- Chương 1: Giới thiệu chung về vi điều khiển. - Lịch sử vi điều khiển. - Ngày nay, các bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã hội, đặc biệt là trong kỹ thuật tự động hoá và điều khiển từ xa. - Lịch sử của Vi điều khiển bắt đầu khi - Kiến trúc của vi điều khiển (RISC + CISC). - Các khối chính trong vi điều khiển I.1 Khối bộ nhớ ROM + RAM I.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) I.3 Tổ chức Bus. - Chương 2: Vi điều khiển PIC. - Trong chương này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về Vi điều khiển PIC, mà cụ thể là dòng Vi điều khiển PIC18F4331. - Đầu tiên chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cấu trúc phần cứng chung của PIC, các khối chức năng và cách và cách lập trình ứng dụng. - Kiến trúc RISC của vi điều khiển PIC. - Trong kiến trúc Harvard, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm riêng biệt, do đó CPU có thể làm việc trực tiếp với cả hai bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình cùng một lúc, làm cho tốc độ xử lý nhanh hơn.. - Việc bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu được tách riêng, do đó, tập lệnh trong kiến trúc Harvard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu kiến trúc của vi điều khiển.. - Trong khi đó, độ dài lệnh của các vi điều khiển kiến trúc von-Neumann là bội số của 1 byte (8 bit). - PIC là một Vi điều khiển RISC, tập lệnh của PIC chỉ có 35 lệnh, phần lớn các lệnh này chỉ thực hiện trong một chu kỳ máy. - Chính nhờ kiến trúc phần cứng tiên tiến, PIC tỏ ra vướt trội so với các loại Vi điều khiển 8 bít khác về mặt tốc độ và hiệu năng sử dụng.. - Xử lý song song (Pipeline). - Việc xử lý lệnh trong PIC được thực hiện song song, trong khi xử lý một lệnh thì đồng thời CPU cũng nạp lệnh mới vào để quá trình xử lý lệnh là liên tục. - Nguồn dao động nội đến 8MHz, dao động thach anh lên tới 40MHz Tiêu thụ nguồn thấp (nanoWatt). - 5 Kênh vào ra (Port A, B, C, D, E). - Cấu trúc bên trong vi điều khiển PIC. - Cấu trúc và khối chức năng cơ bản trong Vi điều khiển PIC. - 2.1 Khối tạo xung dao động. - Mạch tạo dao động được sử dụng để cung cấp xung đồng hồ cho Vi điều khiển.. - Xung đồng hồ là cần thiết để Vi điều khiển có thể thực thi chương trình lập trình bên trong nó. - Mỗi loại Vi điều khiển PIC hỗ trợ những kiểu mach tạo dao động khác nhau như mạch dao động thạch anh (XT, HS), mạch dao động RC, mạch dao động nội, các nguồn dao động chuẩn bên ngoài khác. - Trong các loại mạch dao động trên thì mạch dao động RC và mạch dao động thạch anh là 2 loại thường hay được sử dụng, nhất là mạch dao động thạch anh.. - Mạch dao động thạch anh (XT, HS): Sơ đồ mạch dao động thạch anh dưới đây là mạch dao động phổ biến cho PIC. - Hai chân OSC1 (chân 13) và OSC2 (chân 14) được mắc với mạch dao động thạch anh bên ngoài. - Các điện trở C1 và C2 là cần thiết khi mắc mạch dao động thạch anh cho PIC. - Ưu điểm của mạch này là tần số dao động chính xác và cho tần số dao động cao.. - Mạch dao động RC: Mạch này gồm một điện trở và một tự điện mắc nối tiếp như hình dưới đây. - Xung dao động đươc đưa vào chân OSC1, khi đó chân OSC2 là chân xuất dao động, có thể cung cấp dao động cho các IC PIC khác.. - Reset bằng tay khi cấp mức logic ‘0’ cho chân MCLR của PIC - Reset khi đang ở chế độ SLEEP. - 2.3 Khối xử lý trung tâm và các thanh ghi trạng thái Là bộ não của PIC. - 2.4 Bộ nhớ RAM và các chế độ định địa chỉ trong PIC Bộ nhớ Flash RAM. - Bank và Thanh ghi điều khiển việc truy cập bộ nhớ Các chế độ truy cập RAM (trực tiếp,gián tiếp…) Lập trình truy cập bộ nhớ RAM. - 2.4 Tổ chức bộ nhớ ROM + EEPROM. - 2.4.1 Bộ nhớ chương trình – Flash Program Memory. - Bộ nhớ chương trình (sau đây viết tắt là bộ nhớ flash) là nới lưu trữ các chương trình mà người lập trình viết ra, nhằm làm cho PIC thực hiện đúng chức năng mong muốn. - Bộ nhớ flash là bộ nhớ vừa có thể đọc, ghi và xóa được trong quá trình hoạt động của PIC. - Quá trình đọc sẽ thực hiện đọc từng byte mỗi lần, quá trình ghi vào bộ nhớ thực hiện theo môi khối 8 bytes cho một lần ghi và việc xóa bộ nhớ flash sẽ thực hiện xóa từng khối 64 bytes cho mỗi lần thực hiện.. - 2.4.1.1 Đọc ghi dữ liệu giữa bộ nhớ flash và RAM. - Để thực hiện việc đọc, ghi bộ nhớ flash, có hai hoạt động cho phép vi xử lý thực hiện việc di chuyển các byte dữ liệu giữa bộ nhớ flash và bộ nhớ RAM đó là : Table Read (TBLRD) và Table Write (TBLWR).. - Bộ nhớ chương trình của PIC có độ rộng là 16-bit, trong khi đó bộ nhớ RAM là 8- bit. - Quá trình thực hiện đọc/ghi Table Read và Table Write được thực hiện thông qua một thanh ghi 8-bit là TBLAT.. - 2.4.1.2 Các thanh ghi điều khiển. - Có bốn thanh ghi đảm nhận chức năng điều khiển quá trình trao đổi dữ liệu với bộ nhớ Flash, đó là:. - Thanh ghi EECON1 và EECON2:. - Thanh ghi EECON1 là thanh ghi điều khiển việc truy cập bộ nhớ Flash và EEPROM. - Thanh ghi EECON2 không phải là một thanh ghi vật lý, đọc EECON2 sẽ luôn cho kêt quả là ‘0’. - EECON2 được dành riêng cho việc ghi và xóa bộ nhớ flash.. - Bit7 EEPGD: Bit chọn bộ nhớ chương trình hay bộ nhơ EEPROM 1 = Truy cập bộ nhớ flash. - 0 = Truy cập bộ nhớ EEPROM. - Bit6 CFGS: Bit chon Thanh ghi cấu hình hay bộ nhơ Flash/Data EE 1 = Truy cập đến các thanh ghi cấu hình. - 0 = Truy cập bộ nhớ Flash/data EEPROM Bit5 Không sử dung (đọc ra = ‘0’). - Bit4 FREE: Bit cho phép xóa hàng bộ nhớ Flash. - 1 = Xóa hàng bộ nhớ Flash có địa chỉ cho bởi TBLPTR ở lệnh WR tiếp theo 0 = Chỉ thực hiện ghi vào bộ nhớ Flash. - Bit3 WRERR: Cờ báo lỗi của bộ nhớ EEPROM. - Bộ nhớ EEPROM. - Thanh ghi điều khiển việc truy cập bộ nhớ Lập trình đọc dữ liệu từ EEPROM, F-ROM Lập trình ghi dữ liệu vào EEPROM, F-ROM Chế độ bảo vệ (Code Protect). - 2.5 Tổ chức vào/ra trong PIC. - Giới thiệu chung về các cổng vào/ra trong PIC: Cổng là một nhóm các chân của Vi điều khiển, chúng có thể được truy cập đồng thời hay theo từng bit một, đọc trạng thái hiện có trên cổng. - Về mặt vật lý, mỗi cổng là một thanh ghi nằm bên trong Vi điều khiển và được kết nối đến các chân của Vi điều khiển. - Thanh ghi cổng và thanh ghi điều khiển chế độ vào/ra. - Trong mỗi Vi điều khiển PIC có thể có từ 2 cho đến 10 cổng, số lượng tùy theo từng loại PIC. - Không giống như AT8051, các cổng của PIC ngoài thanh ghi cổng còn có thêm một thanh ghi điều khiển chế độ vào ra cho từng chân của cổng đó. - PORTA có thanh ghi TRISA, PORTB có thanh ghi TRISB… Khi lập trình điều khiển vào ra cho PIC ta cần chú ý tới điều này để tránh gặp những sai sót không đáng có. - Khi lập trình ta cần chú ý điều này.. - Thanh ghi để điều khiển hướng dữ liệu của PORTB có tên là TRISB cũng có độ dài là 8 bit, tương ứng với 8 bit của PORTB. - Thiết lập giá tri “1” cho mỗi bit trong thanh ghi TRISB sẽ định nghĩa chân tương ứng với bit đó là chân vào dữ liệu, và thiết lập “0” cho mỗi bit trong TRISB định nghĩa chân tương ứng là chân xuất dữ liệu.. - Mỗi chân của PORTB có một điện trở kéo và có thể được kích hoạt bằng cách xóa bit thứ 7 RBPU trong thanh ghi OPTION. - Lập trình chế độ vào (Input). - Thiết lập 1 cho các bit trong thanh ghi TRISB - Kích hoạt các điện trở kéo.. - Nhận dữ liệu từ cổng bằng cách đọc thanh ghi PORTB Ví dụ:. - Lập trình chế độ ra (Output). - Thiết lập 0 cho các bit của thanh ghi TRISB. - Xuất dữ liệu ra cổng (ghi giá trị vào thanh ghi PORTB) Ví dụ:. - Trên đây chỉ là hai ví dụ nhỏ về lập trình vào ra cho PIC, bài lập trình chi tiết sẽ được trình bày ở cuối chương.. - Các bộ Timer là thành phần không thể thiếu trong mỗi con Vi điều khiển, nó cần thiết cho việc xác định chính xác một khoảng thời gian trôi qua.. - Mỗi Vi điều khiển PIC có một số lượng các bộ Timer nhất định, tối thiểu là 3 bộ Timer là Timer0, Timer1, Timer2. - Thanh ghi điều khiển. - Tính toán thời gian cho Timer Lập trình cho một bộ Timer. - 2.7 Giao tiếp nối tiếp RS232 Cấu trúc khối RS232 Thanh ghi điều khiển Tốc độ Baud và tính toán Chế độ Master (Truyền – nhận) Chế độ Slave (Truyền – nhận). - Cấu trúc và các nguồn ngắt Thanh ghi điều khiển. - Quá trình xảy ra và thực hiện 1 ngắt. - Lập trình xử lý ngắt (INT, On-change RB, RS232, Timer…). - Cấu trúc khối ADC Các thanh ghi điều khiển. - Chế độ làm việc, ADC8bit, 10bit Lập trình cho bộ ADC
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt