Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ST7
BIÊN DỊCH TỪ TÀI LIỆU ST7 USER GUIDE CỦA STMICROELECTRONICS TP.HCM, THÁNG NĂM 2008 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP MỤC LỤC MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN I GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ VI ĐIỀU KHIỂN II PHÂN LOẠI III CẤU TRÚC TỔNG QUAN CỦA VDK: VI ĐIỀU KHIỂN ST7 I GIỚI THIỆU 10 II SƠ ĐỒ CHÂN 11 U III SƠ ĐỒ BỘ NHỚ VÀ THANH GHI 12 IV VÙNG NHỚ LẬP TRÌNH FLASH (Flash Programming Memory) 14 Giới thiệu .14 Đặc điểm (main features) .15 Chế độ lập trình (Programming Modes) 15 Giao tiếp ICC (ICC Interface) 16 Bảo vệ vùng nhớ ( Memory Protection) .16 Tài liệu liên quan (Related Documentation) .17 Mô tả ghi (Register description) 17 V DATA EEPROM 17 Giới thiệu (Introduction) 17 Đặc điểm 18 Truy xuất nhớ 18 VI BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (Central Processing Unit) 19 Giới thiệu .19 Đặc điểm 19 Các ghi nội 20 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP VII NGẮT 23 Ngắt mềm không che .24 Ngắt ngoại 24 Ngắt thiết bị ngoại vi .24 VIII CÁC CỔNG I/O : 28 Giới thiệu: 28 Chức năng: 28 Thực thi cổng I/O 30 Các chân không sử dụng 31 Chế độ tiết kiệm lượng .31 Ngắt 31 IX CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI ĐƯỢC TÍCH HỢP: 31 Bộ định thời Watchdog (WDG) : 31 Bộ định thời 12 bit tự động nạp lại 33 Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) 45 Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 59 X TẬP LỆNH ASSEMBLER CỦA VI ĐIỀU KHIỂN ST7 65 Các lệnh số học 65 Các lệnh Logic 66 Các lệnh xử lí bit 66 Các lệnh nhảy 67 Các lệnh di chuyển liệu 68 Một số lệnh khác 68 XI CÁC CHẾ ĐỘ ĐINH ĐỊA CHỈ CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN ST7 71 Định địa tức thời 71 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP Định địa trực tiếp ngắn 71 Định địa trực tiếp dài 71 Định địa NO OFFSET INDEXED .72 Định địa SHORT INDEXED ADDRESSING 72 Định địa LONG INDEXED .72 Định địa gián tiếp ngắn .72 Định địa gián tiếp dài 72 Định địa SHORT INDIRECT INDEXED 73 10 Định địa LONG INDIRECT INDEXED 73 11 Định địa tương đối .73 12 Thao tác bit 73 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP I GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ VI ĐIỀU KHIỂN Bộ Vi xử lý có khả vượt bậc so với hệ thống khác khả tính tốn, xử lý, thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người dùng, đặc biệt hiệu toán hệ thống lớn.Tuy nhiên ứng dụng nhỏ, tầm tính tốn khơng đòi hỏi khả tính tốn lớn việc ứng dụng vi xử lý cần cân nhắc Bởi hệ thống dù lớn hay nhỏ, dùng vi xử lý đòi hỏi khối mạch điện giao tiếp phức tạp Các khối bao gồm nhớ để chứa liệu chương trình thực hiện, mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập điều khiển trở lại, khối liên kết với vi xử lý thực cơng việc Để kết nối khối đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh tường thành phần vi xử lý, nhớ, thiết bị ngoại vi Hệ thống tạo phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phức tạp vấn đề trình độ người thiết kế Kết giá thành sản phẩm cuối cao, không phù hợp để áp dụng cho hệ thống nhỏ Vì số nhược điểm nên nhà chế tạo tích hợp nhớ số mạch giao tiếp ngoại vi với vi xử lý vào IC gọi Microcontroller-Vi điều khiển Một số đặc điểm khác vi xử lí VĐK: Về phần cứng: VXL cần ghép thêm thiết bị ngoại vi bên nhớ, thiết bị ngoại vi khác, … để tạo thành mạch hồn chỉnh Đối với VĐK thân hệ máy tính hồn chỉnh với CPU, nhớ, mạch giao tiếp, định thời mạch điều khiển ngắt tích hợp bên mạch Về đặc trưng tập lệnh: Do ứng dụng khác nên VXL VĐK có yêu cầu khác tập lệnh chúng Tập lệnh VXL thường mạnh kiểu định địa với lệnh cung cấp hoạt động lượng liệu lớn 1byte, ½ byte, word, double word, Ở VĐK, tập lệnh mạnh việc xử lý kiêu liệu nhỏ bit vài bit Do VĐK cấu tạo phần cứng khả xử lí thấp nhiều soi với VXL nên giá thành VXL rẻ nhiều Tuy nhiên đủ khả đáp ứng tất yêu cầu người dùng Vi điều khiển ứng dụng dây chuyền tự động loại nhỏ, robot có chức đơn giản, máy giặt, ôtô v.v II PHÂN LOẠI i Độ dài ghi TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP Dựa vào độ dài ghi lệnh VĐK mà người ta chia loại VĐK 8bit, 16bit, hay 32bit Các loại VĐK 16bit có độ dài lệnh lớn nên tập lệnh nhiều hơn, phong phú Tuy nhiên chương trình viết VĐK 16bit viết VDK 8bit với chương trình thích hợp ii Kiến trúc CISC RISC VXL VDK CISC VDK có tập lệnh phức tạp Các VDK có số lượng lớn lệnh nên giúp cho người lập trình linh hoạt dễ dàng viết chương trình VDK RISC VDK có tập lệnh đơn giản Chúng có số lương nhỏ lệnh đơn giản DO đó, chúng đòi hỏi phần cứng hơn, giá thành thấp hơn, nhanh so với CISC Tuy nhiên đòi hỏi người lập trình phải viết chương trình phức tạp hơn, nhiều lệnh iii Kiến trúc Harvard kiến trúc Vonneumann Kiến trúc Harvard sử dụng nhớ riêng biệt cho chương trình liệu Bus địa bus liệu độc lập với nên trình truyền nhận liệu đơn giản Kiến trúc Vonneumann sử dụng chung nhớ cho chương trình liệu Điều làm cho VĐK gọn nhẹ hơn, giá thành nhẹ Một số loại VDK có thị trường: - VDK MCS-51: 8031, 8032, 8051, 8052, - VDK ATMEL: 89Cxx, AT89Cxx51 - VDK AVR AT90Sxxxx - VDK PIC 16C5x, 17C43 III CẤU TRÚC TỔNG QUAN CỦA VDK: i CPU: Là trái tim hệ thống Là nơi quản lí tất hoạt động VĐK Bên CPU gồm: + ALU phận thao tác liệu + Bộ giải mã lệnh điều khiển, xác định thao tác mà CPU cần thực + Thanh ghi lệnh IR, lưu giữ opcode lệnh thực thi +Thanh ghi PC, lưu giũ địa lệnh cần thực thi + Một tập ghi dùng để lưu thông tin tạm thời ii ROM: ROM nhớ dùng để lưu giữ chương trình ROM dùng để chứa số liệu bảng, tham số hệ thống, số liệu cố định hệ thống Trong TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP trình hoạt động nội dung ROM cố định, thay đổi, nội dung ROM thay đổi ROM chế độ xóa nạp chương trình iii RAM: RAM bọ nhớ liệu Bộ nhớ RAM dùng làm môi trường xử lý thông tin, lưu trữ kết trung gian kết cuối phép tốn, xử lí thơng tin Nó dùng để tổ chức vùng đệm liệu, thao tác thu phát, chuyển đổi liệu iv BUS: BUS đường dẫn dùng để di chuyển liệu Bao gồm: bus địa chỉ, bus liệu , bus điều khiển v Bộ định thời: Được sử dụng cho mục đích chung thời gian vi Watchdog: Bộ phận dùng để reset lại hệ thống hệ thống gặp “bất thường” vii ADC: Bộ phận chuyển tín hiệu analog sang tín hiệu digital Các tín hiệu bên vào VDK thường dạng analog ADC chuyển tín hiệu dạng tín hiệu digital mà VDK hiểu TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP VI ĐIỀU KHIỂN ST7 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP 10 I GIỚI THIỆU ST7LITE2 thành viên họ vi điều khiển ST7 Tất thiết bị ST7 dựa nhân bit chuẩn công nghiệp bình thường, nét đặc biệt có tập lệnh nâng cao ST7LITE2 mô tả nhớ Flash với khả lập trình in-circuit(ICP) in-application (IAP)theo khối byte Dưới điều khiển phần mềm, thiết bị ST7LITE2 đặt chế độ WAIT (đợi), SLOW (chậm), hay HALT (nghỉ), tiêu thụ lượng giảm xuống ứng dụng trạng thái nhàn rỗi (idle) hay tạm nghỉ (stand by) Tập lệnh chế độ định địa ST7 cho thấy sức mạnh tính linh hoạt người phát triển phần mềm, cho phép thiết kế mã ứng dụng ngắn gọn đạt hiệu cao Thêm vào , tất vi điều khiển ST7 có đặc điểm tính tốn bit, tính tốn số khơng dấu 8x8 chế độ định địa gián tiếp Thiết bị có module debug chip (DM) hỗ trợ debug mạch(ICD-in-circuit debugging) TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP 60 Bộ chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (ADC) một chuyển đổi xấp xỉ với mẫu nội xoay vòng ADC có lên tới kênh nhập tín hiệu tương tự đa thành phần, cho phép chuyển đổi mức điện áp tương tự từ nguồn khác Kết chuyển đổi chứa Thanh ghi Dữ liệu 10 bit (10 bit Data Register) Bộ chuyển đổi A/D điều khiển thông qua ghi điều khiển trạng thái (Control/Status Register) 4.2 Các đặc điểm Bộ chuyển đổi 10 bit Lên tới kênh với ngõ nhập đa thành phần (multiplexed input) Xấp xỉ liên tục tuyến tính Thanh ghi Dữ liệu (DR) chứa kết Cờ trạng thái báo chuyển đổi hoàn tất Bit bật/tắt (để tiết kiệm lượng) 4.3 Mô tả chức 4.3.1 Nguồn lượng tương tự VDDA VSSA mức cao hay thấp tương ứng với mức điện áp chân Trong vài thiết bị kết nối bên với chân VDD VSS Độ xác việc chuyển đổi bị ảnh hưởng việc rớt điện áp nhiễu tải nặng sử dụng nguồn khơng hợp lí TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP 61 4.3.2 Bộ khuếch đại điện áp nhập Mức điện áp nhập khoếch đại hệ số cách gán bit AMPSEL ghi ADCDRL Khi khoếch đại kích hoạt, phạm vi ngõ nhập 0V đến VDD /8 Ví dụ, VDD =5V, ADC chuyển đổi mức điện áp khoảng 0V đến 430 mV với độ phân giải lí tưởng 0,6 mV (ngang với độ phân giải 13 bit khoảng VSS đến VDD ) Chú ý: Bộ khuyếch đại điều khiển bật hay tắt nhờ vào bit ADON ghi ADCSR, khơng cần thêm thời gian khởi động sử dụng khuyếch đại 4.3.3 Kết chuyển đổi Quá trình chuyển đổi “monotonic”, có nghĩa kết chuyển đổi khơng tăng tín hiệu tương tự ngõ vào khơng tăng ngược lại Nếu điện áp ngõ vào (VAIN) lớn VDDA (tham chiếu điện áp mức cao) kết chuyển đổi FFh ghi ADCDRH 03h ghi ADCDRL (trong ghi ADCDRH ADCDRL 00 00h (khơng có dấu hiệu báo tràn) TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP 62 Nếu điện áp ngõ vào (VAIN) nhỏ VDDA (tham chiếu điện áp mức thấp) kết chuyển đổi ghi ADCDRH ADCDRL 00 00h Bộ chuyển đổi A/D tuyến tính kết số việc chuyển đổi lưu ghi ADCDRH ADCDRL RAIN trở kháng lớn khuyến cáo cho tín hiệu tương tự ngõ vào Nếu trở kháng cao làm giảm độ xác việc lấy mẫu khơng hồn thời gian phân công 4.3.4 Chuyển đổi AD Các ngõ nhập tín hiệu tương tự phải cấu ngõ nhập, khơng kéo lên, khơng ngắt Tham khảo chương “Các cổng xuất nhập (I/O)” Sử dụng chân ngõ nhập tín hiệu tương tự không làm ảnh hưởng đến khả đọc cổng nhập logic Trong ghi ADCCSR: - Chọn bit CS[2:0] để quy định kênh tương tự cần chuyển đổi Chế độ Quá trình chuyển đổi ADC Trong ghi ADCCSR: Gán bit ADON để kích hoạt chuyển đổi ADC khởi động trình chuyển đổi Từ lúc này, ADC thực trình chuyển đổi liên tục kênh chọn Khi trình chuyển đổi hoàn thành: Bit EOC gán phần cứng Kết chứa ghi ADCDR Việc đọc ghi ADCDRH xóa bit EOC Để đọc 10 bit nói trên, thực theo bước sau: Thăm dò bit EOC Đọc ghi ADCDRL Đọc ghi ADCDRH Việc xóa bit EOC cách tự động 4.3.5 Chế độ tiết kiệm lượng Chú ý: Bộ chuyển đổi A/D bị vơ hiệu hóa gán cho bit ADON Đặc điểm cho phép tiết kiệm lượng tiêu thụ khơng có q trình chuyển đổi cần thiết hai trình chuyển đổi đơn Chế độ WAIT: Bộ chuyển đổi A/D không hoạt động TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP 63 Chế độ HALT: Bộ chuyển đổi A/D bị vơ hiệu hóa Sau thoát khỏi chế độ Halt, Bộ chuyển đổi A/D cần thời gian ổn định tSTAB trước thực q trình chuyển đổi cách xác) 4.4 Ngắt Khơng có ngắt thiết bị ADC 4.5 Mô tả ghi Thanh ghi điều khiển trạng thái (ADCCSR) Đọc/Ghi (trừ bit thứ đọc) Giá trị khởi tạo: 0000 0000 (00h) Bit = EOC – Kết thúc trình chuyển đổi Bit gán phần cứng Nó xóa phần mềm đọc ghi ADCDRH 0: Quá trinh chuyển đổi chưa hồn thành 1: Q trình chuyển đổi hoàn thành Bit = ADON – Bộ chuyển đổi A/D bật Bit gán phần mềm 0: Bộ chuyển đổi A/D khuyếch đại tắt 1: Bộ chuyển đổi A/D khuyếch đại bật Bit 4:3 = Được dành riêng Phải giữ Bit 2:0 = CH[2:0] – Chọn kênh Các bit gán phần mềm Chúng lựa chọn ngõ nhập tương tự để chuyển đổi TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP • 64 Chú ý: Số lượng kênh phụ thuộc vào loại thiết bị THANH GHI DỮ LIỆU CAO (ADCDRH) Chỉ đọc Giá trị khởi tạo: xxxx xxxx (xxh) Bit 7:0 = D[9:2] - Các MSB kết chuyển đổi Bit = AMPCAL – Bit chỉnh khuyếch đại Bit gán giá trị hay phần mềm Người sử dụng đề nghị sử dụng bit để chỉnh ADC khuyếch đại bật Khi gán bit ngõ khuyếch đại liên kết nội với 0v Khi đó, ngõ ADC tương ứng sử dụng để loại trừ lỗi amplifier-offset 0: Tắt chỉnh 1: Bật chỉnh (Điện áp ngõ vào khuyếch đại gán 0v) Bit 3= SLOW – Chế độ chậm (SLOW) Bit gán phần mềm Nó sử dùng với bit SPEED để thiết lập tốc độ xung clock cho ADC, bẳng sau Bit = AMPSEL- Bit chọn khuyếch đại 0: Bộ khuyếch đại chọn 65 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ST7 – ST GROUP 1:Bộ khuyếch đại không chọn Bit 1:0 = D[1:0] LSB giá trị kết Chú MHz ý: Khi AMPSEL=1 bắt buộc FADC phải nhỏ X TẬP LỆNH ASSEMBLER CỦA VI ĐIỀU KHIỂN ST7 Các lệnh số học ADC d,s : Cộng d với s, cờ nhớ d