Giáo trình Vi điều khiển - Vi xử lý

Giáo trình Vi điều khiển - Vi xử lý được biên soạn nhằm cung cấp cho các bạn những kiến thức về cấu trúc vi điều khiển; lập trình cho vi điều khiển; thiết kế mạch thử nghiệm và phần mềm biên dịch & mô phỏng; thực hành với led đơn. Mời các bạn tham khảo giáo trình để hiểu rõ hơn về lĩnh vực này.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vi điều khiển - Vi xử lýBÀI 1: CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN1.1.1. Sơ lược về vi xử lý: Trong những thập niên cuối thế kỉ XX, từ sự ra đời của công nghệ bán dẫn, kĩ thuậtđiện tử đã có sự phát triển vượt bậc. Các thiết bị điện tử sau đó đã được tích hợp với mậtđộ cao và rất cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các thiết bị điện tử nhỏ hơn và nhiềuchức năng hơn. Các thiết bị điện tử ngày càng nhiều chức năng trong khi giá thành ngàycàng rẻ hơn, chính vì vậy điện tử có mặt khắp mọi nơi. Bước đột phá mới trong công nghệ điện tử, công ty trẻ tuổi Intel cho ra đời bộ vi xửlý đầu tiên. Đột phá ở chỗ: Đó là một kết cấu logic mà có thể thay đổi chức năng của nóbằng chương trình ngoài chứ không phát triển theo hướng tạo một cấu trúc phần cứngchỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước đây(trích từ dòng 17 đến 19,trang 3, Kĩ thuật VI XỬ LÝ và lập trình ASSEMBLY cho hệ vi xử lý, tác giả Đỗ XuânTiến, nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật). Tức là phần cứng chỉ đóng vai trò thứ yếu,phần mềm (chương trình) đóng vai trò chủ đạo đối với các chức năng cần thực hiện. Nhờvậy vi xử lý có sự mềm dẻo hóa trong các chức năng của mình. Ngày nay vi xử lý có tốcđộ tính toán rất cao và khả năng xử lý rất lớn. Vi xử lý có các khối chức năng cần thiết để lấy dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất dữ liệura ngoài sau khi đã xử lý. Và chức năng chính của Vi xử lý chính là xử lý dữ liệu, chẳnghạn như cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v..... Vi xử lý không có khả năng giao tiếp trựctiếp với các thiết bị ngoại vi, nó chỉ có khả năng nhận và xử lý dữ liệu mà thôi. Để vi xử lý hoạt động cần có chương trình kèm theo, các chương trình này điềukhiển các mạch logic và từ đó vi xử lý xử lý các dữ liệu cần thiết theo yêu cầu. Chươngtrình là tập hợp các lệnh để xử lý dữ liệu thực hiện từng lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ,công việc thực hành lệnh bao gồm: nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã lệnh và thực hiện lệnhsau khi đã giải mã. Để thực hiện các công việc với các thiết bị cuối cùng, chẳng hạn điều khiển động cơ,hiển thị kí tự trên màn hình .... đòi hỏi phải kết hợp vi xử lý với các mạch điện giao tiếpvới bên ngoài được gọi là các thiết bị I/O (nhập/xuất) hay còn gọi là các thiết bị ngoại vi.Bản thân các vi xử lý khi đứng một mình không có nhiều hiệu quả sử dụng, nhưng khi làmột phần của một máy tính, thì hiệu quả ứng dụng của Vi xử lý là rất lớn. Vi xử lý kếthợp với các thiết bị khác được sử trong các hệ thống lớn, phức tạp đòi hỏi phải xử lý mộtlượng lớn các phép tính phức tạp, có tốc độ nhanh. Chẳng hạn như các hệ thống sản xuấttự động trong công nghiệp, các tổng đài điện thoại, hoặc ở các robot có khả năng hoạtđộng phức tạp v.v... 1.1.2.Từ Vi xử lý đến Vi điều khiển Bộ Vi xử lý có khả năng vượt bậc so với các hệ thống khác về khả năng tính toán,xử lý, và thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người dùng, đặc biệt hiệu quả đốivới các bài toán và hệ thống lớn.Tuy nhiên đối với các ứng dụng nhỏ, tầm tính toánkhông đòi hỏi khả năng tính toán lớn thì việc ứng dụng vi xử lý cần cân nhắc. Bởi vì hệthống dù lớn hay nhỏ, nếu dùng vi xử lý thì cũng đòi hỏi các khối mạch điện giao tiếpphức tạp như nhau. Các khối này bao gồm bộ nhớ để chứa dữ liệu và chương trình thựchiện, các mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập và điều khiển trở lại, các khối nàycùng liên kết với vi xử lý thì mới thực hiện được công việc. Để kết nối các khối này đòihỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh tường về các thành phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiếtbị ngoại vi. Hệ thống được tạo ra khá phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phứctạp và vấn đề chính là trình độ người thiết kế. Kết quả là giá thành sản phẩm cuối cùngrất cao, không phù hợp để áp dụng cho các hệ thống nhỏ. Vì một số nhược điểm trên nên các nhà chế tạo tích hợp một ít bộ nhớ và một sốmạch giao tiếp ngoại vi cùng với vi xử lý vào một IC duy nhất được gọi làMicrocontroller-Vi điều khiển. Vi điều khiển có khả năng tương tự như khả năng của vixử lý, nhưng cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn giản hơn nhiều. Vi điều khiểnra đời mang lại sự tiện lợi đối với người dùng, họ không cần nắm vững một khối lượngkiến thức quá lớn như người dùng vi xử lý, kết cấu mạch điện dành cho người dùng cũngtrở nên đơn giản hơn nhiều và có khả năng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị bên ngoài.Vi điều khiển tuy được xây dựng với phần cứng dành cho người sử dụng đơn giản hơn,nhưng thay vào lợi điểm này là khả năng xử lý bị giới hạn (tốc độ xử lý chậm hơn và khảnăng tính toán ít hơn, dung lượng chương trình bị giới hạn). Thay vào đó, Vi điều khiểncó giá thành rẻ hơn nhiều so với vi xử lý, việc sử dụng đơn giản, do đó nó được ứng dụngrộng rãi vào nhiều ứng dụng có chức năng đơn giản, không đòi hỏi tính toán phức tạp. Vi điều khiển được ứng dụng trong các dây chuyền tự động loại nhỏ, các robot cóchức năng đơn giản, trong máy giặt, ôtô v.v... Năm 1976 Intel giới thiệu bộ vi điều khiển ...