BÀI GIẢNG: VI XỬ LÝ

VI XỬ LÝ Khoa: Điện – Điện Tử Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính Giảng viên: Trần Thiên Thanh THƠNG TIN CHUNG MÔN HỌC  Thời gian: 15 tuần – 60 tiết    Lý Thuyết: 45 tiết – 11 tuần Bài tập-thực hành: 15 tiết – 03 tuần Điểm thi      Chuyên cần: 10% Giữa kỳ: hết chương – 10% Bài tập lớn/Thực hành: 10% - hết chương Thảo luận/bài tập: 10% Cuối kỳ: 60% - vấn đáp 07-09-2009 Trần Thiên Thanh CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ  Thảo luận, báo cáo (5%)  Phân nhóm  Đề tài thảo luận  Báo cáo cuối buổi  Bài tập lớp (5%) Bài tập lớn (10%)  07-09-2009 Trần Thiên Thanh Proteus 7.1 – mô 07-09-2009 Trần Thiên Thanh NỘI DUNG  Yêu cầu:    Hiểu mơn học vai trị Nắm u cầu để học tốt Cách học tốt môn     Nắm vững lý thuyết Học thuộc tập lệnh 8051 Đọc tham khảo chương trình ví dụ Viết chương trình nhiều với ứng dụng thực tiễn, dùng phần mềm mô 07-09-2009 Trần Thiên Thanh NỘI DUNG  Giáo trình chính:   http://www.box.net/shared/ljtd2lzn65 Sách tham khảo:   “The 8051 – Microcontroller” – I.Scott Mackenzie “Họ vi điều khiển 8051” – Tống Văn On 07-09-2009 Trần Thiên Thanh MỤC LỤC      CHƯƠNG 1: Giới thiệu vi xử lý CHƯƠNG 2: Phần cứng họ MCS-51 CHƯƠNG 3: Lập trình hợp ngữ họ MCS51 CHƯƠNG 4: Các chức họ vi điều khiển MCS-51 CHƯƠNG 5: Giao tiếp 07-09-2009 Trần Thiên Thanh CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ  Mục tiêu ( Tuần )  Hiểu giải thích cấu trúc chung hoạt động hệ thống VXL Vai trò Bus  Hiểu chức khối VXL  Phân loại nhớ  SV biết thảo luận, báo cáo 07-09-2009 Trần Thiên Thanh CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ        I – Tổng quan hệ thống vi xử lý II – Các loại bus III – Vi xử lý IV – Bộ nhớ V – Nhập xuất ( I/O ) VI – Vi xử lý – Vi điều khiển (Tập lệnh 8051) 07-09-2009 Trần Thiên Thanh CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ        I – Tổng quan hệ thống vi xử lý II – Các loại bus III – Vi xử lý IV – Bộ nhớ V – Nhập xuất ( I/O ) VI – Vi xử lý – Vi điều khiển (Tập lệnh 8051) 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 10 Ch1 III Chip Vi xử lý µP Execution Unit Sequencer Control Unit Instruction Register  Instruction Decoder Registers (data, address) ALU  Program Counter  Internal bus Data bus driver Control bus driver Address bus driver Data bus Control bus Address bus ALU: Bus Interface Vi mạch điện tử Thực phép toán số học (+,-,*,/) logic(and, or, not, xor) Hình 1.6 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 47 Ch1 III Chip Vi xử lý µP Execution Unit Sequencer Control Unit  Instruction Register Thanh ghi đa dụng:  Instruction Decoder Registers (data, address) ALU  Program Counter Internal bus Data bus driver Control bus driver Address bus driver Data bus Control bus Address bus Hình 1.6 07-09-2009 Bus Interface  Chức chính: lưu trữ tạm thời liệu Nội dung: liệu cần xử lý địa chứa giá trị cần xử lý nhận từ nhớ I/O Thanh ghi độ rộng ghi lớn  tốt ( không thực nhiều phép truyền thơng tin µP nhớ truy xuất trực tiếp từ ghi Trần Thiên Thanh 48 Ch1 III Chip Vi xử lý µP Execution Unit Sequencer Control Unit Instruction Register   Instruction Decoder Registers (data, address) ALU Thanh ghi đa dụng: Program Counter Internal bus  Data bus driver Control bus driver Address bus driver Data bus Control bus Address bus Hình 1.6 07-09-2009 Bus Interface  Mỗi ghi có địa truy xuất đến (byte/bit tuỳ vị trí) Nối với đến phần tử khác thuộc µP bus nội Độ rộng: bit, 16bit, 32bit, 64bit Trần Thiên Thanh 49 Ch1 III Chip Vi xử lý µP Execution Unit Sequencer Control Unit Instruction Register  Instruction Decoder Registers (data, address) ALU  Program Counter Internal bus Data bus driver Control bus driver Address bus driver Data bus Control bus Address bus Khối điều khiển: Bus Interface Tạo tín hiệu điều khiển cho hoạt động bên + bên ngồi µP Hình 1.6 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 50 Ch1 III Chip Vi xử lý µP Execution Unit Sequencer Control Unit Instruction Register  Instruction Decoder Registers (data, address) ALU  Program Counter Internal bus Data bus driver Control bus driver Address bus driver Data bus Control bus Address bus Giao tiếp bus: Bus Interface Gồm điều khiển để giao tiếp với bus bên ngồi tương ứng Hình 1.6 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 51 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  Nhắc lại đơn vị bit, nibble, byte, word     Bit: 0,1 Nibble: bit Byte: bit Word   byte Dài:4 byte ( theo hệ vi xử lý 16bit, 32bit ) 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 52 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)     Phân loại Cấu trúc bên tiêu biểu nhớ Truy xuất nhớ Giải mã địa cho nhớ 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 53 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  Phân loại    Bộ nhớ thường chia làm hai loại: nhớ (hay nhớ – main memory) nhớ lưu trữ (storage memory) - Bộ nhớ chính: ROM RAM - Bộ nhớ lưu trữ: băng từ, đĩa mềm, đĩa cứng…  Thông thường nhớ lưu trữ xem thiết bị I/O 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 54 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  a Bộ nhớ đọc – ROM (Read-Only Memory)     Là nhớ đọc, sửa đổi thông tin hoạt động thông thường Thông tin ghi ROM không bị mất nguồn cung cấp ROM ghi thiết bị chuyên dụng ROM thường dùng để chứa chương trình liệu cố định (chương trình khởi động, liệu tra bảng …) 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 55 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  b Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên – RAM (Random Access Memory)   Cho phép đọc/ghi thông tin lúc q trình làm việc mà khơng cần thiết bị đặc biệt Thông tin RAM bị mất nguồn cung cấp 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 56 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  Có hai loại RAM chính:   RAM động – DRAM (Dynamic RAM): có cấu tạo từ transistor MOSFET tụ điện (1 phần tử nhớ), lưu trữ thơng tin điện tích tụ nên thơng tin (rị rĩ hết) khơng có biện pháp trì thích hợp Do cần có q trình làm tươi (refresh) định kì để phục hồi nội dung nhớ trước (rị rĩ hết) DRAM tích hợp với dung lượng lớn RAM tĩnh – SRAM (Static RAM): cấu tạo từ Flipflop (FF) (1 phần tử nhớ), FF lưu trữ bit thông tin nên SRAM khơng cần q trình làm tươi để trì nội dung Tuy nhiên, khó tích hợp với dung lượng lớn 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 57 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  Cấu trúc bên tiêu biểu nhớ       Bộ nhớ gồm phần tử nhớ hay ô nhớ (memory cell) tổ chức dạng ma trận Mỗi ô nhớ chứa bit thông tin Mảng nhớ phân chia thành chuỗi ngăn nhớ hay từ nhớ (word) Mỗi ngăn nhớ có địa Một ngăn nhớ có 4-bit, 8-bit, 16-bit … Ký hiệu: số ngăn nhớ x độ rộng ngăn nhớ Ví dụ: nhớ 1024 x bao gồm 210 ngăn nhớ, ngăn nhớ có 8-bit 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 58 Ch1 IV Bộ nhớ (memory)  Cấu trúc bên tiêu biểu Memory array: Mảng ô nhớ: (RD) OE CS EN Three State driver Write ( WR ) WE Memory array … Address Row address decoder Data Input … Column address decoder 07-09-2009 Data Output Hình 1.8 Trần Memory cell Thiên Thanh nhớ Row address decoder: Bộ giải mã địa hàng Column address Data decoder: Bộ giải mã địa cột Memory cell: Ô nhớ Three state driver: Bộ điều khiển ngõ trạng thái Data Output: Dữ liệu 59 Data Input: Dữ liệu vào Ch1 IV Bộ nhớ (memory) (RD) OE CS EN Three State driver Write ( WR ) WE Memory array Data Input … Column address decoder 07-09-2009 Data … Address Row address decoder Data Output Hình 1.8 Trần Memory cell Thiên Thanh Các tín hiệu tiêu biểu chip nhớ: + (Chip Select): tín hiệu chọn chip (cho phép chip) + (Output Enable): tín hiệu cho phép xuất liệu (nhận xung kích từ P) + (Write Enable): tín hiệu cho phép ghi liệu (nhận xung kích từ P) + Address: tín hiệu địa (từ bus địa chỉ) 60chọn ngăn để Ch1: II Các loại bus  Các đặc trưng tập lệnh  Tuỳ ứng dụng  có tập lệnh khác 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 61 ... Thanh CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ        I – Tổng quan hệ thống vi xử lý II – Các loại bus III – Vi xử lý IV – Bộ nhớ V – Nhập xuất ( I/O ) VI – Vi xử lý – Vi điều khiển (Tập lệnh 8051)... Thanh CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ        I – Tổng quan hệ thống vi xử lý II – Các loại bus III – Vi xử lý IV – Bộ nhớ V – Nhập xuất ( I/O ) VI – Vi xử lý – Vi điều khiển (Tập lệnh 8051)... máy vi tính Ứng dụng vi xử lý Sơ đồ khối hệ vi xử lý 07-09-2009 Trần Thiên Thanh 11 Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL  Quá trình phát triển máy vi tính     1971 - Intel giới thiệu 8080, vi xử lý