Tài liệu tham khảo Kỹ thuật Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Lịch sử xuất vi điều khiển 8051: Năm 1980 tập đoàn Intel giới thiệu chip 8051 vi điều khiển họ vi điều khiển MSC-51 Chip 8051 chứa 60000 transistor bao gồm 4K byte ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, port nối tiếp định thời 16 bit 8051 vi điều khiển bit tức CPU làm việc với bit liệu Dữ liệu lớn bit chia thành liệu bit để xử lý 8051 trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác (Siemens, Atmel, Philips …) sản xuất bán dạng biến thể 8051 mà họ muốn với điều kiện họ phải để mã chương trình tương thích với 8051 Từ dẫn đến đời nhiều phiên 8051 với tốc độ dung lượng ROM chip khác Tuy nhiên, điều quan trọng có nhiều biến thể 8051, khác tốc độ, dung lượng ROM tất lệnh tương thích với 8051 ban đầu Điều có nghĩa chương trình viết cho phiên 8051 chạy với phiên khác không phụ thuộc vào hãng sản xuất Sơ đồ khối hệ máy tính khái niệm : Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ máy tính 2.1 Bộ nhớ bán dẫn RAM ROM: Các nhớ truy xuất trực tiếp CPU bao gồm IC (integrated circuit) bán dẫn gọi ROM RAM, có hai đặc trưng dùng để phân biệt ROM RAM: RAM (Random access memory): nhớ đọc/ghi, không tiếp tục lưu trữ nội dung nguồn cấp điện ROM (Read only memory): nhớ đọc, tiếp tục lưu trữ nội dung nguồn cấp điện 2.2 Bus (Bus liệu, Bus địa chỉ, Bus điều khiển): Tài liệu tham khảo Kỹ thuật Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm Bus tập dây mang thông tin có mục đích Việc truy xuất tới mạch xung quanh CPU sử dụng ba loại bus: bus địa (Address bus), bus liệu (Data bus) bus điều khiển (Control bus) Với thao tác đọc ghi, CPU xác định rõ vị trí liệu (hoặc lệnh) cách đặt địa lên bus địa chỉ, sau tích cực tín hiệu bus điều khiển để thao tác đọc hay ghi - Bus liệu mang thông tin CPU nhớ CPU thiết bị xuất nhập Bus liệu bus hai chiều - Bus địa mang thông tin địa chỉ, cấp CPU bus chiều - Bus điều khiển tập hợp tín hiệu, tín hiệu mang vai trò riêng việc điều khiển có trật tự hoạt động hệ thống Các tín hiệu điều khiển tín hiệu định thời cung cấp CPU để đồng hoá việc di chuyển thông tin bus liệu địa Thông thường có ba tín hiệu CLOCK, READ WRITE việc di chuyển liệu CPU nhớ 2.3 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU): Đơn vị xử lý trung tâm CPU Instruction register (IR) : ghi lệnh IR Instruction decode and control unit : đơn vị giải mã lệnh điều khiển Program counter (PC) : đếm chương trình Registers : ghi Arithmetic and logic unit : đơn vị số học logic Hình 1.2 Sơ đồ khối xử lý trung tâm CPU quản lý tất hoạt động thực thao tác liệu Hầu hết CPU bao gồm tập mạch logic thực liên tục hai thao tác: tìm nạp lệnh Tài liệu tham khảo Kỹ thuật Vi xử lý thực thi lệnh GVHD: Trần Hoài Tâm CPU có khả hiểu thực thi lệnh dựa tập mã nhị phân, mã nhị phân biểu thi thao tác Các lệnh thường lệnh số học (như cộng, trừ, nhân, chia), lệnh logic (như AND, OR, NOT, …) lệnh di chuyển liệu, lệnh rẽ nhánh biểu thị tập mã nhị phân gọi tập lệnh (instruction set) Bên CPU bao gồm tập ghi (Registers) có nhiệm vụ lưu trữ tạm thời thông tin, đơn vị số học logic ALU (Arithmetic logic unit ) có nhiệm vụ thực thao tác thông tin này, đơn vị giải mã lệnh điều khiển (instruction decode and control unit) có nhiệm vụ xác định thao tác cần thực thiết lập hoạt động cần thiết để thực thao tác Thanh ghi IR (instruction register) lưu trữ mã nhị phân lệnh Bộ đếm chương trình PC (Program counter) lưu trữ địa lệnh nhớ cần thực thi Thao tác tìm nạp lệnh CPU thực theo bước sau : Nội dung PC đặt lên bus địa Tín hiệu điều khiển READ xác lập (chuyển sang trạng thái tích cực) Dữ liệu (hoặc mã lệnh) đọc từ RAM đưa lên bus liệu Mã lệnh (opcode) chốt vào ghi lệnh bên CPU PC tăng lên để chuẩn bị tìm nạp lệnh kế từ nhớ Giai đoạn thực thi lệnh bao gồm việc giải mã lệnh tạo tín hiệu điều khiển, tín hiệu điều khiển việc xuất nhập ghi nội với ALU thông báo để ALU thực thao tác xác định Hình 1.3 Minh họa luồng thông tin cho việc tìm nạp lệnh Sự khác vi xử lý vi điều khiển: Tài liệu tham khảo Kỹ thuật Vi xử lý 3.1 Cấu trúc phần cứng: Bộ vi xử lý Là CPU đơn chip GVHD: Trần Hoài Tâm Bộ vi điều khiển Là vi mạch đơn chứa bên CPU, ROM, RAM, định thời, mạch giao tiếp …để tạo nên hệ máy tính đầy đủ 3.2 Ứng dụng: Bộ vi xử lý Làm CPU hệ Bộ vi điều khiển Thích hợp cho thiết kế nhỏ với thành phần máy tính, thích hợp với thêm vào tối thiểu nhằm thực hoạt động ứng dụng xử lý thông tin hướng điều khiển 3.3 Đặc trưng tập lệnh: Bộ vi xử lý Các lệnh vi xử lý hoạt Bộ vi điều khiển Tập lệnh chủ yếu cung cấp điều khiển xuất động lượng liệu nhập sử dụng bit lớn ½ byte, byte, byte, 4 ... thông tin cho vi c tìm nạp lệnh Sự khác vi xử lý vi i u khiển: T i liệu tham khảo Kỹ thuật Vi xử lý 3.1 Cấu trúc phần cứng: Bộ vi xử lý Là CPU đơn chip GVHD: Trần Ho i Tâm Bộ vi i u khiển Là vi. .. từ nhớ Giai đoạn thực thi lệnh bao gồm vi c gi i mã lệnh tạo tín hiệu i u khiển, tín hiệu i u khiển vi c xuất nhập ghi n i v i ALU thông báo để ALU thực thao tác xác định Hình 1.3 Minh họa... dụng xử lý thông tin hướng i u khiển 3.3 Đặc trưng tập lệnh: Bộ vi xử lý Các lệnh vi xử lý hoạt Bộ vi i u khiển Tập lệnh chủ yếu cung cấp i u khiển xuất động lượng liệu nhập sử dụng bit lớn