luận văn tốt nghiệp thiết kế mạch quang báo sử dụng vi xử lý 8085

3 Luận văn tốt nghiệp Trang 3 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 4 I .LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI XỬ LÍ 1. Tóm tắt lòch sử phát triển của vi xử lí: Sự phát triển của Vi xử lí có thể chia ra thành 5 thế hệ sau: Thế hệ thứ nhất (1971 - 1973): Năm 1971, trong khi phát triển các vi mạch cho máy tính cầm tay, INTEL đã cho ra đời máy tính đầu tiên là 4004 (4 bit số liệu) và 8008 (8 bit). đặc điểm chung của Vi xử lí thế hệ này này là: Độ dài từ thường là 4 bit (có thể dài thêm). Công nghệ chế tạo PMOS (tốc độ thấp, giá rẻ, khả năng đưa ra dòng tải nhỏ) Tốc độ thực hiện lệnh là 1 –10 μs/lệnh với tần số xung đồng hồ là 0,1 – 0,8 MHz. Tập lệnh đơn giản, cần có nhiều vi mạch phụ trợ. Thế hệ thứ 2 (1974 - 1977): Đại diện cho thế hệ này là các Vi xử lí 8080, 8085 của INTEL và 6800, 6809 của MOTOROLA và Z80 của ZILOG. Ở thế hệ này, các Vi xử lí có tập lệnh phong phú hơn, có khả năng phân biệt đòa chỉ bộ nhớ với dung lượng 64 Kbyte. Một số Vi xử lí có khả năng phân biệt đươc 265 đòa chỉ cho các thiết bò ngoại vi. Tất cả các Vi xử lí thế hệ này là được sản xuất bằng công nghệ NMOS hoặc CMOS, tốc độ thực hiện lệnh là 1 – 8 μs/lệnh với tần số xung đồng hồ là 1 – 5 MHz. Thế hệ thứ 3 (1978 - 1982): Đại diện cho thế hệ này là các bộ Vi xử lí 8086/80186/80286 của INTEL và 68000 /68010 của MOTOROLA . Điểm ưu việt của các Vi xử lí thế hệ này so với các thế trước đó là chúng có tập lệnh đa dạng với các lệnh nhân, chia và lệnh thao tác với chuỗi kí tự. Khả năng phân biệt đòa chỉ cho bộ nhớ hoặc các thiết bò ngoại vi từ 1 Mbyte đến 16 Mbyte. Các Vi xử lí thế hệ này được sản xuất bằng công nghệ HMOS và cho phép đạt được tốc độ từ 0,1 μs/lệnh - 1μs/lệnh với tần số đồng hồ là 5 – 10 MHz. Thế hệ thứ 4 (1983 - 1989): Các bộ Vi xử lí đại diện cho thế hệ này là các vi xử lí 32 bit 80386/80486 và 64 Bit Pentium của INTEL, các vi xử lí 32 Bit 68020/68030/68040/68060 của MOTOROLA. Đặc điểm của các Vi xử lí thế hệ này là Bus đòa chỉ đều là 32 Bit và có khả năng làm việc với bộ nhớ ảo. Các bộ vi xử lí này đều có bộ quản lí bộ nhớ (MMU) và nhiều khi có cả các bộ đồng xử lí toán học ở bên trong. Các Vi xử lí thế hện này đều được sản xuất bằng công nghệ HCMO. Thế hệ thứ 5 (1990 - ?): 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 5 3. Cấu tạo cơ bản của vi xử lí: Về cơ bản vi xử lí có thể chia làm 3 khối chính: ̌ Đơn vò số học – logic (arithmatic – logic unit): Cơ sở của đơn vò số học - logic là một mạch cộng n bit, mạch cộng này còn được mở rộng thêm để thực hiện các phép xử lí khác nhau như tính số bù bậc hai, phép trừ, các hàm logic. ̌ Các thanh ghi (Registers): Thanh ghi giống như ô nhớù bên trong vi xử lí, điểm khác biệt ở chỗ là thanh ghi được phân biệt bằng tên thay vì bằng đòa chỉ như ô nhớù. Thanh ghi dùng để chứa dữ liệu, các kết quả trung gian của phép tính, số lượng thanh ghi ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ xử lí vì số lần truy xuất bộ nhớ sẽ ít đi. Vì vậy, các vi xử lí hiện đại thường có nhiều thanh ghi. ̌ Đơn vò điều khiển (Control unit): Là phần quan trọng nhất trong vi xử lí, mọi hoạt động của máy tính được phối hợp một cách chặt chẽ bởi các tín hiệu được tạo ra từ đơn vò điều khiển. Máy tính thi hành tuần tự từng chỉ thò của chương trình cho đến khi có lệnh dừng hoặc thao tác vòng lặp. Chương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ dưới dạng tổ hợp các bit gọi là mã đối tượng. Nhưng để dễ viết chương trình một chỉ thò thường được viết dưới dạng gợi nhớ. Ở dạng gợi nhớ một chỉ thò được chia làm hai phần: Mã công tác (operation code): Cho biết thao tác mà vi xử lí phải thực hiện. Toán hạng (operand): Được viết theo sau mã công tác, cho biết vò trí dữ liệu cần phải xử lí. Ở dạng mã đối tượng, một chỉ thò được tạo nên từ một hoặc nhiều byte. Byte đầu tiên chính là mã công tác. Quá trình thi hành một chỉ thò được chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Nhập mã công tác vào thanh ghi chỉ thò bằng một chu kì đọc dữ liệu của ô nhớ có nội dung của bộ đếm chương trình. Giai đoạn 2: Thi hành chỉ thò bao gồm cả việc đọc các byte kế tiếp trong bộ nhớ (đối với các chỉ thò nhiều byte). Sau đó, các toán hạng được xử lí theo qui đònh của mã công tác. Trong thực tế hai giai đọan thi hành chỉ thò nêu trên lại được chia làm nhiều bước nhỏ gọi là vi chỉ thò . Đơn vò điều khiển phát ra tín hiệu để điều khiển các vi chỉ thò theo một chương trình gọi là chương trình vi mô. 4 . Đặc điểm của vi xử lí: Độ dài từ dữ liệu (Data word): Đây là đặc điểm quan trọng của vi xử lí, nói lên khả năng trao đổi dữ liệu giữa vi xử lí với các thiết bò khác. Hiện nay, có nhiều vi xử lí với độ dài từ dữ liệu từ: 8bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Bảng 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 6 dưới đây liệt kê một số vi xử lí 8 bit thông dụng: TÊN HÃNG SẢN XUẤT 8080, 8085 INTEL MC6800, MC6802 MOTOROLA Z80 ZILOG F8 FAIRCHILD TMS9985 TEXAS INSTRUCTMENT Ưu điểm của vi xử lí nhiều bit là: Cùng thời gian truy xuất bộ nhớ thì lượng thông tin thì lượng thông tin truyền đi nhiều hơn. Độ chính xác cũng tăng mà không làm tăng thời gian tính toán. Độ dài từ dữ liệu tăng cũng làm tăng số lượng dây dẫn trong bus dữ liệu. Do đó số chân vi xử lí cũng phải nhiều. Điền này được giải quyết bằng cách dùng phương pháp đa lộ thời gian (Timer multiplexer), phương pháp này làm giảm vận tốc truyền dữ liệu. Dưới đây là một số vi xử lí 16 bit thông dụng: TÊN HÃNG SẢN XUẤT 8086 INTEL MC68000 MOTOROLA Z8000 ZILOG LSI11 DIGITAL EQUIPMENT Độ dài từ đòa chỉ: Độ dài từ đòa chỉ cho biết số lượng ô nhớ mà vi xử lí có thể liên hệ trực tiếp, độ dài của các thanh ghi cần thiết cho việc đònh đòa chỉ (thanh ghi đòa chỉ, bộ đếm chương trình) cũng phải có kích thước tương ứng. Thông thường độ dài từ đòa chỉ ít nhất là 16 bit tương đương 64K đòa chỉ. Tập lệnh và các cách đặt đòa chỉ : Tập lệnh (Instruction Set) là tập hợp tất cả các lệnh điều khiển vi xử lí. Do cấu tạo phân cứng khác nhau nên mỗi vi xử lí có một tập lệnh khác nhau. Số lượng các lệnh cơ sở (không kể khả năng đònh đòa chỉ khác nhau) đối với vi xử lí 8 bit khoảng từ 50 đến 80, vi xử lí 16 bit còn có thêm các lệnh phức tạp cho đơn vò số học – logic và khối xuất - nhập nên có vào khoảng 90 lệnh. Cấu tạo một lệnh gồm hai phần: Mã công tác cho biết thao tác mà máy phảùi thực hiện, và toán hạng cho biết vò trí của lệnh cần xử lí. Có rất nhiều cách để chỉ vò trí của số liệu như trình bày sau đây: Đònh đòa chỉ trực tiếp bằng thanh ghi: Trong phương pháp này, toán hạng là kí hiệu của các thanh ghi và dữ liệu cần xử lí là nội dung chứa trong thanh ghi đó. Đònh đòa chỉ gián tiếp bằng thanh ghi: Trong trường hợp này toán hạng không phải là đòa chỉ của số liệu mà chỉ là dấu hiệu cho biết vò trì nơi chứa 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 7 đòa chỉ của số liệu. Đònh đòa chỉ trực tiếp: Toán hạng là đòa chỉ của dữ liệu cần được xử lí. Đònh điạ chỉ tức thời : Toán hạng chính là dữ liệu cần được xử lí. Đònh đòa chỉ ngầm đònh: trong phương pháp này vò trí hoặc giá trò của số liệu cần được xử lí được hiểu ngầm nhờ mã công tác . Ngoài các đặc điểm trên, vi xử lí cần có các đặc điểm khác cần lưu ý: Công nghệ chế tạo linh kiện. Số lượng nguồn cung cấp. Tần số xung đồng hồ. Khả năng truy xuất bộ nhớ: Dung lượng bộ nhớ mà vi xử lí có thể truy xuất là một phần trong cấu trúc của vi xử lí. Các vi xử lí đầu tiên bò giới hạn về khả năng truy xuất bộ nhớ. Vi xử lí 4004 có 14 đường đòa chỉ nên có thể truy xuất được 2 14 = 16384 ô nhớ. Vi xử lí 8 bit có 16 đường đòa chỉ nên có thể truy xuất được 2 16 = 65536 ô nhớ. Vi xử lí 32 bit như 80386 hay 68020 có thể truy xuất 4G ô nhớ. Vi xử lí có khả năng truy xuất bộ nhớ càng lớn nên có thể truy xuất các chương trình lớn. Tùy theo ứng dụng cụ thể mà chọn vi xử lí thích hợp. Tốc độ làm việc của vi xử lí: Tần số xung clock cung cấp cho vi xử lí làm việc quyết đònh đến tốc độ làm việc của vi xử lí. Vi xử lí có tốc độ làm việc càng lớn thì khả năng xử lí lệnh càng nhanh. Tần số xung clock làm việc của các vi xử lí được cho bởi các nhà chế tạo. Tên Tần số xung clock Chiều dài từ dữ liệu 8051 12 MHz 8 bit Z80A 4 MHz 8 bit Z80B 6 MHz 8 bit 80286 16 MHz 16 bit 80486DX2-66 66 MHz 32 bit PENTIUM 66MHz 32 bit II. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VI XỬ LÍ 8085A 1 . GIỚI THIỆU CHUNG a .Các họ vi xử lí 8 bit: Vi xử lí 8 bit là sự cải tiến của vi xử lí 4 bit. Các vi xử lí này ra đời vào thập niên 70, có rất nhiều hãng chế tạo ra vi xử lí 8 bit như Intel, Motorola, Zilog… Các vi xử lí của Intel luôn bắt đầu từ các con số 80XX, được tính từ vi xử lí 8 bit trở về sau như 8085, 8086, 80186 Bảng sau đây sẽ liệt kê một số vi xử lí của hãng Intel: 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 8 Tên Năm Chiều dài thanh ghi Bus dữ liệu Bộ nhớ 4040 1971 4 4 1K 8088 1972 8 8 16K 8080 1974 8 8 64K 8085 1974 8 8 64K 8086 1978 16 16 1M 8088 1980 16 8 1M 80186 1982 16 16 1M 80188 1982 16 16 1M 80286 1982 16 16 16M 80386 1985 32 32 70T 80386SX 1988 32 16 70T 80486 1989 32 32 70T Chú ý : K = Kilo(2 10 ) , M = Mega(2 20 ) , T = Tera(2 40 ) b .Các đặc tính cơ bản của Vi xử lí 8085A: Vi xử lí 8085A là một vi xử lí bit kênh N có các đặc tính sau: ̌ Nguồn nuôi 5v ± 10% ; I max = 170 mA. ̌ Tần số xung đồng hồ 6 Mhz. ̌ Mạch tạo xung đồng hồ được tích hợp, có thể dùng thạch anh, RC hoặc LC ráp thêm bên ngoài. ̌ Chức năng điều khiển hệ thống được tích hợp trên mạch. ̌ Có 4 vectơ ngắt: Trong đó có một yêu cầu ngắt không che được (Non- markable interrupt) và một tích hợp với 8080A ̌ Có cổng I/O nối tiếp . ̌ Phần mềm tương thích 100% với 8080A. ̌ Thực hiện được các phép tính số học: Thập phân, nhò phân và số 16 bit. ̌ Đònh đòa chỉ trực tiếp 64 Kbyte ô nhớ. Họ 8085 của hãng Intel là một sản phẩm mới có tập lệnh tương thích 100% với họ 8080A và được thiết kế nhằm tăng tốc độ làm việc của hệ thống dùng 8080 trước đây, nhờ mật độ tích hợp cao của vi mạch cho phép giảm tới mức tối thiểu số lượng linh kiện. Trong mạch còn 3 IC cơ bản: 8085(CPU); 8155(RAM) và 8355/8755 (ROM/PROM), 8085 còn kết hợp tất cả các tính năng của vi mạch tạo xung đồng hồ 8224 và vi mạch điều khiển hệ thống 8228. Vi xử lí 8085 có cấu tạo Bus dữ liệu đa lộ, đòa chỉ được tách ra từ 8 bit chung đòa chỉ/dữ liệu, chốt đòa chỉ bên trong của vi mạch nhớ 8155/8355/8755 cho phép ghép trực tiếp với 8085. 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 9 2 . CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 8085: a . Sơ đồ chân: Hình 2 .1: Sơ đồ chân của Vi xử lí 8085 b . Chức năng, dạng tín hiệu, trạng thái các chân của vi xử lí 8085 được liệt kê ở bảng sau: Chân Ký hiệu In/Out 3 state Ý nghóa 1 , 2 X 1 , X 2 I X 1 , X 2 : là hai ngõ vào đặt thạch anh, mạch RC, LC để xác đònh tần số xung đồng hồ, có thể đưa xung dao động ngoài vào X 1 thay cho thạch anh. 3 RESET OUT O Tín hiệu đồng bộ xung đồng hồ cho biết CPU đang trong trạng thái Reset, có thể dùng để đặt lại hệ thống. 4 SOD O Serial output data: Dữ liệu ra nối tiếp được điều khiển bởi lệnh SIM. 5 SID I Serial input data: Ngõ vào nối tiếp được đặt vào bit 7 của bộ tích lũy khi thi hành chỉ thò RIM. 6 TRAP I Tín hiệu yêu cầu ngắt không ngăn được, nó được nhận dạng cùng lúc như INTR và có mức ưu tiên cao nhất trong các yêu cầu ngắt. 7,8,9 INTR I Interrupt request: Được dùng như một ngắt công dụng chung, ngắt chỉ được lấy mẫu trong suốt chu kì xung đồng hồ cuối cùng của chỉ thò. Khi ngắt tác động đến bộ đếm chương trình sẽ không tăng nội dung và tín hiệu INTA\ sẽ được tạo ra trong suốt chu kì lệnh Restart hoặc CALL có thể được A9 A10 A12 A15 A14 A11 X 2 SOD TRAP AD1 X 1 RESET SID RST 7.5 RST 6.5 RST 5.5 INTR INTA \ AD0 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 V SS A8 A13 S 0 ALE WR \ RD \ S 1 IO/M \ READY RESET IN CLK OUT HLDA HOLD Vcc 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 10 chèn vào để nhảy đến chương trình phục vụ ngắt, INTR được cho phép và ngăn bằng phần mềm. Ngắt này mất hiệu lực khi reset và được chấp nhận tức thời sau một ngắt khác. 11 INTA\ O Interrupt acknowledge: Được dùng thay cho RD\ trong chu kì lệnh sau khi một INTR chấp nhận, tín hiệu này có thể được dùng để tác động vi xử lí ngắt 8259 hoặc các cổng ngắt khác. 19-12 AD7-AD0 0-3 Address/Data: Bus đa lộ đòa chỉ byte thấp đòa chỉ của bộ nhớ hoặc cổng I/O trong khoảng thời gian chu kì xung đồng hồ đầu tiên và là 8 bit dữ liệu trong khoảng chu kì đồng hồ thứ hai và thứ ba, các chân này ở trạng thái Z cao trong chế độ HOLD và HALT. 20 Vss Ground. 21-28 A15-A8 0-3 Byte cao đòa chỉ của bộ nhớ 8 bit, các chân này ở trạng thái Z cao trong các chế độ HOLD và HALT. 30 ALE 0-3 Address latch enable : Ngõ ra chốt đòa chỉ ở mức cao trong khoảng thời gian chu kì đồng hồ đầu tiên (lúc này các chân AD0-AD7 là byte thấp đòa chỉ), cho phép đòa chỉ được đưa vào chốt đòa chỉ trên mạch ngoại vi, các chân này được treo lên trạng thái Z cao trong chế độ HOLD và HALT. 31 WR\ 0-3 Write :Dữ liệu trên bus dữ liệu đang được ghi vào bộ nhớ hoặc cổng I/O, dữ liệu được thiết lập lại tại cạnh xuống của xung WR\, chân này treo lên trạng thái Z cao ở chế độ HOLD và HALT 32 RD\ 0-3 Read: Dữ liệu được đọc từ bộ nhớ hoặc cổng I/O và truyền trên bus dữ liệu, ở trạng thái Z cao trong chế độ HOLD và HALT. 29,33,34, S0,S1, IO/M\ 0-3 Ba bit này cho biết trạng thái chu kì máy. 35 READY I Nếu chân Ready ở mức cao trong suốt chu kì đọc hoặc ghi có nghóa là bộ nhớ hoặc thiết bò ngoại vi đã sẵn sàng để gởi hoặc nhận dữ liệu. Khi Ready ở mức thấp CPU sẽ chờ trước khi hoàn tất chu kì đọc/ghi. 36 RESET IN I Tín hiệu vào đặt bộ đếm chương trình về không, xóa cờ cho phép ngắt và FF HOLDA, các cờ và các thanh ghi khác không ảnh hưởng (ngoại trừ thanh ghi chỉ thò), CPU sẽ duy trì trạng thái reset khi chân này ở mức thấp. 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 11 37 CLK O Ngõ ra đồng hồ có tần số bằng phân nửa tần số dao động tại X 1 39 HOLD I Một linh kiện tác động nào đó dùng tín hiệu này để yêu cầu CPU nhường quyền sử dụng bus đòa chỉ và dữ liệu , khi nhận được yêu cầu này CPU sẽ nhường bus ngay sau khi hoàn tất chu kì máy hiện hành . CPU chỉ có thể chiếm lại bus khi không còn tín hiệu HOLD , khi chấp nhận lệnh HOLD của các đường đòa chỉ , dữ liệu , RD\ , WR\ , IO/M\ và ALE được treo lên trạng thái Z cao . 38 HLDA O Hold acknowledge : Tín hiệu ra cho biết CPU đã chấp nhận yêu cầu HOLD và nó sẽ nhường bus trong chu kì đồng hồ kế tiếp , HOLDA về mức thấp khi không còn yêu cầu HOLD , CPU chiếm lại bus trong vòng nữa chu kì đồng hồ sau khi HOLDA ở mức thấp 40 Vcc Power : Nguồn cung cấp +5V c . Giản đồ thời gian của chu kì bus Hình 1.2 : Giản đồ của chu kì đọc Mỗi chu kì bus tương đương với chu kì máy. Mối liên hệ thời gian của các tín hiệu luôn khác nhau đối với mỗi loại chu kì máy. 8085 có 4 loại chu kì máy: chu kì READ, chu kì WRITE, chu kì INTERRUPT ACKNOWLEDGE và chu kì DMA. Đối với chu kì đọc, có 3 sự thay đổi: đọc bộ nhớ, đọc IO và đón giải 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 12 mã lệnh. Sơ đồ thời gian đọc bộ nhớ hoặc đọc IO không có trạng thái chờ. Ở chu kì T 1 , bus AD 7 -AD 0 đóng vai trò là bus đòa chỉ A 7 -A 0 , tín hiệu ALE lên mức logic 1 ở chu kì T1 nên tín hiệu ALE dùng để chốt 8 bit đòa chỉ thấp A 7 -A 0 vào một IC chốt. Tín hiệu RD\ vẫn ở mức logic 1 nên quá trình giao tiếp dữ liệu chưa xảy ra. Ở chu kì T 2 và T 3 , bus AD 7 -AD 0 đóng vai trò là bus dữ liệu D 7 -D 0 . Tín hiệu ALE lên mức logic 0 nên đòa chỉ trong IC vẫn không thay đổi. Tín hiệu RD\ xuống mức logic 0 nên bus dữ liệu D 7 -D 0 chưa đóng vai trò là bus nhận dữ liệu. Trong cả 3 chu kì T 1 , T 2 , T 3 các đường đòa chỉ A 15 - A 8 , IO/M\ , S 1 , S 2 , vẫn ở ổn đònh trạng thái. Trong chu kì bus D 7 -D 0 nhận dữ liệu các bit đòa chỉ A 7- A 0 được chốt trong IC chốt và các bit đòa chỉ cao A 15 -A 8 vẫn không thay đổi nên vi xử lí sẽ nhận đúng dữ liệu của ô nhớ cần truy xuất. Vi xử lí đang đọc bộ nhớ I/O chỉ được phân biệt bằng tín hiệu IO/M\. Chu kì máy thực hiện một lệnh gồm 4 đến 6 chu kì xung clock. Chu kì thực hiện được chia làm hai quá trình đón lệnh và thực hiện lệnh. Quá trình đón lệnh giống như quá trình đọc bộ nhớ tốn khoảng 3 chu kì xung clock từ T 1 đến T 3 . Quá trình giải mã và thực hiện lệnh tốn thêm 1 đến 3 chu kì xung clock từ T 4 đến T 6 tùy theo độ phức tạp của lệnh. Trong trường hợp vi xử lí có tốc độ làm việc cao hơn bộ nhớ khi có dữ liệu truy xuất sẽ bò sai. Ở chu kì đọc từ bộ nhớ hay ghi dữ liệu lên bộ nhớ luôn xảy ra ở chu kì T 2 và T 3 . Nếu bộ nhớ có tốc độ làm việc chậm hơn không kòp gởi dữ liệu ra ở 2 chu kì này thì vi xử lí sẽ nhận một dữ liệu không xác đònh hay dữ liệu gởi đến bộ nhớ sẽ bò mất. Trường hợp này được xử lí bằng cách xen thêm một vài chu kì xung clock vào giữa chu kì T 2 và T 3 bằng cách dùng chân tín hiệu vào READY. Các chu kì xung clock thêm vào gọi là các chu kì đợi T W . Hình 1.3 Giản đồ thời gian của các tín hiệu khi vi xử lí bò tác động bởi các tín hiệu ngắt khác nhau. Trong một quá trình ngắt, vi xử lí sẽ mất một vài chu kì [...]... đặt kết quả thanh ghi A và cập nhật sự thay đổi các bit trong thanh ghi trạng thái thì sự kết nối giữa A và ALU chấm dứt Các thanh ghi tạm thời trở lại trạng thái sẵn sàng chờ lệnh tiếp theo 3 Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Trang 21 Trang 22 3 Luận văn tốt nghiệp I THIẾT KẾ MAINBOARD 1 Thiết kế bộ nhớ Bộ nhớ là nơi lưu trữ các chương trình do người thiết kế muốn yêu cầu vi xử lí... trình Sơ đồ khối của vi xử lí sẽ trình bày cấu trúc của một vi xử lí Mỗi vi xử lí khác nhau đều có cấu trúc khác nhau Ví dụ vi xử lí 8 bit sẽ khác với vi xử lí 16 bit Với mỗi vi xử lí đều có một sơ đồ cấu trúc bên trong và được cho trong các sổ tay của nhà chế tạo Sơ đồ cấu trúc ở dạng khối rất tiện lợi và dễ trình bày nguyên lí hoạt động của vi xử lí : Trang 14 3 Luận văn tốt nghiệp INTR INTA\ RST... ROM ra mạch quang báo Do dung lượng của RAM còn hạn chế nên các câu thông báo cần xuất ra Quang báo tương đối không dài b Thiết kế chi tiết Kết nối tổng quát Vi xử lí với bộ nhớ : Vi xử lí và bộ nhớ giao tiếp qua 3 Bus chính là Bus đòa chỉ, Bus dữ liệu và Bus điều khiển Sơ đồ kết nối được minh họa bằng hình ảnh dưới đây: Hình 2 1 Hoạt động : Hoạt động giao tiếp chủ yếu của vi xử lí và bộ nhớ là vi c... Trong mạch quang báo này, cả hai EPROM đều được dùng để chứa chương trình hệ thống và các chương trình con nên Bus dữ liệu giữa ROM với Vi xử lí là Bus một chiều Bus dữ liệu giữa RAM với Vi xử lí là Bus hai chiều c Thiết kế mạch giải mã đòa chỉ : Bộ nhớ và Vi xử lí giao tiếp qua 13 đường đòa chỉ Để vi c truy xuất đòa chỉ được chính xác tránh nhầm lẫn thì ta phải thiết kế mạch giải mã đòa chỉ Vi c... Kbyte Như vậy vùng nhớ 64 kbyte chỉ sử dụng 24 Kbyte đầu tiên có đòa chỉ từ 0000H - 5FFFH Trong đó, vùng nhớ của 2 EPROM từ 0000H - 3FFFH, vùng còn lại của SRAM Sơ đồ kết nối chi tiết: Trang sau 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 24 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 25 Các chân A12 - A0 của các IC nhớ được đưa lên bus đòa chỉ và nối vào chân A12 - A0 của vi xử lí Tuy nhiên Vi xử lí 8085 có chân AD0 - AD7 được tích... đến dữ liệu Vi xử lí luôn kiểm tra ngõ vào HOLD, nếu tín hiệu này xuống mức logic 0 thì Vi xử lí sẽ trở lại thực hiện đúng công vi c đang xử lí Hình 1.4 d Sơ đồ khối của vi xử lí: Cấu trúc của tất cả các vi xử lí đều có các khối cơ bản như ALU, các thanh ghi, khối điều khiển là các mạch logic Để nắm rõ nguyên lí làm vi c của vi xử lí cần phải khảo sát nguyên lí kết hợp các khối với nhau để xử lí một... động đọc dữ liệu Vi xử lí tạo ra một đòa chỉ của ô nhớ cần đọc dữ liệu, sau đó đặt đòa chỉ lên bus đòa chỉ IC giải mã sẽ giúp cho Vi xử lí chọn đòa chỉ chính xác Vi xử lí tác động tín hiệu điều khiển đọc ở bus điều khiển, cụ thể là lệnh RD\ IC nhớ đặt dữ liệu từ ô nhớ đã được chọn lên bus dữ liệu để truyền vào Vi xử lí Kết nối chi tiết Vi xử lí với bộ nhớ : Vi c kết nối giữa Vi xử lí và bộ nhớ phải... clock thì vi xử lí không làm vi c Mạch tạo xung clock là các mạch dao động, tín hiệu được đưa đến ngõ vào clock của vi xử lí Có nhiều vi xử lí tích hợp mạch tạo dao động ở bên trong, khi đó chỉ cần thêm thạch anh bên ngoài Bus dữ liệu bên trong vi xử lí (Internal data bus): Bus dữ liệu dùng để kết nối các thanh ghi bên trong và ALU với nhau, tất cả các dữ liệu điều khiển chuyển trong vi xử lí đều... Bus dữ liệu bên trong có thể kết nối ra Bus bên ngoài khi vi xử lí cần truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 20 hay các thiết bò vào/ra Bus dữ liệu bên ngoài cũng là Bus dữ liệu hai chiều vì vi xử lí có thể nhận dữ liệu từ bên ngoài hay gởi dữ liệu ra Để biết trình tự làm vi c của Bus dữ liệu bên trong vi xử lí hoạt động như thế nào, hãy cho vi xử lí thực hiện một lệnh cộng... Để phân biệt được vi c giải mã bộ nhớ hay IO thì vi xử lí còn có thêm chân IO/M\ Chân này có hai trạng thái làm vi c, khi ở mức logic thấp nghóa là Vi xử lí yêu cầu vi c giải mã kiểu bộ nhớ, còn khi ở mức logic cao nghóa là Vi xử lí yêu cầu giải mã kiểu IO Sơ đồ mạch giải mã kiểu bộ nhớ: Hình 2 3 2 THIẾT KẾ KHỐI GIAO TIẾP XUẤT NHẬP : Khối IO là bộ phận giao tiếp giữa Vi xử lí với các thiết bò bên ngoài, . Tùy theo ứng dụng cụ thể mà chọn vi xử lí thích hợp. Tốc độ làm vi c của vi xử lí: Tần số xung clock cung cấp cho vi xử lí làm vi c quyết đònh đến tốc độ làm vi c của vi xử lí. Vi xử lí có tốc. lệnh tiếp theo. 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 21 CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3 Luận văn tốt nghiệp Trang 22 I . THIẾT KẾ MAINBOARD 1 . Thiết kế bộ nhớ Bộ nhớ. ra mạch quang báo. Do dung lượng của RAM còn hạn chế nên các câu thông báo cần xuất ra Quang báo tương đối không dài. b. Thiết kế chi tiết Kết nối tổng quát Vi xử lí với bộ nhớ : Vi xử