tổng quan về vi điều khiển

Hiệnnaytrênthịtrườngcórấtnhiềuhọviđiềukhiểnnhư8051,Motorola68HC,AVR,ARM,...Ngoàihọ8051đượchướngdẫnmộtcáchcănbảnởmôitrườngđạihọc,bảnthânngườiviếtđãchọnhọviđiềukhiểnPICđểmởrộngvốnkiếnthứcv

Tổngquanvềviđiềukhiển

1.1PICLÀGÌ??

1.2TẠISAOLÀPICMÀKHÔNGLÀCÁCHỌVIĐIỀUKHIỂNKHÁC??1.3KIẾNTRÚCPIC

1.1PICLÀGÌ??

PIClàviếttắtcủa“ProgramableIntelligentComputer”,cóthểtạmdịchlà“máytínhthôngminhkhảtrình

”dohãngGenenralInstrumentđặttênchoviđiềukhiểnđầutiêncủahọ:PIC1650đượcthiếtkếđểdùnglàmcácthiếtbịngoạivichoviđiềukhiểnCP1600.ViđiềukhiểnnàysauđóđượcnghiêncứupháttriểnthêmvàtừđóhìnhthànhnêndòngviđiềukhiểnPICngàynay

1.2TẠISAOLÀPICMÀKHÔNGLÀCÁCHỌVIĐIỀUKHIỂNKHÁC??

Hiệnnaytrênthịtrườngcórấtnhiềuhọviđiềukhiểnnhư8051,Motorola68HC,AVR,ARM, Ngoàihọ8051đượchướngdẫnmộtcáchcănbảnởmôitrườngđạihọc,bảnthânngườiviếtđãchọnhọviđiềukhiểnPICđểmởrộngvốnkiếnthứcvàpháttriểncácứngdụngtrêncôngcụnàyvìcácnguyênnhânsau:

HọviđiềukhiểnnàycóthểtìmmuadễdàngtạithịtrườngViệtNam.Giáthànhk

hôngquáđắt

Cóđầyđủcáctínhnăngcủamộtviđiềukhiểnkhihoạtđộngđộclập

Làmộtsựbổsungrấttốtvềkiếnthứccũngnhưvềứngdụngchohọviđiềukhiểnmangtínhtruyềnthống:họviđiềukhiển8051

SốlượngngườisửdụnghọviđiềukhiểnPIC.HiệnnaytạiViệtNamcũngnhưtrênthếgiới,họviđiềukhiểnnàyđượcsửdụngkhárộngrãi.Điềunàytạonhiềuthuậnlợitrongquátrìnhtìmhiểuvàpháttriểncácứngdụngnhư:sốlượngtàiliệu,sốlượngcácứngdụngmởđãđượcpháttriểnthànhcông,dễdàngtraođổi,họctập,dễdàngtìmđượcsựchỉdẫnkhigặpkhókhăn,…

Sựhỗtrợcủanhàsảnxuấtvềtrìnhbiêndịch,cáccôngcụlậptrình,nạpchươngtrìnhtừđơngiảnđếnphứctạp,…

CáctínhnăngđadạngcủaviđiềukhiểnPIC,vàcáctínhnăngnàykhôngngừngđượcpháttriển

1.3KIẾNTRÚCPIC

Cấutrúcphầncứngcủamộtviđiềukhiểnđượcthiếtkếtheohaidạngkiếntrúc:kiếntrúc

VonNeumanvàkiếntrúcHavard

TổchứcphầncứngcủaPICđượcthiếtkếtheokiếntrúcHavard.ĐiểmkhácbiệtgiữakiếntrúcHavardvàkiếntrúcVon-Neumanlàcấutrúcbộnhớdữliệuvàbộnhớchươngtrình

ĐốivớikiếntrúcVon-Neuman,bộnhớdữliệuvàbộnhớchươngtrìnhnằmchungtrongmộtbộnhớ,dođótacóthểtổchức,cânđốimộtcáchlinhhoạtbộnhớchươngtrìnhvàbộnhớdữliệu.TuynhiênđiềunàychỉcóýnghĩakhitốcđộxửlícủaCPUphảirấtcao,vìvớicấutrúcđó,trongcùngmộtthờiđiểmCPUchỉcóthểtươngtácvớibộnhớdữliệuhoặcbộnhớchươngtrình.NhưvậycóthểnóikiếntrúcVon-

Neumankhôngthíchhợpvớicấutrúccủamộtviđiềukhiển

ĐốivớikiếntrúcHavard,bộnhớdữliệuvàbộnhớchươngtrìnhtáchrathànhhaibộnhớriêngbiệt.DođótrongcùngmộtthờiđiểmCPUcóthểtươngtácvớicảhaibộnhớ,nhưvậytốcđộxửlícủaviđiềukhiểnđượccảithiệnđángkể

MộtđiểmcầnchúýnữalàtậplệnhtrongkiếntrúcHavardcóthểđượctốiưutùytheoyêucầukiếntrúccủaviđiềukhiểnmàkhôngphụthuộcvàocấutrúcdữliệu.Vídụ,đốivớiviđiềukhiểndòng16F,độdàilệnhluônlà14bit(trongkhidữliệuđượctổchứcthànhtừngbyte),cònđốivớikiếntrúcVon-

Neuman,độdàilệnhluônlàbộisốcủa1byte(dodữliệuđượctổchứcthànhtừngbyte).Đặcđiểmnàyđượcminhhọacụthểtronghình1.1

1.4RISCvàCISC

Nhưđãtrìnhbàyởtrên,kiếntrúcHavardlàkháiniệmmớihơnsovớikiếntrúcVon-Neuman.Kháiniệmnàyđượchìnhthànhnhằmcảitiếntốcđộthựcthicủamộtviđiềukhiển.Quaviệctáchrờibộnhớchươngtrìnhvàbộnhớdữliệu,buschươngtrìnhvàbusdữliệu,CPUcóthểcùngmộtlúctruyxuấtcảbộnhớchươngtrìnhvàbộnhớdữliệu,giúptăngtốcđộxửlícủaviđiềukhiểnlêngấpđôi.Đồngthờicấutrúclệnhkhôngcònphụthuộcvàocấutrúcdữliệunữamàcóthểlinhđộngđiềuchỉnhtùytheokhảnăngvàtốcđộcủatừngviđiều

cầnhaichukìxungđồnghồ).ĐiềunàycónghĩatậplệnhcủaviđiềukhiểnthuộccấutrúcHavardsẽítlệnhhơn,ngắnhơn,đơngiảnhơnđểđápứngyêucầumãhóalệnhbằngmộtsốlượngbitnhấtđịnh

ViđiềukhiểnđượctổchứctheokiếntrúcHavardcònđượcgọilàviđiềukhiểnRISC(ReducedInstructionSetComputer)hayviđiềukhiểncótậplệnhrútgọn.ViđiềukhiểnđượcthiếtkếtheokiếntrúcVon-NeumancònđượcgọilàviđiềukhiểnCISC(ComplexInstructionSetComputer)hayviđiềukhiểncótậplệnhphứctạpvìmãlệnhcủanókhôngphảilàmộtsốcốđịnhmàluônlàbộisốcủa8bit(1byte)

1.5PIPELINING

ĐâychínhlàcơchếxửlílệnhcủacácviđiềukhiểnPIC.Mộtchukìlệnhcủaviđiềukhiểnsẽbaogồm4xungclock.Vídụtasửdụngoscillatorcótầnsố4MHZ,thìxunglệnhsẽcótầnsố1MHz(chukìlệnhsẽlà1us).Giảsửtacómộtđoạnchươngtrìnhnhưsau:

Hình1.2:Cơchếpipelining

øyđượcthựchiệntươngtựchocáclệnhtiếptheocủachươngtrình

Thôngthường,đểthựcthimộtlệnh,tacầnmộtchukìlệnhđểgọilệnhđó,vàmộtchukìxungclocknữađểgiảimãvàthựcthilệnh.Vớicơchếpipeliningđượctrìnhbàyởtrên,mỗilệnhxemnhưchỉđượcthựcthitrongmộtchukìlệnh.ĐốivớicáclệnhmàquátrìnhthựcthinólàmthayđổigiátrịthanhghiPC(ProgramCounter)cầnhaichukìlệnhđểthựcthivìphảithựchiệnviệcgọilệnhởđịachỉthanhghiPCchỉtới.SaukhiđãxácđịnhđúngvịtrílệnhtrongthanhghiPC,mỗilệnhchỉcầnmộtchukìlệnhđểthựcthixong

Trướchếtcầnchúýđếnsốchâncủaviđiềukhiểncầnthiếtchoứngdụng.Cónhiều

viđiềukhiểnPICvớisốlượngchânkhácnhau,thậmchícóviđiềukhiểnchỉcó8chân,ngoàiracòncócácviđiềukhiển28,40,44,…chân

Saucùngcầnchúýđếnbộnhớchươngtrìnhmàviđiềukhiểnchophép

NgoàiramọithôngtinvềcáchlựachọnviđiềukhiểnPICcóthểđượctìmthấytrongcuốnsách“SelectPICguide”donhàsảnxuấtMicrochipcungcấp

1.7NGÔNNGỮLẬPTRÌNHCHOPIC

NgônngữlậptrìnhchoPICrấtđadạng.NgônngữlậptrìnhcấpthấpcóMPLAB(đượccungcấpmiễnphíbởinhàsảnxuấtMicrochip),cácngônngữlậptrìnhcấpcaohơnbaogồmC,Basic,Pascal,…

NgoàiracòncómộtsốngônngữlậptrìnhđượcpháttriểndànhriêngchoPICnhưPICBasic,MikroBasic,

…

1.8MẠCHNẠPPIC

ĐâycũnglàmộtdòngsảnphẩmrấtđadạngdànhchoviđiềukhiểnPIC.CóthểsửdụngcácmạchnạpđượccungcấpbởinhàsảnxuấtlàhãngMicrochipnhư:PICSTARTplus,MPLABICD2,MPLABPM3,PROMATEII.CóthểdùngcácsảnphẩmnàyđểnạpchoviđiềukhiểnkhácthôngquachươngtrìnhMPLAB.DòngsảnphẩmchínhthốngnàycóưuthếlànạpđượcchotấtcảcácviđiềukhiểnPIC,tuynhiêngiáthànhrấtcaovàthườnggặprấtnhiềukhókhăntrongquátrìnhmuasảnphẩm

Ngoàiradotínhnăngchophépnhiềuchếđộnạpkhácnhau,còncórấtnhiềumạchnạpđượcthiếtkếdànhchoviđiềukhiểnPIC.CóthểsơlượcmộtsốmạchnạpchoPICnhưsau:

JDMprogrammer:mạchnạpnàydùngchươngtrìnhnạpIcprogchophépnạpcácviđiềukhiểnPICcóhỗtrợtínhnăngnạpchươngtrìnhđiệnápthấpICSP(InCircuitSerialProgramming).Hầuhếtcácmạchnạpđềuhỗtrợtínhnăngnạpchươngtrìnhnày

WARP-13AvàMCP-USB:haimạchnạpnàygiốngvớimạchnạpPICSTARTPLUSdonhàsảnxuấtMicrochipcungcấp,tươngthíchvớitrìnhbiêndịchMPLAB,nghĩalàtacóthểtrựctiếpdùngchươngtrìnhMPLABđểnạpchoviđiềukhiểnPICmàkhôngcầnsửdụngmộtchươngtrìnhnạpkhác,chẳnghạnnhưICprog

P16PRO40:mạchnạpnàydoNigelthiếtkếvàcũngkhánổitiếng.Ôngcònthiếtkếcảchươngtrìnhnạp,tuynhiêntacũngcóthểsửdụngchươngtrìnhnạpIcprog

PICnhưP16PRO40

Cácmạchnạpkểtrêncóưuđiểmrấtlớnlàđơngiản,rẻtiền,hoàntoàncóthểtựlắprápmộtcáchdễdàng,vàmọithôngtinvềsơđồmạchnạp,cáchthiếtkế,thicông,kiểmtravàchươngtrìnhnạpđềudễdàngtìmđượcvàdownloadmiễnphíthôngquamạngInternet.Tuynhiêncácmạchnạptrêncónhượcđiểmlàhạnchếvềsốviđiềukhiểnđượchỗtrợ,bêncạnhđómỗimạchnạpcầnđượcsửdụngvớimộtchươngtrìnhnạpthíchhợp

1.9BOOTLOADERVÀICP(InCircuitProgramming)

2.1SƠĐỒCHÂNVIĐIỀUKHIỂNPIC16F877A

Hình2.1ViđiềukhiểnPIC16F877A/PIC16F874Avàcácdạngsơđồchân

ĐâylàviđiềukhiểnthuộchọPIC16Fxxxvớitậplệnhgồm35lệnhcóđộdài14bit.Mỗilệnhđềuđượcthựcthitrongmộtchukìxungclock.Tốcđộhoạtđộngtốiđachophéplà

20MHzvớimộtchukìlệnhlà200ns.Bộnhớchươngtrình8Kx14bit,bộnhớdữliệu368x8byteRAMvàbộnhớdữliệuEEPROMvớidunglượng256x8byte.SốPORTI/Olà5với33pinI/O

Hình2.2SơđồkhốiviđiềukhiểnPIC16F877A

CấutrúcbộnhớcủaviđiềukhiểnPIC16F877Abaogồmbộnhớchươngtrình(Programmemory)vàbộnhớdữliệu(DataMemory)

Hình2.4SơđồbộnhớdữliệuPIC16F877A

ĐâylàcácthanhghiđượcsửdụngbởiCPUhoặcđượcdùngđểthiếtlậpvàđiềukhiểncáckhốichứcnăngđượctíchhợpbêntrongviđiềukhiển.CóthểphânthanhghiSFRlàmhailọai:thanhghiSFRliênquanđếncácchứcnăngbêntrong(CPU)vàthanhghiSRFdùngđểthiếtlậpvàđiềukhiểncáckhốichứcnăngbênngoài(vídụnhưADC,PWM,

…).Phầnnàysẽđềcậpđếncácthanhghiliênquanđếncácchứcnăngbêntrong.Cácthanhghidùngđểthiếtlậpvàđiềukhiểncáckhốichứcnăngsẽđượcnhắcđếnkhitađềcậpđếncáckhốichứcnăngđó.ChitiếtvềcácthanhghiSFRsẽđượcliệtkêcụthểtrongbảngphụlục2

Stackkhôngnằmtrongbộnhớchươngtrìnhhaybộnhớdữliệumàlàmộtvùngnhớđặcbiệtkhôngchophépđọchayghi.KhilệnhCALLđượcthựchiệnhaykhimộtngắtxảyralàmchươngtrìnhbịrẽnhánh,giátrịcủabộđếmchươngtrìnhPCtựđộngđượcviđiềukhiểncấtvàotrongstack.KhimộttrongcáclệnhRETURN,RETLWhatRETFIEđượcthựcthi,giátrịPCsẽtựđộngđượclấyratừtrongstack,viđiềukhiểnsẽthựchiệntiếpchươngtrìnhtheođúngquitrìnhđịnhtrước

BộnhớStacktrongviđiềukhiểnPIChọ16F87xAcókhảnăngchứađược8địachỉvàhoạtđộngtheocơchếxoayvòng.NghĩalàgiátrịcấtvàobộnhớStacklầnthứ9sẽghiđèlêngiátrịcấtvàoStacklầnđầutiênvàgiátrịcấtvàobộnhớStacklầnthứ10sẽghiđèlêngiátri6cấtvàoStacklầnthứ2

Cầnchúýlàkhôngcócờhiệunàochobiếttrạngtháistack,dođótakhôngbiếtđượckhinàostacktràn.BêncạnhđótậplệnhcủaviđiềukhiểndòngPICcũngkhôngcólệnhPOPhayPUSH,cácthaotácvớibộnhớstacksẽhoàntoànđượcđiềukhiểnbởiCPU

Cổngxuấtnhập(I/

Oport)chínhlàphươngtiệnmàviđiềukhiểndùngđểtươngtácvớithếgiớibênngoài.Sựtươngtácnàyrấtđadạngvàthôngquaquátrìnhtươngtácđó,chứcnăngcủaviđiềukhiểnđượcthểhiệnmộtcáchrõràng

Mộtcổngxuấtnhậpcủaviđiềukhiểnbaogồmnhiềuchân(I/

Opin),tùytheocáchbốtrívàchứcnăngcủaviđiềukhiểnmàsốlượngcổngxuấtnhậpvàsốlượngchântrongmỗicổngcóthểkhácnhau.Bêncạnhđó,doviđiềukhiểnđượctíchhợpsẵnbêntrongcácđặctínhgiaotiếpngoạivinênbêncạnhchứcnănglàcổngxuấtnhậpthôngthường,mộtsốchânxuấtnhậpcòncóthêmcácchứcnăngkhácđểthểhiệnsựtácđộngcủacácđặctínhngoạivinêutrênđốivớithếgiớibênngoài.ChứcnăngcủatừngchânxuấtnhậptrongmỗicổnghoàntoàncóthểđượcxáclậpvàđiềukhiểnđượcthôngquacácthanhghiSFRliênquanđếnchânxuấtnhậpđó

ViđiềukhiểnPIC16F877Acó5cổngxuấtnhập,baogồmPORTA,PORTB,PORTC,PORTDvàPORTE.Cấutrúcvàchứcnăngcủatừngcổngxuấtnhậpsẽđượcđềcậpcụthểtrongphầnsau

2.5.1PORTA

PORTA(RPA)baogồm6I/

Opin.Đâylàcácchân“haichiều”(bidirectionalpin),nghĩalàcóthểxuấtvànhậpđược.ChứcnăngI/OnàyđượcđiềukhiểnbởithanhghiTRISA(địachỉ85h).MuốnxáclậpchứcnăngcủamộtchântrongPORTAlàinput,ta“set”bitđiềukhiểntươngứngvớichânđótrongthanhghiTRISAvàngượclại,muốnxáclậpchứcnăngcủamộtchântrongPORTAlàoutput,ta“clear”bitđiềukhiểntươngứngvớichânđótrongthanhghiTRISA.ThaotácnàyhoàntoàntươngtựđốivớicácPORTvàcácthanhghiđiềukhiểntươngứngTRIS(đốivớiPORTAlàTRISA,đốivớiPORTBlàTRISB,đốivớiPORTClàTRISC,đốivớiPORTDlàTRISDvàđốivớiPORTElàTRISE).BêncạnhđóPORTAcònlàngõracủabộADC,bộsosánh,ngõvàoanalogngõvàoxungclockcủaTimer0vàngõvàocủabộgiaotiếpMSSP(MasterSynchronousSerialPort).Đặctínhnàysẽđượctrìnhbàycụthểtrongphầnsau

CấutrúcbêntrongvàchứcnăngcụthểcủatừngchântrongPORTAsẽđượctrìnhbàycụthểtrongPhụlục1

CấutrúcbêntrongvàchứcnăngcụthểcủatừngchântrongPORTBsẽđượctrìnhbàycụthểtrongPhụlục1

CấutrúcbêntrongvàchứcnăngcụthểcủatừngchântrongPORTCsẽđượctrìnhbàycụthểtrongPhụlục1

CấutrúcbêntrongvàchứcnăngcụthểcủatừngchântrongPORTDsẽđượctrìnhbàycụthểtrongPhụlục1

PORTE(RPE)gồm3chânI/

O.ThanhghiđiềukhiểnxuấtnhậptươngứnglàTRISE.CácchâncủaPORTEcóngõvàoanalog.BêncạnhđóPORTEcònlàcácchânđiềukhiểncủachuẩngiaotiếpPSP

CấutrúcbêntrongvàchứcnăngcụthểcủatừngchântrongPORTEsẽđượctrìnhbàycụthểtrongPhụlục1

CácthanhghiliênquanđếnPORTEbaogồm:

PORTE :chứagiátrịcácchântrongPORTE

TRISE :điềukhiểnxuấtnhậpvàxáclậpcácthôngsốchochuẩngiaotiếpPSP.ADCON1:thanhghiđiềukhiểnkhốiADC

Chitiếtvềcácthanhghisẽđượctrìnhbàycụthểtrongphụlục2

2.6TIMER0

ĐâylàmộttrongbabộđếmhoặcbộđịnhthờicủaviđiềukhiểnPIC16F877A.Timer0làbộđếm8bitđượckếtnốivớibộchiatầnsố(prescaler)8bit.CấutrúccủaTimer0chophéptalựachọnxungclocktácđộngvàcạnhtíchcựccủaxungclock.NgắtTimer0sẽxuấthiệnkhiTimer0bịtràn.BitTMR0IE(INTCON<5>)làbitđiềukhiểncủaTimer0.TMR0IE=1chophépngắtTimer0tácđộng,TMR0IF=0khôngchophépngắtTimer0tácđộng.SơđồkhốicủaTimer0nhưsau:

Hình2.5SơđồkhốicủaTimer0

MuốnTimer0hoạtđộngởchếđộcountertasetbitTOSC(OPTION_REG<5>).KhiđóxungtácđộnglênbộđếmđượclấytừchânRA4/

TOCK1.BitTOSE(OPTION_REG<4>)chophéplựachọncạnhtácđộngvàobộtđếm.CạnhtácđộngsẽlàcạnhlênnếuTOSE=0vàcạnhtácđộngsẽlàcạnhxuốngnếuTOSE=1

KhithanhghiTMR0bịtràn,bitTMR0IF(INTCON<2>)sẽđượcset.ĐâychínhlàcờngắtcủaTimer0.Cờngắtnàyphảiđượcxóabằngchươngtrìnhtrướckhibộđếmbắtđầuthựchiệnlạiquátrìnhđếm.NgắtTimer0khôngthể“đánhthức”viđiềukhiểntừchếđộ

sleep

Bộchiatầnsố(prescaler)đượcchiasẻgiữaTimer0vàWDT(WatchdogTimer).ĐiềuđócónghĩalànếuprescalerđượcsửdụngchoTimer0thìWDTsẽkhôngcóđượchỗtrợcủaprescalervàngượclại.PrescalerđượcđiềukhiểnbởithanhghiOPTION_REG.BitPSA(OPTION_REG<3>)xácđịnhđốitượngtácđộngcủaprescaler.CácbitPS2:PS0(OPTION_REG<2:0>)xácđịnhtỉsốchiatầnsốcủaprescaler.XemlạithanhghiOPTION_REGđểxácđịnhlạimộtcáchchitiếtvềcácbitđiềukhiểntrên

CáclệnhtácđộnglêngiátrịthanhghiTMR0sẽxóachếđộhoạtđộngcủaprescaler.KhiđốitượngtácđộnglàTimer0,tácđộnglêngiátrịthanhghiTMR0sẽxóaprescalernhưngkhônglàmthayđổiđốitượngtácđộngcủaprescaler.KhiđốitượngtácđộnglàWDT,lệnhCLRWDTsẽxóaprescaler,đồngthờiprescalersẽngưngtácvụhỗtrợchoWDT

CácthanhghiđiềukhiểnliênquanđếnTimer0baogồm:

TMR0(địachỉ01h,101h) :chứagiátrịđếmcủaTimer0

INTCON(địachỉ0Bh,8Bh,10Bh,18Bh):chophépngắthoạtđộng(GIEvàPEIE).OPTION_REG(địachỉ81h,181h):điềukhiểnprescaler

Chitiếtvềcácthanhghisẽđượctrìnhbàycụthểtrongphụlục2

2.7TIMER1

Timer1làbộđịnhthời16bit,giátrịcủaTimer1sẽđượclưutronghaithanhghi(TMR1H:TMR1L).CờngắtcủaTimer1làbitTMR1IF(PIR1<0>).BitđiềukhiểncủaTimer1sẽlàTMR1IE(PIE<0>)

TươngtựnhưTimer0,Timer1cũngcóhaichếđộhoạtđộng:chếđộđịnhthời(timer)vớixungkíchlàxungclockcủaoscillator(tầnsốcủatimerbằng¼tầnsốcủaoscillator)vàchếđộđếm(counter)vớixungkíchlàxungphảnánhcácsựkiệncầnđếmlấytừbênngoài

T1CKI(cạnhtácđộnglàcạnhlên).Việclựachọnxungtácđộng(tươngứngvớiviệclựachọnchếđộhoạtđộnglàtimerhaycounter)đượcđiềukhiểnbởibitTMR1CS(T1CON<1>).SauđâylàsơđồkhốicủaTimer1:

Hình2.6SơđồkhốicủaTimer1

NgoàiraTimer1còncóchứcnăngresetinputbêntrongđượcđiềukhiểnbởimộttronghaikhốiCCP(Capture/Compare/PWM)

KhibitT1OSCEN(T1CON<3>)đượcset,Timer1sẽlấyxungclocktừhaichânRC1/T1OSI/CCP2vàRC0/T1OSO/

T1CKIlàmxungđếm.Timer1sẽbắtđầuđếmsaucạnhxuốngđầutiêncủaxungngõvào.KhiđóPORTCsẽbỏquasựtácđộngcủahaibitTRISC<1:0>vàPORTC<2:1>đượcgángiátrị0.KhiclearbitT1OSCENTimer1sẽlấyxungđếmtừoscillatorhoặctừchânRC0/T1OSO/T1CKI

Timer1cóhaichếđộđếmlàđồngbộ(Synchronous)vàbấtđồngbộ(Asynchronous).Chếđộđếmđượcquyếtđịnhbởibitđiềukhiển (T1CON<2>)

Khi =1xungđếmlấytừbênngoàisẽkhôngđượcđồngbộhóavớixungclockbêntrong,Timer1sẽtiếptụcquátrìnhđếmkhiviđiềukhiểnđangởchếđộsleepvàngắtdoTimer1tạorakhibịtràncókhảnăng“đánhthức”viđiềukhiển.Ởchếđộđếmbấtđồngbộ,Timer1khôngthểđượcsửdụngđểlàmnguồnxungclockchokhốiCCP(Capture/Compare/Pulsewidthmodulation)

Khi =0xungđếmvàoTimer1sẽđượcđồngbộhóavớixungclockbêntrong.Ở

chếđộnàyTimer1sẽkhônghoạtđộngkhiviđiềukhiểnđangởchếđộsleep.Cácthanhghil

iênquanđếnTimer1baogồm:

INTCON(địachỉ0Bh,8Bh,10Bh,18Bh):chophépngắthoạtđộng(GIEvàPEIE).PIR1(địachỉ0Ch):chứacờngắtTimer1(TMR1IF)

Timer2làbộđịnhthời8bitvàđượchỗtrợbởihaibộchiatầnsốprescalervapostscaler.ThanhghichứagiátrịđếmcủaTimer2làTMR2.BitchophépngắtTimer2tácđộnglàTMR2ON(T2CON<2>).CờngắtcủaTimer2làbitTMR2IF(PIR1<1>).Xungngõvào(tầnsốbằng¼tầnsốoscillator)đượcđưaquabộchiatầnsốprescaler4bit(vớicáctỉsốchiatầnsốlà1:1,1:4hoặc1:16vàđượcđiềukhiểnbởicácbitT2CKPS1:T2CKPS0(T2CON<1:0>))

Hình2.7SơđồkhốiTimer2

Timer2cònđượchỗtrợbởithanhghiPR2.GiátrịđếmtrongthanhghiTMR2sẽtăngtừ00hđếngiátrịchứatrongthanhghiPR2,sauđóđượcresetvề00h.KhIresetthanhghiPR2đượcnhậngiátrịmặcđịnhFFh

NgõracủaTimer2đượcđưaquabộchiatầnsốpostscalervớicácmứcchiatừ1:1đến

1:16.Postscalerđượcđiềukhiểnbởi4bitT2OUTPS3:T2OUTPS0.Ngõracủapostscalerđóngvaitròquyếtđịnhtrongviệcđiềukhiểncờngắt

NgoàirangõracủaTimer2cònđượckếtnốivớikhốiSSP,dođóTimer2cònđóngvaitròtạoraxungclockđồngbộchokhốigiaotiếpSSP

CácthanhghiliênquanđếnTimer2baogồm:

INTCON(địachỉ0Bh,8Bh,10Bh,18Bh):chophéptoànbộcácngắt(GIEvàPEIE).PIR1(địachỉ0Ch):chứacờngắtTimer2(TMR2IF)

PIE1(địachị8Ch):chứabitđiềukhiểnTimer2(TMR2IE).TMR2

(địachỉ11h):chứagiátrịđếmcủaTimer2

T2CON(địachỉ12h):xáclậpcácthôngsốchoTimer2

Chitiếtvềcácthanhghisẽđượctrìnhbàycụthểtrongphụlục2.Tacómộtva

øinhậnxétvềTimer0,Timer1vàTimer2nhưsau:

Timer0vàTimer2làbộđếm8bit(giátrịđếmtốiđalàFFh),trongkhiTimer1làbộđếm16bit(giátrịđếmtốiđalàFFFFh)

Timer0,Timer1vàTimer2đềucóhaichếđộhoạtđộnglàtimervàcounter.Xungclockcótầnsốbằng¼tầnsốcủaoscillator

XungtácđộnglênTimer0đượchỗtrợbởiprescalervàcóthểđượcthiếtlậpởnhiềuchếđộkhácnhau(tầnsốtácđộng,cạnhtácđộng)trongkhicácthôngsốcủaxungtácđộnglênTimer1làcốđịnh.Timer2đượchỗtrợbởihaibộchiatầnsốprescalervàpostcalerđộclập,tuynhiêncạnhtácđộngvẫnđượccốđịnhlàcạnhlên

Timer1cóquanhệvớikhốiCCP,trongkhiTimer2đượckếtnốivớikhốiSSP.Mộtvàisosa

ùnhsẽgiúptadễdànglựachọnđượcTimerthíchhợpchoứngdụng

2.9ADC

ADC(AnalogtoDigitalConverter)làbộchuyểnđổitínhiệugiữahaidạngtươngtựvàsố.PIC16F877Acó8ngõvàoanalog(RA4:RA0vàRE2:RE0).HiệuđiệnthếchuẩnVREFcóthểđượclựachọnlàVDD,VSShayhiệuđiệnthểchuẩnđượcxáclậptrênhaichânRA2vàRA3.Kếtquảchuyểnđổitừtíntiệutươngtựsangtínhiệusốlà10bitsốtươngứngvàđượclưutronghaithanhghiADRESH:ADRESL.KhikhôngsửdụngbộchuyểnđổiADC,cácthanhghinàycóthểđượcsửdụngnhưcácthanhghithôngthườngkhác.Khiquátrìnhchuyểnđổihoàntất,kếtquảsẽđượclưuvàohaithanhghiADRESH:ADRESL,bit (ADCON0<2>)đượcxóavề0vàcờngắtADIFđượcset

Quitrìnhchuyểnđổitừtươngtựsangsốbaogồmcácbướcsau:

1.ThiếtlậpcácthôngsốchobộchuyểnđổiADC:

Chọnngõvàoanalog,chọnđiệnápmẫu(dựatrêncácthôngsốcủathanhghi

ADCON1)ChọnhkênhchuyểnđổiAD(thanhghiADCON0)

ChọnhxungclockchokênhchuyểnđổiAD(thanhghiADCON0).ChophépbộchuyểnđổiADhoạtđộng(thanhghiADCON0)

2.ThiếtlậpcáccờngắtchobộADClear

bitADIF

SetbitADIE.SetbitPEIE.SetbitGIE

INTCON(địachỉ0Bh,8Bh,10Bh,18Bh):chophépcácngắt(cácbitGIE,PEIE).PIR1(địachỉ0Ch):chứacờngắtAD(bitADIF)

PIE1(địachỉ8Ch):chứabitđiềukhiểnAD(ADIE)

ADRESH(địachỉ1Eh)vàADRESL(địachỉ9Eh):cácthanhghichứakếtquảchuyểnđổiAD.ADCON0(địachỉ1Fh)vàADCON1(địachỉ9Fh):xáclậpcácthôngsốchobộchuyểnđổiAD.PORTA(địachỉ05h)vàTRISA(địachỉ85h):liênquanđếncácngõvàoanalogở

CơchếhoạtđộngcủabộComparatornhưsau:

IN-vàtínhiệuởngõrabộsosánhsẽthayđổitươngứngnhưhìnhvẽ.KhiđiệnápởchânVIN+lớnhơnđiệnápởchânVIN+ngõrasẽởmức1vàngượclại

Dựavàohìnhvẽtathấyđápứngtạingõrakhôngphảilàtứcthờisovớithayđổitạingõvàomàcầncómộtkhoảngthờigiannhấtđịnhđểngõrathayđổitrạngthái(tốiđalà10us).Cầnchúýđếnkhoảngthờigianđápứngnàykhisửdụngbộsosánh

CựctínhcủacácbộsosánhcóthểthayđổidựavàocácgiátrịđặtvàocácbitC2INV

vàC1INV(CMCON<4:5>)

Hình2.10Nguyênlíhoạtđộngcủamộtbộsosánhđơngiản

CácbitC2OUTvàC1OUT(CMCON<7:6>)đóngvaitròghinhậnsựthayđổitínhiệuanalogsovớiđiệnápđặttrước.Cácbitnàycầnđượcxửlíthíchhợpbằngchươngtrìnhđểghinhậnsựthayđổicủatínhiệungõvào.CờngắtcủabộsosánhlàbitCMIF(thanhghiPIR1).Cờngắtnàyphảiđượcresetvề0.BitđiềukhiểnbộsosánhlàbitCMIE(TranhghiPIE)

-của2bộsosánhC1vàC2(xemchitiếtởhình2.10).TrongkhiđóđiệnápđưavàongõVIN+sẽđượclấytừmộtbộtạođiệnápsosánh.Sơđồkhốicủabộtạođiệnápsosánhđựơctrìnhbàytronghìnhvẽsau:

Hình2.12Sơđồkhốibộtạođiệnápsosánh

Bộtạođiệnápsosánhnàybaogồmmộtthangđiệntrở16mứcđóngvaitròlàcầuphânápchianhỏđiệnápV

DDthànhnhiềumứckhácnhau(16mức).MỗimứccógiátrịđiệnápkhácnhautùythuộcvàobitđiềukhiểnCVRR(CVRCON<5>).NếuCVRRởmứclogic1,điệntrở

8Rsẽkhôngcótácdụngnhưmộtthànhphầncủacầuphânáp(BJTdẫnmạnhvàdòngđiện

ThanhghiCVRCON(địachỉ9Dh):thanhghitrựctiếpđiềukhiểnbộsosánhđiệnáp.ThanhghiCMCON(địachỉ9Ch):thanhghiđiềukhiểnbộComparator.Chitiếtvềcácthanhghisẽđượctrìnhbàycụthểởphụlục2

2.11CCP

CCP(Capture/Compare/

PWM)baogồmcácthaotáctrêncácxungđếmcungcấpbởicácbộđếmTimer1vàTimer2.PIC16F877AđượctíchhợpsẵnhaikhốiCCP:CCP1vàCCP2.MỗiCCPcómộtthanhghi16bit(CCPR1H:CCPR1LvàCCPR2H:CCPR2L),pinđiềukhiểndùngchokhốiCCPxlàRC2/CCP1vàRC1/T1OSI/

TMR2

ãicạnhlênthứ4

Mỗicạnhlênthứ16

SaukhigiátrịcủathanhghiTMR1đượcđưavàothanhghiCCPRx,cờngắtCCPIFđượcsetvàphảiđượcxóabằngchươngtrình.NếuhiệntượngtiếptheoxảyramàgiátrịtrongthanhghiCCPRxchưađượcxửlí,giátrịtiếptheonhậnđượcsẽtựđộngđượcghiđèlêngiátrịcũ

MộtsốđiểmcầnchúýkhisửdụngCCPnhưsau:

CácpindùngchokhốiCCPphảiđượcấnđịnhlàinput(setcácbittươngứngtrongthanhghiTRISC).KhiấnđịnhcácpindùngchokhốiCCPlàoutput,việcđưagiátrịvàoPORTCcũngcóthểgâyracác“hiệntượng”tácđộnglênkhốiCCPdotrạngtháicủapinthayđổi

Timer1phảiđượchoạtđộngởchếđộTimerhoặcchếđộđếmđồngbộ

TránhsửdụngngắtCCPbằngcáchclearbitCCPxIE(thanhghiPIE1),cờngắtCCPIFnênđượcxóabằngphầnmềmmỗikhiđượcsetđểtiếptụcnhậnđịnhđượctrạngtháihoạtđộngcủaCCP

CCPcònđượctíchhợpbộchiatầnsốprescalerđượcđiềukhiểnbởicácbitCCPxM3:CCPxM0.Việcthayđổiđốitượngtácđộngcủaprescalercóthểtạorahoạtđộngngắt.PrescalerđượcxóakhiCCPkhônghoạtđộnghoặckhireset

XemcácthanhghiđiềukhiểnkhốiCCP(phụlục2đểbiếtthêmchitiết)

Hình2.14SơđồkhốiCCP(Comparemode)

TươngtựnhưởchếđộCapture,Timer1phảiđượcấnđịnhchếđộhoạtđộnglàtimerhoặcđếmđồngbộ.Ngoàira,khiởchếđộCompare,CCPcókhảnăngtạorahiệntượngđặcbiệt(SpecialEventtrigger)làmresetgiátrịthanhghiTMR1vàkhởiđộngbộchuyểnđổiADC.ĐiềunàychophéptađiềukhiểngiátrịthanhghiTMR1mộtcáchlinhđộnghơn

BộchiatầnsốprescalercủaTimer2chỉcóthểnhậncácgiátrị1,4hoặc16(xemlạiTimer2đểbiếtthêmchitiết).KhigiátrịthanhghiPR2bằngvớigiátrịthanhghiTMR2thìquátrìnhsauxảyra:

MộtsốđiểmcầnchúýkhisửdụngkhốiPWM:

Timer2cóhaibộchiatầnsốprescalervàpostscaler.TuynhiênbộpostscalerkhôngđượcsửdụngtrongquátrìnhđiềuchếđộrộngxungcủakhốiPWM

NếuthờigiandutycycledàihơnthờigianchukìxungperiodthìxungngõratiếptụcđượcgiữởmứccaosaukhigiátrịPR2bằngvớigiátrịTMR2

2.12GIAOTIẾPNỐITIẾP

1.12.1USART

USART(UniversalSynchronousAsynchronousReceiverTransmitter)làmộttronghaichuẩngiaotiếpnốitiếp.USARTcònđượcgọilàgiaodiệngiaotiếpnốitiếpnốitiếpSCI(SerialCommunicationInterface).Cóthểsửdụnggiaodiệnnàychocácgiaotiếpvớicácthiếtbịngọaivi,vớicácviđiềukhiểnkháchayvớimáytính.CácdạngcủagiaodiệnUSARTngọaivibaogồm:

Bấtđộngbộ(Asynchronous).Đồngbộ_Mastermode.Đồngbộ_

Slavemode

HaipindùngchogiaodiệnnàylàRC6/TX/CKvàRC7/RX/DT,trongđóRC6/TX/

CKdùngđểtruyềnxungclock(baudrate)vàRC7/RX/

DTdùngđểtruyềndata.TrongtrườnghợpnàytaphảisetbitTRISC<7:6>vàSPEN(RCSTA<7>)c0đểchophépgiaodiệnUSART

PIC16F877AđượctíchhợpsẵnbộtạotốcđộbaudBRG(BaudRateGenetator)8bitdùngchogiaodiệnUSART.BRGthựcchấtlàmộtbộđếmcóthểđượcsửdụngchocảhaidạngđồngbộvàbấtđồngbộvàđượcđiềukhiểnbởithanhghiPSBRG.Ởdạngbấtđồngbộ,BRGcònđượcđiềukhiểnbởibitBRGH(TXSTA<2>).ỞdạngđồngbộtácđộngcủabitBRGHđượcbỏqua.TốcđộbauddoBRGtạorađượctínhtheocôngthứcsau:

TrongđóXlàgiátrịcủathanhghiRSBRG(Xlàsốnguyênvà0<X<255)

TXSTA(địachỉ98h):chọnchếđộđòngbộhaybấtđồngbộ(bitSYNC)vàchọnmứctốcđộbaud(bitBRGH)

2.12.1.1.1TRUYỀNDỮLIỆUQUACHUẨNGIAOTIẾPUSARTBẤTĐỒNGBỘ

ThànhphầnquantrọngnhấtcủakhốitruyềndữliệulàthanhghidịchdữliệuTSR(TransmitShiftRegister).ThanhghiTSRsẽlấydữliệutừthanhghiđệmdùngchoquátrìnhtruyềndữliệuTXREG.DữliệucầntruyềnphảiđựơcđưatrướcvàothanhghiTXREG.NgaysaukhibitStopcủadữliệucầntruyềntrướcđóđượctruyềnxong,dữliệutừthanhghiTXREGsẽđượcđưavàothanhghiTSR,thanhghiTXREGbịrỗng,ngắtxảyravàcờhiệuTXIF(PIR1<4>)đượcset.NgắtnàyđượcđiềukhiểnbởibitTXIE(PIE1<4>).CờhiệuTXIFvẫnđượcsetbấtchấptrạngtháicủabitTXIEhaytácđộngcủachươngtrình(khôngthểxóaTXIFbằngchươngtrình)màchỉresetvề0khicódữliệumớiđượcđưavàothanhhghiTXREG

Hình2.17SơđồkhốicủakhốitruyềndữliệuUSART

KhốitruyềndữliệuđượcchophéphoạtđộngkhibitTXEN(TXSTA<5>)đượcset.QuátrìnhtruyềndữliệuchỉthựcsựbắtđầukhiđãcódữliệutrongthanhghiTXREGvàxungtruyềnbaudđượctạora.Khikhốitruyềndữliệuđượckhởiđộnglầnđầutiên,thanhghiTSRrỗng.Tạithờiđiểmđó,dữliệuđưavàothanhghiTXREGngaylậptứcđượcloadvàothanhghiTSRvàthanhghiTXREGbịrỗng.Lúcnàytacóthểhìnhthànhmộtchuỗidữliệuliêntụcchoquátrìnhtruyềndữliệu.TrongquátrìnhtruyềndữliệunếubitTXENbịresetvề0,quátrìnhtruyềnkếtthúc,khốitruyềndữliệuđượcresetvàpinRC6/TX/CKchuyểnđếntrạngtháihigh-impedance

Trongtrườnghợpdữliệucầntruyềnlà9bit,bitTX9(TXSTA<6>)đượcsetvàbitdữliệuthứ

9sẽđượclưutrongbitTX9D(TXSTA<0>).Nênghibitdữliệuthứ9vàotrước,vìkhighi8bitdữliệuvàothanhghiTXREGtrướccóthểxảyratrườnghợpnộidungthanhghiTXREGsẽđượcloadvàothanhghiTSGtrước,nhưvậydữliệutruyềnđisẽbịsaikhácsovớiyêucầu

Tómlại,đểtruyềndữliệutheogiaodiệnUSARTbấtđồngbộ,tacầnthựchiệntuầntựcácbướcsau:

1.TạoxungtruyềnbaudbằngcáchđưacácgiátrịcầnthiếtvàothanhghiRSBRGvàbitđiềukhiểnmứctốcđộbaudBRGH

Hình2.18SơđồkhốicủakhốinhậndữliệuUSART

BitđiềukhiểnchophépkhốinhậndữliệulàbitRCEN(RCSTA<4>).ThànhphầnquantrọngnhấtcủakhốinhậndữliệulàthsnhghinhậndữliệuRSR(ReceiveShiftRegister).SaukhinhậndiệnbitStopcủadữliệutruyềntới,dữliệunhậnđượctrongthanhghiRSRsẽđượcđưavàothanhghiRCGER,sauđócờhiệuRCIF(PIR1<5>)sẽđượcsetvàngắtnhậnđượckíchhoạt.NgắtnàyđượcđiềukhiểnbởibitRCIE(PIE1<5>).BitcờhiệuRCIFlàbitchỉđọcvàkhôngthểđượctácđộngbởichươngtrình.RCIFchỉresetvề0khidữliệunhậnvàoởthanhghiRCREGđãđượcđọcvàkhiđóthanhghiRCREGrỗng.ThanhghiRCREGlàthanhghi

cóbộđệmkép(double-bufferedregister)vàhoạtđộngtheocơchếFIFO(FirstInFirstOut)chophépnhận2bytevàbytethứ3tiếptụcđượcđưavàothanhghiRSR.NếusaukhinhậnđượcbitStopcủabytedữliệuthứ3màthanhghiRCREGvẫncònđầy,cờhiệubáotràndữliệu(OverrunErrorbit)OERR(RCSTA<1>)sẽđượcset,dữliệutrongthanhghiRSRsẽbịmấtđivàquátrìnhđưadữliệutừthanhghiRSRvàothanhghiRCREGsẽbịgiánđoạn.TrongtrườnghợpnàycầnlấyhếtdữliệuởthanhghiRSREGvàotrướckhitiếptụcnhậnbytedữliệutiếptheo.BitOERRphảiđượcxóabằngphầnmềmvàthựchiệnbằngcáchclearbitRCENrồisetlại.BitFERR(RCSTA<2>)sẽđượcsetkhipháthiệnbitStopdủadữliệuđượcnhậnvào.Bitdữliệuthứ9sẽđượcđưavàobitRX9D(RCSTA<0>).KhiđọcdữliệutừthanhghiRCREG,haibitFERRvàRX9Dsẽnhậncácgiátrịmới.DođócầnđọcdữliệutừthanhghiRCSTAtrướckhiđọcdữliệutừthanhghiRCREGđểtránhbịmấtdữliệu

ThanhghiTXSTA(địachỉ98h):chứacácbitđiềukhiểnSYNCvàBRGH.Thanhghi

SPBRG(địachỉ99h):điềukhiểntốcđộbaud

Chitiếtvềcácthanhghisẽđượctrìnhbàycụthểởphụlục2

GiaodiệnUSARTđồngbộđượckíchhoạtbằngcáchsetbitSYNC.CổnggiaotiếpnốitiếpvẫnlàhaichânRC7/RX/DT,RC6/TX/

CKvàđượcchophépbằngcáchsetbitSPEN.USARTchophéphaichếđộtruyềnnhậndữliệulàMastermodevàSlavemode.MastermodeđượckíchhoạtbằngcáchsetbitCSRC(TXSTA<7>),SlavemodeđượckíchhoạtbằngcáchclearbitCSRC.ĐiểmkhácbiệtduynhấtgiữahaichếđộnàylàMastermodesẽlấyxungclockđồngbộtừbộtaoxungbaudBRGcònSlavemodelấyxungclockđồngbộtừbênngoàiquachânRC6/TX/CK.ĐiềunàychophépSlavemodehoạtđộngngaycảkhiviđiềukhiểnđangởchếđộsleep

2.12.1.2.1TRUYỀNDỮLIỆUQUACHUẨNGIAOTIẾPUSARTĐỒNGBỘMASTERMODE

TươngtựnhưgiaodiệnUSARTbâtđồngbộ,thànhphầnquantrọngnhấtcủahốitruyềndữliệulàthanhghidịchTSR(TransmitShiftRegister).ThanhghinàychỉđượcđiềukhiểnbởiCPU.DữliệuđưavàothanhghiTSRđượcchứatrongthanhghiTXREG.CờhiệucủakhốitruyềndữliệulàbitTXIF(chỉthịtrangtháithanhghiTXREG),cờhiệunàyđượcgắnvớimộtngắtvàbitđiềukhiểnngắtnàylàTXIE.CờhiệuchỉthịtrạngtháithanhghiTSRlàbitTRMT.BitTXENchophéphaykhôngchophéptruyềndữliệu

CácbướccầntiếnhànhkhitruyềndữliệuquagiaodiệnUSARTđồngbộMastermode:

1.TạoxungtruyềnbaudbằngcáchđưacácgiátrịcầnthiếtvàothanhghiRSBRGvàbitđiềukhiểnmứctốcđộbaudBRGH

ThanhghiPIR1(địachỉ0Ch):chứacờhiệuRCIE.