MICROCOMPUTER và những ứng dụng của nó

• Middle mode : Không gian địa chỉ lớn nhất có thể truy xuất được là 16Mbyte tổng của vùng chương trình và dữ liệu.. CHƯƠNG TRÌNH HỢP NGỮ• Khai báo dữ liệu trong section data .SECTION D_

Trang 1

Chương 1

GIỚI THIỆU MICROCOMPUTER

Trang 2

• “Micro – Computer” : những thiết bị bán

dẫn chứa các thành phần điện tử thực hiện

các chức năng : tính toán, điều khiển hệ

Trang 3

• MicroComputer có mặt trong hầu hết các

thiết bị điện tử, kỹ thuật số, hệ thống điều

khiển… trong cuộc sống hiện nay

• Tại sao microcomputer được sử dụng rộng

rãi trong nhiều sản phẩm ?

Phím được nhấn

Thay đổi nội dung

Tia hồng ngoại Hiển thị thông tin/

giao tiếp với trạm

Trang 4

• Các bước cần thiết để phát triển chương

trình cho microcomputer

• Lập trình : viết và biên dịch chương trình (chuyển

chương trình sang dạng mã nhị phân mà

microcomputer có thể hiểu và thực thi)

• ICE control : gồm các board mạch dùng để “nạp”

chương trình đã được biên dịch cho

micro-computer, debug…

• Nhúng microcomputer đã có chương trình vào hệ

thống và bảo trì

KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM

Trang 5

• Kiến trúc của MicroComputer

Trang 6

• Kiến trúc của MicroComputer

• CPU : đơn vị xử lý trung tâm CPU 4-bit, 8-bit,

16-bit, 32-bit, 64-bit

• Memory : bộ nhớ chứa lệnh và dữ liệu, gồm 2 loại

là ROM và RAM

• Input : thiết bị nhập liệu, ví dụ : bàn phím, công tắc,

cảm biến…

• Output : thiết bị xuất dữ liệu, ví dụ : monitor, lcd,

led 7 đoạn, led matrix…

• (Hình minh họa)

Trang 7

trình

• CPU thực hiện lặp đi lặp lại chu kỳ gồm 3 bước :

1 Đọc lệnh từ bộ nhớ (Instruction fetch)

2 Giải mã lệnh (Instruction decode)

3 Thực thi lệnh (instruction execute)

• Tại một thời điểm CPU chỉ thực thi một lệnh

Thời gian thực hiện một lệnh phụ thuộc vào xung

“clock”.

• Một số kỹ thuật : pipeline, superscalar…

Trang 8

+

Trang 9

MICROCOMPUTER

Trang 10

• Single-Chip / Multi-Chip Microcomputer

Single-Chip Microcomputer

Multi-Chip Microcomputer

Trang 11

• Trong xử lí số giá trị điện áp cao và thấp được

biểu diễn bởi hai giá trị 0 và 1, tất cả những thông tin đều được biểu diễn bằng sự kết hợp của 0 và 1

• Một kí số nhị phân gọi là một bit, 8 bit kết hợp tạo

thành một byte Nhiều byte kết hợp tạo word, long word

• Nội dung trong bộ nhớ là sự kết hợp các giá trị 0

và 1 Tuy nhiên chúng có ý nghĩa hoàn toàn khác nhau, lệnh, dữ liệu và kí tự đều được biểu diễn bằng giá trị nhị phân

Trang 12

• Với mỗi vi điều khiển sử dụng ngôn ngữ máy

khác nhau

• Ví dụ lệnh ADD trong H8 và Z80 :

Lệnh ADD của H8

1000000000000001 ADD.B #1, R0L Lệnh ADD của Z80

1100011000000001 ADD A, 1

Trang 13

Unsigned binary number

Character Data ASCII code

Trang 14

• Numeric data : thông thường các giá trị số là số

nguyên, có hai biểu thức số nguyên :

• Biểu diễn giá trị dương (unsigned).

• Biểu diễn cả giá trị dương và âm (signed) : hệ thống số

bù hai đươc sử dụng để biểu diễn.

• Ví dụ : chuyển giá trị nhị phân không dấu sang giá trị

Trang 15

• Numeric data :

• Ví dụ biểu diễn số nguyên có dấu trong hệ thống số bù

hai (the 2’s complement) : dùng bit có trọng số cao nhất

để biết giá trị là dương hay âm.

0 0000101 (+5)

MSB : Nếu 0 thì >=0, 1 thì <0 Đảo bit : 00000101 (+5) Æ 11111010 (bù 1 của 5)

11111010 đảo từng bit trong giá trị ban đầu + 1 cộng với 1

11111011 (- 5) giá trí đã đổi dấu

Trang 16

• Với n bit khi thể hiện giá trị không dấu sẽ thể hiện giá trị

trong tầm từ 0 Æ 2ⁿ-1, còn với giá trị có dấu từ (- 2 n-1 )

Æ 2 n-1 -1

• Ví dụ về phép cộng :

Kí hiệu nhị phân Không dấu Có dấu

11110010 + 11111010 111101100

242 250 492

-14 -16 -20

Trang 17

• BCD : đây là cách thể hiện giá trị thập phân bằng cách

dùng 4 bit để biểu diễn một kí số thập phân, nếu 8 bit được dùng thì sẽ thể hiện giá trị thập phân từ 00 Æ 99

• Ví dụ về BCD :

BCD code

0011 0100 (34) + 0100 1001 (49)

1000 0011 (83)

Trang 18

• Character data :

• Mỗi kí tự được biễu diễn bởi n bit, mã ASCII (American

Standard Code for Information Interchange) dùng 7 bit (0 Æ 127) để mã hóa một ký tự (dùng luôn 1 byte

nhưng bỏ bit 8) Mã từ 0 - 31 là các mã điều khiển như CR=13 (Carriage Return), LF=10 (Line Feed), ESC=27 (Escape) mã 32 miêu tả ký tự trống, 33 miêu tả ký tự

Trang 19

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ HỌ H8SX

H8SX/1582

Trang 20

H8 MICROCOMPUTER

Trang 21

H8 MICROCOMPUTER

Trang 22

H8SX MICROCOMPUTER

Trang 23

H8SX CPU

• CPU CISC 32-bit tốc độ cao.

• 8 thanh ghi đa dụng 32-bit (có thể sử dụng như

16 thanh ghi 16-bit hay 16 thanh ghi 8-bit).

• Tập lệnh gồm 87 lệnh.

• 11 phương thức định địa chỉ

• 2 thanh ghi nền :

• Vector base register

• Short address base register

• Quản lý 4-Gbyte không gian bộ nhớ chương trình

Trang 24

H8SX CPU

• Chế độ nguồn giảm

• Lệnh SLEEP chuyển sang chế đọ này.

• Lựa chọn tốc độ clock hoạt động của CPU

• Tính toán tốc độ cao

• Hầu hết các lệnh thông dụng thực thi trong 1 hoặc 2 chu kỳ.

• Cộng trừ hai thanh ghi 8/16/32-bit : 1 chu kỳ

• Nhân hai thanh ghi 8-bit x 8-bit: 1 chu kì

• Chia hai thanh ghi 16-bit ÷ 8-bit : 10 chu kì

• Nhân hai thanh ghi 16-bit x 16-bit : 1 chu kì

• Nhân hai thanh ghi 32-bit x 32-bit : 5 chu kì

Trang 25

CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG

• Normal mode : không gian địa chỉ lớn nhất 64Kbyte

có thể truy xuất

• Middle mode : Không gian địa chỉ lớn nhất có thể

truy xuất được là 16Mbyte (tổng của vùng chương

trình và dữ liệu) Đối với từng phần khác nhau thì,

đến 16 Mbyte cho vùng chương trình hoặc đến

64Kbyte cho vùng dữ liệu

• Advance mode : Không gian địa chỉ lớn nhất 4

Gbyte có thể được truy xuất một cách tuyến tính Đối

với các vùng khác nhau, vùng chương trình lên đến

16Mbyte và vùng dữ liệu lên đến 4Gbyte có thể được

cấp phát

• Maximum mode : Vùng không gian địa chỉ lớn nhất

có thể truy xuất một cách tuyến tính là 4Gbyte

Trang 26

KHÔNG GIAN BỘ NHỚ

H’0000

H’FFFF

Data +Code

Data

64 KByte

Trang 27

4 GByte

Maximum mode

Trang 28

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

Trang 29

(không dùng) SBR

0

(dấu mở rộng) MACH MAC

I : Interrupt mask bit N : Negative flag

UI : User bit/ Interrupt mask bit Z : Zero flag

H : Half carry bit V : Overflow flag

MACH MACL

Trang 30

BỘ THANH GHI H8SX

Giá trị của VBR là địa chỉ nền của vùng vector ngoại

lệ (trừ reset và lỗi địa chỉ CPU) Người dùng có thể

đặt bảng vector tại một địa chỉ bằng cách thiết lập giá

trị thanh ghi này (20 bit cao được dùng)

Ví dụ thanh ghi được khởi tạo giá trị H’3000 Địa chỉ

của mỗi vector ngắt là H’3000 + (địa chỉ vector của

nguồn ngắt

(không dùng) VBR

0

(không dùng)

Trang 31

BỘ THANH GHI H8SX

Thanh ghi SBR thiết lập vùng bắt đầu cho không

gian địa chỉ tuyệt đối 8-bit (@aa:8) Chỉ 24 bit cao

được sử dụng

(không dùng) SBR

Trang 32

Address L

Address 2M Address 2M+1 Address 2N

1-bit data

Byte data Word data

Long word data

MSB

LSB MSB

LSB

2N +1 2N +2 2N +3

Trang 36

VI ĐiỀU KHIỂN H8SX/1582

• H8SX CPU

• Tính toán tốc độ cao : lệnh căn bản tốn 1 chu kỳ.

• Thời gian thưc thi lệnh tối thiểu : 21 ns (48 MHz @5V).

• Nhân chia 32-bit.

• Vcc : 5V.

• Độ rộng bus được mở rộng

• H8SX CPU

• On-chip flash ROM : 256 Kbyte

• Internal RAM : 12 Kbyte

• Tăng cường khối ngoại vi

• Timer 16-bit (TPU) : 12 kênh.

• Bộ tạo xung output (PPG) hoạt động cùng TPU.

• Giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ/đồng bộ : SCI (2 kênh), SSU (3 kênh).

• Bộ chuyển A/D : 16 kênh.

• I/O Port : 65 I/O port, 17 input port.

Trang 37

VI ĐiỀU KHIỂN H8SX/1582

CPU: Central processing unit

DTC: Data transfer controller

DMAC: DMA controller

Trang 38

Chương 3

HỢP NGỮ H8

Trang 39

H8SX CPU OVERVIEW

• CPU 32 bit tốc độ cao

• Quản lý 4GB không gian bộ nhớ

• CPU có 4 chế độ hoạt động

Trang 40

Advance mode của H8SX/1582

• Ánh xạ địa chỉ của H8SX/1582

H’000000

On-chip ROM (256 KByte)

Vùng nhớ chứa dữ liệu tạm thời

H’FFFF00

Reserved

H’FFFF20

On-chip I/O Registers

H’FFFFFF

Trang 42

Trang 43

CHƯƠNG TRÌNH HỢP NGỮ

• Dạng thức lệnh

ADD Sz <EAs> , <EAd>

Tên gợi nhớ : ADD, MOV…

Kích thước toán hạng : B (byte), W

(word), L (Longword)

Toán hạng đích : thanh ghi, hằng (trị),

tên (địa chỉ), địa chỉ trực tiếp…

Toán hạng nguồn : thanh ghi, hằng (trị), tên

(địa chỉ), địa chỉ trực tiếp…

Trang 45

‘.CPU’ cho biết tên CPU, chế độ hoạt động

‘.SECTION’ đặc tả section trong bộ nhớ

tên của section code : section chứa lệnh

data : section chứa khai báo dữ liệu

địa chỉ bắt đầu của

section kết thúc file

Trang 46

Tên hằng Lệnh khai báo hằng

Giá trị hằng

Trang 47

• Khai báo dữ liệu trong section data

.SECTION D_RAM, DATA, LOCATE=H’0FF9000

Địa chỉ của biến (tên)

Lệnh khai báo vùng nhớ cho biến (.B, L,.W : kích thước

của một block)

Số block cần cấp phát

Trang 48

• Khai báo dữ liệu trong section data

.SECTION D_ROM, DATA, LOCATE=H’02001

DATA1 : DATA.B 5, 10, H’20

DATA2 : DATA.W H’500

.END

05 10 H’20 H’05 H’00

H’2001 DATA1

H’2004 DATA2

Địa chỉ của biến (tên)

Lệnh khai báo giá trị (.B, L,.W : kích thước của một

block)

Giá trị được đưa vào

vùng nhớ

Trang 50

đúng sai

Trang 51

X X

H’2000 H’2001 H’2002

+

Trang 52

• Ánh xạ địa chỉ của H8SX/1582

H’000000

On-chip ROM (256 KByte)

H’03FFFF

Reserved

H’FF9000

On-chip RAM (12 KByte)

H’FFC000

Reserved

H’FFEA00

H’FFFF00

Reserved

H’FFFF20

H’FFFFFF

Trang 53

.SECTION D_ROM, DATA, LOCATE=H’02000 DATA1 : DATA.B 10

DATA2 : DATA.B 100

.SECTION D_RAM, DATA, LOCATE=H’0FF9000 ANSWER : RES.B 1

Trang 55

MULU/U MULS/U EXTU EXTS TAS

MAC LDMAC STMAC CLRMAC

Trang 56

TẬP LỆNH H8SX

• Nhóm lệnh phép toán luận lý

• Nhóm lệnh thao tác trên bit

AND OR XOR NOT

BSET BCLR BNOT BTST BAND BIAND BOR BIOR BXOR BIXOR

BLD BILD BST BIST BSET/EQ BSET/NE BCLR/EQ BCLR/NE BSTZ BISTZ

BFLD BFST

Trang 57

TRAPA RTE SLEEP NOP RTE/L

LDC STC ANDC ORC XORC

Trang 58

PHƯƠNG THỨC ĐỊNH ĐỊA CHỈ

• Trực tiếp thanh ghi : Rn

Giá trị của toán hạng là nội dung của một thanh ghi mở rộng 8,

16, 32 bit.

• Gián tiếp thanh ghi : @ERn

Giá trị toán hạng là nội dung của vị trí bộ nhớ mà được chỉ đến

bởi nội dung của một thanh ghi địa chỉ (ERn).

• Gián tiếp thanh ghi với độ dịch :

@(d:2, ERn), @(d:16, ERn), @(d:32, ERn)

Giá trị của toán hạng là nội dung của một vị trí bộ nhớ mà được

trỏ đến bởi tổng của nội dung của một thanh ghi địa chỉ (ERn)

và một độ dịch 16 hay 32 bit.

Trang 59

• Gián tiếp thanh ghi chỉ số với độ dịch :

@(d:16,RnL.B), @(d:32,RnL.B), @(d:16,Rn.W),

@(d:32,Rn.W), @(d:16,ERn.L),@(d:32,ERn.L)

Địa chỉ của toán hạng được tính bằng tổng của thanh ghi địa chỉ

mở rộng không dấu (ERn) nhân vơi 1,2 hay 4 (B, W hay L) và

độ dịch sau khi được mở rộng dấu.

• Trực tiếp thanh ghi với một sự tăng sau, giảm

trước, tăng trước và giảm sau :

@ERn+, @-ERn, @+ERn,

@ERn-Nội dung của các thanh ghi là địa chỉ vùng nhớ của toán hạng

và sẽ được tăng hoạc giảm trước hoặc sau khi thực thi.

• Trực tiếp : #xx

Giá trị của toán hạng là dữ liệu 8-bit (#xx:8), 16-bit (#xx:16), hay

32-bit (#xx:32).

Trang 60

• Địa chỉ tuyệt đối :

@aa:8, @aa:16, @aa:24, @aa:32

Giá trị toán hạng là nôi dung của một vị trí bộ nhớ mà

được chỉ đến bởi một địa chỉ tuyệt đối được bao gồm

trong mã lệnh

• Thanh ghi PC tương đối :

@(d:8,PC), @(d:16,PC)

Chế độ này được sử dụng trong câu lệnh Bcc và BSR Giá trị

toán hạng là một địa chỉ rẽ nhánh 32-bit, mà là tổng của một độ

dịch 8 hay 16-bit trong mã lệnh và địa chỉ 32-bit của nội dung

thanh ghi PC

• PC tương đối với thanh ghi đánh chỉ số :

@(RnL, B, PC), @(Rn, W, PC), @(ERn, L, PC)

Trang 61

Chế độ này có thể được sử dụng bởi các lệnh JMP và JSR Giá

trị toán hạng là một địa chỉ rẽ nhánh, địa chỉ mà là nội dung của

một vị trí bộ nhớ được chỉ tới bởi một địa chỉ 8 bit tuyệt đối.

• Gián tiếp bộ nhớ mở rộng : @@vec:7

Chế độ này có thể sử dụng bởi các câu lệnh JMP và JSR Giá

trị của toán hạng là một địa chỉ rẽ nhánh, mà là nội dung của

một vị trí bộ nhớ được chỉ đến bởi kết quả thao tác sau: tổng

của 7-bit dữ liệu trong mã lệnh và giá trị của H’80 được nhân

bởi 2 hay 4.

Trang 62

• <EAd>: trực tiếp/gián tiếp thanh ghi, địa chỉ tuyệt đôi, gián tiếp với sự tăng/giảm trước/sau, gián tiếp thanh ghi với độ dịch.

• ERd: trực tiếp thanh ghi.

• Ví dụ :

• MOVA/L @(H'FFFFFF00, R0L), ER1

• MOVA/L @(H'FFFFFF00, @(H'FFFFF000, R0.W).B), ER1

Trang 64

ER6 + 1 Æ ER6 R4 - 1 Æ R4

Until R4 = 0

Trang 66

ĐẶC TẢ TẬP LỆNH

ADD

ADD.Sz <EAs>, <EAd> (Sz:B/W/L)

• <EAd> + <EAs> Æ <EAd>

ADDX.Sz <EAs>, <EAd> (Sz:B/W/L)

• <EAd> + <EAs> + C > <EAd>

Trang 67

SUB.Sz <EAs>, <EAd> (Sz : B/W/L)

• <EAd> - <EAs> Æ <EAd>

SUBX.Sz <EAs>, <EAd> (Sz : B/W/L)

• <EAd> − <EAs> − C Æ <EAd>

Trang 69

• <EAd>: trực tiếp/gián tiếp thanh ghi, địa chỉ tuyệt đôi, gián tiếp với sự tăng/giảm trước/sau, gián tiếp thanh ghi với độ dịch.

• Chế độ đánh địa chỉ : trực tiếp/gián tiếp thanh ghi, địa chỉ tuyệt

đôi, gián tiếp với sự tăng/giảm trước/sau, gián tiếp thanh ghi với độ

dịch.

• Ví dụ :

Trang 73

• Rd: Trực tiếp thanh ghi

• <EAs>: Trực tiếp thanh ghi, trực tiếp (4 bit)

• Ví dụ:

Trang 74

• Ví dụ:

• DIVXS.W R1, ER0

Trang 75

• Ví dụ:

• DIVU.W R1, ER0

Trang 76

• Ví dụ:

• DIVS.W R1, ER0

Trang 77

• Ví dụ:

Trang 78

EXTU

EXTU.W/L <EAd>

EXTU.L #2, <EAd>

• Zero extension <EAd> → <EAd>

• Chế độ đánh địa chỉ: trực tiếp/gián tiếp thanh ghi, địa chỉ tuyệt

đôi, gián tiếp với sự tăng/giảm trước/sau, gián tiếp thanh ghi với độ dịch.

• Sign extension <EAd> → <EAd>

• Chế độ đánh địa chỉ: trực tiếp/gián tiếp thanh ghi, địa chỉ tuyệt

đôi, gián tiếp với sự tăng/giảm trước/sau, gián tiếp thanh ghi với độ dịch.

• Ví dụ:

Trang 79

MAC @ERn+, @ERm+

• (EAn) × (EAm) + MAC register → MAC register

ERn + 2 → ERn ERm + 2 → ERm

• Chế độ đánh địa chỉ: Gián tiếp thanh ghi với sự tăng sau.

• Ví dụ:

• MAC @ER1+,@ER2+

Trang 80

LDMAC ERs, MAC register

• ERs → MACH or ERs → MACL

• Chế độ đánh địa chỉ: trực tiếp thanh ghi

STMAC MAC register, ERd

• MACH → ERd or MACL → ERd

• Chế độ đánh địa chỉ: Trực tiếp thanh ghi

CLRMAC

• 0 → MACH, MACL

Trang 81

AND

AND.Sz <EAs>, <EAd> (Sz:B/W/L)

• <EAd> ^ (EAs) → <EAd>

OR.Sz <EAs>, <EAd> (Sz:B/W/L)

• <EAd> ∨ <EAs> → <EAd>

Tiêu đề	MICROCOMPUTER và những ứng dụng của nó
Trường học	Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật máy tính và truyền thông
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	244
Dung lượng	3,09 MB