Bài giảng lý thuyết vi xử lý - Chương 2: Phần cứng vi điểu khiển 8051 potx

Các thanh ghi khác Các thanh ghi khác → → lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập, trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt quá trình hoạt ñộng của hệ thống... Port nối tiếp

BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT

VI XỬ LÝ

TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 09

THÁNG 09 2009 2009

VI XỬ LÝ

Giáo Giáo viên: PHẠM QUANG TRÍ viên: PHẠM QUANG TRÍ

CHƯƠNG 2

PHẦN CỨNG

VI ðIỀU KHIỂN 8051

 Bộ nhớ chương trình (ROM) bên trong: Bộ nhớ chương trình (ROM) bên trong: 4 KB 4 KB

 Bộ nhớ dữ liệu (RAM) bên trong: 128 byte

 Bộ nhớ chương trình (ROM) bên ngoài: Bộ nhớ chương trình (ROM) bên ngoài: 64 KB 64 KB (tối ña) (tối ña)

 Bộ nhớ dữ liệu (RAM) bên ngoài: 64 KB 64 KB (tối ña) (tối ña)

 4 port xuất nhập (I/O Port) 8 bit.

 2 bộ ñịnh thời (Timer) 16 bit.

 Mạch giao tiếp nối tiếp (Serial Port).

 Mạch xử lý ngắt (Interrupt).

 Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ).

 210 vị trí nhớ ñược ñịnh ñịa chỉ, mỗi vị trí 1 bit.

 Thực hiện phép nhân/chia trong 4 µs.

ðơn vị xử lý trung tâm

ðơn vị xử lý trung tâm → → tính toán và ñiều khiển quá trình hoạt ñộng của toàn hệ thống

Mạch dao ñộng

Mạch dao ñộng → → tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho các khối trong chip hoạt ñộng

Bộ nhớ dữ liệu trong chip

Bộ nhớ dữ liệu trong chip → → lưu trữ các dữ liệu

Bộ nhớ chương trình trong chip

Bộ nhớ chương trình trong chip → → lưu

trữ chương trình hoạt ñộng của chip

Các port xuất/nhập

Các port xuất/nhập → → ñiều khiển việc

xuất nhập dữ liệu dưới dạng song song

(8 bit) giữa trong và ngoài chip

ðiều khiển bus

ðiều khiển bus → → ñiều khiển hoạt ñộng của hệ thống bus và việc di chuyển

thông tin trên hệ thống bus

Các thanh ghi khác

Các thanh ghi khác → → lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập, trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt quá trình hoạt ñộng của hệ thống.

Bộ ñịnh thời

Bộ ñịnh thời → → dùng ñể ñịnh thời gian hoặc ñếm sự

kiện (ñếm xung) thông qua các chân T0, T1

Port nối tiếp

Port nối tiếp → → ñiều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối tiếp giữa trong và ngoài chip thông

qua các chân TxD, RxD

ðiều khiển ngắt

ðiều khiển ngắt → → nhận tín hiệu ngắt từ bên ngoài (INT0

(INT0\\, INT1 , INT1\\), bộ ñịnh thời và cổng nối tiếp, lần ), bộ ñịnh thời và cổng nối tiếp, lần

lượt ñưa các tín hiệu ngắt này ñến CPU ñể xử lý

Hệ thống bus

Hệ thống bus → → liên kết các

khối trong chip lại với nhau

Vcc = +5V Vcc = +5V ± ± 10%

GND = 0V

mạch dao ñộng tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt ñộng.

 XTAL1 XTAL1 → → ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip.

 XTAL2 XTAL2 → → ngõ ra mạch tạo xung

 XTAL2 XTAL2 → → ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip.

mạch dao ñộng tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt ñộng.

 XTAL1 XTAL1 → → ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip.

 XTAL2 XTAL2 → → ngõ ra mạch tạo xung

 XTAL2 XTAL2 → → ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip.

RST = 1 RST = 1 →→ Chip 8051 ñược thiết lặp lại trạng thái ban ñầu

RST = 1 RST = 1 →→ Chip 8051 ñược thiết lặp lại trạng thái ban ñầu

RST = 1 RST = 1 →→ Chip 8051 ñược thiết lặp lại trạng thái ban ñầu

RST = 1 RST = 1 →→ Chip 8051 ñược thiết lặp lại trạng thái ban ñầu

Machine set T

TRESET (us): Thời gian reset tối thiểu

TMACHNIE (us): Chu kỳ máy

ffOSC (MHz): Tần số thạch anh

nối với chân OE\\ của ROM ngoài ñể cho phép của ROM ngoài ñể cho phép

CPU ñọc mã lệnh từ ROM ngoài

thực hiện việc giải ña hợp cho bus ñịa chỉ byte thấp và bus dữ liệu ña hợp (AD0

(AD0 – – AD7) AD7).

 Tín hiệu xuất, tích cực mức cao.

Port xuất dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port xuất dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port xuất dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port xuất dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port nhập dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port nhập dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port nhập dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

Port nhập dữ liệu

Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa

 Có 2 chức năng:

Khi Port 0 là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử

dụng các ñiện trở kéo lên bên ngoài

 Có 2 chức năng:

 Có 2 chức năng:

Các tín hiệu ñiều khiển Các tín hiệu ñiều khiển →→ có sử dụng

bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng ñặc biệt

Bit Tên ðịa chỉ Chức năng Bit Tên ðịa chỉ Chức năng P3.0 RxD B0H Thu dữ liệu của port nối tiếp P3.1 TxD B1H Phát dữ liệu của port nối tiếp P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0.

P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1.

P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ ñịnh thời/ñếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ ñịnh thời/ñếm 1 P3.6 WR\ B6H ðiều khiển ghi vào RAM ngoài P3.7 RD\ B7H ðiều khiển ñọc từ RAM ngoài.

các

các chân chân port port ñược ñược cấu cấu hình hình là là port port xuất

xuất dữ dữ liệu liệu

 Muốn Muốn các các chân chân port port ñược ñược cấu cấu hình hình là

là port port nhập nhập dữ dữ liệu liệu thì thì cần cần phải phải lập lập trình

trình lại lại,, bằng bằng cách cách ghi ghi mức mức logic logic cao cao ñến

ñến tất tất cả cả các các bit bit của của port port trước trước khi khi ñến

ñến tất tất cả cả các các bit bit của của port port trước trước khi khi bắt

bắt ñầu ñầu nhập nhập dữ dữ liệu liệu từ từ port port

 Các Các chân chân trong trong cùng cùng một một port port không

không nhất nhất thiết thiết phải phải có có cùng cùng kiểu kiểu cấu

cấu hình hình là là xuất xuất hay hay nhập nhập dữ dữ liệu liệu

ADD,…

 Dữ liệu nhận ñược sau khi thực hiện quá trình ñọc là dữ liệu hiện tại ở các chân port.

Bộ nhớ chương trình (ROM).

4KB ðịa chỉ truy xuất: 000H ðịa chỉ truy xuất: 000H FFFH FFFH

128 byte ðịa chỉ truy xuất: 00H ðịa chỉ truy xuất: 00H – – 7FH 7FH

 Vùng RAM dãy thanh ghi

4 dãy x 8 thanh ghiðịa chỉ truy xuất: 00H ðịa chỉ truy xuất: 00H –– 1FH1FH

 Truy xuất dữ liệu kiểu:

 Vùng RAM dãy thanh ghi

4 dãy x 8 thanh ghiðịa chỉ truy xuất: 00H ðịa chỉ truy xuất: 00H –– 1FH1FH

 Có thể thay ñổi dãy tích cực bằng cách thay ñổi Có thể thay ñổi dãy tích cực bằng cách thay ñổi

các bit chọn dãy thanh ghi RS1 và RS0 trong thanh

ghi PSW

 Vùng RAM ñịnh ñịa chỉ bit

16 x 8 bitðịa chỉ truy xuất: 20H ðịa chỉ truy xuất: 20H –– 2FH2FH

 Truy xuất dữ liệu kiểu:

29 H

2A H

2B H

2C H

2D H

2E H 2F H

 Vùng RAM ñịnh ñịa chỉ bit

16 x 8 bitðịa chỉ truy xuất: 20H ðịa chỉ truy xuất: 20H –– 2FH2FH

 Truy xuất dữ liệu kiểu:

29 H

2A H

2B H

2C H

2D H

2E H 2F H

 Vùng RAM ñịnh ñịa chỉ bit

16 x 8 bitðịa chỉ truy xuất: 20H ðịa chỉ truy xuất: 20H –– 2FH2FH



 Cho phép thay ñổi giá của từng bit dữ liệu riêng lẻ Cho phép thay ñổi giá của từng bit dữ liệu riêng lẻ

mà không ảnh hưởng ñến các bit khác trong cả byte

 Vùng RAM ña chức năng

80 byteðịa chỉ truy xuất: 30H ðịa chỉ truy xuất: 30H –– 7FH7FH

 Truy xuất dữ liệu kiểu:

21 thanh ghi ðịa chỉ truy xuất: 80H ðịa chỉ truy xuất: 80H – – FFH FFH

 Thanh ghi A

 Thanh ghi B

 Thanh ghi từ trạng thái chương trình

(PSW)

 Thanh ghi con trỏ ngăn xếp (SP)

 Thanh ghi con trỏ dữ liệu (DPH, DPL)

 Thanh ghi port (P0, P1, P2, P3)

 Thanh ghi port nối tiếp (SBUF, SCON)

 Thanh ghi ñịnh thời (TMOD, TCON, TH0,

TL0, TH1, TL1)

 Thanh ghi ngắt (IE, IP)

 Thanh ghi ñiều khiển nguồn (PCON)

của chipchip MCSMCS 5151

 SửSử dụngdụng kiểukiểu giángián tiếptiếp::

Cho (R0) = 90H

90H 11 00 00 11 00 11 00 11 P1

 CôngCông dụngdụng:: chocho biếtbiết trạngtrạng tháithái làmlàm việcviệc củacủa CPUCPU (ALU)(ALU)

 CYCY (Carry(Carry Flag)Flag):: cờcờ nhớnhớ

 ACAC (Auxiliary(Auxiliary Carry)Carry):: cờcờ nhớnhớ phụphụ

 FF00 (Flag(Flag 00)):: cờcờ zerozero

CY

AC F0

RS1 RS0

OV X P

 FF00 (Flag(Flag 00)):: cờcờ zerozero

 RSRS00,, RSRS11 (Register(Register Select)Select):: bitbit chọnchọn dãydãy thanhthanh ghighi

 OVOV (Overflow)(Overflow):: cờcờ tràntràn

 PP (Parity)(Parity):: cờcờ kiểmkiểm tratra chẳn/lẻchẳn/lẻ

Chọn dãydãy thanhthanh ghighi tíchtích cựccực làlà DãyDãy 33 thìthì thựcthực hiệnhiện lệnhlệnh

SETB RS1 ;RS1 = 1SETB RS0 ;RS0 = 1

RS1 RS0

OV X P

CY

AC F0

RS1 RS0

OV X P

 CờCờ CYCY (Carry(Carry Flag)Flag):: cờcờ nhớnhớ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 77

•• CY = 0: CY = 0: nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.

•• CY = 1: CY = 1: nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““77AHAH ++ 2828HH””::

 CờCờ CYCY (Carry(Carry Flag)Flag):: cờcờ nhớnhớ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 77

•• CY = 0: CY = 0: nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.

•• CY = 1: CY = 1: nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““99AHAH 55DHDH””::

 CờCờ CYCY (Carry(Carry Flag)Flag):: cờcờ nhớnhớ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 77

•• CY = 0: CY = 0: nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.

•• CY = 1: CY = 1: nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““9595HH ++ 8686HH””::

 CờCờ CYCY (Carry(Carry Flag)Flag):: cờcờ nhớnhớ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 77

•• CY = 0: CY = 0: nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.nếu không có nhớ từ bit 7 hoặc không có mượn cho bit 7.

•• CY = 1: CY = 1: nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.nếu có nhớ từ bit 7 hoặc có mượn cho bit 7.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““0000HH AA66HH””::

 CờCờ ACAC (Auxiliary(Auxiliary Carry)Carry):: cờcờ nhớnhớ phụphụ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 33

•• AC = 0: AC = 0: nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.

•• AC = 1: AC = 1: nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““9292HH ++ 2828HH””::

 CờCờ ACAC (Auxiliary(Auxiliary Carry)Carry):: cờcờ nhớnhớ phụphụ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 33

•• AC = 0: AC = 0: nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.

•• AC = 1: AC = 1: nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““44AHAH EE33HH””::

 CờCờ ACAC (Auxiliary(Auxiliary Carry)Carry):: cờcờ nhớnhớ phụphụ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 33

•• AC = 0: AC = 0: nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.

•• AC = 1: AC = 1: nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““77AHAH ++ 5959HH””::

 CờCờ ACAC (Auxiliary(Auxiliary Carry)Carry):: cờcờ nhớnhớ phụphụ →→ báobáo cócó nhớ/mượnnhớ/mượn tạitại bitbit 33

•• AC = 0: AC = 0: nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.nếu không có nhớ từ bit 3 hoặc không có mượn cho bit 3.

•• AC = 1: AC = 1: nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.nếu có nhớ từ bit 3 hoặc có mượn cho bit 3.

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““9797HH 55DHDH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

•• Nói Nói cách cách khác khác là là:: ðối ðối với với phép thì OV OV = = 1 1 nếu nếu có có nhớ nhớ từ từ bit bit 7 7 nhưng

nhưng không không có có nhớ nhớ từ từ bit bit 6 6 hoặc hoặc nếu nếu có có nhớ nhớ từ từ bit bit 6 6 nhưng nhưng không không có có nhưng

nhưng không không có có nhớ nhớ từ từ bit bit 6 6 hoặc hoặc nếu nếu có có nhớ nhớ từ từ bit bit 6 6 nhưng nhưng không không có có nhớ

nhớ từ từ bit bit 7 7 ðối ðối với với phép phép tr tr thì thì OV OV = = 1 1 nếu nếu có có mượn mượn cho cho bit bit 7 7 nhưng nhưng không

không có có mượn mượn cho cho bit bit 6 6 hoặc hoặc nếu nếu có có mượn mượn bit bit 6 6 nhưng nhưng không không có có mượn

mượn bit bit 7 7

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““BB33HH ++ 2525HH””::

TrườngTrường hợphợp ““BB33HH ++ 2525HH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““BBHBBH ++ CC99HH””::

TrườngTrường hợphợp ““BBHBBH ++ CC99HH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““BBHBBH 9696HH””::

TrườngTrường hợphợp ““BBHBBH 9696HH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““44BHBH FF33HH””::

TrườngTrường hợphợp ““44BHBH FF33HH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““5353HH ++ 4545HH””::

TrườngTrường hợphợp ““5353HH ++ 4545HH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““8282HH ++ BAHBAH””::

TrườngTrường hợphợp ““8282HH ++ BAHBAH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““99AHAH 33EHEH””::

TrườngTrường hợphợp ““99AHAH 33EHEH””::

hay khôngkhông

•• OVOV == 00:: nếunếu 128128 ≤≤ kết kết quả quả ≤ ≤ + +127 127

•• OVOV == 11:: nếunếu kếtkết quảquả << 128128 hoặchoặc kếtkết quảquả >> ++127127

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““6666HH DAHDAH””::

TrườngTrường hợphợp ““6666HH DAHDAH””::

•• PP == 00:: nếunếu sốsố chữchữ sốsố 11 trongtrong thanhthanh ghighi AA làlà sốsố chẵnchẵn

•• PP == 11:: nếunếu sốsố chữchữ sốsố 11 trongtrong thanhthanh ghighi AA làlà sốsố lẻlẻ

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““(A)=(A)=4545HH””::

TrườngTrường hợphợp ““(A)=(A)=4545HH””::

•• PP == 00:: nếunếu sốsố chữchữ sốsố 11 trongtrong thanhthanh ghighi AA làlà sốsố chẵnchẵn

•• PP == 11:: nếunếu sốsố chữchữ sốsố 11 trongtrong thanhthanh ghighi AA làlà sốsố lẻlẻ

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““(A)=E(A)=E77HH””::

TrườngTrường hợphợp ““(A)=E(A)=E77HH””::

•• PP == 00:: nếunếu sốsố chữchữ sốsố 11 trongtrong thanhthanh ghighi AA làlà sốsố chẵnchẵn

•• PP == 11:: nếunếu sốsố chữchữ sốsố 11 trongtrong thanhthanh ghighi AA làlà sốsố lẻlẻ

 VíVí dd::

TrườngTrường hợphợp ““(A)=(A)=0000HH””::

TrườngTrường hợphợp ““(A)=(A)=0000HH””::

xếp ñược ñược giữ giữ trong trong RAM RAM nội nội

 ðể ðể sử sử dụng dụng ngăn ngăn xếp xếp thì thì ta ta phải phải nạp nạp giá giá trị trị cho cho thanh thanh ghi

 Không gian bộ nhớ chương trình lên ñến Không gian bộ nhớ chương trình lên ñến 64 KB 64 KB

 Không gian bộ nhớ dữ liệu lên ñến Không gian bộ nhớ dữ liệu lên ñến 64 KB 64 KB

Khi sử dụng bộ nhớ ngoài:

 Port 0 Port 0 → → bus ñịa chỉ byte thấp và bus dữ liệu ña hợp (AD0

(AD0 AD7) AD7).

 Port 2 Port 2 → → bus ñịa chỉ byte cao (A8 bus ñịa chỉ byte cao (A8 A15) A15).

 Port 3 Port 3 → → các tín hiệu ñiều khiển (WR các tín hiệu ñiều khiển (WR\\, RD , RD\\) ).