c) Bit chẵn lẻ hay Parity bit
3.3.2Phương pháp xây dựng
Vi điều khiển AVR
Vi điều khiển AVR (Atmel Norway design) thuộc họ vi điều khiển Atmel. Đây là họ vi điều khiển được chế tạo theo kiến trúc RISC (viết tắt của Reduced Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa) có cấu trúc khá phức tạp. Ngoài các tính năng như các họ VDK khác, nó còn tích hợp nhiều tính năng mới rất tiện cho người thiết kế và lập trình. Sự ra đời của AVR bắt nguồn từ yêu cầu thực tế là hầu hết khi cần lập trình cho vi điều khiển, chúng ta thường dùng những ngôn ngữ bậc cal HLL (Hight Level Language) để lập trình ngay cả với loại chip xử lý 8bit trong đó ngôn ngữ C là ngôn ngữ phổ biến nhất. Tuy nhiên khi biên dịch thì kích thước đoạn mã sẽ tăng nhiều so với dùng ngôn ngữ ASM. Hãng Atmel nhận thấy rằng cần phải phát triển một cấu trúc đặc biệt cho ngôn ngữ C để giảm thiểu sự chênh lệch kích thước mã đã nói trên. Và kết quả là họ vi điều khiển AVR ra đời với việc làm giảm kích thước đoạn mã khi biên dịch và thêm vào đó là thực hiện lệnh đúng đơn chu kỳ máy với 32 thanh ghi tích lũy và đạt tốc độ nhanh hơn các họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần. Vì thế họ AVR đang là họ vi điều khiển vào loại mạnh hiện nay.
Khoa kĩ thuật điện- điện tử | Học viện công nghệ bưu chính viễn thông | 2013
Các tính năng mới của họ AVR: - Giao diện SPI đồng bộ.
- Các đường dẫn vào ra lập trình được. - Giao tiếp I2C.
- Bộ biến đổi ADC 10bit. - Các kênh băm xung PWM.
- Các chế độ tiếp kiệm năng lượng như sleep, standby...v.v - Một bộ định thời Watchdog.
- 3 bộ Timer/Counter 8bit. - 1 bộ Timer/Counter 16bit. - 1 bộ so sánh analog. - Bộ nhớ EEPROM. - Giao tiếp USART...v.v
Atmega8 có đầy đủ tính năng của họ AVR, về giá thành so với các loại khác thì vừa phải và làm các công việc ứng dụng tới vi điều khiển. Các tính năng:
- Bộ nhớ 8KB flash có khả năng đọc ghi 100000 lần. - 512 byte EEPROM có khả năng đọc ghi 100000 lần. - 1Kbyte SRAM.
- 8 kênh ADC đầu vào 10bit. - 2 bộ timer/counter 8bit. - 1 bộ timer/counter 16bit.
- Đóng vỏ 32 chân TQFP chia dữ liệu làm 4Port A,B,C,D. Các chân này đều có chế độ Pull-up resistor.
- Hỗ trợ các chuẩn giao tiếp UART, SPI, I2C. - 3 kênh PWM, so sánh analog.
Hình ảnh 17: Sơ đồ chân chip Atmega8
Vi xử lý ARM
Ngày nay, hơn 75% CPU nhúng 32-bit là thuộc họ ARM, điều này khiến ARM trở thành cấu trúc 32-bit được sản xuất nhiều nhất trên thế giới. CPU ARM được tìm thấy khắp nơi trong các sản phẩm thương mại điện tử, từ thiết bị cầm tay (PDA, điện thoại di động, máy đa phương tiện, máy trò chơi cầm tay, và máy tính cầm tay) cho đến các thiết bị ngoại vi máy tính (ổ đĩa cứng, bộ định tuyến để bàn.) Một nhánh nổi tiếng của họ ARM là các vi xử lý Xscale của Intel.
Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc là Acorn RISC Machine) là một loại cấu trúc vi xử lý 32-bit kiểu RISC được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng. Do có đặc điểm tiết kiệm năng lượng, các bộ CPU ARM chiếm ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động, mà với các sản phẩm này việc tiêu tán công suất thấp là một mục tiêu thiết kế quan trọng hàng đầu.
Trải qua nhiều thế hệ nhưng lõi ARM gần như không thay đổi kích thước. ARM2 có 30.000 transistors trong khi ARM6 chỉ tăng lên đến 35.000. Ý tưởng của
Khoa kĩ thuật điện- điện tử | Học viện công nghệ bưu chính viễn thông | 2013
phận tùy chọn nào đó để tạo ra một CPU hoàn chỉnh, một loại CPU mà có thể tạo ra trên những nhà máy sản xuất bán dẫn cũ và vẫn tiếp tục tạo ra được sản phẩm với nhiều tính năng mà giá thành vẫn thấp.
Vì sao sử dụng ARM?
• Được xây dựng theo kiểu cấu trúc mở: quy trình xử lý các thuật toán hiệu quả hơn để bảo vệ CPU không bị quá tải, tiết kiệm bộ nhớ và năng lượng, - Thumb ® -2 - Cải thiện đáng kể mật độ code
- DSP - Xử lý tín hiệu trực tiếp trong lõi RISC - Jazelle ® - Java tăng tốc;
- TrustZone ® - Môi trường phần cứng/phần mềm được bảo mật tối đa • Bộ xử lý: Thông qua những ứng dụng mạnh mẽ và đa năng, các vi xử lý
chạy từ 1MHz đến 1 GHz có cải tiến về cấu trúc nên mang lại hiệu năng xử lý cao trong các ứng dụng Multimedia và Java.
• Công cụ lựa chọn (Tools of choice): Bộ vi xử lý ARM có phạm vi ứng dụng rộng rải nhất vì luôn có sẵn các Tools hỗ trợ phần cứng và phần mềm cho bất kỳ cấu trúc 32-bit nào.
• Tiêu thụ điện năng thấp: Các giải pháp dùng vi xử lý ARM luôn tiêu thụ thấp nhất điện năng trong ngành công nghiệp và MIPS mỗi Watt. Điều này cho phép pin chạy lâu hơn với các tính năng rất tiên tiến.
• Chi phí silicon thấp: Bộ xử lý ARM và các sản phẩm IP khác làm cho việc sử dụng silicon và bộ nhớ hiệu quả hơn để tương thích với của các thiết bị không dây. Các đặc tính của cấu trúc như công nghệ lõi Thumb và Thumb-2 làm giảm kích thước code, tối thiểu footprint và chi phí của silicon.
• Hỗ trợ rộng khắp: ARM là cấu trúc vi xử lý được luôn có được sự hỗ trợ tốt nhất. Vì có một loạt các hệ điều hành OS, Middleware và Tools đáp ứng sự lựa chọn phong phú của các giải pháp multimedia codec đã được tối ưu hóa cho bộ vi xử lý ARM, tất cả đều có sẵn trong ARM Connected
Community.
Hình ảnh 18: vi xử lý ARM
• Core: ARM 32-bit Cortex™-M3 CPU
- 72 MHz maximum frequency, 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1) performance at 0 wait state memory access
- Single-cycle multiplication and hardware division • Memories
– 256 to 512 Kbytes of Flash memory – up to 64 Kbytes of SRAM
– Flexible static memory controller with 4 Chip Select. Supports Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR and NANDmemories
– LCD parallel interface, 8080/6800 modes • Clock, reset and supply management
– 2.0 to 3.6 V application supply and I/Os
– POR, PDR, and programmable voltage detector (PVD) – 4-to-16 MHz crystal oscillator
– Internal 8 MHz factory-trimmed RC – Internal 40 kHz RC with calibration – 32 kHz oscillator for RTC with calibration • Low power
– Sleep, Stop and Standby modes
–VBATsupply for RTC and backup registers • 3 × 12-bit, 1 µs A/D converters (up to 21 channels)
– Conversion range: 0 to 3.6 V – Triple-sample and hold capability – Temperature sensor
• 2 × 12-bit D/A converters
• DMA: 12-channelDMA controller
– Supported peripherals: timers, ADCs, DAC, SDIO, I2Ss, SPIs, I2Cs anUSARTs
Khoa kĩ thuật điện- điện tử | Học viện công nghệ bưu chính viễn thông | 2013
– Cortex-M3 Embedded Trace Macrocell™ • Up to 112 fast I/O ports
– 51/80/112 I/Os, all mappable on 16 external interrupt vectors and almost all 5 V tolerant
• Up to 11 timers
– Up to four 16-bit timers, each with up to 4 IC/OC/PWM or pulse counter and quadrature (incremental) encoder input
– 2 × 16-bit motor control PWM timers with dead-time generation and emergency stop
– 2 × watchdog timers (Independent and Window)
– SysTick timer: a 24-bit downcounter – 2 × 16-bit basic timers to drive the DAC • Up to 13 communication interfaces
– Up to 2 × I2C interfaces (SMBus/PMBus)
– Up to 5 USARTs (ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control)
– Up to 3 SPIs (18 Mbit/s), 2 with I2S interface multiplexed – CAN interface (2.0B Active)
– USB 2.0 full speed interface – SDIO interface
• CRC calculation unit, 96-bit unique ID