Ch.01 Tong quan ve Vi Dieu Khien

Vi Điều Khiển 1.01 Chương 01 Tổng quan Vi Điều Khiển HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.02 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ● Vào năm 1971 Intel giới thiệu 8080, vi xử lý (micro-processor) thành cơng ● Sau khơng lâu, Motorola, RCA, MOS Technology Zilog giới thiệu vi xử lý tương tự: 6800, 1801, 6502 Z80 ● Vào năm 1976 Intel giới thiệu vi điều khiển (microcontroller) 8748 chip họ vi điều khiển MCS-48 ● Năm 1980 Intel công bố chip 8051, vi điều khiển họ MCS-51 Chip 8051 chứa 60.000 transistor bao gồm 4K byte ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, port nối tiếp, định thời 16-bit ● Ngày nhiều hãng phát triển dòng vi điều khiển mạnh nhiều chức so với 8051 HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.03 CÁC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN Micro Chip Intel Texas Instruments (TI) NXP Semiconductors HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Atmel Applied Micro Circuits Corporation(AMCC) - IBM Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.04 Chương ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN Ứng dụng đa ngành, đa lĩnh vực HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.05 KHÁI NIỆM VI ĐIỀU KHIỂN ● Vi điều khiển máy tính thu nhỏ tích hợp chip, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử ● Vi điều khiển hệ thống bao gồm vi xử lý có hiệu suất đủ dùng giá thành thấp kết hợp với khối ngoại vi nhớ, mô đun vào ra, mô đun biến đổi số sang tương tự tương tự sang số,… ■ Vi điều khiển thường dùng để xây dựng hệ thống nhúng ■ Hầu hết vi điều khiển ngày xây dựng dựa kiến trúc Harvard HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.06 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT HỆ MÁY VI TÍNH từ hình ta thấy, bus liệu chiều, bus địa chiều Address Bus Data Bus CPU Control Bus RAM ROM Interface Circuitry Peripheral Devices HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.07 ĐƠN VỊ XỬ LÝ TRUNG TÂM - CPU (1) ● CPU trái tim hệ máy tính, quản lý tất các hoạt đông hệ thực tất thao tác liệu ● CPU bao gồm tập mạch logic thực liên tục thao tác: tìm nạp lệnh thực thi lệnh ● CPU có khả hiểu thực thi lệnh dựa tập mã nhị phân, mã nhị phân biểu thị thao tác đơn giản: lệnh số học, lệnh logic, lệnh di chuyển liệu, lệnh rẽ nhánh, … HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.08 ĐƠN VỊ XỬ LÝ TRUNG TÂM - CPU (2) CPU Instruction register (IR) Instruction decode and control unit Program counter (PC) Registers Arithmetic and Logic Unit (ALU) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.09 RANDOM ACCESS MEMORY - RAM ● RAM: Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiễn, truy xuất trực tiếp CPU bao gồm IC bán dẫn ● RAM: nhớ đọc/ghi ROM nhớ đọc ● RAM: không tiếp tục lưu giữ nội dung bị nguồn cấp điện HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.10 Chương READ ONLY MEMORY - ROM ● ROM: Bộ nhớ đọc, truy xuất trực tiếp CPU bao gồm IC bán dẫn ● ROM: nhớ đọc ● ROM: tiếp tục lưu giữ nội dung bị nguồn cấp điện HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.11 ELLECTRICALLY ERASABLE PROGRAMMABLE ROM - EEPROM EEP: enable error program: khả lập trình xóa ● EEPROM: Bộ nhớ đọc có khả lập trình xóa ● EPPROM: nhớ có khả đọc ghi ● EEPROM: tiếp tục lưu giữ nội dung bị nguồn cấp điện ● EEPROM: sử dụng phổ biến ngày HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.12 Chương BUS ● Bus tập dây mang thơng tin có mục đích ● Việc truy xuất tới mạch (thiết bị) xung quanh CPU sử dụng bus: bus địa chỉ, bus liệu bus điều khiển ● Với thao tác đọc ghi, CPU xác định rõ vị trí liệu (lệnh) cách đặt địa lên bus địa chỉ, sau tích cực tín hiệu bus điều khiển để thao tác đọc hay ghi ● Thao tác đọc: lấy byte liệu từ nhớ vị trí xác định đặt byte lên bus liệu CPU đọc liệu đặt liệu vào ghi nội CPU ● Thao tác ghi: CPU xuất liệu lên bus liệu Nhờ vào tín hiệu điều khiển, nhớ nhận biết thao tác ghi lưu liệu vào vị trí xác định HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.13 Chương BUS ĐỊA CHỈ ● Hầu hết máy tính nhỏ có từ 16 đến 32 đường địa có khả truy xuất 2n vị trí nhớ ● Một bus địa 16-bit truy xuất nhớ có 64K vị trí nhớ ● Một bus địa 20-bit có khả truy xuất 1M vị trí nhớ ● Một bus địa 32-bit có khả truy xuất đến 4G vị trí nhớ 1K = 1024 1M = 1024K 1G = 1024M HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.14 BUS DỮ LIỆU ● Bus liệu mang thông tin CPU nhớ CPU thiết bị xuất nhập ● Máy tính sử dụng đến 2/3 thời gian vào việc di chuyển liệu Số đường (độ rộng) bus liệu quan trọng hiệu suất tổng thể máy tính ● Giới hạn độ rộng có dạng cổ chai: lượng lớn nhớ hệ thống CPU có khả tính tốn lớn việc truy xuất liệu thường bị nghẽn cổ chai độ rộng bus liệu ● Bus liệu bus chiều, bus địa bus chiều HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.15 BUS ĐIỀU KHIỂN ● Bus điều khiển hỗn hợp tín hiệu, tín hiệu có vai trị 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 việc di chuyển thông tin bus địa liệu ● Có tín hiệu phổ biến: CLOCK, READ WRITE việc di chuyển liệu CPU nhớ HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.16 HOẠT ĐỘNG TÌM NẠP LỆNH CPU N Address Bus Program counter Opcode Data Bus Instruction register RAM N+2 Clock Control Bus Read N+1 Opcode N N-1 HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.17 Chương CÁC CẤP PHẦN MỀM Applications Software (User Interface) Operating System (Command language, Utilies) Input/Output Subroutines (Access to Hardware) Hardware HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.18 VI ĐIỀU KHIỂN vs VI XỬ LÝ (1) Intel ® Celeron ® Processor G540 (2M Cache, 2.50 GHz) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering PIC 16f877A Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.19 Chương VI ĐIỀU KHIỂN vs VI XỬ LÝ (2) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.20 Chương CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.21 Chương CÁC KIẾN THỨC CẦN BIẾT (1) ● Các phép toán liên quan xử lý liệu: chuyển đổi số, bit byte ● Khả sử dụng phần mềm mô phỏng: Proteus ● Khả thiết kế mạch điện: Orcad, Eagle, Altium HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.22 Chương CÁC KIẾN THỨC CẦN BIẾT (2) Programing Language & Programing Softwares ● Programing Language: C, Basic, ASM ● Programing Softwares: + MPLAB (Microchip)  most popular  C language + MikroC  C language + PicBasic  Basic Language ● Compiler: + C16, C18, C30, C32 (Microchip) + CCS-C + HiTech C HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong ... Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.19 Chương VI ĐIỀU KHIỂN vs VI XỬ LÝ (2) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển 1.20 Chương CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN... Khiển Chương 1.05 KHÁI NIỆM VI ĐIỀU KHIỂN ● Vi điều khiển máy tính thu nhỏ tích hợp chip, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử ● Vi điều khiển hệ thống bao gồm vi xử lý có hiệu suất đủ... hãng phát triển dòng vi điều khiển mạnh nhiều chức so với 8051 HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Vi Điều Khiển Chương 1.03 CÁC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN Micro