CHƯƠNG 3 : BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
3.4. Các mô-đun kỹ thuật số trong đơn vị điều khiển
3.4.1. Vi điều khiển
Kết cấu
Một vi điều khiển bao gồm các thành phần tương tác sau đây (hình 3.3)
Bộ xử lý trung tâm (CPU): bao gồm bộ điều khiển và bộ số học
và logic. Bộ điều khiển thực hiện các hướng dẫn từ bộ nhớ chương trình, trong khi bộ số học và logic thực hiện các phép toán số học và logic.
Thiết bị đầu vào và đầu ra (I / O, Input / Output), xử lý việc trao
đổi dữ liệu với các thiết bị ngoại vi. Các thiết bị ngoại vi bao gồm các thiết bị đầu vào và đầu ra và phương tiện lưu trữ dữ liệu ngoài.
Bộ nhớ chương trình, trong đó chương trình vận hành (chương
trình người dùng) được lưu trữ vĩnh viễn (ROM, PROM, EPROM hoặc flash EPROM).
Bộ nhớ dữ liệu, được truy cập để đọc và ghi (RAM). Điều này chứa dữ liệu hiện đang được xử lý. Bộ nhớ không mất (EEPROM) được sử dụng để chứa dữ liệu không mất khi mất điện.
Hệ thống đường truyền kết nối các phần tử riêng lẻ của vi điều
khiển
Một bộ tạo xung nhịp (bộ tạo dao động) đảm bảo rằng tất cả các
hoạt động trong vi điều khiển diễn ra trong một mẫu thời gian xác định.
Mạch logic là các mô-đun với các tác vụ chuyên biệt như những
chương trình ngắt. Chúng được tích hợp trong các đơn vị I / O riêng lẻ.
Hình 3.3 : Vi điều khiển
Các thành phần chính của vi máy tính thường là các mơ-đun riêng biệt được kết nối với nhau trên bảng mạch in. Bên trong là một bộ xử lý- CPU-không thể tự hoạt động được.
Tuy nhiên, trong một vi máy tính, các chức năng nói trên được tích hợp trên một tấm bán dẩn silic (hệ thống trên chip). Đây khơng phải là chức năng của riêng nó (độc lập) và do đó được gọi là một chip đơn vi tính.
Bộ vi điều khiển được sử dụng để điều khiển các hệ thống tự điều chỉnh như hệ thống quản lý động cơ. Tùy thuộc vào ứng dụng, chúng cũng có thể có các mơ-đun mở rộng được kết nối với nhau (ví dụ: bộ nhớ bổ sung cho dữ liệu và mã chương trình).
Chương trình người dùng được cố định và khơng được thay thế cho các ứng dụng khác nhau. Đây là sự khác biệt giữa một vi điều khiển và một PC.
Lập trình
Một mẫu bit là dạng lệnh duy nhất mà bộ xử lý có khả năng phân tích trực tiếp, bit tức là biểu diễn nhị phân của một số. Tuy nhiên, vì hình thức hướng dẫn này khơng dễ làm việc với một lập trình viên, và do đó dễ bị lỗi, các chữ viết tắt dễ nhớ (ghi nhớ) được sử dụng. Chúng được dịch tự động bởi một chương trình biên dịch thành các mẫu bit (mã máy) mà bộ vi xử lý có thể hiểu được.
Đối với các hệ thống và chương trình phức tạp hơn, cần có các ngơn ngữ lập trình cấp cao như C, vì nếu khơng có ngơn ngữ cấp cao đó thì khơng thể nào giữa được bản chất có thể kiểm sốt và khơng có lỗi của các chương trình mở rộng. Các
ngơn ngữ như vậy địi hỏi các chương trình dịch thuật phức tạp (trình biên dịch) chuyển đổi văn bản của ngôn ngữ cấp cao thành một dạng có thể được xử lý bởi vi điều khiển.
Mã máy được lưu trong bộ nhớ chương trình, nơi lưu trữ vĩnh viễn. CPU truy cập các thành phần này thông qua đường truyền, đọc các lệnh được mã hóa bằng số và sau đó thực thi.