LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN - BÀI 1 - CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN

Tham khảo tài liệu lập trình vi điều khiển - bài 1 - cấu trúc vi điều khiển, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN - BÀI 1 - CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN BÀI 1: CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN 1.1.1. Sơ lược về vi xử lý: Trong những thập niên cuối thế kỉ XX, từ sự ra đời của công nghệ bán dẫn, kĩthuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc. Các thiết bị điện tử sau đó đã được tíchhợp với mật độ cao và rất cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các thiết bị điện tửnhỏ hơn và nhiều chức năng hơn. Các thiết bị điện tử ngày càng nhiều chức năngtrong khi giá thành ngày càng 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 vixử lý đầu tiên. Đột phá ở chỗ: Đó là một kết cấu logic mà có thể thay đổi chức năngcủa nó bằng chương trình ngoài chứ không phát triển theo hướng tạo một cấu trúcphần cứng chỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước đây(trích từdòng 17 đến 19, trang 3, Kĩ thuật VI XỬ LÝ và lập trình ASSEMBLY cho hệ vi xửlý, tác giả Đỗ Xuân Tiến, nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật). Tức là phần cứng chỉđóng vai trò thứ yếu, phần mềm (chương trình) đóng vai trò chủ đạo đối với các chứcnăng cần thực hiện. Nhờ vậy vi xử lý có sự mềm dẻo hóa trong các chức năng củamình. Ngày nay vi xử lý có tốc độ 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 xuấtdữ liệu ra ngoài sau khi đã xử lý. Và chức năng chính của Vi xử lý chính là xử lý dữliệu, chẳng hạn như cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v..... Vi xử lý không có khả nănggiao tiếp trực tiếp với các thiết bị ngoại vi, nó chỉ có khả năng nhận và xử lý dữ liệumà 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.Chương trình là tập hợp các lệnh để xử lý dữ liệu thực hiện từng lệnh được lưu trữtrong bộ nhớ, công việc thực hành lệnh bao gồm: nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã lệnhvà thực hiện lệnh sau khi đã giải mã. Để thực hiện các công việc với các thiết bị cuối cùng, chẳng hạn điều khiểnđộng cơ, hiển thị kí tự trên màn hình .... đòi hỏi phải kết hợp vi xử lý với các mạchđiện giao tiếp với bên ngoài được gọi là các thiết bị I/O (nhập/xuất) hay còn gọi làcác thiết bị ngoại vi. Bản thân các vi xử lý khi đứng một mình không có nhiều hiệuquả sử dụng, nhưng khi là một phần của một máy tính, thì hiệu quả ứng dụng của Vixử lý là rất lớn. Vi xử lý kết hợp với các thiết bị khác được sử trong các hệ thốnglớn, phức tạp đòi hỏi phải xử lý một lượng lớn các phép tính phức tạp, có tốc độnhanh. Chẳng hạn như các hệ thống sản xuất tự động trong công nghiệp, các tổng đàiđiện thoại, hoặc ở các robot có khả năng hoạt động 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 tínhtoán, xử lý, và thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người dùng, đặc biệthiệu quả đối với các bài toán và hệ thống lớn.Tuy nhiên đối với các ứng dụng nhỏ,tầm tính toán không đòi hỏi khả năng tính toán lớn thì việc ứng dụng vi xử lý cần cânnhắc. Bởi vì hệ thống dù lớn hay nhỏ, nếu dùng vi xử lý thì cũng đòi hỏi các khốimạch điện giao tiếp phức tạp như nhau. Các khối này bao gồm bộ nhớ để chứa dữliệu và chương trình thực hiện, các mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập vàđiều khiển trở lại, các khối này cùng liên kết với vi xử lý thì mới thực hiện đượccông việc. Để kết nối các khối này đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh tườngvề các thành phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi. Hệ thống được tạo ra kháphức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phức tạp và vấn đề chính là trình độngười thiết kế. Kết quả là giá thành sản phẩm cuối cùng rất cao, không phù hợp đểáp dụng cho các hệ thống nhỏ. Vì một số nhược điểm trên nên các nhà chế tạo tích hợp một ít bộ nhớ và mộtsố mạch 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 năngcủa vi xử lý, nhưng cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn giản hơn nhiều. Viđiều khiển ra đời mang lại sự tiện lợi đối với người dùng, họ không cần nắm vữngmột khối lượng kiến thức quá lớn như người dùng vi xử lý, kết cấu mạch điện dànhcho người dùng cũng trở nên đơn giản hơn nhiều và có khả năng giao tiếp trực tiếpvới các thiết bị bên ngoài. Vi điều khiển tuy được xây dựng với phần cứng dành chongười sử dụng đơn giản hơn, nhưng thay vào lợi điểm này là khả năng xử lý bị giớihạn (tốc độ xử lý chậm hơn và khả năng tính toán ít hơn, dung lượng chương trình bịgiới hạn). Thay vào đó, Vi điều khiển có giá thành rẻ hơn nhiều so với vi xử lý, việcsử dụng đơn giản, do đó nó được ứng dụng rộng rãi vào nhiều ứng dụng có chứcnăng đơn giản, không đòi hỏi tính toán phức tạp. Vi điều khiển được ứng dụng trong các dây chuyền tự động loại nhỏ, các robotcó chức năng đơn giản, trong máy giặt, ôtô v.v. ...