giới thiệu về vi điều khiển 8051

CH ƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Thuật ngữ Một hệ máy tính Computer system bao gồm các thiết bị ngoại vi peripheral device ñể giao tiếp với con là phần mềm software.. CH

Trang 1

GV LÊ TIẾN DŨNG

Bộ môn Tự ựộng hóa Ờ Khoa điện

Trường đại học Bách khoa Ờ đại học đà Nẵng

Trang 2

NỘI DUNG MÔN HỌC

Trang 4

là hãng truyền thông BUSICOM

Intel-4004 là kết quả của một ý tưởng quan trọng trong kỹ thuật vi xử lý số đó là một kết cấu logic mà có thể thay ựổi ựược chức năng của nó bằng chương trình ngoài chứ không phát triển theo hướng tạo ra một cấu trúc cứng chỉ thực hiện một số chức năng nhất ựịnh như trước ựây

Trang 5

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.1 Mở ñầu

Sau ñó, các bộ vi xử lý mới liên tục ñược ñưa ra thị trường

và ngày càng ñược phát triển, hoàn thiện hơn trong các thế hệ sau:

- Vào năm 1971, hãng Intel ñưa ra bộ vi xử lý 8-bit ñầu tiên với tên Intel-8008

- Năm 1975, Intel chế tạo bộ vi xử lý 8-bit 8080 và 8085.

- Cũng vào khoảng thời gian 1975, một loạt các hãng

khác trên thế giới cũng ñã giới thiệu các bộ vi xử lý tương tự:

6800 của Motorola với 5000 tranzitor, Signetics 6520, 1801 của RCA, kế ñến là 6502 của hãng MOS Technology và Z80 của hãng Zilog.

Trang 6

xử lý và là chip ñầu tiên trong họ vi ñiều khiển MCS-48

một CPU, 1K byte EPROM, 64 byte RAM, 27 chân xuất nhập và một bộ ñịnh thời 8-bit IC này và các IC khác tiếp

(control-oriented application)

Trang 7

Năm 1983, Intel ñưa ra bộ vi xử lý 80286 dùng trong các máy vi

tính họ AT (Advanced Technology) Năm 1987, Intel ñưa ra bộ vi

xử lý 80386 32-bit Năm 1989 xuất hiện xuất hiện bộ vi xử lý Intel

80486 là cải tiến của Intel 80386 với bộ nhớ ẩn và mạch tính phép toán ñại số dấu phẩy ñộng.

Trang 9

và 2 bộ ñịnh thời 16-bit – một số lượng mạch ñáng chú ý

trong một IC ñơn

Trang 11

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Kiến trúc máy tính hay kiến trúc vi ñiều khiển cũng tương

tự nhau (Vi ñiều khiển còn ñược gọi là MicroComputer) Do

ñó, trong phần mở ñầu này chúng ta có thể tìm hiểu về kiến trúc máy tính, ñể làm cơ sở hiểu rõ về kiến trúc vi ñiều khiển.

Máy tính (computer) ñược ñịnh nghĩa bởi 2 ñiểm chính:

- Khả năng ñược lập trình ñể thao tác trên dữ liệu màkhông cần ñến sự can thiệp của con người

- Khả năng lưu trữ và khôi phục dữ liệu

Trang 12

CH ƯƠNG 1:

1.2 Thuật ngữ

Một hệ máy tính (Computer system) bao gồm các

thiết bị ngoại vi (peripheral device) ñể giao tiếp với con

là phần mềm (software).

Sơ ñồ khối ñơn giản, không chi tiết của một hệ máy tính như hình vẽ sau:

Trang 13

CH ƯƠNG 1:

Trang 14

CH ƯƠNG 1:

Một hệ máy tính bao gồm:

- Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên RAM (Random Access Memory).

- Bộ nhớ chỉ ñọc ROM (Read Only Memory).

- Bus ñịa chỉ (address bus).

- Bus dữ liệu (data bus).

- Bus ñiều khiển (control bus).

- Các mạch giao tiếp (interface circuit) kết nối các bus của hệ thống

với các thiết bị ngoại vi (Peripheral devices).

Trang 15

CH ƯƠNG 1:

1.3 ðơn vị xử lý trung tâm

CPU, trái tim của hệ máy tính, quản lý tất cả các hoạt ñộng của

hệ và thực hiện tất cả các thao tác trên dữ liệu.

Hầu hết các CPU chỉ bao gồm một tập các mạch logic thực hiện liên tục 2 thao tác: Tìm n ạp lệnh và th ực thi lệnh

CPU có khả năng hiểu và thực thi các lệnh dựa trên một tập các mã nhị phân, gọi là tập lệnh (instruction set) Mỗi một mã

nhị phân biểu diễn một thao tác ñơn giản Các lệnh này thường là các lệnh số học (cộng, trừ, nhân, chia), các lệnh logic (AND, OR, NOT,…), các lệnh di chuyển dữ liệu hoặc các lệnh rẽ nhánh.

Trang 16

CH ƯƠNG 1:

Bên trong CPU bao gồm:

+ M ột tập các thanh ghi (Register): Có nhiệm

vụ lưu giữ tạm thời các thông tin.

+ M ột ñơn vị số học ALU (Arithmetic-logic unit): Có nhiệm vụ thao tác trên các thông tin.

+ M ột ñơn vị giải mã và ñiều khiển

(Instruction decode and control unit): Có nhiệm

vụ xác ñịnh các thao tác cần thực hiện và thiết lập các hoạt ñộng cần thiết ñể thực hiện thao tác.

Trang 17

CH ƯƠNG 1:

+ Thanh ghi l ệnh (Instruction Register) : Lưu giữ mã nhị phân của lệnh ñể ñược thực thi.

Counter) : Lưu giữ ñịa chỉ của lệnh kế tiếp trong bộ nhớ cần ñược thực thi Mỗi khi CPU nhận mã lệnh từ bộ nhớ ROM, thì bộ nhớ chương trình ñược tăng lên 1 ñể trỏ ñến lệnh kế tiếp

Trang 18

CH ƯƠNG 1:

Trang 19

CH ƯƠNG 1:

Các bước CPU tìm n ạp lệnh ñược thực hiện

Trang 20

CH ƯƠNG 1:

3 - Dữ liệu (Opcode của lệnh) ñược ñọc từ ROM (RAM) và ñưa lên bus dữ liệu.

4 - Opcode ñược chốt vào thanh ghi lệnh bên trong CPU.

5 - PC ñược tăng ñể chuẩn bị tìm nạp lệnh kế tiếp từ bộ nhớ.

Trang 21

bị lệnh kế tiếp

Trang 22

CH ƯƠNG 1:

Giai ñoạn thực thi lệnh:

Bao gồm việc giải mã opcode và tạo ra các tín hiệu ñiều khiển Các tín hiệu này ñiều khiển việc xuất nhập giữa các thanh ghi nội với ALU và thông báo ñể ALU thực hiện các thao tác ñã ñược xác ñịnh

Các lệnh phức tạp hơn ñòi hỏi thêm nhiều bước nữa, chẳng hạn như ñọc byte dữ liệu thứ 2 và byte dữ liệu thứ

3 ñể thực hiện thao tác

Trang 23

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.4 Bộ nhớ bán dẫn: RAM và ROM

Chương trình và Dữ liệu ñược lưu giữ trong bộ nhớ

Các bộ nhớ ñược truy xuất trực tiếp bởi CPU bao gồm

chỉ ñọc

Trang 25

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.5 Các BUS: ðỊA CHỈ, DỮ LIỆU VÀ ðIỀU KHIỂN

trí ñã xác ñịnh và ñặt byte này lên bus dữ liệu.

Với thao tác ghi , CPU xuất dữ liệu lên bus dữ liệu Nhờ vào tín hiệu ñiều khiển, bộ nhớ nhận biết ñây là thao tác ghi và lưu dữ liệu vào vị trí ñã ñược xác ñịnh.

Trang 26

“Dữ liệu”: ðược hiểu là “thông tin” di chuyển trên bus

Trang 28

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.6 Các thiết bị xuất/nhập

Các thiết bị xuất nhập hay các thiết bị ngoại

vi của máy tính cho ta ñường truyền thông giữa máy tính với thế giới bên ngoài.

Tổng quát có 3 loại thiết bị xuất nhập là các thiết bị lưu trữ lớn, các thiết bị giao tiếp với con người và các thiết bị ñiều khiển, kiểm tra.

Trang 29

CH ƯƠNG 1:

1 Các thiết bị lưu trữ lớn

Lưu trữ các lượng lớn thông tin (chương trình hoặc

dữ liệu) mà các thông tin này không thể chứa ñủ trong RAM tương ñối nhỏ của máy tính.

Ví dụ: CD-ROM.

2 Các thiết bị giao tiếp với con người

Ví dụ: Thiết bị ñầu cuối hiển thị video VDT, máy in.

Trang 30

CH ƯƠNG 1:

3 Các thiết bị ñiều khiển/kiểm tra

Các thiết bị ñiều khiển là các thiết bị xuất hoặc các bộ kích thích, cơ cấu chấp hành.

Các thiết bị kiểm tra là các thiết bị nhập hoặc các cảm biến biến ñổi các ñại lượng phi ñiện như ánh sáng, áp suất, tốc ñộ… Thành các ñại lượng ñiện.

Trang 31

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.7 Chương trình: LỚN và NHỎ

3 cấp phần mềm có vị trí ở giữa người sử dụng và phần cứng của một hệ máy tính: Phần mềm ứng dụng (application software), hệ ñiều hành (operating system) và các chương trình con xuất nhập (input/output subroutine).

Trang 32

I/O Port

(a) General-Purpose Microcessor System

Address bus

(b) Microcontroller

Trang 33

- Cố ñịnh lượng ROM, RAM, I/O port trên chip

- CPU ñơn chip, riêng biệt, các

thành phần thêm vào là RAM,

ROM, I/O, Timer bên ngoài ñể

tạo thành một hệ vi xử lý.

- Lượng ROM, RAM, I/O,

Ports tùy ý.

Vi ñiều khiển (Hệ) Vi xử lý

1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG

Trang 34

Trong quá khứ các thiết kế như vậy yêu cầu hàng chục thậm chí hàng trăm vi mạch số.

Trang 35

- Có các mạch bên trong và các lệnh dành cho

phép và thiết lập các mức ưu tiên cho các ngắt

- Các lệnh hầu hết ñược thực thi trên từng

ROM ngoài sẽ làm tăng giá thành sản phẩm.

- Các lệnh bao quát, mạnh về các

kiểu ñịnh ñịa chỉ với các lệnh cung

cấp các hoạt ñộng trên các lượng

-Các lệnh có thể hoạt ñộng trên các

khả năng truy xuất các dãy dữ liệu

lớn bằng cách sử dụng con trỏ hoặc

offset.

Vi ñiều khiển (Hệ) Vi xử lý

Trang 36

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.9 HỆ THỐNG NHÚNG (embedded system)

Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ

ựể chỉ một hệ thống có khả năng tự trị ựược nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ

đó là các hệ thống tắch hợp cả phần cứng và phần phềm phục vụ các bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự ựộng hoá ựiều khiển, quan trắc vàtruyền tin

đặc ựiểm của các hệ thống nhúng là hoạt ựộng ổn ựịnh

và có tắnh năng tự ựộng hoá cao

Trang 37

ñi kèm với những yêu cầu cụ thể và bao gồm một số thiết bị máy móc và phần cứng chuyên dụng mà ta không tìm thấy trong một máy tính ña năng nói chung

Vì hệ thống chỉ ñược xây dựng cho một số nhiệm vụ nhất ñịnh nên các nhà thiết kế có thể tối ưu hóa nó nhằm giảm thiểu kích thước và chi phí sản xuất

Trang 38

CH ƯƠNG 1:

Các hệ thống nhúng thường ựược sản xuất hàng loạt với

số lượng lớn Hệ thống nhúng rất ựa dạng, phong phú vềchủng loại đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn như ựồng hồ kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớn như ựèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân Xét về ựộ phức tạp, hệ thống nhúng cóthể rất ựơn giản với một vi ựiều khiển hoặc rất phức tạp với nhiều ựơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng lưới ựược nằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn

Trang 39

CH ƯƠNG 1:

với số lượng lớn Hệ thống nhúng rất ựa dạng, phong phú về chủng loại đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn như ựồng hồ kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớn như ựèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy

có thể rất ựơn giản với một vi ựiều khiển hoặc rất phức tạp với nhiều ựơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng lưới ựược nằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn

Trang 40

CH ƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1.10 Ưu và khuyết ñiểm

trăm IC ñể hiện thực nay chỉ có một ít thành phần trong ñó bao gồm bộ Vi ñiều khiển.

Số thành phần ñược giảm bớt, hậu quả trực tiếp của tính khả lập trình của các bộ vi ñiều khiển và ñộ tích hợp cao trong công nghệ chế tạo vi mạch, thường chuyển thành thời gian phát triển ngắn hơn, giá thành khi sản

bao giờ nhanh bằng giải pháp dựa trên các thành phần rời rạc Những tình huống ñòi hỏi phải ñáp ứng thật nhanh ñối với các sự kiện sẽ ñược quản lý tồi khi dựa vào các bộ vi ñiều khiển.

Trang 41

THANK YOU !

SEE YOU IN NEXT CHAPTER.

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	516,26 KB