Báo cáo khoa học: ỨNG DỤNG HÀM NGẮT TRONG LẬP TRÌNH CHO HỆ XỬ LÝ NHÚNG

Tóm tắt: Hệ xử lý nhúng được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện – điện tử, việc lập trình cho hệ này có những đặc trưng khác với lập trình cho PC thông thường. Trong bài báo này xây dựng và phân tích cấu trúc của một chương trình cho hệ nhúng trên cơ sở ứng dụng hàm ngắt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "ỨNG DỤNG HÀM NGẮT TRONG LẬP TRÌNH CHO HỆ XỬ LÝ NHÚNG" ỨNG DỤNG HÀM NGẮT TRONG LẬP TRÌNH CHO HỆ XỬ LÝ NHÚNG TS. NGUYỄN THANH HẢI Bộ môn Kỹ thuật điện tử viễn thông Khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Hệ xử lý nhúng được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện – điện tử, việc lập trình cho hệ này có những đặc trưng khác với lập trình cho PC thông thường. Trong bài báo này xây dựng và phân tích cấu trúc của một chương trình cho hệ nhúng trên cơ sở ứng dụng hàm ngắt. Summary: Every year, millions of microprocessors and microcontroller chips are sold as CPUs for electronic devices (embedded systems), programming for this system differs for common PCs. The paper analizes some structured of programs for embedded system using interrupt function.I. YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ XỬ LÝ NHÚNG Một hệ thống thông thường thể hiện mối quan hệ giữa các đầu vào biết trước và đầu racần đáp ứng. Với hệ thống điều khiển số các đầu vào là các tín hiệu mang dữ liệu số hoặc dữ ĐTliệu từ đầu đo, còn đầu ra là dữ liệu hiển thị hoặc các tín hiệu điều khiển như hình dưới đây: Dữ liệu vào Hiển thị Sensor1 Điều khiển 1 HỆ XỬ LÝ NHÚNG Sensor2 Điều khiển 2 Sensor n Điều khiển n Xét về yếu tố đáp ứng yếu tố thời gian thực, hệ xử lý nhúng được xây dựng trên cơ sở xử lýcác sự kiện. Mỗi một sự kiện là một bài toán mà hệ thống này cần phải giải quyết, thời gian tínhtừ thời điểm có một tác động của sự kiện đầu vào đến thời điểm đưa ra đầu ra là thời gian đápứng của hệ thống. Hệ thống thời gian thực là hệ thống luôn đảm bảo thời gian đáp ứng đúngtheo yêu cầu của bài toán, tức là các giá trị điều khiển và hiển thị được đưa ra kịp thời đúng theochu trình. Tính chất thời gian thực là đặc điểm khác cơ bản giữa hệ thống điều khiển số và hệ thống xử lý thông thường. Khi thiết kế và chế tạo một thiết bị sử dụng hệ xử lý nhúng cần phải xét đến các yếu tố sau: - Số cổng vào ra cần thiết, số cổng này bao gồm cổng vào ra số (Digital) và cổng vào ra tương tự (Analog). - Các module ghép nối với thiết bị ngoại vi, được chia thành các loại sau: + Module phục vụ chuyển đổi tín hiệu gồm bộ biến đổi ADC, DAC, khối điều chế độ rộng xung PWM. + Module truyền thông theo chuẩn UART, SPI, I2C… - Dung lượng RAM đỏi hỏi, phụ thuộc vào từng bài toán cụ thể mà ta có thể lựa chọn RAM cho phù hợp. Bộ nhớ bên trong có thể từ 256 byte đến vài KB, bộ nhớ ngoài từ vài chục KB đến vài MB. - Dung lượng FLASH hoặc ROM: Đây là nơi lưu giữ mã chương trình. - Số lượng đòi hỏi ngắt làm việc theo sự kiện. - Tốc độ vi xử lý, đảm bảo thời gian xử lý ngắt và thực hiện hàm theo vòng lặp chính. - Thời gian đáp ứng cần thiết, đáp ứng khả năng thực hiện theo hệ thống thời gian thực. - Các yêu cầu về nguồn cấp và năng lượng tiêu thụ. - Hệ phát triển phục vụ lập trình và gỡ rối.ĐT - Chi phí chế tạo bao gồm chi phí phần cứng, chi phí cho hệ phát triển, chi phí lập trình và hoàn thiện hệ thống. II. CẤU TRÚC CHUNG MỘT CHƯƠNG TRÌNH 1. Vòng lặp chính Chương trình của một hệ thống nhúng, trong trường hợp không sử dụng hệ điều hành, có cấu trúc như sau: void Event_1() { Command_1(); Delay5s(); // Hàm đợi 5s Command_2(); } int main (void) { Init_Parameter(); // Hàm khởi tạo biến while (1) { Read_Input(); // Hàm đọc các giá trị cổng vào Event_1(); // Hàm xử lý sự kiện 1 Event_2(); // Hàm xử lý sự kiện 2 …… Event_n(); // Hàm xử lý sự kiện n Write_Output(); // Hàm điều khiển các cổng ra } } Trong đó hàm khởi tạo có nhiệm vụ nạp các giá trị ban đầu cho biến, khởi tạo các khốiphần cứng như Timer, Counter, ADC, UART … làm việc theo yêu cầu của từng bài toán. Hàm Read_Input cho phép xác định trạng thái hoặc giá trị của các cổng đầu vào vi xử lý,giá trị này có thể là mức logic (cổng vào Digital) hoặc một con số tương ứng với mức điện ápvào (cổng vào Analog). Hàm Write_Output đi ...