II. CẤU TRÚC PHẦN MỀM CỦA 8255A:
4) Khối hiển thị và bàn phím:
Đây là khối phục vụ đắc lực cuả hệ thống vi điều khiển, bàn phím là nơi người lập trình nhập số liệu cũng như chương trình vào bộ nhớ, bộ hiển thị giúp người lập trình kiểm sốt được việc nhập số liệu cũng như 1 kết quả trong quá trình làm việc. Trong một số trường hợp đơi khi chúng ta phải cơng nhận chúng là hai thiết bị ngoại vi luơn đi kèm với một hệ thống điều khiển. Mặt khác vì đây là những thiêt bị ngoại vi bộ hiển thị và bàn phím khơng làm việc trực tiếp vơí CPU mà phải thơng qua giao tiếp ngoại vi. Việc định vị chúng dựa trên bộ phận cuả khối giao tiếp mà mổi thiết bị trực tiếp làm việc.
III.)THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG THEO TỪNG KHỐI: TỪNG KHỐI:
1.Khối xữ lý trung tâm CPU:
Đây là khối tiếp nhận và xử lý mọi thơng tin liên quan đến hoạt động cuả máy. Khối xử lý trung tâm hoạt động khơng ngừng trong suốt thời gian làm việc do đĩ độ bền bỉ và khả năng xử lý nhanh chĩfg linh hoạt với mọi tình huống phụ thuộc vào phẩm chất linh kiện mà chúng ta sử dụng cũng như nguồn cung cấp cho hệ thống. Chính vì vậy chọn bộ xử lý trung tâm là đối tượng đầu tiên cho thiết kế hệ thống khơng ngồi lý do trên, nĩ sẽ quyết định khả năng hoạt động cho hệ thống cuả chúng ta.
a) Phân tích yêu cầu chọn linh kiện:
Chúng ta sẽ căn cứ vào các yêu cầu sau để chọn linh kiện:
Cĩ nền tảng cơ bản cuả một hệ thống vi điều khiển.
Khả năng ưu việt so với hệ thống số.
Dể sữ dụng cũng như thiết kế các ứng dụng.
Cĩ tài liệu liên quan.
Khơng yêu cầu cao trong thiết kế phần cứng.
Mua được trên thị trường Việt Nam.
Cho đến nay lĩnh vực vi xử lý đã phát triển rất xa so với thời kỳ đầu cuả nĩ từ hệ thống 8 bít đã đuợc nâng lên 16 bit, 32 bit, 64 bit cĩ khả năng quản lý tới 128 kbytes. Cùng với sự phát triển cuả cơng nghệ phần mềm đã cho người lập trình cách triệt để nhất các thơng tin đuợc cập nhật hố ngày nay như vậy sẽ khĩ khăn cho việc lựa chọn bộ vi xử lý để đáp ứng yêu cầu trên.
Tuy nhiên chúng ta dựa vào những loại hiện đã cĩ trên thị trường Việt Nam mà chúng ta thuờng gặp như: INTEL8085, INTEL8080, INTEL 8951, ZILOG Z80,
MOTOROLA 6802 đây là những hệ thống 8 bit cách đây khá lâu nhưng vẫn cịn chỗ đứng trong một số thiết bị máy mĩc.
Các họ trên điều thỏa mãn hai điều kiện đầu tiên vì chúng là các họ xử lý đầu tiên đại diện cho hệ thống máy tính hiện nay và chương trình phần mềm ứng dụng linh hoạt . Đây cũng chính là điểm yếu nhất cuả hệ thống số.
Về tài liệu do việc cập nhật tài liệu hàng ngày nên tài liệu rất phong phú về họ vi xử lý này và giá thành cuả nĩ cũng khơng chênh lệch nhiều nên cũng rất khĩ khăn cho việc lựa chọn vi xử lý thích hợp, chỉ cịn dựa trên độ phức tạp cuả phần cứng để chọn ra bộ vi xử lý thích hợp nhất.
Trước hết ta xem về cấu trúc chân ta thấy 8085 cĩ 8 bit thấp cuả address bus được đa hợp để tạo ra 8 bit data bus (kí hiệu AD0-AD7 ). Đặc điểm phải cần 1 mạch chốt để gởi tín hiệu ra tuyến dữ liệu cuả vi xử lqù. Mặc khác ở 8085 hai tín hiệu điều khiển bus và I/O được cấu tạo chung trên một chân phân biệt nhau bởi trạng thái logic mà khơng tách rời hai chân. Những yếu tố trên đủ làm cho mạch điện thêm phức tạp, khơng rõ ràng và khĩ kiểm sĩt.
Với 8080 mặc dù address bus và data bus được tách rời nhưng gặp phải một trở ngoại khác đĩ là khơng cĩ chân điều khiển bus và I/O mà phải thơng qua một linh kiện khác đĩ là 8255 vừa là bộ đệm hai chiều vừa là bộ tạo tín hiệu điều khiển hệ thống. Hơn nữa, CPU cần cĩ một bộ nguồn 3 cấp điện áp +5v,-5V và 12v. Đây là một trở ngại về phần cứng.
Như vậy ta chỉ cịn hai họ vi xử lý và một họ vi điều khiển đĩ là: MOTOROLA 6802, ZILOG Z80 và INTEL 8951. Tuy nhiên đối với một họ vi xử lý khơng chỉ đơn thuần dựa vào phần cứng, tính linh hoạt chủ yếu dựa vào phần mềm. Muốn thay đổi năng lực phần mềm của từng loại ta phải xem xét mỗi họ giải quyết bài tốn như thế nào căn cứ vào kích thước chương trình, vào thuật giải từ đĩ chúng ta mới cĩ câu trả lời thích hợp. Ta lập bảng so sánh các linh kiện với nhau:
Các thanh ghi 6802 Z80 8951
Bộ tích lũy 8 bit A,B A A,B
Thanh ghi chỉ số 16 bit IY,IY IX,IY
Bộ đếm chương trình PC PC PC
Con trỏ ngăn xếp SP(16 bit) SP SP SP
Thanh ghi cỡ CY,AC
Thanh ghi đa năng B,C,D,H,L
Thanh ghi dữ trữ B’,C’,D’,H’,L’
Timer /counter(16bit) 2timer/counter
Thanh ghi ngắt I,R IP,IE
Thanh ghi đặc biệt 22
Ngân hàng thanh ghi 4
Một điểm khác biệt ở cấu tạo của vi mạch giữa 6802, Z80 và 8951 là dao động của 6802 và 8951 được cấu tạo ngay trong IC chỉ cần trang bị thêm bên ngồi một thạch anh là đủ. Đây chính là điểm mà 6802 và 8951 hơn hẳn Z80. Trong các chương trình viết bằng ngơn ngữ cấp thấp các lệnh chuyển dời dữ liệu chiếm một vị trí quan trong hơn nữa các phép tốn số học cũng như logic chỉ thực hiện trên các thanh ghi nên số lượng thanh ghi cũng chiếm một vị trí quan trọng. Đây là một yếu tố giúp cho
người lập trình lựa chọn hê thống thích hợp. Qua bảng so sánh ta thấy họ vi mạch điều khiển 8951 đáp ứng được hầu hết các điều kiện đặt ra.
Hơn nữa một trong những đặc tính nổi bậc của vi điều khiển là giúp cho người lập trình cĩ thể can thiệp vào từng bit cùa port xuất nhập, mà chỉ dùng một lệnh duy nhất (ví dụ: SETB P1.3:đặc bit 3 port 1 lên 1) điều này sẽ rất khĩ khăn thực hiện với các vi xử lý khác, ngồi ra cịn hai bộ TIMER/COUNTERS được dùng như một đồng để đo các chu kỳ thời gian hoặc cĩ thể hoạt động như một bộ đếm.
*Tĩm lại:chúng ta sẽ chọn vi điều khiển 8951 cho thiết kế hệ thống như mục tiêu đề ra.