Kỹ thuật máy tính - Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối

oại vi và Kỹ thuật ghép nối 115 1Môn học: Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối (tài liệu lưu hành nội bộ) Bộ môn Kỹ thuật máy tính Khoa CNTT- ĐH BKHN Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 2 Chương 4: Bus ƒ Khái niệm chung về bus: • Một Bus: là tập hợp các đường kết nối để truyền thông tin giữa các thành phần của hệ vi xử lý. Thông tin trên các đường kết nối này nhằm phục vụ cho cùng một mục đích nào đó. • Bus bộ xử lý • Bus bộ nhớ • Bus vào-ra • Bus ISA (Industry Standard Architecture) • Bus PCI (Peripheral Component Interconnection) • Bus AGP (Accelerated Graphics Port) Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 3 Bus ƒ Khái niệm chung về Bus (tiếp): • Lượng dữ liệu tối đa được chuyển qua bus trong một khoảng thời gian nào đó gọi là tốc độ truyền tải tối đa (Băng thông). Tốc độ này là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới hiệu năng của máy tính, nó được tính theo số byte được truyền tải trong 1 giây: Nhận xét: hiệu năng chung của máy tính không những phụ thuộc vào kiểu và tốc độ của bộ xử lý mà còn phụ thuộc vào cấu trúc của các bus trên bản mạch chính. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 4 Bus ƒ Trong máy tính, các bus được phân thành các cấp theo tốc độ, bao gồm một số loại như sau: • Bus bộ xử lý • Bus bộ nhớ • Bus vào-ra • Bus ISA (Industry Standard Architecture) • Bus PCI (Peripheral Component Interconnection) • Bus AGP (Accelerated Graphics Port) Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 5 Bus bộ xử lý: ƒ Bus bộ xử lý: (back side bus –BSB): • Là các đường truyền giữa CPU và các mạch đệm trung gian. • Nó thường được dùng để truyền dữ liệu giữa CPU và bus hệ thống hoặc giữa CPU và bộ nhớ cache ngoại. • Bus này hoạt động với tốc độ nhanh nhất so với các loại bus khác và không bị tắc nghẽn. Tốc độ của bus bằng tốc độ bản mạch chính (66, 75, 100, ... MHz). Nó cũng bao gồm các bus dữ liệu, địa chỉ và điều khiển. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 6 Bus bộ nhớ ƒ Bus bộ nhớ (Bus hệ thống/Front Inside Bus FSB): • Bus bộ nhớ được sử dụng để truyền thông tin giữa CPU và bộ nhớ chính. • Bus này hoặc là thành phần của chính bus bộ xử lý hoặc trong nhiều trường hợp được phân cách với bus bộ xử lý bằng các mạch đệm là các chip chuyên dụng. • Thông tin truyền trên bus bộ nhớ được truyền với tốc độ chậm hơn nhiều so với thông tin trên bus bộ xử lý. Tuy nhiên, độ rộng bus dữ liệu ở đây luôn được thiết kế bằng độ rộng bus dữ liệu của bus bộ xử lý. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 7 Bus vào-ra ƒ Bus vào-ra: • Còn gọi là bus mở rộng cho phép CPU trao đổi thông tin được với các thiết bị ngoại vi. • Cho phép bổ sung vào hệ thống máy tính các thiết bị để mở rộng tính năng của máy tính. Các khe cắm mở rộng được nối vào bus mở rộng. Các bản mạch ghép nối được cắm vào các khe cắm này. Do đó khi nói về tiêu chuẩn cho một loại bus mở rộng nào đó cũng có nghĩa là cho các khe cắm mở rộng và card dùng với nó. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 8 Bus vào - ra ƒ Một số loại bus vào-ra thông dụng: • Bus ISA (Industry Standard Architecture) • Bus PCI (Peripheral Component Interconnection • Bus AGP (Accelerated Graphics Port) Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 9 Bus ISA ƒ Bus ISA (Industry Standard Architecture): • Kiến trúc ISA (Industry Standard Architecture) đầu tiên với độ rộng 8 bit được sử dụng lần đầu trong các máy PC IBM từ những năm 1981 và được mở rộng lên 16 bit trong các hệ thống PC/AT vào năm 1984. • Phiên bản đầu tiên có độ rộng 8 bit được dùng trong các hệ thống PCXT đạt tốc độ 4,77 MHz. • Phiên bản 16 bit bắt đầu được dùng trong các hệ thống AT với tốc độ ban đầu 6 MHz, sau đó nâng lên 8 MHz. Về sau để đảm bảo tính tương thích ngược, tốc độ 8,33 MHz được lấy làm tốc độ chuẩn lớn nhất của cả 2 phiên bản 8 bit và 16 bit. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 10 Bus ISA • Bus ISA cần từ 2 đến 8 chu kì cho một lần truyền dữ liệu. • Về mặt lý thuyết, tốc độ truyền dữ liệu tối đa (dải thông) của phiên bản 16 bit là ?: (8 MHz x 16 bit / 2 chu kì) / 8* = 8 MB/s • Của phiên bản 8 bit là ? 4 MB/s Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 11 Bus ISA 8 bit ƒ Bus ISA 8 bit: • Khe cắm có 62 tiếp điểm • Cung cấp 8 đường dữ liệu, * • 20 đường địa chỉ (cho phép khe cắm dùng đến 1 Mb bộ nhớ ?) • 10 đường ngắt, 16 đường tín hiệu điều khiển, 3 đường dây đất và 5 đường dây nguồn nuôi. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 12 Bus ISA 16 bit ƒ Bus ISA 16 bit: • Năm 1984, IBM giới thiệu hệ thống AT với bộ xử lý 286 dùng bus dữ liệu 16 bit, các giao tiếp giữa bộ xử lý và bo mạch chính cũng như bộ nhớ cũng có độ rộng là 16 bit thay vì 8 bit. • IBM cũng thiết kế bus vào/ra loại mới có các khe cắm mở rộng có thể dùng cho card 8 bit và 16 bit. Khi đó, các card 8 bit chỉ dùng một phần, còn card 16 bit dùng cả hai phần của khe cắm này. Phần mở rộng của card bổ sung thêm 5 dịch vụ ngắt, 8 đường dữ liệu, 4 đôi yêu cầu và báo nhận DMA, 4 đường địa chỉ và một số đường điều khiển khác. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 13 Bus PCI ƒ Bus PCI (Peripheral Component Interconnection): • version 1.0: của bus PCI năm 6/1992 được đưa ra bởi Intel. 3/1993 :version 2.0 * • 1995, phiên bản cuối cùng (2.1) của bus PCI mới được Intel công bố. • Bus PCI chạy ở tốc độ 33 MHz, có độ rộng đường truyền bằng độ rộng đường dữ liệu của CPU. 9Khi đó nếu dùng các CPU 32 bit thì băng thông* của bus là 132 Mb/s, còn khi độ rộng bus dữ liệu của CPU tăng lên gấp đôi (64 bit) thì đồng nghĩa với dải thông của bus PCI tăng lên là 264 Mb/s. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 14 Bus PCI ƒ Bus PCI có 3 loại tương ứng với 3 cấu hình của bo mạch chính • Loại 5V cho các hệ thống máy để bàn. • Loại 3,3V dùng cho các máy xách tay ?*. • Loại đa năng (PCI Universal) dùng cho các bo mạch chính làm việc trong cả 2 loại hệ thống trên. Loại này kết hợp cả 2 mức điện áp 3,3V và 5V, khi được lắp đặt mức điện áp được xác định nhờ chân V I/O. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 15 Bus AGP (Accelerated Graphics Port) ƒ Bus AGP (Accelerated Graphics Port): • Là loại bus được Intel thiết kế nhằm nâng cao hiệu năng cho các tác vụ hình ảnh và đồ họa. • Mặc dù dựa trên thiết kế bus PCI nhưng bus AGP độc lập về mặt vật lý, điện tử cũng như logic với PCI. • Các bộ nối AGP tương tự như PCI nhưng có thêm một số chân mới và có sự khác biệt về vị trí. Nếu như bus PCI có nhiều khe cắm thì AGP chỉ có duy nhất một khe cắm cho card màn hình. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 16 Bus AGP ƒ Phiên bản 1.0 của AGP được Intel giới thiệu vào tháng 7 năm 1996, bus này chạy ở tốc độ 66 MHz cho phép truyền 1 hoặc 2 tín hiệu trong 1 chu kì, sử dụng điện áp 3,3V. ƒ Năm 1998, Intel cho ra đời phiên bản 2.0 với nhiều cải tiến, phiên bản này cho phép 4 tín hiệu được truyền trong 1 xung nhịp đồng hồ, đồng thời giảm điện áp sử dụng xuống mức 1,5V. ƒ Tiếp đó là phiên bản AGP Pro với thiết kế khe cắm dài hơn do thêm một số chân nguồn. Các khe cắm AGP Pro đảm bảo tính tương thích ngược để có thể dùng cho các card AGP thường. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 17 Bus AGP ƒ Bus AGP là loại bus tốc độ cao, tốc độ cơ bản của loại bus này là 66 MHz (thực chất là 66,66 MHz) nghĩa là gấp đôi so với tốc độ PCI. ƒ Độ rộng là 32 bit ƒ Chế độ cơ bản của bus AGP (gọi là chế độ 1x) cho phép 1 lần truyền dữ liệu trong 1 chu kì đồng hồ, như vậy băng thông là?: 266 Mb/s), ƒ Ở chế độ 2x (2 lần truyền dữ liệu trong 1 chu kì) thì băng thông là?: 533 Mb/s. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 18 Bus AGP ƒ Do bus AGP độc lập với PCI nên việc sử dụng card màn hình AGP sẽ giải phóng bus PCI cho các thiết bị vào ra khác (như IDE/ATA, bộ điều khiển SCSI, bộ điều khiển cổng USB) cũng như các card khác. ƒ *Cho phép card màn hình có đường nối trực tiếp với RAM hệ thống. Điều này cho phép card màn hình có thể truy cập trực tiếp tới RAM, do đó không cần bộ nhớ riêng cho card màn hình. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 19 Thiết kế của một hệ thống Pentium II điển hình Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 20 Hết chương 4 1Môn học: Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối (tài liệu lưu hành nội bộ) Bộ môn Kỹ thuật máy tính Khoa CNTT- ĐH BKHN Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 2 Chương 5: Vi điều khiển ƒ Tổng quan ƒ Vi điều khiển họ 8051 9Giới thiệu chung 9Vi điều khiển họ 8051 Tài liệu tham khảo: “The 8051 MicroController Architecture, Programming and Applications”. “Programming embedded systems” “Kỹ thuật vi xử lý (Văn Thế Minh)”, “Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051 ( NguyễnTăng Cường, Phan Quốc Thắng)” www.atmel.com, Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 3 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Một hệ vi xử lý (computer) thông thường bao gồm các khối chức năng cơ bản: 9Khối xử lý trung tâm (CPU) 9Bộ nhớ (Memory) 9Khối phối ghép với các thiết bị ngoại vi 9Các bus truyền thông tin Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 4 Tổng quan về Vi điều khiển Chú ý: Một hệ thống có cấu trúc như trên được gọi chung là một HỆ VI XỬ LÝ, máy tính (computer ) là một ứng dụng cụ thể của hệ vi xử lý. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 5 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Bộ vi xử lý đa năng (MicroProcessor-µP): 9Làm nhiệm vụ của CPU. 9Muốn có một hệ vi xử lý (computer) thì phải kết hợp với: BUS,RAM, ROM, Bộ phối ghép vào/ ra, 9Vd: Họ Intel x86 và Pentium hoặc Motorola 680x0, AMD, Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 6 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Bộ vi điều khiển (MicroController): 9Có thể xem là một hệ vi xử lý. 9Bên trong bộ vi điều khiển, bao gồm đầy đủ các thành phần cơ bản của một hệ vi xử lý : • Bộ vi xử lý (làm chức năng CPU, đơn giản hơn các bộ vi xử lý đa năng) • Bộ nhớ RAM, ROM,.. • Cổng vào ra • Bộ định thời, 9VD: 6811 của Motorola, 8051 của Intel,PIC của Microchip, Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 7 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Bộ vi xử lý đa năng và Bộ vi điều khiển: Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 8 Tổng quan về Vi điều khiển Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 9 Tổng quan về Vi điều khiển Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 10 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Ứng dụng của Bộ vi điều khiển: 9Trong các hệ thống công nghiệp 9Các hệ thống truyền thông, trong máy tính 9Robot, ôtô, xe máy 9Nhà thông minh 9 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 11 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Trong hệ thống nhà thông minh có thể điều khiển được, vi điều khiển và các bộ vi xử lý nhúng xuất hiện rất nhiều: các dụng cụ gia đình (lò vi sóng, tủ lạnh, ti vi, stereos), máy tính và các thiết bị máy tính (máy in laser, modem, disk driver), điều khiển tự động(điều khiển máy, chuẩn đoán, điều khiển thời tiết), điều khiển môi trường, công cụ, vũ trụ ƒ Khi các ứng dụng không cần quan tâm nhiều đến việc tính toán thì các vi điều khiển thường xuyên được sử dụng. Ngoài ra vi điều khiển và vi xử lý nhúng còn được sử dụng trong rộng rãi trong công nghiệp robot. Trong một số ứng dụng, nhiều nhiệm vụ đặc biệt được phân phối cho các điều khiển trong cùng một hệ thống. Các thông tin trao đổi giữa các điều khiển này có thể là trực tiếp hoặc qua một bộ xử lý trung tâm Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 12 Tổng quan về Vi điều khiển ƒ Công nghệ chế tạo: 9CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor. Đây là tên của một công nghệ chế tạo các vi điều khiển hiện nay. 9CMOS yêu cầu ít năng lượng hơn các công nghệ sản xuất cũ và cho phép sử dụng pin. Chip CMOS gần như là tĩnh, có nghĩa là clock có thể chạy chậm lại đặt chip vào trạng thái ngủ. 9CMOS có một khuyết điểm là tiếng ồn(do dao động điện)lớn hơn các công nghệ sản xuất trước đó. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 13 Kiến trúc Von-Neuman ƒ Đặc điểm kiến trúc: 9Von-Neuman Architecure: • Vi điều khiển theo kiến trúc Von-Neuman chỉ có một đường bus dữ liệu được sử dụng cho cả lệnh và dữ liệu. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 14 •Chương trình và dữ liệu được lưu trữ trên cùng một vùng nhớ. •Khi vi điều khiển gửi địa chỉ đến bộ nhớ chính, đầu tiên tìm lệnh và giải mã lệnh rồi tìm dữ liệu phục vụ cho lệnh đó. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 15 Kiến trúc Harvard ƒ Harvard Architecture: 9Vi điều khiển có kiến trúc Harvard có hai đường bus lệnh và dữ liệu riêng biệt và cho phép xử lý song song. 9 Khi một lệnh đang được tìm và giải mã thì lệnh hiện tại đang được thực hiện trên đường bus dữ liệu. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 16 9Và sau khi lệnh hiện tại đã thực hiện xong thì lệnh tiếp theo đã được sẵn sàng tiến hành. 9Đây chính là một ưu điểm của kiến trúc Harvard so với kiến trúc Von-Neuman cho phép các lệnh được thưc thi nhanh hơn. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 17 Kiến trúc Havard và Von Neuman Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 18 CISC ƒ CISC (Complex Instruction Set Computer): 9Hầu hết các vi điều khiển ngày nay đều sản xuất trên công nghệ CISC. 9Các vi điều khiển này đều có tập lệnh lên tới 80 lệnh, và có một số chức năng điều khiển đặc biệt. Một số lệnh chỉ được thực hiện trên các thanh ghi hoặc trên các không gian địa chỉ, một số khác lại chỉ thực hiện theo chế độ địa chỉ. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 19 9Ưu điểm của CISC so với các kiến trúc khác là nhiều lệnh giống như macro làm cho người lập trình có thể sử dụng một lệnh ở một nơi tương tự như việc sử dụng nhiều các lệnh đơn giản. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 20 RISC ƒ RISC (Reduce Instruction Set Computers): 9Là xu hướng phát triển của các thế hệ vi điều khiển và đã xuất hiện trên thị trường vi điều khiển. 9Việc dùng tập lệnh mới và sử dụng silicon quý giá để chế tạo làm cho giá thành của vi điều khiển cao song lại có những đặc điểm nổi bật sau: chip nhỏ hơn, lượng pin nhỏ hơn, và cần năng lượng cung cấp thấp hơn rất nhiều. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 21 ƒ Đặc điểm của bộ vi xử lý theo kiến trúc RISC là: 9thiết kế theo kiến trúc Harvard (có đường bus lệnh và dữ liệu riêng cho phép vừa truy cập chương trình vừa truy cập dữ liệu). 9Các lệnh pineline làm tăng tốc độ xử lý. 9Cho phép một lênh được thực thi trên bất kỳ thanh ghi nào và sử dụng bất kỳ chế độ địa chỉ nào, các lệnh không cần phải sự kết hợp nào cả. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 22 Họ vi điều khiển 8051 ƒ Giới thiệu chung ƒ Các thành phần và lập trình với 8051 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 23 Giới thiệu chung 8051 ƒ Năm 1981, Intel đầu tiên cho ra mắt bộ vi điều khiển gọi là 8051 (MCS-51): 98 bit 9128 Kbyte RAM, 94K byte ROM, 92 bộ định thời, 91 cổng nối tiếp 94 cổng 8 bit. 9Tất cả đều được tích hợp trên một chip Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 24 Giới thiệu chung họ 8051 ƒ Intel cho phép các nhà sản xuất khác: Atmel, Phillips,.. sản xuất các biến thể của 8051 ( RAM, ROM, và số bộ định thời thay đổi) ƒ Cùng với 8051 còn có : 8052, 8031 98052: 256K RAM, 8K ROM, 3 bộ định thời (timer) 98031: ROM ngoài lên tới 64 Kb, 128K RAM Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 25 Giới thiệu chung 8051 ƒ Một số phiên bản 8051 của Atmel: 9 AT89C51:4K ROM, 128K RAM, 2 bộ định thời, VCC 5V, đóng vỏ 40 chân. 9 AT89C2051: 2K ROM, 128 RAM, 2 bộ định thời VCC 3 V, đóng vỏ 20 chân. 9AT89C52: 8K ROM, 256K RAM, 3 bộ định thời, Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 26 Giới thiệu chung 8051 ƒ Xem cụ thể trong datasheet của từng loại: ƒ Vd AT89C51: 9 Compatible with MCS-51™ Products 9 8K Bytes ROM, In-System Reprogrammable Flash Memory 9 Endurance: 1,000 Write/Erase Cycles (ghi/ xóa tới 1000 lần) 9 Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz 9 128 x 8-bit Internal RAM 9 32 Programmable I/O Lines 9 Two 16-bit Timer/Counters 9 Eight Interrupt Sources Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 27 Giới thiệu chung 8051 ƒ Một số phiên bản của hãng Dallas: 9DS5000-8: 8K ROM, 128K RAM, 2 bộ định thời, VCC 5V, đóng vỏ 40 chân. 9DS5000-32: 32K ROM, 128K RAM, 2 bộ định thời, VCC 5V, đóng vỏ 40 chân. 9DS5000T-8: như DS5000-8 nhưng có thêm đồng hồ thời gian thực (Real Time Clock) ƒ Các phiên bản của Phillips: nhiều sản phẩm gồm cả ADC, DAC, I/O mở rộng. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 28 Các thành phần của 8051 ƒ Sơ đồ khối: Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 29 Các thành phần của 8051 ƒ40 chân, chia thành 2 nhóm: 9Nhóm chân nguồn, dao động và điều khiển (8 chân): VCC,GND, XTAL1, XTAL2, RST, /EA, /PSEN, ALE 9Nhóm chân cổng vào/ra: Bốn cổng P0,P1,P2,P3, mỗi cổng 8 chân ~ cổng 8 bit. Các bit của các cổng được thiết lập mặc định là cổng ra, muốn chuyển thành cổng vào thì phải được lập trình. Các chân của cổng (Px.y) có thể được điều khiển riêng rẽ. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 30 Các thành phần của 8051 ƒ Các chân XTL1 (19) và XTL2 (18) để mắc thạch anh cho mạch tạo xung nhịp của MCS-51. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 31 Các thành phần của 8051 ƒ Chân RESET (9): 9Là tín hiệu vào tích cực mức cao để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho MCS-51. ƒ Chân /EA (31) là chân tín hiệu vào 9Khi nối /EA với +5v thì MCS-51 chỉ làm việc với các bộ nhớ ROM, RAM bên trong nó. 9khi nối /EA với đất thì MCS-51 làm việc với các bộ nhớ ROM, RAM bên ngoài. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 32 Các thành phần của 8051 ƒ Chân ALE (30) 9là tín hiệu ra dùng để chốt địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài. ƒ Chân /PSEN (29) 9Là tín hiệu ra tích cực mức thấp 9Dùng để đọc mã lệnh từ bộ nhớ chương trình bên ngoài (khi /EA nối đất) Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 33 Các thành phần của 8051 ƒ Cổng 0: P0 9Dùng làm cổng vào ra khi /EA được nối với +5v (~không sử dụng bộ nhớ ngoài) 9Khi /EA nối đất, P0 được sử dụng làm bus địa chỉ và dữ liệu cho bộ nhớ ngoài: • Ở nửa đầu của chu kỳ lệnh truy nhập bộ nhớ ngoài, MCS-51 đưa ra P0 8 bit địa chỉ thấp (A0 A7) Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 34 Các thành phần của 8051 ƒ Cổng 1: P1 9Đối với nhóm 8051,P1 chỉ được sử dụng làm cổng vào ra. 9Đối với nhóm 8052 thì chân P1.0 có thể được dùng để nhận xung clock T2 cho Timer 2, còn chân P1.1 được dùng làm đầu vào cho Timer 2. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 35 Các thành phần của 8051 ƒ Cổng 2: P2 9Các chân cổng 2: P2.0 P2.7 (21 28) được dùng làm cổng vào ra khi /EA được nối với +5v. 9Khi /EA được nối đất(làm việc với bộ nhớ ngoài) thì cổng 2 được sử dụng để đưa ra 8 bít địa chỉ cao (A8 A15) cho bộ nhớ ngoài. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 36 Các thành phần của 8051 ƒ Cổng 3: P3 được dùng làm cổng vào ra hoặc dùng cho chức năng khác như sau: 9 P3.0 (RxD) có thể dùng để nhận số liệu nối tiếp 9 P3.1 (TxD) có thể dùng để phát số liệu nối tiếp 9 P3.2 (INTO) có thể dùng để nhận ngắt ngoài 0 9 P3.3 (INT1) có thể dùng để nhận ngắt ngoài 1; 9 P3.4 (T0) có thể dùng để nhận xung clock cho Timer 0; 9 P3.5 (T1) có thể dùng để nhận xung clock cho Timer 1; 9 P3.6 (/WR) khi /EA nối đất thì nó được dùng để đưa ra tín hiệu điều khiển ghi RAM ngoài; 9 P3.7 (/RD) khi /EA nối đất thì nó được dùng để đưa ra tín hiệu điều khiển đọc RAM ngoài. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 37 Các thành phần của 8051 ƒ Bộ định thời /bộ đếm(Timer): 9Họ 8051 có ít nhất 2 bộ định thời/ bộ đếm (timer): Timer 0, Timer 1; 9Bộ định thời có chứa 1 thanh ghi, giá trị của thanh ghi sẽ tăng thêm 1 sau những khoảng thời gian bằng nhau; 9Chúng có thể dùng bộ định thời để tạo một bộ trễ thời gian, hoặc dùng làm bộ đếm để đếm các sự kiện xảy ra bên ngoài bộ BVĐK Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 38 Bộ định thời /bộ đếm(Timer) ƒ Các thanh ghi liên quan tới bộ định thời: 9Thanh ghi chức năng đặc biệt TCON 9 Thanh ghi chức năng đặc biệt TMOD 9 Các thanh ghi THx and TLx Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 39 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ Thanh ghi TCON: 9 TRx: được thiết lập bởi người lập trình để kích hoạt bộ Timer hoạt động. VD: SETB TR0 ;TR0=1~Timer0 bắt đầu hoạt động SETB TR1 ;TR1=1~Timer1 bắt đầu hoạt động 9 TFx: Giá trị mặc định là 0. Khi Timer tràn, TFx được thiết lập =1 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 40 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ Thanh ghi TMOD: Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 41 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ GATE = 0: khởi động bộ định thời bằng phần mềm. ƒ GATE =1: khởi động bộ định thời bằng phần cứng từ nguồn ngoài. ƒ C/T = 1 thì Timer được dùng như một bộ đếm sự kiện. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 42 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ C/T = 0: 9Timer được dùng như một bộ định thời tạo độ chễ thời gian. 9Tần số thạch anh đi liền với 8051 được làm nguồn cho đồng hồ của bộ định thời. 9the timers were incremented every 12 oscillator cycles =>Tần số của bộ định thời luôn bằng 1/12 tần số của thạch anh gắn với 8051 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 43 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ Thanh ghi của bộ Timer0:TH0, TL0 ƒ Thanh ghi của bộ Timer1: TH1, TL1. ƒ Khi Timer hoạt động ở chế độ tạo trễ về thời gian, giá trị của THxTLx sẽ tự động được tăng lên 1 sau 12 chu kỳ đồng hồ của 8051. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 44 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ Vd: giả sử tần số thạch anh XTAL = 11.0592MHz. Hãy tìm các giá trị cần được nạp vào các thanh ghi TH và TL nếu ta muốn độ thời gian trễ là 5ms. ƒ Lời giải: 9Bộ định thời làm việc với tần số bằng 1/12 tần số XTAL, do vậy ta có là tần số của bộ định thời: 11,0592 / 12= 0,9216 (MHz). 9Kết quả là sau : 1 / 0,9216 MHz = 1,085 µs. Giá trị của ThxTLx gắn với bộ Timer tăng 1. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 45 Bộ định thời/bộ đếm (Timer) ƒ Để có được ta chia 5ms cho 1.085μs và nhận được số n = 4608 nhịp. Để nhận được giá trị cần được nạp vào TL và TH thì ta tiến hành lấy 65536 trừ đi 4608 bằng 60928. Ta đổi số này ra số hex thành EE00H. Do vậy, giá trị nạp vào TH là EE Và TL là 00. Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 46 Các thanh ghi ƒ Các thanh ghi: 9Các thanh ghi được dùng để lưu cất thông tin tạm thời 9 Phần lớn các thanh ghi của 8051 là các thanh ghi 8 bit. 9Trong 8051 chỉ có một kiểu dữ liệu: Loại 8 bit* 98 bit của một thanh ghi được trình bày như sau : D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 47 Các thanh ghi ƒ Một số thanh ghi của 8051 : Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 48 Các thanh ghi ƒ Thanh ghi tích luỹ A được sử dụng cho tất cả mọi phép toán số học và lô-gíc ƒ Lệnh cộng ADD. 9Lệnh cộng ADD có các phép như sau: ADD A, nguồn ; Cộng th nguồn vào thanh ghi A. 9Nguồn ở đây có thể là giá trị hằng số hoặc là một thanh ghi khác Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 49 Các thanh ghi ƒ Để cộng hai số như 25H và 34H thì mỗi số có thể chuyển đến một thanh ghi và sau đó cộng lại với nhau như: MOV A, #25H ; Nạp giá trị 25H vào A MOV R2, #34H ; Nạp giá trị 34H vào R2 ADD A, R2; Cộng R2 vào A và kết quả A = A + R2 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 50 Các thanh ghi Cách 2: MOV R5, #25H ; Nạp giá trị 25H vào thanh ghi R5 MOV R7, #34H ; Nạp giá trị 34H vào thanh ghi R7 MOV A, #0 ; Xoá thanh ghi A (A = 0) ADD A, R5 ; Cộng nội dung R5 vào A (A = A + R5) ADD A, R7 ; Cộng nội dung R7 vào A (A = A + R7 ;= 25H + 34H) Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 51 Các thanh ghi ƒ Cách 3: MOV A, #25H ; Nạp giá trị thứ ;nhất vào thanh ghi A (A = 25H) ADD A, #34H ; Cộng giá trị thứ hai là 34H vào ;A (A = 59H) ƒ Lệnh ADD báo rằng toán hạng nguồn có thể hoặc là một thanh ghi hoặc là một dữ liệu trực tiếp (tức thời) nhưng thanh ghi đích luôn là thanh ghi A, Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 52 Chương trình hợp ngữ trong 8051 ƒ Một chương trình hợp ngữ bao gồm một chuỗi các dòng lệnh hợp ngữ. Một lệnh hợp ngữ có chứa một từ gợi nhớ (mnemonic) VD: vd2_1.asm ORG 0H ; Bắt đầu (origin) tại ngăn nhớ 0 MOV R5, #25H ; Nạp 25H vào R5 MOV R7, #34H ; Nạp 34H vào R7 MOV A, #0 ; Nạp 0 vào thanh ghi A ADD A, R5 ; Cộng nôi dụng R5 vào A (A = A + R5) ADD A, R7 ; Cộng nội dung R7 vào A (A = A + R7) ADD A, #121H ; Cộng giá trị 12H vào A (A = A + 12H) HERE: SJMP HERE ; ở lại trong vòng lặp này END ; Kết thúc tệp nguồn hợp ngữ Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 53 Chương trình hợp ngữ trong 8051 ƒ Các lệnh ADD và MOV là các lệnh đến CPU, ƒ Các lệnh ORG và END là các chỉ lệnh đối với hợp ngữ. 9ORG để chỉ dẫn đặt mã lệnh tại ngăn nhớ 0 9END thì báo cho hợp ngữ biết kết thúc mã nguồn Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 54 Chương trình hợp ngữ trong 8051 ƒ Dịch và chạy một chương trình hợp ngữ trong 8051: 9Soạn thảo file nguồn , phần mở rộng của các tệp nguồn phải là “asm” hay “src” tuỳ theo trình hợp ngữ mà ta sử dụng 9Biên dịch, liên kết để tạo ra một tệp với đuôi mở rộng “Hex” có thể nạp tốt vào trong ROM Thiết bị ngoại vi và Kỹ thu