Giáo trình hướng dẫn tìm hiểu cách tạo các cổng giao tiếp trong các thiết bị ngoại vi phần 9 ppt

Khi học môn này, người học không chỉ được học về cấu trúc vi xử lý cả phần cứng lẫn phần mềm, cách kết nối với các IC ngoại vi 8255, 8279, … mà còn phải sử dụng thành thạo Kit vi xử lý 8

Trang 1

LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 2

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

Khi nhu cầu học tập ngày càng cao thì thiết bị, phương tiện dạy học càng đóng vai trò quan trọng, nó giúp người thầy dỡ vất vả trong việc truyền thụ kiến thức, giúp người học nhanh chóng tiếp thu, ngoài ra còn để minh họa, chứng thực môt cách cụ thể những bài học mơ hồ trừu tượng

Trong bài này, người thực hiện muốn đề cập đến môn học vi xử lý, lập trình vi xử lý, một môn học mang ý nghĩa thiết thực trong xã hội mà quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra từng ngày Khi học môn này, người học không chỉ được học về cấu trúc vi xử lý cả phần cứng lẫn phần mềm, cách kết nối với các IC ngoại

vi 8255, 8279, … mà còn phải sử dụng thành thạo Kit vi xử lý 8085,…

Khi viết một chương trình trên Kit vxl 8085 và để kiểm nghiệm chương trình đó thì ngưòi học phải qua các bước :

Bước 1: Xác định mục đích yêu cầu của chương trình

Mục đích, yêu cầu được xác định từ đề bài, hoặc một nhu cầu thực tế, đây là mục đích chung của chương trình Để thực hiện mục đích chung này, có thể sẽ phải qua nhiều bước, mà mỗi bước là một mục đích cụ thể mới, được giải quyết bằng một chương trình nhỏ hơn, phát sinh trong giai đoạn viết lưu đồ

Bước 2: Vẽ lưu đồ Lưu đồ dùng để trình bày cách giải quyết vấn đề, thường thì ngôn ngữ dùng trong lưu đồ không phải là một ngôn ngữ máy xác định nào, lưu đồ thực chất để giúp người thảo chương chia nhỏ một chương trình lớn Từ lưu đồ tổng quát, có thể vẽ ra lưu đồ chi tiết

Bước 3: Viết chương trình bằng ngôn ngữ gợi nhớ(ngôn ngữ Assembler)

Bước 4: Chuyển sang mã máy

Bước 5: Nhập mã máy vào Kit bằng phím

Bước 6: Chạy thử chương trình và kiểm tra kết quả

Một chương trình được viết phải được chạy thử và kiểm tra kết quả, kết quả phải đúng trong mọi trường hợp cho phép (điều kiện đặt ra trước) của chương trình, và từ kết quả kiểm tra mà phán đoán, nhận định lỗi để sửa chương trình từ đâu, có khi phải sửa lại cả lưu đồ

Trong cách làm trên, ta nhận thấy có những khó khăn riêng sau:

 Quá trình dịch từ ngôn ngữ gợi nhớ sang mã máy (bước 4), đòi hỏi sự quen thuộc bảng tra mã, nếu không việc này chiềm nhiếu thời gian, và việc kiểm tra lại cũng chiếm không ít thời gian Tại những lệnh jump, những lệnh call, cần phải xác định địa chỉ cụ thể, chính xác của ô nhớ rồi mới xác định được lệnh jump Việc này chỉ hoàn tất khi chương trình được dịch sang mã máy gần như đầy đủ

 Ở giai đoạn nhập mã máy (bước 5), để nhập nhanh thì phải nhớ vị trí phím, phải nhập chính xác để tránh thời gian dò để sửa một chương trình nhập sai Để nhập một byte cần gõ 3 phím và phải đối chiếuqua lại giữa bản dịch chương trình, nội dung hiển thị trên các led 7 đoạn cùng với địa chỉ ô nhớ và bàn phím

 Đối với những ai trong giai đoạn khởi đầu học lập trình vi xử lý, thì 2 việc trên luôn xẩy ra nhầm lẫn gây mất nhiều thời gian vô ích

Click to buy NOW!

P D

F- XC hange Vie w

er

w

.d ocu -tra c k. co

P D

er

w w w d ocu -tra c k. co

m

P D

er

w

P D

er

m

.

Trang 2

Từ vấn đề đặt ra như ở chương 1 đã trình bày, người thực hiện đề tài đã tiến hành giải quyết theo hướng sau:

 Xác định thiết bị giao tiếp: Kit vi xử lý 8085 đã có sẵn các IC ngoại vi 8255 làm nhiệm vụ giao tiếp, chỉ cần chọn IC, xác định địa chỉ của IC đó, địa chỉ của các port vào ra, mode hoạt động của các port, xác định các điểm nối kết phần cứng với máy tính và viết chương trình nhận, phát dữ liệu

 Xác định cổng giao tiếp: đối với máy tính: chọn cổng LPT1 (mà sau này có thể phát triển để có thể sử dụng cả LPT2, COM1, COM2) với phướng pháp giao tiếp song song bất đồng bộ

 Xây dựng giao diện trên màn hình máy tính:Yêu cầu cần có …… và phù hợp với người sử dụng Sau đó tiến hành viết giải thuật, và bắt tay vào viết chương trình

Ở đây, người thực hiện đã viết chương trình truyền dữ liệu trong môi trường Borland C 3.1 Trong quá trình viết, phải giải quyết những khó khăn phát sinh một cách cụ thể

 Viết chương trình truyền, nhận dữ liệu với Kit

 Ghép nối các phần lại

 Thử nghiệm

 Sửa lỗi

 Phương pháp chủ yếu là tham khảo tài liệu và thực nghiệm

Trang 3

I KIT THỰC TẬP VI XỬ LÝ 8085:

Kit thực tập vi xử lý 8085 là một loại máy tính chủ yếu phục vụ cho mục đích học tập và nghiên cứu thiết kế về lĩnh vực vi xử lý Kit này, xuất phát tại trường ĐH

Sư phạm kỹ thuật – Trung tâm Việt-Đức, và do nhu cầu học tập và nhu cầu thực tế, các giáo viên trong bộ môn Điện-Điện tử của trường đã cải tiến cho phù hợp Mặt khác, sinh viên thuộc khoa, trong các đề tài tốt nghiệp, đồ án môn học, cùng với sự hứng thú, đã tham khảo, tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, và mở rộng thêm một số chức năng cho kit

Một Kit thực tập vi xử lý thường có các phần chính được trình bày trong sơ đồ khối ở (Hình 1)

Với mục đích của đề tài này là giao tiếp song song nên trong Kit 8085, chỉ cần quan tâm đến 8085 và bộ lệnh 8085, 8255, 8279

I.1 SƠ LƯỢC VI XỬ LÝ 8085:

Vi xử lý (microprocessor) là một thiết bị bán dẫn chứa các mạch logic điện tử có khả năng xử lý các dữ liệu, chương trình từ ngoài đưa vào để điều khiển các IC, thiết bị kết nối theo mục đích định trước

I.1.1 Cấu trúc phần cứng:

I.1.1.1 Cấu trúc bên ngoài:

8085 là một bộ vi xử lý 8 bit do Intel sản xuất, đầu tiên vào năm 1977 Nó có khả năng định địa chỉ cho bộ nhớ tới 64 Kbyte, IC này có 40 chân, dạng DIP, sử dụng nguồn đơn + 5V

Chức năng, dạng tín hiệu, trạng thái các chân của 8085 được cho ở bảng sau:

Bảng 1:

động Tần số ngõ vào được chia cho 2 bởi mạch chia bên trong Tần số làm việc cực đạicủa:

8085A: 6MHz 8085A-2: 10MHz 8085A-1:12MHz

có thể dùng để reset các thành phần khác trong mạch

được xác định bởi lệnh SIM

P D

er

w

P D

er

m

P D

er

w

P D

er

m

.

Trang 4

5 SID I Serial Input: ngõ vào dữ liệu nối tiếp,

dữ liệu này được nạpàobit thứ 7 của thanh ghi Accumulator khi thực hiện lệnh RIM

vào trap được kích bởi cạnh lên

hiệu ngắt có thể ngăn được RST 7.5 có thể được kích bằng cạnh, RST 6.5 và 5.5 có thể được kích bằng mức

có thể che được lệnh kích bằng mức

dùng để báo cho thiết bị yêu cầu ngắt INTR biết rằng microprocessor đã chấp nhận yêu cầu ngắt và thiết bị yêu cầu ngắt hãy đặt lệnh lên bus dữ liệu

và các đường địa chỉ được tích hợp chung với nhau Ơû trạng thái T1 của chu kỳ máy, cá ngõ này đóng vai trò là các ngõ ra địa chỉ Các trạng thái còn lại của chu kỳ máy, nó đóng vai trò là các đường dữ liệu

xuất 8 bit địa chỉ cao

một xungở trạng thái T1 của chu kỳ máy để xác định A15-A8 và AD7-AD0 là các đường địa chỉ

đang thực hiện lệnh ghi dữ liệu lên bộ nhớ hay IO

Trang 5

microprocessor đang thực hiện lệnh đọc dữ liệu từ bộ nhớ hay IO

biết trạng thái chu kỳ máy

IO/M\ S1 S0 Trạng thái

Ơû trạng thái dừng (halt), S1=S2=0 và IO/M\ ở trạng thái tổng trở cao Trong khoảng thời gian Hold và reset thì trạng thái của S0 và S1 không xác định,IO/M\ ở trạng thái tổng trở cao

Thường thì các bit WR\, RD\ và IO/M\

dùng để xác định trạng thái làm việc của bus như: memory read, memory write, IO read, IO write

hoặc thiết bị ngoại vi IO cho microprocesser biết để microprocessor có thể hoàn thành chu kỳ máy đang thực hiện

trạng thái ban đầu của nó Tín hiệu này phải ở mức 0 khoảng 3 chu kỳ xung clock

cung cấp cho các thiết bị khác Tần số của nó bằngtần số ngõ vào chia 2

P D

er

w

P D

er

m

P D

er

w

P D

er

m

.

Trang 6

38 HLDA O Hold Ackowledge: tín hiệu ngõ ra cho

biết tín hiệu hold đã được chấp nhận và CPU sẽ ở trạng thái Hold ở chu kỳ xung clock tiếp theo

ngưng từ bộ điều khiển DMA

Các chân của IC đượïc bố trí như hình vẽ sau (hình 2):

8085

CLK(OUT) RESET(OUT)

A11 S0

AD6

22 INTA

Vss AD2

32 35 38

15

5

S1

AD5

21

24 18

7 RST5.5

IO/M

X2

RST7.5

10 9 8 SOD

17

28 30

39

11 4

AD4

29 31

37 40

6

1

READY X1

AD0

19

A10 A12 A15 RD SID

16

Vcc

36

14 RST6.5

20

23 26

A9

A14 ALE

AD7

25

A8 A13

TRAP

27

33

12

AD3

34

RESET IN

8085 Pinout

Hình 2: Sơ đồ chân và các tín hiệu của 8085

Trang 7

Toàn bộ các tín hiệu của 8085 có thể đuợc phân thành 6 nhóm:

(1) Tuyến địa chỉ (2) Tuyến dữ liệu (3) Các tín hiệu trạng thái và điều khiển (4) Nguồn cung cấp và các tín hiệu tần số (5) Các ngắt và các tín hiệu tần số

(6) Các cổng I/O nối tiếp

Hình 3: các nhóm hoạt động của 8085

I.1.1.2 Cấu trúc bên trong 8085:

8085ù bao gồm đơn vị logic và số học ALU (Arithmetic and Logic Unit), đơn vị định thời và điều khiển (Timing and Control Unit) , bộ giải mã và thanh ghi lệnh (Instruction Register and Decoder), dãy thanh ghi ( Register Array), điều khiển ngắt (Interrupt Control) và điều khiển I/O nối tiếp (Serial I/O Control) (xem hình 4)

Control and Status Signals

+5V

AD7

AD0

A15

A8

SID SOD TRAP

X1 X2 Vcc Vss

INTR

READY HOLD

8085

GND

RST 7.5 RST 5.5

RESET IN

RESET OUT CLKOUT

28

21

19

12 30 29 33 32 31 11

35 39 36

21 21

1 2 5

4 6 7 9 10

40 20

ALE S0 S1 IO/M RD WR INTA HLDA

High Outer Address Bus

Multiplexed Address/Data Bus

Serial

I/O Ports

Interrupts

and Externally

Initiated Signals

.

Trang 8

Hình 4: Sơ đồ khối chức năng của 8085

I.1.2 Cấu trúc phần mềm:

Tập lệnh của 8085

Một lệnh (Instruction) là một mẫu nhị phân (binary pattern) được thiết kế bên trong vi xử lý để thực hiện một chức năng cụ thể (Instruction set), xác định các chức năng mà vi xử lý có thể thực hiện Tập lệnh của 8085 có 74 lệnh (hơn 8080 hai lệnh), các lệnh này có thể được phân thành 5 nhóm chức năng :

 Các hoạt động (sao chép) truyền dữ liệu

 Các hoạt động toán học

 Các hoạt động logic

 Các hoạt động rẽ nhánh

 Và, các hoạt động điều khiển

Tập lệnh vi xử lý 8085 được phân thành 3 nhóm tuỳ theo kích cỡ từ :

1 Các lệnh một từ hoặc 1 byte

2 Các lệnh hai từ hoặc 2 byte

3 Các lệnh ba từ hoặc 3 byte

Accumulater

Address Buffer(8)

AD15 - AD8 Address Bus

Array Register

Data Address Buffer(8)

AD7 - AD0 Address Data Bus

X1

X2

Power Supply

+5V

GND

Timing and Control

Interrupt Control

8 Bit Internal Data Bus

Instruction Register

Instruction Decoder and Machine Cycle Encoding

Flag Flip Flops

Arithmatic Logic Unit (8) (ALU)

CLK

GEN

CLK OUT

READY

RD WR

ALE S0 S1 IO/M

HOLD HLDA RESET IN RESET OUT

INTR RST 5.5 RST 7.5

RST 6.5 TRAP INTA

Stack Pointer Program Counter Incrementer / Decrementer Address Lactch

Multiplexer

(8) (8) (8)

(16) (16) (16)

Reg.

Re g.

Sel ect

Temp Reg.

Serial I/O Control

Trang 9

Lệnh một byte chứa mã hoạt động (Opcode) và toán tử (Operand) trong cùng một byte

Trong lệnh hai byte, byte thứ nhất nêu lên mã hoạt động và theo sau là toán tử

Đối với lệnh ba byte, byte đầu tiên cho biết mã hoạt động, 2 byte theo sau là dữ liệu (nội dung hoặc địa chỉ) 16 bit

I.2 IC NGOẠI VI 8255:

I.2.1 Cấu trúc:

I.2.1.1 Phần cứng:

8255 là một thiết bị I/O giao tiếp song song, nó có thể được lập trình để

truyền dữ liệu dưới các điều kiện khác nhau, từ I/O đơn giản đến I/O có ngắt Nó khá linh hoạt, đa năng và tinh tế (khi có nhiều cổng I/O được đòi hỏi), nhưng cũng phức tạp Nó là một thiết bị I/O phổ dụng có thể được sử dụng với hầu hết bất kỳ bộ

vi xử lý nào

8255 có 40 chân dạng DIP như hình 5

Hình 5 : sơ đồ chân và Sơ đồ khối của 8255

Bảng 2: Bảng liệt kê chức năng các chân IC 8255

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

A1

A0

PB7 PB6 PB5 PB4 PB3

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

PC7

PC6

PC5

PC4

PC0

PC1

PC2

PC3

PB0

PB1

PB2

PA4 PA5 PA6 PA7

PA3

PA2

PA1

PA0

WR

GND

Vcc

8255

Group A Port C Upper (4)

Group A Port C Lower (4)

Group B Port B (8)

Group A Port A (8)

Group A Control

Data Bus Buffer

Read Write Control Logic

I/O PA7-PA0

Bidirectional Data Bus

D7-D0

RD WR A1 A0 RESET

CS

RD

.

Trang 10

Tên các chân Chức năng

Sơ đồ khối trên hình 5 trình bày hai cổng 8 bit (A và B) và hai cổng 4 bit (C U và C L) bộ điện tuyến dữ liệu, và logic điều khiển Hình 5.9 (b) trình bày một sơ đồ đơn giản hóa nhưng mở rộng của cấu trúc bên trong, chứa một thanh ghi điểu khiển

Sơ đồ khối này chứa tất cả các phần tử của một thiết bị lập trình; cổng C thực hiện

chức năng tương tự chức năng của thanh ghi trạng thái, ngoài ra còn cung cấp các tín hiệu bắt tay

I.2.1.2 Phần mềm:

Từ điều khiển

Hình 6 trình bày một thanh ghi được gọi là thanh ghi điều khiển (control register) Nội dung của thanh ghi này, gọi là từ điều khiển (control word), nêu rõ

một chức năng I/O cho mỗi cổng Thanh ghi có thể được xâm nhập để ghi từ điều khiển Khi A 0 và A 1 ở mức logic 1, như đã đề cập ở trên Thanh ghi này không thể bị

xâm nhập đối với hoạt động Đọc

Bit D 7 của thanh ghi điều khiển nêu rõ hoặc chức năng I/O hoặc chức năng

Đặt/Đặt lại bit như phân loại trong Hình 5.8 (b) Nếu D 7 = 1các bit D 6  D 5 quyết

định các chức năng I/O ở các mốt khác nhau Nếu bit D 7 = 0, cổng C hoạt động ở mốt Đặt/Đặt lại bit (BSR) Từ điều khiển BSR không ảnh hưởng đến các chức năng của các cổng A và B

Tiêu đề	Giáo Trình Hướng Dẫn Tìm Hiểu Cách Tạo Các Cổng Giao Tiếp Trong Các Thiết Bị Ngoại Vi Phần 9 PPT
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Vi Xử Lý
Thể loại	Luận Văn Tốt Nghiệp

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	425,03 KB