Mục đích của bài giảng Thiết bị ngoại vi và kỹ thuật ghép nối nhằm giúp cho sinh viên nắm được cấu trúc và hoạt động của các hệ vi xử lý nói chung, kỹ thuật nối ghép thiết bị ngoại vi với máy vi tính và hệ vi xử lý, cấu trúc và hoạt động của các thiết bị ngoại vi cơ bản.
Môn học: Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính Khoa CNTT- ĐH BKHN Mục đích, u cầu mơn học Giúp cho sinh viên nắm được: • Cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý nói chung • Kỹ thuật nối ghép thiết bị ngoại vi với máy vi tính hệ vi xử lý • Cấu trúc hoạt động thiết bị ngoại vi • Mơn học u cầu sinh viên học xong mơn Kiến trúc máy tính Vi xử lý Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Tài liệu tham khảo chính: Bùi Quốc Anh -Bài giảng Thiết bị ngoại vi kỹ thuật ghép nối Văn Thế Minh - Kỹ thuật vi xử lý - 1997 Nguyễn Nam Trung - Cấu trúc máy vi tính Thiết bị ngoại vi - 2000 Walter A Triebel, Avtar Singh - The 8088 and 8086 Microprocessors: Programming, Interfacing, Software, Hardware and Applications - 1997 Ytha Yu, Charles Marut - Assembly Language Programming and Organization of the IBM-PC - 1992 Muhammad Ali Mazidi, Janice Gillispie Mazidi - The 80x86 IBM PC & Compatible Computers - 1995 Douglas V Hall - Microprocessors and Interfacing: Programming and Hardware - 1992 Scott Mackenzie 8051 Microcontroller ( 2th edition) / dịch NXB Minh Khai Trần Quang Vinh – Cấu trúc máy vi tính Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Chương 1: Kiến trúc Hệ VXL/Máy tính Kiến trúc Hệ vi xử lý/máy tính/hệ nhúng Hoạt động hệ thống Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Kiến trúc Hệ vi xử lý/ máy tính/ hệ nhúng •Gồm phần: 9Hệ trung tâm (CS) 9Giao tiếp (Interface) 9Ngoại vi (Peripheral, Wide world) 9Bus Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 1.1 Kiến trúc Hệ vi xử lý/ máy tính/ hệ nhúng Hệ vi xử lý: mang nghĩa tổng quát, hệ thống bao gồm thành phần trên, có khả tương tác xử lý công việc Hệ nhúng: hệ vi xử lý thiết kế có chức chun dụng Vd:Các hệ thống Lị vi sóng, Máy giặt,… Máy tính cá nhân: trường hợp cụ thể hệ vi xử lý * Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Hệ trung tâm (CS) Hệ trung tâm (Central Sub System) gồm: Bộ nhớ (Main Memory)! Khối xử lý trung tâm! (CPU-center processing unit) Các điều khiển (Controllers)! Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Memory Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Bộ nhớ (Memory) Gồm loại chính: ROM RAM ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ đọc • Chỉ thực thao tác đọc từ nhớ (!)* • Thơng tin lưu lại khơng có nguồn cấp điện • Thường lưu trữ ? chương trình liệu cố định hệ thống • Hầu hết hệ vi xử lý có dung lượng ROM nhỏ, lưu trữ chương trình liệu nhỏ, quan trọng thường xuyên sử dụng Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Bộ nhớ (Memory) RAM (Random Access Memory)-Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: • Có thể thực đọc/ghi nhớ • khơng có nguồn cấp điện ? thơng tin bị • Thường lưu trữ thơng tin tạm thời • Trong hệ vi xử lý, dung lượng RAM thường lớn ROM 10 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Which OS should you use? Two fundamental differences between the embedded systems: 1: Majority of embedded systems are required to run only one program: this program will start running when the microcontroller is powered up, and will stop running when the power is removed 2: Many of the facilities provided by the modern desktop OS are generally unavailable 76 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Which OS should you use? The simplest architecture in an embedded system is typically a form of ‘Super Loop’ void main(void) { // Prepare run function X X_Init(); while(1) // ‘for ever’ (Super Loop) { X(); // Run function X() } } 77 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Which OS should you use? Example: 78 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Which OS should you use? Example (…): /* *Main.C Framework for a central heating system using a Super Loop [Compiles and runs but does nothing useful] -* */ #include "Cen_Heat.h" /* */ void main(void) { // Init the system C_HEAT_Init(); 79 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Which OS should you use? while(1) // 'for ever' (Super Loop) { // Find out what temperature the user requires // (via the user interface) C_HEAT_Get_Required_Temperature(); // Find out what the current room temperature is // (via temperature sensor) C_HEAT_Get_Actual_Temperature(); // Adjust the gas burner, as required C_HEAT_Control_Boiler(); } } Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối 80 Reading from (writing to ) Port pin 81 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Reading from (writing to ) Port pin 82 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Reading from (writing to ) Port pin 83 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Reading from (writing to ) Port pin 84 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Reading from (writing to ) Port pin 85 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối Reading from (writing to ) Port pin Example: Tạo tín hiệu nhấp nháy (0,1) chân cổng #include // LED is to be connected to this pin sbit LED_pin = P1^5; // Stores the LED state bit LED_state_G; // Function prototypes void LED_FLASH_Init(void); void LED_FLASH_Change_State(void); void DELAY_LOOP_Wait(const unsigned int); 86 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối void main(void) { LED_FLASH_Init(); while(1) { // Change the LED state (OFF to ON, or vice versa) LED_FLASH_Change_State(); // Delay for *approx* 1000 ms DELAY_LOOP_Wait(1000); } } 87 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối void LED_FLASH_Init(void) { LED_state_G = 0; } 88 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối void LED_FLASH_Change_State(void) { // Change the LED from OFF to ON (or vice versa) if (LED_state_G == 1) { LED_state_G = 0; LED_pin = 0; } else { LED_state_G = 1; LED_pin = 1; } } 89 Thiết bị ngoại vi Kỹ thuật ghép nối void DELAY_LOOP_Wait(const unsigned int DELAY) { unsigned int x, y; for (x = 0; x