nạp chạy chương trình Assembly Để nạp chạy file thực theo bước sau: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CƠ BẢN Chọn file : Vào menu File->Open File chọn tên file hộp thoại mở file Dịch chương trình nạp vào nhớ ngồi khối mạch: chọn Compile->Build and Download, file biên dịch tạo file HEX, file nạp vào nhớ khối mạch Thực chương trình nạp chọn “Compile->Toggle BUILD/DEBUG Mode” phím tắt “F2” sau chọn “Debug->Run Skip Breakpoints” Bấm nút RESET khối mạch để bắt kết thúc chạy chương trình nạp vào RAM khối mạch Ngồi chương trình cho phép soạn thảo, biên dịch, nạp chạy file chương trình Assembly chương trình C viết cho vi điều khiển 8951 Kết luận KIT phát triển thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm khối CPU modul ứng dụng cho phép thí nghiệm hầu hết chức năng, tài nguyên vi điều khiển 8951 Ngồi KIT cịn thiết kế theo cấu trúc mở cho phép mở rộng thêm nhiều ứng dụng khác mà thiết kế lại khối CPU KIT lắp đặt chạy thử Khoa Kỹ thuật điện tử Bên cạch chúng tơi cịn xây dựng thí nghiệm hồn chỉnh cho mơn học vi xử lý theo chương trình khung Bộ giáo dục, hỗ trợ tốt cho sinh viên trình học tập, nghiên cứu họ vi điều khiển nói chung, họ vi điều khiển 8051 nói riêng Tài liệu tham khảo [1] Myke Predko, Programming and Customizing the 8051 microcontroller, MG Hill2001 [2] Văn Thế Minh, Kỹ thuật Vi xử lý, NXB KHKT 2000 [3] Các tài liệu hướng dẫn vi điều khiển 8951 hãng Atmel www.atmel.com website : Sơ lược tác giả Ths Đặng Hoài Bắc Khoa Kỹ thuật điện tử - Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông Lĩnh vực nghiên cứu : Điều khiển tự động, Lý thuyết mã E-mail: dhbac@hotmail.com Ks Đỗ Mạnh Hà Khoa Kỹ thuật điện tử - Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Lĩnh vực nghiên cứu: Đo lường điện tử, Thiết kế số E-mail: dmhavn@yahoo.com Ks Đinh Sỹ Quảng Khoa Kỹ thuật điện tử - Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Lĩnh vực nghiên cứu: Vi xử lý, Thiết kế số, E-mail: dsq7@yahoo.com HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THƯ VI