Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 54 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
54
Dung lượng
3,17 MB
Nội dung
http://www.ebook.edu.vn 1 TrườngĐạihọcBáchkhoaHàNội BộmônĐiềukhiểntựđộng Tàiliệutómtắtbàigiảng HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÚNG (EmbeddedControlSystems) TS.LưuHồngViệt 2 Nội dung 1 MỞĐẦU 5 1.1 Cáckháiniệmvềhệnhúng 5 1.2 Lĩnhvựcứngdụngcủahệnhúng 7 1.3 Đặcđiểmcôngnghệvàxuthếpháttriểncủahệnhúng 8 1.3.1 Đặcđiểmcôngnghệ 8 1.3.2 Xuth ếpháttriểnvàsựtăngtrưởngcủahệnhúng 9 1.4 Mụcđíchvànộidungmônhọc 10 2 CẤUTRÚCPHẦNCỨNGHỆNHÚNG 11 2.1 Cácthànhphầnkiếntrúccơbản 11 2.1.1 Đơnvịxửlý trungtâmCPU 11 2.1.2 Xungnhịpvàtrạngtháitínhiệu 13 2.1.3 Busđịachỉ,dữliệuvàđiềukhiển 16 2.1.4 Bộnhớ 17 2.1.5 Khônggianvàphânvùngđịachỉ 21 2.1.6 Ngoạivi 21 2.1.7 Giaodiện 33 2.2 Mộ tsốnềnphầncứngnhúngthôngdụng(µP/DSP/PLA) 37 2.2.1 ChipVixửlý/Viđiềukhiểnnhúng 37 2.2.2 ChipDSP 39 2.2.3 PAL 41 3 CƠSỞKỸTHUẬTPHẦNMỀMNHÚNG 48 3.1 Đặcđiểmphầnmềm nhúng 48 3.2 Biểudiễnsốvàdữliệu 48 3.2.1 Cáchệthốngcơsố 48 3.2.2 Sốnguyên 48 3.2.3 Sốdấuphảytĩnh 50 3.2.4 Sốdấuphảyđộng 51 3.2.5 Mộtsốphéptínhcơbản 52 3.3 Tậplệnh 55 3.3.1 CấutrúctậplệnhCISCvàRISC 55 3.3.2 Địnhdạnglệnh 57 3.3.3 Cáckiểutruyềnđịachỉtoántửlệnh 57 3.3.4 Nguyênlýthựchiệnpipeline 60 3.3.5 Harzard 61 www.boxmaths.com www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 3 3.4 Ngônngữvàmôitrườngpháttriển 63 3.4.1 Ngônngữ 63 3.4.2 Biêndịch 65 3.4.3 Simulator 70 3.4.4 Emulator 71 3.4.5 Thiếtkếhệthốngbằngmáytính 71 4 HỆĐIỀUHÀNHNHÚNG 73 4.1 Hệđiềuhành 73 4.2 Bộnạpkhởi tạo(Boot‐loader) 74 4.3 Cácyêucầuchung 76 4.4 Hệđiềuhànhthờigianthực 77 5 KỸTHẬTLẬPTRÌNHNHÚNG 81 5.1 Tácvụvàquátrình(process) 81 5.2 Lậplịch(Scheduling) 81 5.2.1 Cáckháiniệm 81 5.2.2 Cácphươngpháplậplịchphổbiến 82 5.2.3 Kỹthuậtlậplịch 85 5.3 Truyềnthôngvàđồngbộ 87 5.3.1 Semaphore 87 5.3.2 Monitor 89 5.4 Xửlýngắt 90 6 THIẾTKẾHỆNHÚNG:TỔHỢPPHẦNCỨNGVÀM ỀM 93 6.1 Quitrìnhpháttriển 93 6.2 Phântíchyêucầu 93 6.3 Môhìnhhoásựkiệnvàtácvụ 93 6.3.1 PhươngphápmôhìnhPetrinet 93 6.3.2 QuiướcbiểudiễnmôhìnhPetrinet 94 6.3.3 Môtảcáctìnhhuốnghoạtđộ ngcơbảnvớiPetrinet 95 6.3.4 Ngônngữmôtảphầncứng(VHDL) 103 6.4 Thiếtkếphầnmềmđiềukhiển 104 6.4.1 Môhìnhthựcthibộđiềukhiểnnhúng 104 6.4.2 Vídụthựcthibộđiềukhi ểnPIDsố 106 TÀILIỆUTHAMKHẢO 108 4 www.boxmaths.com www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 5 1 MỞ ĐẦU Kỷnguyêncông nghệmớiđãvàđang tiếptụcpháttriểnkhôngngừngnhằmthông minhhoáhiệnđạihoáthôngsuốtcáchệthống.Cóthểnóiđánhdấusựrađờivàphát triểnc ủah ệnhúngtrướctiênphảikểđếnsựrađờicủacácbộvixửlý,viđiềukhiển. NóđượcđánhdấubởisựrađờicủaChipvixửlýđầutiên4004vàonăm1971chomục đích tínhtoánthươngmạibởimộtcôngtyNhậtbảnBusicomvàsauđóđãđượcchắp cánhvàpháttriểnvượtbậcbởiIntelđểtrởthànhcácbộsiêuxửlýnhưcácChipđược ứngdụng choPCnhưngàyna y.Thậpkỷ80cóthểđượccoilàkhởiđiểmbắtđầukỷ nguyêncủasựbùngnổvềpháttriểncáchệnhúng.Từđókhởinguồncholànsóngra đờicủahànglo ạtcácchủngloạivixửlývàgắnliềnlàcáchệnhúngđểthâmnhậprộng khắptrongcácứngdụnghàngngàycủacuộcsốngchúngtavídụnhư,cácthiếtbịđiện tửsửdụngchosinhhoạthàngngày(lòvisóng,TV,tủlạnh,máygiặt,điềuhoà )và vănphònglàmviệc(máyfax,máyin,máyđiệnthoại ) Cácbộvixửlývàphầnmềm c ũngngàycàngđượcsửdụngrộngrãitrongrấtnhiềucáchệthốngnhỏ.Cácloạivixử lýđượcsửdụngtrongcáchệthốngnhúnghiệnnayđãvượtxasovớiPCvềsố lượng chủngloại(chiếmđến79%sốcácvixửlýđangtồntại[2])vàvẫncòntiếptụcphát triểnđểnhằmđápứngvàthoảmãnrấtnhiềuứngdụngđadạng.Trong sốđóvẫncòn ứngdụngcảcácChipvixửlý8bit,16bitvàhiệnnaychủyếuvẫnlà32bit(chiếm khoảng75%).Gắnliềnvớisựpháttriểnphầncứng,ph ầnmềmcũngđãpháttriểnvới tốcđộnhanhkhôngthuakémthậmchísẽt ăngnhanhhơnrấtnhiềutheosựpháttriển hệnhúng. 1.1 Các khái niệm về hệ nhúng Hệnhúng? Trongthếgiớithựccủachúngtabấtkỳmộtthiếtbịhayhệthốngđiện/điệntửcókhả năngxử lýthôngtin vàđiềukhiểnđều cóthểtiềmẩn trong đómột thiếtbịhay hệ nhúng,vídụnhưcácthiếtbịtruyềnthông,thiếtbịđolườngđiềukhiển,cácthiếtbị phụcvụsinhhoạthàngngàynhưlòvisóng,máygiặt,camera…Rất dễdàngđểcóthể kểrahàngloạtcácthiếtbịhayhệthốngnhưvậyđangtồntạiquanhta,chúnglàhệ nhúng.Vậyhệnhúngthựcchấtlàgìvànênhiểuthếnàovềhệnhúng?Hi ệnnaycũng chưacómộtđịnhnghĩanàothựcsựthoảđángđểđượcchuẩnhoávàthừanhậnrộng rãichohệnhúngmàvẫnchỉlànhữngkháiniệmdiễntảvềchúngthôngqua nhữngđặc thùchung.Tuynhiênởđâychúngtacóthểhiểuhệnhúnglàmộtphầnhệthốngxửlý thôngtinnhúngtrongcáchệthốnglớn,phứchợpvàđộclậpvídụnhưtrongôtô,các thi ếtbịđolường,điềukhiển,truyềnthôngvàthiếtbịthôngminhnóichung.Chúnglà nhữngtổhợpcủaphầncứngvàphầnmềmđểthựchiệnmộthoặcmộtnhómchứ cnăng chuyên biệt, cụ thể (Tráingượcvới máy tínhPC màchúngta thường thấyđược sử dụngkhôngphảichomộtchứcnăngmàlàrấtnhiềuchứcnănghayphục vụchungcho nhiềumụcđích).PCthựcchấtlạilàmộthệthốnglớn,tổhợpcủanhiềuhệthốngnhúng vídụnhưcardmànhình,âmthanh,modem,ổcứng,bànphím…Chínhđiềunàylàm chúngtadễlúngtúngnếuđượchỏinênhiểuthếnàovềPC,cóphảilàhệnhúnghay không. 6 Hình1‐1:Mộtvàihìnhảnhvềhệnhúng Hệthờigianthực? Trongcácbàitoánđiềukhiểnvàứngdụngchúngtarấthaygặpthuậtngữ“thờigian thực”.Thờigianthựccóphảilàthờigianphảnánh vềđộtrungthựccủathờigianhay không?Thờigianthựccóphảilàhiểnthịchínhxácvàđồngbộtheođúngnhưnhịp đồnghồđếmthờigianhaykhông?Khôngphải hoàntoànnhưvậy!Th ựcchất,theo cáchhiểunếunóitrongcáchệthốngkỹthuậtđặcbiệtcáchệthốngyêucầukhắtkhevề sựràngbuộcthờigian,thờigianthựcđượchiểulàyêucầ ucủahệthốngphảiđảmbảo thoảmãnvềtínhtiềnđịnhtronghoạtđộngcủahệthống.Tínhtiềnđịnhnóilênhànhvi củahệthốngthựchiệnđúngtrongmộtkhungthời gianchotrướchoàntoànxácđịnh. Khungthờigiannàyđượcquyếtđịnhbởiđặcđiểmhoặcyêucầucủahệthống,cóthểlà vàigiâyvàcũngcóthểlàvàinanogiâyhoặcnhỏhơ nnữa.Ởđâychúngtaphânbiệt yếutốthờigiangắnliềnvớikháiniệmvềthờigianthực.Khôngphảihệthốngthực hiệnrấtnhanhlàsẽđảmbảođượctínhth ờigianthựcvìnhanhhaychậmhoàntoànlà phépsosánhcótínhtươngđốivìmiligiâycóthểlànhanhvớihệthốngđiềukhiển nhiệtnhưnglạilàchậm đốivớicácđối tượngđiềukhiểnđiệnnhưdòng,áp….Hơnthế nữanếuchỉnhanhkhôngthìchưađủmàphảiđảmbảoduytrìổnđịnhbằngmộtcơ chếhoạtđộngtincậy.Chínhvìvậyh ệthốngkhôngkiểmsoátđượchoạtđộngcủanó (bấtđịnh)thìkhôngthểlàm ộthệthốngđảmbảotínhthờigianthựcmặcdùhệthống đócóthểchođápứngrấtnhanh,th ậmchínhanhhơnrấtnhiềusovớiyêucầuđặtra. Mộtvídụ minh hoạtiêu biểuđólà cơchếtruyền thôngdữliệu quađường truyền chuẩnEthernettruyềnthống,mặcdù aicũngbiếttốcđộtruyềnlàrấtnhanhnhưngvẫn khôngphảihệhoạtđộngthờigianthựcvìkhôngthoảmãntínhtiềnđịnhtrongcơchế truyềndữliệu(cóthểlàrấtnhanh vàcũngcóthểlàrấtchậmnếucósựcanhtrạnhvà giaothôngđườngtruyềnbịnghẽn). www.boxmaths.com www.boxmaths.com www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 7 Ngườitaphânralàmhailoạiđốivớikháiniệmthờigianthựclàcứng(hardreal ‐time) vàmềm(softreal‐time).Thờigianthựccứnglàkhihệthốnghoạtđộngv ớiyêucầuthoả mãnsựràngbuộctrongkhungthờigiancứngtứclànếuviphạmthìsẽdẫnđếnhoạt độngcủatoànhệthốngbịsaihoặcbịpháhuỷ.Vídụv ềhoạtđộngđiềukhiểnchomột lòphảnứnghạtnhân, nếuchậmraquyếtđịnhcóthểdẫnđếnthảmhoạgâyradophản ứngphânhạchvàdẫnđếnbùngnổcảh ệthống.Thờigianthựcmềmlàkhi hệthống hoạtđộngvớiyêucầuthoảmãnràngbuộctrongkhungthờigianmềm,nếuviphạmvà sailệchnằmtrongkhoảngchophép thìhệthốngvẫncóthểhoạtđộngđượcvàchấp nhậnđược.Vídụnhưhệthốngphátthanhtruyềnhình,nếuthôngtintruyềnđitừtrạm pháttớingườinghe/nhìnchậmmộtvài giâythìcũngkhôngảnhhưởngđángkểđến tínhthờisựcủatinđượctruyềnđivàhoàntoànđượcchấpnhậnbởingườitheodõi. Thựctếthấyrằnghầuhếthệnhúnglàcác hệthờigianthựcvàhầuhếtcáchệthờigian thựclàhệnhúng.Điềunàyphảnánhmốiquanhệmậtthiếtgiữahệnhúngvàthờigian thựcvàtínhthờigian thựcđãtrởthànhnhưmộtthuộctínhtiêubiểu củahệnhúng.Vì vậyhiệnnaykhiđềcậptớicáchệnhúngngườitađềunóitớiđặctínhcơbảncủanólà tínhthời gianthực. Hệ thời gian thực Hệ Nhúng Hệnhúngthời gianthực Hình1‐2:Phânbốvàquanhệgiữahệnhúngvàthờigianthực 1.2 Lĩnh vực ứng dụng của hệ nhúng Chúngtacóthểkểrađượcrấtnhiềucácứngdụngcủahệthốngnhúngđangđượcsử dụnghiệnnay,vàxuthểsẽcòntiếptụctăngnhanh.Mộtsốcáclĩnhvựcvàs ảnphẩm thịtrườngrộnglớncủacáchệnhúngcóthểđượcnhómnhưsau: • Cácthiếtbịđiềukhiển • Ôtô,tàuđiện • Truyềnthông • Thiếtbịytế • Hệthốngđo lườngthẩmđịnh • Toànhàthôngminh • Thiếtbịtrongcácdâytruyềnsảnxuất • Rôbốt • 8 1.3 Đặc điểm công nghệ và xu thế phát triển của hệ nhúng 1.3.1 Đặc điểm công nghệ Cáchệthốngnhưvậyđềucóchungmộtsốđặcđiểmnhưyêucầuvềkhảnăngthời gianthực,độtincậy,tínhđộclậpvàhiệuquả.Mộtcâuhỏiđặtralàtại saohệthống nhúnglạipháttriểnvàđượcphổcậpmộtcáchnhanhchóngnhưhiệnnay.Câutrảlời thựcranằmởcácyêucầutănglênkhôngngừngtrongcácứngdụngcôngnghệ hiện nay.Mộttrongnhữngyêucầucơbảnđólà: Khảnăngđộclậpvàthôngminhhoá:Điềunàyđượcchỉrõhơnthôngquamộtsốcác thuộctínhyêucầu,cụthểnhư: ; Độtincậy ; Khảnăngbảotrìvànângcấp ; Sựphổcậpvàtiệnsửdụng ; Độantoàn ; Tínhbảomật Hiệuquả:Yêucầunàyđượcthểhiệnthôngqua mộtsốcácđặcđiểmcủahệthốngnhư sau: ; Nănglượngtiêuthụ ; Kíchthướcvềphầncứngvàphầnmềm ; Hiệuquảvềthờigianthựchiện ; Kíchthướcvàkhốilượng ; Giáthành Phânhoạchtácvụvàchứcnănghoá:Cácbộvixửlýtrongcáchệnhúngthườngđược sửdụngđểđảmnhiệmvàthựchiệnmộthoặcmộtnhómch ứcnăngrấtđộclậpvàcũng đặcthùchotừngphầnchứcnăngcủahệthốnglớnmànóđượcnhúngvào.Vídụnhư mộtvixửlýthựchiện mộtphần điềukhiểnchomộtchứcnăngthuthập,xửlývàhiển thịcủaôtôhayhệthốngđiềukhiểnquátrính.Khảnăngnàylàmtăngthêmsựchuyên biệthoávềchứcnă ngcủamộthệthốnglớnvàdễdànghơnchoquátrínhxâydựng, vậnhànhvàbảotrì. Khảnăngthờigianthực:Cáchệthốngđềugắnliềnvớiviệcđảm nhiệmmộtchứcnăng chínhvàphảiđượcthựchiệnđúngtheomộtkhungthờigianquiđịnh.Thôngthường mộtchứcnăngcủahệthốngphảiđượcthựchiệnvàhoàn thànhtheomộtyêucầuthời gianđịnhtrướcđểđảmbảothôngtincậpnhậtkịpthờichophầnxửlýcủacácchức năngkhácvàcóthểảnhhưởngtrựctiếptới sựhoạtđộng đúngvàchínhxáccủatoàn hệthống.Tuỳthuộcvàotừngbàitoánvàyêucầucủahệthốngmàyêucầuvềkhảnăng thờigianthựccũngrấtkhácnhau. Tuynhiên,trong thựctếkhôngphảihệnhúngnàoc ũngđềucóthểthoảmãntấtcả nhữngyêucầunêutrên,vìchúnglàkếtquảcủasựthoảhiệpcủanhiềuyêucầuvàđiề u kiệnnhằmưutiênchochứcnăngcụthểmàchúngđượcthiếtkế.Chínhđiềunàylại www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 9 cànglàmtăngthêmtínhchuyênbiệthoácủacáchệ/thiếtbịnhúngmàcácthiếtbịđa năngkhôngthểcạnhtranhđược. 1.3.2 Xu thế phát triển và sự tăng trưởng của hệ nhúng Vìsựpháttriểnhệnhúnglàsựkếthợpnhuầnnhuyễngiữaphầncứngvàphầnmềm nêncôngnghệgắnliềnvớinócũngchínhlàcôngnghệkếthợpgiữacác giảiphápcho phầncứngvàmềm.Vìtínhchuyênbiệtcủacácthiếtbị/hệnhúngnhưđãgiớithiệu nêncácnềnphầncứngcũngđượcchếtạođểưutiênđápứngcho chứcnănghaynhiệm vụcụthểcủayêucầuthiếtkếđặtra. Lớphệnhúngưutiênphát triểntheotiêuchívềkíchthướcnhỏgọn,tiêu thụnăng lượngít,giáthànhthấp.Các chípxửlýnhúngcholớphệthốngứngdụngđóthường yêucầuvềkhảnăngtínhtoáníthoặcvừaphảinênhầuhếtđượcxâydựngtrêncởsở bộđồngxửlý8bít‐ 16bithoặccùnglắmlà32bitvàkhônghỗtrợdấuphảyđộngdosự hạnchếvềdunglượngvàkhảnăngtínhtoán. Lớphệnhúngưutiênthựcthikhảnăngxửlýtínhtoánv ớitốcđộthựchiệnnhanh.Các chípxửlýnhúngchocáchệthốngđócũngsẽlàcácChipápdụngcáccôngnghệcao cấpvớikiếntrúcxửlýsongsongđểđápứngđượccườngđộtínhtoán lớnvàtốcđộmà cácChipxửlýđachứcnăngthôngthườngkhôngđạttớiđược. Lớphệthốngưutiêncảhaitiêuchípháttriểncủahailớptrên,tứclàkíchthướcnhỏ g ọn,mứctiêuthụnănglượngthấp,tốcđộtínhtoánnhanh.Tuỳtheosựthoảhiệpgiữa cácyêucầuvàxuthếpháttriểnchínhvìvậycũngkhôngcógìngạcnhiênkhichúngta thấ ysựtồntạisongsongcủarấtnhiềucácChipvixửlýnhúng,viđiềukhiểnnhúng8 bit,16bithay32bitcùngvớicácChípsiêuxửlýkhácvẫnđangđượcứngdụngrộng rãichohệnhúng.Đócũnglàsựkếthợpđadạngvàsựrađờicủacáchệnhúngnói chungnhằmthoảmãncácứngdụngpháttriểnkhôngngừng. Vớimỗimộtnềnph ầncứngnhúngthườngcónhữngđặcthùriêngvàkèmtheomột giảipháppháttriểnphầnmềmtốiưutươngứng.Khôngcómộtgiảiphápnàochung vàchuẩntắcchotất cảcáchệnhúng.Chínhvìvậythôngthườngcácnhàpháttriểnvà cungcấpphầncứngcũnglạichínhlànhàcungcấpgiảiphápphầnmềmhoặccôngcụ pháttriểnphầnm ềmkèmtheo.RấtphổbiếnhiệnnaycácChipvixửlýhayviđiều khiểnđềucócáchệpháttriển(StarterKithayEmulator)đểhỗtrợchocácnhàứngdụng vàxâydựnghệnhúngvới hiểubiếthạnchếvềphầncứng.Ngônngữmãhoãphần mềmcũngthườnglàChoặcgầngiốngnhưC(Likely C)thayvìphải viếthoàntoàn bằnghợpngữAssembly .Điềunàychophépcácnhàthiếtkếtốiưuvàđơngiảnhoárất nhiềuchobướcpháttriểnvàxâydựnghệnhúng. Trong xu thế phát triển không ngừng và nhằm thoả mãnđược nhu cầu phát triển nhanh và hiệu quả có rất nhiều các công nghệ cho phép thực thi các giải pháp hệ nhúng.ĐứngsausựphổcậprộngrãicủacácChipvixửlýviđiềukhiển nhúng,DSP phảikểđếncáccôngnghệcũngđangrấtđượcquantâmhi ệnnaynhưASIC,CPLD, 10 FPGA,PSOC vàsự tổhợp củachúng Kèm theođólà cáckỹ thuậtpháttriển phần mềmchophépđảmnhiệmđượccácbàitoányêu cầukhắtkhetrêncơsởmộtnềnphần cứng hữuhạnvềkhảnăngxửlývàkhônggianbộnhớ.Giảiquyếtcácbàitoánthời gianthựcnhưphânchiatácvụvàgiảiquyếtc ạnhtranhchiasẻtàinguyênchung.Hiện naycũ ngđãcó nhiềunhàphát triểncôngnghệ phầnmềm lớnđanghướng vàothị trườnghệnhúngbaogồmcảMicrosoft.NgoàimộtsốcáchệđiềuhànhWindowsquen thuộc dùngcho PC,Microsoftcũngđ ãtungra cácphiên bảnmini nhưWindowsCE, WindowsXPEmbeddedvàcáccôngcụpháttriểnứngdụngkèmtheođểphụcvụchocác thiếtbịnhúng,điểnhìnhnhưcácthiếtbịPDA,mộtsốthiếtbịđiều khiểncôngnghiệp nhưcácmáytínhnhúng,IPCcủaSiemens Có thểnóihệnhúngđã trởthành một giảipháp công nghệ vàpháttriển một cách nhanhchóng,hứa hẹnnhiềuthiết bị nhúngsẽ chiếm lĩnhđược thịtrườngrộng lớn trongtươnglainhằmđápứngnhucầuứngdụngkhôngngừngtrongcuộcsốngcủa chúngta.Đốivớilĩnhvựccôngnghiệpvềđiềukhiể nvàtựđộnghoá,hệnhúngcũnglà mộtgiảiphápđầytiềmnăngđãvàđangđượcứngdụngrộngrãi.Nórấtphùhợpđể thựcthicácchứcnăngthôngminhhoá,chuyênbiệttrong cáchệthốngvàthiếtbịcông nghiệp,từcáchệthốngtậptrungđếncáchệthốngphântán.Giảipháphệnhúngcóthể thựcthitừcấpthấpnhấtcủahệthốngcôngnghiệ pnhưcơcấuchấphànhchođếncác cấpcaohơnnhưgiámsátđiềukhiểnquátrình. 1.4 Mục đích và nội dung môn học Hệđiềukhiểnnhúnglàm ộtmônhọcmớinhằmcungcấpkiếnthứcchosinhviênvề khảnăngphântíchvàthiếtkếhệthốngđiềukhiểnvàthôngminhhoáhệthốngtheo chứcnăngtheogiảiphápcôngnghệ.Thiếtkếthựcthiđiềukhiểntrênnềnphầncứng nhúng. www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 11 2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ NHÚNG 2.1 Các thành phần kiến trúc cơ bản Hình2‐1:KiếntrúcđiểnhìnhcủacácchípVXL/VĐKnhúng 2.1.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU Hình2‐2:CấutrúcCPU Ngườitavẫnbiết tớiphầnlõixửlýc ủacácbộVXLlàđơnvịxửlý trungtâmCPU (CentralProcessing Unit)đóngvaitrònhưbộnãochịutráchnhiệmthựcthicácphép tínhvàthực hiệncáclệnh.PhầnchínhcủaCPUđảmnhiệmchứcnăngnà ylàđơnvị logictoánhọc(ALU–ArthimeticLogicUnit).NgoàirađểhỗtrợchohoạtđộngcủaALU còncóthêmmộtsốcácthành phầnkhácnhưbộgiảimã(decoder),bộtuầntự(sequencer) vàcácthanhghi. 12 Bộgiảimãchuyểnđổi(thôngdịch)cáclệnhlưutrữởtrongbộmãchươngtrìnhthành cácmãmàALUcóthểhiểuđượcvàthựcthi.Bộtuầntựcónhiệmvụquảnlýdòngdữ li ệutraođổiquabusdữliệucủaVXL.CácthanhghiđượcsửdụngđểCPUlưutrữtạm thờicácdữliệuchínhchoviệcthựcthicáclệnhvàchúngcóthểthayđổinộidungtrong quátrìnhhoạtđộngcủaALU.HầuhếtcácthanhghicủaVXLđềulàcácbộnhớđược thamchiếu (mapped)vàhộinhậpvớikhuvựcbộnhớvàcóthểđượcsửdụngnhưbất kỳkhuvựcnhớkhác. CácthanhghicóchứcnănglưutrữtrạngtháicủaCPU.Nếucácnộidungcủabộnhớ VXLvàcácnộidungcủacácthanhghitạimộtthờiđ iểmnàođóđượclữugiữđầyđủ thìhoàntoàncóthểtạmdừngthựchiệnphầnchươngtrìnhhiệntạitrongmộtkhoảng thờigianbấtkỳvàcó thểtrởlạitrạngthái củaCPUtrướcđó.Thựctếsốlượngcác thanhghivàtêngọicủachúngcũngkhácnhautrongcáchọVXL/VĐKvàthườngdo chínhcácnhàchếtạoquiđịnh,nhưngvềcơbảnchúngđề ucóchungcácchứcnăng nhưđãnêu. Khithứtựbytetrongbộnhớđãđượcxácđịnhthìngườithiếtkếphầncứngphảithực hiệnmộtsốquyếtđịnhxemCPUsẽlưudữ liệuđónhưthếnào.Cơchếnàycũngkhác nhautuỳtheokiếntrúctậplệnhđượcápdụng.Cóbaloạihìnhcơbản: (1) Kiếntrúcngănxếp (2) Kiếntrúcbộtíchluỹ (3) Kiếntrúcthanhghimụcđíchchung Kiếntrúcngănxếpsửdụngngănxếpđểthựchiệnlệnhvàcáctoántửnhậnđượctừ đỉnhngănxếp.Mặcdùcơchếnàyhỗtrợ mậtđộmãtốtvàmôhìnhđơngiảnchoviệc đánhgiácáchthểhiệnchươngtrìnhnhưngngănxếp khôngthểhỗtrợkhảnăngtruy nhậpngẫunhiênvàhạnchếhiệusuất thựchiệnlệnh. Kiếntrúcbộtíchluỹvớilệnhmộttoántửngầmmặcđịnhchứatrongthanhghitíchluỹ cóthểgiảmđược độphứctạpbêntrongcủacấutrúcCPUvà chophépcấuthànhlệnh rấtnhỏgọn.Nhưngthanhghitíchluỹchỉlànơichứadữliệutạmthờinêngiaothông bộnhớrấtlớn. Kiếntrúcthanhghimụcđíchchungsửd ụngcáctậpthanhghimụcđíchchungvàđược đón nhận như mô hình của các hệthống CPU mới,hiệnđại. Các tậpthanh ghiđó nhanhhơnbộnhớthườngvàdễdàngchobộbiênd ịchxửlýthựcthivàcóthểđượcs ử dụngmộtcáchhiệuquả.Hơnnữagiáthànhphầncứngngàycàngcóxuthếgiảmđáng kểvàtậpthanhghicóthểtăngnhanh.Nế ucơchếtruynhậpbộnhớnhanhthìkiếntrúc dựatrênngănxếpcóthểlàsựlựachọnlýtưởng;cònnếutruynhậpbộnhớchậmthì kiếntrúcthanhghisẽlàsựl ựachọnphùhợpnhất. Mộtsốthanhghivớichứcnăngđiểnhìnhthườngđượcsửdụngtrongcáckiếntrúc CPUnhưsau: www.boxmaths.com www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 13 Thanhghicontrỏngănxếp(stackpointer): Thanhghinàylưugiữđịachỉtiếptheocủangănxếp.Theonguyênlýgiátrịđịachỉ chứatrongthanhghicontrỏngănxếpsẽgiả mnếudữliệuđượclưuthêmvàongănxếp vàsẽtăngkhidữliệuđượclấyrakhỏingănxếp. Thanhghichỉsố(indexregister) Thanhghichỉsốđượcsửdụngđểlư uđịachỉkhimodeđịachỉđượcsửdụng.Nócòn đượcbiếttớivớitêngọilàthanhghicontrỏhaythanhghilựachọntệp(Microchip). Thanhghiđịachỉlệnh/Bộđếmchương trình(ProgramCounter) Một trong nhữngthanhghiqua n trọng nhất của CPU là thanhghibộ đếm chương trình.Thanhghibộđếmchươngtrìnhlưuđịachỉlệnhtiếptheocủachươngtrìnhsẽ được CPUxửlý.MỗikhilệnhđượctrỏtớivàđượcCPUxửlýthìnộidunggiátrịcủa thanhghibộđếmchươngtrìnhsẽtănglênmột.Chươngtrìnhsẽkếtthúckhithanhghi PCcó giátrịbằngđịachỉcuốicùngcủachươngtrìnhnằmtrongbộnhớchươngtrình. Thanhghitíchlũy(Accumulator) ThanhghitíchlũylàmộtthanhghigiaotiếptrựctiếpvớiALU,đượ csửdụngđểlưu giữcáctoántửhoặckếtquảcủamộtphéptoántrongquátrìnhhoạtđộngcủaALU. 2.1.2 Xung nhịp và trạng thái tín hiệu TrongVXLvàcácvimạchsốnóichung,hoạtđộngcủahệthốngđượcthựchiệnđồng bộhoặcdịbộtheocácxungnhịpchuẩn.Cácnhịpđóđượclấytrựctiếphoặcgiánti ếp từmộtnguồnxungchuẩnthườnglàcácmạchtạoxunghoặcdaođộngthạchanh.Để môtảhoạtđộngcủahệthống,cáctínhiệudữliệuvàđiềukhiểnth ườngđược môtả trạngtháitheogiảnđồthờigianvàmứctínhiệunhưđượcchỉratrongHình2‐3:Môtả vàtrạngtháitínhiệuhoạtđộngtrongVXL Hình2‐3:MôtảvàtrạngtháitínhiệuhoạtđộngtrongVXL Mụcđíchcủaviệcmôtảtrạngtháitínhiệutheogiảnđồthờigianvàmứctínhiệulàđể phântíchvàxácđịnhchuỗisựkiệnhoạtđộngchitiếttrongmỗichukỳbus. Nhờviệc môtảnàychúngtacóthểxemxétđếnkhảnăngđápứngthờigiancủacácsựkiệnthực thitronghệthốngvàthờigiancầnthiếtđểthựcthihoạtđộngtuầnt ựcũngnhưlàkhả 14 năngtươngthíchkhicósựhoạtđộngphốihợpgiữacácthiếtbịghépnốihaymởrộng tronghệthống.Thôngthườngthôngtinvềcácnhịpthờigianhoạtđộngcũngnh ưđặc tínhkỹthuậtchitiếtđượccungcấphoặcquiđịnhbởicácnhàchếtạo. Mộtsốđặctrưngvềthờigiancủacáctrạngtháihoạtđộngcơbảncủacáctínhi ệuhệ thốnggồmcónhưsau: 9 Thờigiantănghoặcgiảm 9 Thờigiantrễlantruyềntínhiệu 9 Thờigianthiếtlập 9 Thờigiangiữ 9 Trễcấmhoạtđộng vàtrạngtháitreo(Tri‐State) 9 Độrộngxung 9 Tầnsốnhịpxunghoạtđộng Thờigiantănghoặcgiảm Hình2‐4:Môtảtrạngtháitínhiệulogictăngvàgiảm Thờigiantăngđượcđịnhnghĩalàkhoảngthờigianđểtínhiệutăngtừ20%đến80% mứctínhiệucầnthiết.Thờigiangiảmlàkhoảngthờigianđểtínhiệugiảmtừ 80%đến 20%mứctínhiệucầnthiết. Thờigiantrễlantruyền: Làkhoảngthờigiantíntừkhithayđổitínhiệuvàochotớikhicósựthayđổitínhiệuở đầura.Đặctínhnàythườngdocấutạovàkhảnăngtruyềndẫntínhiệuvậtlýtronghệ thốngtínhiệu. Hình2‐5:Môtảtrạngtháivàđộtrễlantruyềntínhiệu Thờigianthiếtlậpvàlưugiữ Khoảngthờigiancầnthiếtđểtínhiệutríchmẫuđạttớimộttrạngtháiổnđịnhtrướckhi nhịpxungchuẩnđồnghồthayđổiđượcg ọilàthờigianthiếtlập.Thờigianlưugiữlà www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 15 khoảng thờigian cầnthiết đểduy trìtínhiệu tríchmẫuổnđịnhsau khixung nhịp chuẩnđồnghồthayđổi.Thựcchấtkhoảngthờigianthiếtlậpvàthờigianlưugi ữlàcần thiếtđểđảmbảo tínhiệuđượcghi nhậnchínhxác vàổnđịnhtrongquá trìnhhoạt độngvàchuyểnmứctrạngthái.GiảnđồthờigiantrongHình2‐6:Thờigianthiếtlập và lưugiữminhhọathờigianthiếtlậpvàlưugiữtronghoạtđộngcủaTrigerD. Hình2‐6:Thờigianthiếtlậpvàlưugiữ Trongtrườnghợphoạtđộngchuyểntrạngtháitínhiệukhôngđồngbộvàkhôngđảm bảođượcthờigianthiếtlậpvàlưugiữsẽcóthểdẫnđếnsựmấtổnđịnhhaykhôngxác đị nh mức tín hiệu trong hệ thống. Hiện tượng nàyđược biết tới với tên gọi là metastabilit.ĐểminhhọachohiệntượngnàytrongHình2‐7môtảhoạtđộnglỗicủa mộ tTrigerkhicácmứctínhiệuvàokhôngthỏamãnyêucầuvềthờithiếtlậpvàlưu giữ. Hình2‐7:HiệntượngMetastabilittronghoạtđộngcủaTrigerD Chukỳtínhiệu3trạngtháivàcontention 16 Hình2‐8:Môtảchukỳtínhiệu3trạngtháivàcontention Độrộngxungvàtầnsốnhịpxungchuẩn Hình2‐9:Độrộngvàtầnsốxungnhịpchuẩn 2.1.3 Bus địa chỉ, dữ liệu và điều khiển Busđịachỉ Busđịachỉlàcácđườngdẫntínhiệulogicmộtchiềuđểtruyềnđịachỉthamchiếutới cáckhuvực bộnhớvàchỉradữliệuđượclưugiữở đâutrongkhônggian bộnh ớ. TrongqúatrìnhhoạtđộngCPUsẽđiềukhiểnbusđịachỉđểtruyềndữliệugiữacác khuvựcbộnhớvàCPU.Cácđịachỉthôngthườngthamchiếutớicáckhuvựcbộnhớ hoặc cáckhuvựcvàora,hoặcngoạivi.Dữliệuđượclưuởcáckhuvựcđóthườnglà8‐ bit(1byte),16‐bit,hoặc32‐bittùythuộcvàocấutrúctừngloạivixửlý/viđiề ukhiển. Hầuhếtcácviđiềukhiểnthườngđánhđịachỉdữliệutheokhối8‐bit.Cácloạivixửlý 8‐bit,16‐bitvà32‐bitnóichungcũngđềucóthểlàmviệctraođổi vớikiểudữliệu8‐bit và16‐bit. Chúngtavẫnthườngđượcbiếttớikháiniệmđịachỉtruynhậptrựctiếp,đólàkhảnăng CPUcóthểthamchiếuvàtruynhập tớitrongmộtchukỳbus.NếuvixửlýcóNbitđịa chỉtứclànócóthểđánhđịachỉđược2 N khuvựcmàCPUcóthểthamchiếutrực tiếp tới.Quiướccáckhuvựcđượcđánhđịachỉbắtđầutừđịachỉ0vàtăngdầnđến2 N ‐1. Hiệnnaycácvixửlývàviđiềukhiểnnóichungchủyếuvẫnsửdụngphổbiếncácbus dữliệucóđộrộnglà16,20,24,hoặc32‐bit.Nếuđánhđịachỉtheobyte thìmộtvixửlý 16‐bitcóthểđánhđịachỉđược2 16 khuvựcbộnhớtứclà65,536byte=64Kbyte.Tuy nhiêncómộtsốkhuvựcbộnhớmàCPUkhôngthểtruynhậptrựctiếptớitứclàphải sửdụngnhiềunhịpbusđểtruy nhập,thôngthườngphảikếthợpvớiviệcđiềukhiển phầnmềm.Kỹthuậtnàychủyếuđượcsửdụngđểmởrộngbộnhớvàthườngđược biếttớivớikháini ệmđánhđịachỉtrangnhớkhinhucầuđánhđịachỉkhuvựcnhớ vượtquáphạmvicóthểđánhđịachỉtruynhậptrựctiếp. Vídụ:CPU80286có24‐bitđịachỉsẽchophépđánhđịa chỉtr ựctiếpcho2 24 byte(16 Mbyte)nhớ.CPU80386vàcácloạivixửlýmạnhhơncókhônggianđịachỉ32‐bitsẽcó thểđánhđượctới2 32 byte(4Gbyte)địachỉtrựctiếp. www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 17 Busdữliệu BusdữliệulàcáckênhtruyềntảithôngtintheohaichiềugiữaCPUvàbộnhớhoặccác thiếtbịngoạivivàora.Busdữliệuđượcđiềukhiểnbởi CPUđểđọchoặcviếtcácdữ liệuhoặcmãlệnhthựcthitrongqúatrìnhhoạtđộngcủaCPU.Độrộngcủabusdữliệu nóichungsẽxácđịnhđượclượngdữliệucóthểtruyền vàtraođổitrênbus.Tốcđộ truyềnhaytraođổidữliệuthườngđượctínhtheođơnvịlà[byte/s].Sốlượngđường bitdữliệusẽchophépxácđịnhđượcsốlượngbitcóthểlưutrữtrongmỗikhu vực thamchiếutrựctiếp.Nếumộtbusdữliệucókhảnăngthựchiệnmộtlầntruyềntrong1 μs,thìbusdữliệu8‐bitsẽcóbăngthônglà1Mbyte/s,bus16 ‐bitsẽcóbăngthônglà 2Mbyte/svàbus32‐bitsẽcóbăngthônglà4Mbyte/s.Trongtrườnghợpbusdữliệu8‐ bitvớichukỳbuslàT=1μs(tứclàsẽtruyềnđược1byte/1chukỳ)thìsẽ truyềnđược1 Mbytetrong1shay2Mbytetrong2s. Busđiềukhiển Busđiềukhiểnphụcvụtruyềntảicácthôngtindữliệu đểđiềukhiểnhoạtđộngcủahệ thống.Thôngthường cácdữliệuđiềukhiểnbaogồmcáctínhi ệuchukỳđểđồngbộ cácnhịpchuyểnđộngvàhoạtđộngcủahệthống.Busđiềukhiểnthườngđượcđiều khiểnbởiCPUđểđồngb ộhóanhịphoạtđộngvàdữliệutraođổitrêncácbus.Trong trườnghợpvixửlýsửdụngdồnkênhbusdữliệuvàbusđịachỉtứclàmộtphầnhoặc toànbộbusdữ liệusẽđượcsửdụngchungchiasẻvớibusđịachỉthìcầnmộttínhiệu điềukhiểnđểphânnhịptruynhậpchophépchốtlưutrữthôngtinđịachỉm ỗikhibắt đầu mộtchukỳtruyền.Mộtvídụvềcácchu kỳbusvàsựđồngbộcủachúngtrong hoạtđộngcủahệthốngbusđịachỉvàdữliệudồnkênhđượcchỉratrongHình2‐10. Đâylà hoạtđộngđiểnhìnhtronghọviđiềukhiển8051vànhiềuloạitươngtự. Hình2‐10:Chukỳhoạtđộngbusdồnkêch 2.1.4 Bộ nhớ Kiếntrúcbộnhớ Kiếntrúcbộnhớđượcchiaralàmhailoạichínhvàđượcápdụngrộngrãitronghầu hếtcácChipxửlýnhúnghiệnnaylàkiếntrúcbộnhớvonNeumannvàHavard. 18 TrongkiếntrúcvonNeumannkhôngphânbiệtvùngchứadữliệu vàmãchươngtrình. Cảchươngtrìnhvàdữliệuđềuđượctruynhậptheocùngmộtđường.Điềunàycho phépđưadữliệuvàovùng mãchươngtrìnhROM,vàcũngcóthểlưumãchươngtrình vàovùngdữliệuRAMvàthựchiệntừđó. Hình2‐11:KiếntrúcbộnhớvonNeumannvàHavard KiếntrúcHavardtách/phânbiệtvùnglưumãchươngtrìnhvàdữliệu.Mãchươngtrình chỉcóthểđượclưuvàthựchiệntrongvùngchứaROMvàdữliệucũngchỉcóthểlưu vàtrao đổitrongvùngRAM.Hầuhếtcácvixửlýnhúngngàynaysửdụngkiếntrúcbộ nhớHavardhoặckiếntrúcHavardmởrộng(tứclàbộnhớchươngtrìnhvàdữliệutách biệtnhưng vẫnchophépkhảnănghạnchếđểlấydữliệuratừvùngmãchươngtrình). TrongkiếntrúcbộnhớHavardmởrộngthườngsửdụngmộtsốlượngnhỏcáccontrỏ đểlấydữliệ utừvùngmãchươngtrìnhtheocáchnhúngvàotrongcáclệnhtứcthời. MộtsốChipviđiềukhiểnnhúngtiêubiểuhiệnnaysửdụngcấutrúcHavardlà8031, PIC,AtmelAVR90S.Nếusử dụngChip8031chúngtasẽnhậnthấyđiềunàythôngqua việctruy nhậplấy dữliệu ratừ vùngdữ liệuRAM hoặctừ vùngmãchươngtrình. Chúngtacómộtvàicontrỏđượcs ửdụngđểlấydữliệuratừbộnhớdữliệuRAM, nhưngchỉcóduynhấtmộtcontrỏDPTRcóthểđượcsửdụngđểlấydữliệuratừvùng mãchương trình. Hình2‐11 môtả nguyên lýkiến trúccủabộ nhớvon Neumann và Harvard. ƯuđiểmnổibậtcủacấutrúcbộnhớHarvardsovớikiếntrúcvonNeumannlàcóhai kênhtáchbiệtđểtruynhậpvàovùngbộnh ớmãchươngtrìnhvàdữliệunhờvậymà mãchươngtrìnhvàdữliệucóthểđượctruynhậpđồngthờivàlàmtăngtốcđộluồng traođổivớibộxửlý. www.boxmaths.com http://www.ebook.edu.vn 19 Hình2‐12:Nguyênlýđiềukhiểntáchkênhtruynhậpbusđịachỉvàbusdữliệu Bộnhớchươngtrình–PROM(ProgrammableReadOnlyMemory) Vùngđểlưumãchươngtrình.CóbaloạibộnhớPROMthôngdụngđượcsửdụngcho hệnhúngvàsẽđượcgiớithiệulầnlượtsauđây. EPROM Baogồmmộtmảngcáctransistorkhảtrình.Mãchươngtrìnhsẽđượcghitrựctiếpvàvi xửlýcóthểđọcrađểthựchiện.EPROMcóthểxoáđượcbằngtiacựctímvàcóthể được lậptrìnhlại.CấutrúcvậtlýcủaEPROMđượcmôtảnhưtrongHình2‐13. Hình2‐13:NguyênlýcấutạovàhoạtđộngxoácủaEPROM 20 BộnhớFlash CũnggiốngnhưEPROMđượccấutạob ởimộtmảngtransistorkhảtrìnhnhưngcó thể xoáđượcbằngđiệnvàchínhvìvậycóthểnạplạichươngtrìnhmàkhông cầntáchra khỏinềnphầncứngVXL.Ưuđiểmcủabộnhớflashlàcóthểlậptrìnhtrựctiếptrên mạchcứngmànóđangthựcthitrênđó. Hình2‐14:SơđồnguyênlýghépnốiEPROMvớiVXL Bộnhớdữliệu‐RAM Vùngđểlưuhoặctraođổidữliệutrunggiantrongquátrìnhthựchiệnchươngtrình. Hình2‐15:CấutrúcnguyênlýbộnhớRAM CóhailoạiSRAMvàDRAM www.boxmaths.com [...]... Một cổng bus 2 chiều 8‐bit (cổng A) và một cổng điều khiển 5‐bit (Cổng C) Cả hai chiều dữ liệu vào và ra đều đươc chốt. Cổng điều khiển 5‐bit (Cổng C) được sử dụng cho mục đích điều khiển và trạng thái cho cổng A để trao đổi dữ liệu 2 chiều 8 bit. Bộ định thời/Bộ đếm C8254 Hình 2‐27: Thanh ghi từ điều khiển chọn chế độ hoạt động cho 82C55A Khi đầu vào RESET được điều khiển ở mức cao thì tất cả các cổng sẽ được thiết lập hoạt ... cách khác, chương trình được hoàn thiện ngoại trừ một điều: Không có địa chỉ bộ nhớ nào chưa được gán bên trong các phần mã và dữ liệu. Nếu chúng ta không phải là đang phát triển phần mềm cho hệ nhúng thì quá trình biên dịch có thể kết thúc tại đây. Tuy nhiên, với hệ nhúng ngay cả hệ thống nhúng đã bao gồm cả hệ điều hành chúng ta vẫn cần phải có một mã chương ... đảm bảo để thực thi đúng theo thứ tự. Một ví dụ đơn giản nhất về sự phụ thuộc điều khiển là sự phụ thuộc điều khiển theo cấu trúc if…then…Phần thực thi trong phần “then” sẽ phụ thuộc câu lệnh điều kiện if. Ví dụ đoạn mã chương trình minh họa như sau: if (p1) { S1; } if (p2) { S2; } http://www.ebook.edu.vn www.boxmaths.com 62 Câu lệnh được điều khiển phụ thuộc vào p1 và S2 được điều khiển phụ thuộc p2 chứ không phải p1. ... bộ nhớ và thiết lập các điểm dừng khi thực hiện chạy chương trình. 3.4.5 Thiết kế hệ thống bằng máy tính Hệ thống này mô phỏng nền phần cứng thực trên PC cho đáp ứng hành vi giống như với vi mạch cứng thực và mô hình đối tượng được mô hình thực thi trên PC. Loại hệ thống này cũng tương tự như hệ thống mô phỏng offline tuy nhiên có ưu điểm hơn vì khả năng mô phỏng hành vi và đáp ứng của vi mạch nhúng chính xác hơn và trung thực ... của đối tượng. Rút ngắt và đơn giản hóa công việc xây dựng đối tượng. Mô hình phát triển thực Trong hệ thống phát triển này nền phần cứng nhúng đích được mô phỏng bằng mô hình chạy trên PC và đối tượng điều khiển cũng là mô hình mô phỏng chạy trên PC. Vì vậy quá trình phát triển thực chất là quá trình chạy mô phỏng hệ thống được thực hiện hoàn toàn trên PC. Với hệ thống này không thể thử nghiệm cho các sự kiện ... thời gian diễn biến thực của hệ thống. Hệ thống phát triển (software in the loop) 71 Hệ thống này sử dụng nền phần cứng nhúng đích thực với đối tượng thực. Tuy nhiên có sự hỗ trợ của công cụ phát triển để có thể cài đặt và thử nghiệm trực tiếp trên nền phần cứng thực. Đây là một dạng mô hình cho kết quả trung thực và chính xác nhất trong các dạng hệ thống phát triển nêu trên. Tuy nhiên các nền phần cứng này thường được phát ... dụng, còn với chương trình phát triển chạy trên hệ nhúng thì việc này phải được thực hiện bởi bộ định vị. Đây cũng chính là điểm khác biệt cơ bản khi thực hiện biên dịch một chương trình ứng dụng cho hệ nhúng. Thông tin về bộ nhớ vật lý của hệ thống phần cứng phát triển mà cần phải cung cấp cho bộ định vị GNU phải được định dạng theo kiểu biểu diễn của bộ liên kết. Thông tin này đôi khi được sử dụng để điều khiển một ... Trong bài viết này tác giả giới thiệu ngắn gọn về các chủng loại chip xử lý, điều khiển nhúng điển hình đang tồn tại và phát triển về một số đặc điểm và hướng phạm vi ứng dụng của chúng. Có thể kể ra hàng loạt các Chíp khả trình có thể sử dụng cho các bài toán thiết kế hệ nhúng như các họ vi xử lý/vi điều khiển nhúng (Microprocessor/ Microcontroller), Chip DSP (Digital Signal ... Sự phụ thuộc điều khiển phải được đảm bảo bởi 2 thuộc tính trong cơ chế pipeline đơn giản. Thứ nhất, các lệnh thực hiện trong chương trình phải đúng theo trình tự được điều khiển của nó. Trình tự này phải được đảm bảo rằng một lệnh mà phải thực thi trước một nhánh điều khiển thì phải thực hiện trước nhánh đó. Thứ hai, việc phát hiện ra sự xung đột về điều khiển (control hazard) sẽ đảm bảo rằng một lệnh mà được điều ... trong các phép tính Hazard do sự phụ thuộc điều khiển Kiểu phụ thuộc cũng khá phổ biến là do cấu trúc điều khiển. Sự phụ thuộc điều khiển được quyết định trình tự thực thi của một lệnh i theo lệnh rẽ nhánh đảm bảo sao cho nó được thực thi đúng như thứ tự mong muốn. Tất cả các lệnh ngoại trừ khối cơ bản đầu tiên của chương trình đều được điều khiển theo cấu trúc lệnh rẽ nhánh và phải được . Cáckháiniệmvề hệ nhúng 5 1.2 Lĩnhvựcứngdụngcủa hệ nhúng 7 1.3 Đặcđiểmcôngnghệvàxuthếpháttriểncủa hệ nhúng 8 1.3.1 Đặcđiểmcôngnghệ 8 1.3.2 Xuth ếpháttriểnvàsựtăngtrưởngcủa hệ nhúng. ăngnhanhhơnrấtnhiềutheosựpháttriển hệ nhúng. 1.1 Các khái niệm về hệ nhúng Hệ nhúng ? Trongthếgiớithựccủachúngtabấtkỳmộtthiếtbịhay hệ thống điện/điệntửcókhả năngxử lýthôngtin và điều khiển đều. hệ thống hoạtđộngvớiyêucầuthoảmãnràngbuộctrongkhungthờigianmềm,nếuviphạmvà sailệchnằmtrongkhoảngchophép thì hệ thống vẫncóthểhoạtđộngđượcvàchấp nhậnđược.Vídụnhư hệ thống phátthanhtruyềnhình,nếuthôngtintruyềnđitừtrạm pháttớingườinghe/nhìnchậmmộtvài giâythìcũngkhôngảnhhưởngđángkểđến tínhthờisựcủatinđượctruyềnđivàhoàntoànđượcchấpnhậnbởingườitheodõi. Thựctếthấyrằnghầuhết hệ nhúng làcác hệ thờigianthựcvàhầuhếtcác hệ thờigian thựclà hệ nhúng. Điều nàyphảnánhmốiquan hệ mậtthiếtgiữa hệ nhúng vàthờigian thựcvàtínhthờigian thựcđãtrởthànhnhưmộtthuộctínhtiêubiểu