Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Bài 2: Bộ xử lý chức năng đơn chuyên dụng (Custom single-purpose processors)
CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG
HỆ THỐNG NHÚNG
Bài 2: Bộ xử lý chức năng đơn chuyên
dụng (Custom single-purpose processors)
1
Tổng quan
• Giới thiệu
• Mạch tổ hợp
• Mạch tuần tự
• Thiết kế bộ xử lý chức năng đơn
• Thiết kế bộ xử lý chức năng đơn chuyên dụng thời
gian thực
2
Giới thiệu
* Các loại vi điều khiển trên thị trường hiện nay:
– Freescale 68HC11 (8-bit)
– Intel 8051
– STMicroelectronics STM8S (8-bit), ST10 (16-bit) và STM32 (32-bit)
– Atmel AVR (8-bit), AVR32 (32-bit), và AT91SAM (32-bit)
– Freescale ColdFire (32-bit) và S08 (8-bit)
– Hitachi H8
– MIPS (32-bit PIC32)
– PIC (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24)
– PowerPC ISE
– PSoC (Programmable System-on-Chip)
– Texas Instruments Microcontrollers MSP430 (16-bit), C2000 (32-bit), và Stellaris (32-bit)
– Toshiba TL
– Zilog eZ8 (
– Philips Semiconductors LPC2000, LPC900, LPC700
3
Giới thiệu
* Ứng dụng các loại vi xử lý và vi điều khiển đƣợc sử trên thị trƣờng Việt Nam hiện nay.
– Có thể nói việc sử dụng các loại vi điều khiển và vi xử lý trong các thiết bị điện tử tự động
ở Việt Nam rất đa dạng, phong phú tùy vào yêu cầu kỹ thuật và giá thành sản phẩm.
– Đối với các thiết bị nhƣ các máy ATM, máy giặt thƣờng sử dụng vi điều khiển 8051, các
bộ điều kụng PIC, AVR,
PSoC, còn trong điện thoại sử dụng các chip ARM…
4
Giới thiệu
1. Vi điều khiển 8051.
– Intel 8051 - là vi điều khiển đơn tinh thể kiến trúc Harvard, lần đầu tiên đƣợc sản xuất bởi Intel năm
1980, để dùng trong các hệ thống nhúng. Trong những năm 1980 và đầu những năm 1990 đã rất nổi
tiếng. Tuy nhiên hiện tại đã cũ và đƣợc thay thế bằng các thiết bị hiện đại hơn, với các lõi phối hợp
8051, đƣợc sản xuất bởi hơn 20 nhà sản xuất độc lập nhƣ Atmel, Maxim IC (công ty con của Dallas
Semiconductor), NXP Semiconductors (Philips Semiconductor trƣớc đây), Winbond, Silicon
Laboratorcủa họ vi điều khiển
Intel 8051 - MCS 51.
– Những vi điều khiển Intel 8051 đƣợc sản xuất với việc dùng công nghệ MOSFET, những những bản
sau, chứa kí hiệu “C” trong tên, nhƣ 80C51, dùng công nghệ CMOS và yêu cầu công suất thấp, hơn
những cái MOSFET trƣớc (điều này cho phép trang bị cho các thiết bị với nguồn là pin).
5
Giới thiệu
1. Vi điều khiển 8051.
* Các thông số kỹ thuật:
8 bit ALU, 8 bit thanh ghi.
8 bit dữ liệu bus
16 bit địa chỉ bus vì vậy không gian bộ nhớ tối đa cho ROM và RAM lên tới 64 kb
Bộ nhớ dữ liệu SRAM 128 bytes
Bộ nhớ chƣơng trình ROM 4 kb.
32 chân vào/ra đa hƣớng.
Giao tiếp nối tiếp UART.
Hai bộ timer/counter 16 bit.
Hai ngắt ngoài.
6
Giới thiệu
1. Vi điều khiển 8051.
Sơ đồ chân của 8051
7
Giới thiệu
1. Vi điều khiển 8051.
Sơ đồ khối điều khiển:
8
Giới thiệu
1. Vi điều khiển 8051.
Lập trình cho 8051:
Các nhà sản xuất 8051 đều hỗ trợ ngôn ngữ lập trình Assembler tuy nhiên ngôn ngữ này thƣờng ít
đƣợc dùng cho những ứng dụng lớn do tính phù hợp của nó, vì vậy trong các ứng dụng thực tế hay sử
dụng ngôn ngữ C. Ngoài ra còn một số ngôn ngữ khác đƣợc phát triển cho 8051 nhƣ Pascal, Basic,
9
Giới thiệu
2. Vi điều khiển AVR.
Là dòng vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất có nhiều loại AVR nhƣ:
– 32-bit AVR UC3.
– 8/16-bit AVR XMEGA.
– 8-bit mega AVR.
– 8-bit tiny
•Vi điều khiển Atmega 16:
Là vi điều khiển 8 bit với tiêu thụ điện năng thấp dựa trên kiến trúc RISC (Reduced
Instruction Set Computer). Vào ra Analog – digital và ngƣợc lại. Với công nghệ này cho phép các
lệnh thực thi chỉ trong một chu kì xung nhịp, vì thế tốc độ xử lý dữ liệu có thể đạt đến 1 triệu lệnh
trên giây ở tần số 1Mhz. Vi điều khiển này cho phép ngƣời thiết kế có thể tối ƣu hoá chế độ tiêu thụ
năng lƣợng mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý.
Lõi AVc chung với nhau.
Tất cả 32 thanh ghi đều đƣợc nối trực tiếp với ALU (Arithmetic Logic Unit), cho phép 2 thanh ghi
truy cập độc lập trong một chỉ lệnh đơn trong một chu kỳ xung nhịp. Kiến trúc đạt đƣợc có tốc độ xử
lý nhanh gấp 10 lần vi điều khiển dạng CISC (Complex Instruction Set Computer) thông thƣờng.
10
Giới thiệu
2. Vi điều khiển AVR.
Thông số kỹ thuật:
- Bộ nhớ:
Flash 16KB
EEPROM 512 Byte
SRAM 1KB.
- Ngoại vi:
Hai timer 8 bit
Một timer 16 bit
Bộ counter với tần số riêng
Bốn bộ điều chế độ rộng xung PWM.
Tám kênh ADC 10 bit.
USART.
Giao ti
Watchdog timer.
Bộ so sánh tương tự trên chip.
11
Giới thiệu
2. Vi điều khiển AVR.
Thông số kỹ thuật:
Tính năng:
- Tập lệnh gồm 131 lệnh, hầu hết thực hiện trong một chu kỳ máy.
- Xử lý 16 triệu lệnh ở tần số 16 MHZ.
- 32 châ
- Sáu chế độ sleep .
- 40 pin kiểu PDIP, 44 pin kiểu TQFP và kiểu QFL/MLF.
- 32 thanh ghi 8 bit đa dụng.
- Ngắt trong và ngắt ngoài.
- Điện áp hoạt động từ 2,7-5,5V cho Atmega 16A.
12
Giới thiệu
2. Vi điều khiển AVR.
Sơ đồ chân
13
Giới thiệu
2. Vi điều khiển AVR.
Sơ đồ khối điều khiển
14
Giới thiệu
2. Vi điều khiển AVR.
Atmega 16 được hỗ trợ đầy đủ phần mềm và công cụ phát triển hệ thống bao gồm:
Trình dịch Assembly như AVR studio của Atmel, Trình dịch C như win AVR, CodeVisionAVR
C, ICCAVR. C - CMPPILER của GNU… Trình dịch C đã được nhiều người dùng và đánh giá
tương đối mạnh, dễ tiếp cận đối với những người bắt đầu tìm hiểu AVR, đó là trình dịch
CodeVisionAVR C. Phần mềm này hỗ trợ nhiều ứng dụng và có nhiều hàm có sẵn nên việc lập
trình tốt hơn.
15
Giới thiệu
3. Vi điều khiển PIC.
PIC là một họ vi điều khiển RISC đƣợc sản xuất bởi công ty Microchip Technology. Dòng PIC đầu
tiên là PIC1650 đƣợc phát triển bởi Microelectronics Division thuộc General Instrument .
PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính khả trình thông
minh). Là vi điều khiển với kiến trúc RISC thực thi một lệnh với một chu kỳ máy (bằng bốn chu kỳ
của bộ dao động). Ngày nay có nhiều dòng PIC đƣợc sản xuất với hàng loạt các mô đun ngoại vi tích
hợp sẵn nhƣ ADC, ến 32 Kword.
Các họ vi điều khiển PIC:
- Họ 8 bit: PIC 10/ PIC 12/ PIC 16/ PIC 18
- Họ 16 bit: PIC 24F/ PIC 24H/ dsPIC 30/ dsPIC 33
- Họ 32 bit: PIC 32.
16
Giới thiệu
•3. Vi điều khiển PIC.
Thông số kỹ thuật
– Chân vào/ra I/O có thể lập trình đƣợc.
– Flash và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 512 Kbyte
– Bộ dao động bên trong.
– 8/16/32 bit Timers
– Bộ nhớ EEPROM nội
– Chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ USART
– MSSP Peripheral cho giao tiếp I2C và SPI
– Các chế độ so sánh, bắt giữ và điều chế độ rộng xung PWM.
– Bộ so sánh điện áp.
– Bộ chuyển đổi ADC (tần số có thể lên tới 1 MHz).
– Hỗ trợ các giao th
– Mô đun điều khiển động cơ, mô đun đọc encoder.
– Hỗ trợ bộ nhớ ngoài.
– DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)
17
Giới thiệu
•3. Vi điều khiển PIC.
Thông số kỹ thuật
18
Giới thiệu
•3. Vi điều khiển PIC.
Thông số kỹ thuật
19
Giới thiệu
3. Vi điều khiển PIC.
Sơ đồ bố trí chân
20
Tải về để xem bản đầy đủ
55 trang
19/04/2022
1120
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế hệ thống nhúng - Bài 2: Bộ xử lý chức năng đơn chuyên dụng (Custom single-purpose processors)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thiet_ke_he_thong_nhung_bai_2_bo_xu_ly_chuc_nang_d.pdf
