Chương 3: Phần cứng
3.1.1.1. Lịch sử phát triển
Năm 1965 hãng Genneral Instrument thành lập ban vi điện tử nhằm tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo bộ nhớ EPROM và EEPROM , đó là các linh kiện thu hút nhiều đầu tư của các phòng thí nghiệm bán dẫn.Đầu những năm 70 Genneral Instrument cũng chế tạo vi xư lý 16 bit PC1600.Bộ xử lý này khá tốt nhưng có nhược điểm là khả năng cào ra không mạnh để thích ứng bộ xử lý PC1600 trong các ứng dụng cần có tính năng cao. Năm 1975 Genneral Instrument thiết keess vi mạch điều khiển giao tiếp ngoại vi (Peripheral interface controler) viêt tắt là PIC, đó là linh kiện hỗ trợ các tính năng vào ra do đó bộ mã lệnh của nó khá nhỏ gọn. Những vi điều khiển PIC đầu tiên có điểm yếu là chế tạo theo công nghệ n-MOS nên tiêu thụ nhiều năng lượng, bộ nhớ chương trình là loại ROM mặt nạ chỉ nạp được một lần, do đó chương trình điều khiển được nạp ngay khi chế tạo vi mạch nên chỉ thích hợp với các khác hang đặt mua với số lượng lớn, để lắp ráp trong sản xuất những sản phẩm cụ thể.
Những năm đầu thập kỉ 80 Genneral Instument gặp khó khan trong thương mại và tổ chức lại.Hãng tập trung vào chế tạo linh kiện bán dẫn công suất lớn là thế mạnh cho tới hiện nay của hang. General Instrument đã chuyển nhượng Ban vi điện tử và nhà máy tại Chandle, bang Anizona cho cá nhà đầu tư. Họ lập ra một công ty mới, đặt tên là Arizpna Microchip technology hiện nay là Microchip technology Inc.
Chiến lược của nhà đầu tư là tập chung vào vi điều khiển và bộ nhớ của bán dẫn. các vi mạch PIC n-MOS được cải tiến, chế tạo dựa trên nền tảng công nghệ mới CMOS.các sản phẩm đầu tiên của Microchip được biết tới và bán ra với số lượng lớn là các vi điều khiển PIC thược họ PIC16C5x. họ này
có hai biến thể với bộ nhớ chương trình là OTP và UV EPROM. Loại OTP có thể nạp trình một lần dùng cho sản xuất loại lớn. Loại UV EPROM có thể xóa được bằng tia cực tím ( tia UV) dùng khi phát triển, thử nghiệm phần mềm.
Măn 1983 Microchip là hãng đầu tiên đã tích hợp được bộ nhớ chương trình fash EEPROM vào những vi điều khiển mới, trong đó được biết đến nhiều nhất là PIC16C84 và PIC16F84. Bộ nhớ chương trình fash đã loại bỏ vai trò của vi điều khiển có bộ nhớ xóa bằng tia cực tím, có vỏ bằng gốm đắt tiền và các đèn chiếu tia cưc tím.
3.1.1.2. phân loại
Hiện nay có khá nhiều các dòng PIC và có nhiều khác biệt về phần cứng, nhưng các chức năng chính có thể điểm qua một vài nét như sau:
• 8/16 bit CPU ,xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi khác với kiến trúc Von Neumann của AVR.
• Flash và ROM có thể tùy chọn từ 256 byte đến 256Kbyte
• Các cổng Xuất/Nhập (T/O ports) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với logic 0 và logic 1).
• 8/16 Bit Tỉmer
• Công nghệ Nanowatt (dòng PIC 18Fxxxx)
• Các chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ/ Không đồng bộ USART ,AUSART ,EUSARTs.
• Bộ chuyển đổi ADC Analog –to-digital converters , 10/12bit • Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators)
• Các module Capture/Compare/PWM.
• LCD
• MSSP peripheral dung cho giao tiếp I2C, SPI, I2S. • Bộ nhớ nội EEPROM –có thể ghi/xóa lên tới 1 triệu lần • Module điều khiển động cơ, đọc encoder
• Hỗ trợ giao tiếp USB • Hỗ trợ điều khiển Ethernet • Hỗ trợ giao tiếp CAN • Hỗ trợ giao tiếp LIN • Hỗ trợ giao tiếp IrDA
• Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC 16F639 và rfPIC) • KEELOQ mã hóa và giải mã
Tiêu chuẩn để phân nhóm dựa vào sự khác nhau về kiến trúc bộ xử lý bên trong của vi điều khiển:
- Số các thanh ghi có thể truy nhập được. - Có hay không có ngắt, số lượng ngắt . - Độ dài từ lệnh.
- Chia làm 4 họ:
• Họ cấp thấp (low - end): 12C5xx,16C5x,16C505, 16HV540.
Họ cấp chung (mid - range): 12C6xx, 14C000, 16C6x, 16C62x, 16F62x,16C67x, 16CC8x, 16F87x, 169xx.
• Họ cấp cao (high - end): 17Cxxx.
• Họ cấp cao (high – performance): 18Cxxx,18Fxx2.