VXL-VDK - C1 - Tong quan ppt

 Ghép nối bộ nhớ và thiết bị ngoại vi trong hệ vi xử lý – vi điều khiển; một số bài toán ứng dụng tiêu biểu.. Giới thiệu chung về vi xử lý – vi điều khiển  Một bộ vi xử lý MicroProces

Trang 1

Bài giảng môn học

Bộ môn: Kỹ thuật máy tính

Trang 2

05/08/24 Bộ môn Kỹ thuật máy tính, Khoa Điện tử, ĐH Kỹ thuật Công nghiệp 2

Mục tiêu của môn học

Sau khi học xong học phần sinh viên phải nắm được:

(bao gồm cả phần cứng và phần mềm) sử dụng vi điều khiển cho bài toán cụ thể

2

Trang 3

 Tổng quan về các hệ đếm và biểu diễn thông tin trong các

 Hoạt động định thời, ngắt và truyền thông nối tiếp;

 Giới thiệu một số họ vi xử lý thông dụng khác

 Ghép nối bộ nhớ và thiết bị ngoại vi trong hệ vi xử lý –

vi điều khiển; một số bài toán ứng dụng tiêu biểu.

Mô tả vắn tắt nội dung học phầnTrong quá trình học tập, SV được học các nội dung:

Trang 4

Tài liệu học tập

• Bài giảng Vi xử lý – vi điều khiển ”, Nguyễn Tuấn Anh

Sách tham khảo:

• Văn Thế Minh, Kỹ thuật vi xử lý, NXB KHKT, 1997

• Tống Văn On, Họ vi điều khiển 8051, NXB KH&KT,

Trang 5

Tổng quan về Vi xử lý

& Vi điều khiển

Trang 6

Chương I: Tổng quan về vi xử lý – vi điều khiển

1.1 Giới thiệu chung về vi xử lý – vi

điều khiển

Tổng quan Lịch sử phát triển của các bộ xử lý

Vi xử lý và vi điều khiển

Trang 7

1.1 Giới thiệu chung về vi xử lý – vi điều khiển

 Một bộ vi xử lý (MicroProcessor

- µP hay uP) là một mạch tích

hợp chứa hàng ngàn, thậm chí

hàng triệu transistor (LSI, VLSI)

được kết nối với nhau

 Các transistor ấy cùng nhau làm

việc để lưu trữ và xử lý dữ liệu

Trang 8

Bộ vi xử lý

 Bộ vi xử lý đầu tiên của

Intel,4004, được giới thiệu

(microcomputer) với vai trò

là CPU Ngoài ra, chúng còn

có mặt ở nhiều thiết bị khác.

Trang 9

Trang 10

History of Intel Microprocessor

The Continuing Evolution of Intel Microprocessors

CIS105 December 2002

Trang 11

1.1 Giới thiệu chung về vi xử lý – vi điều khiển

còn được gọi là bộ vi xử lý, là một linh

kiện điện tử máy tính được chế tạo từ các tranzito thu nhỏ tích hợp lên trên một vi mạch tích hợp đơn

hợp thêm các ngoại vi là các “vi điều khiển”

Trang 12

1.2 Cấu trúc chung của hệ vi xử lý

Khối xử lý trung tâm (CPU)

Bộ nhớ (Memory) Khối phối ghép vào/ra (I/O)

Hệ thống bus

Trang 13

Trang 14

các cổng I/O theo địa chỉ của chúng.

Trang 15

Hệ thống vi xử lý

 3 khối chức năng: Vi xử lý, Bộ nhớ, Các cổng I/O của một hệ thống vi xử lý trao đổi tín hiệu với

nhau thông qua Bus hệ thống.

 Bus hệ thống là một tập hợp các đường truyền dẫn dùng chung, bao gồm: Bus địa chỉ (A-Bus), Bus dữ liệu (D-Bus) và Bus điều khiển (C-Bus)

 Các tín hiệu địa chỉ di chuyển trên A-Bus theo

hướng từ vi xử lý đến Bộ nhớ và các cổng I/O

Số lượng đường truyền dẫn của A-Bus (gọi là

Độ rộng của A-Bus) tính bằng bit, phản ánh khả năng quản lý bộ nhớ của chip vi xử lý.

Trang 16

Hệ thống vi xử lý

 Các tín hiệu dữ liệu di chuyển trên D-Bus theo cả

2 hướng từ vi xử lý đến Bộ nhớ và các cổng I/O

và ngược lại (mỗi lúc một hướng) Số lượng

đường truyền dẫn của D-Bus (gọi là Độ rộng của D-Bus) tính bằng bit, phản ánh một phần tốc độ trao đổi dữ liệu của chip vi xử lý vớI các khối

chức năng khác.

 Đa số các tín hiệu trên C-Bus là các tín hiệu điều khiển riêng lẽ, có tín hiệu xuất phát từ vi xử lý, có tín hiệu đi vào vi xử lý Vi xử lý sử dụng các tín hiệu này để điều khiển hoạt động và nhận biết

trạng thái của các khối chức năng khác.

Trang 17

 Thiết kế bộ nhớ cho hệ thống vi xử lý: Ghép nối các chip nhớ bán dẫn sẵn có với bus hệ thống sao cho khi bộ vi xử lý truy cập bộ nhớ thì không xảy ra xung đột giữa các chip nhớ với nhau và không xung đột với các chip dùng làm cổng I/O

 Tương tự, Thiết kế các cổng I/O cho hệ thống vi

xử lý: Ghép nối các chip MSI hoặc LSI thường dùng làm cổng I/O với bus hệ thống sao cho khi

bộ vi xử lý truy cập các thiết bị I/O thì không xảy

ra xung đột giữa các chip đó với nhau và không xung đột với các chip dùng làm bộ nhớ

Thiết kế phần cứng của hệ thống vi xử lý

Trang 18

 Kiểm tra hoạt động của hệ thống và thực hiện

các hiệu chỉnh nếu cần thiết

 Có thể nhờ sự trợ giúp của các chương trình mô phỏng trên máy tính

Trang 19

Trang 20

Các thành phần của bộ vi xử lý

Trang 21

ALU và Control Unit

ALU

 Thực hiện các phép toán logic (AND, OR, XOR,

NOT) và các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia)

 Thực hiện việc chuyển dữ liệu

 Việc thực hiện lệnh thực sự diễn ra ở ALU

Trang 22

Các thanh ghi (Registers)

 Thanh ghi là nơi mà bộ vi xử lý có thể lưu trữ được

một số nhị phân (Kích cỡ của thanh ghi tính bằng bit)

 Bộ vi xử lý dùng các thanh ghi để lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình thực hiện chương trình

 Các thanh ghi có thể được truy cập bằng các câu lệnh ngôn ngữ máy thường được gọi là các thanh ghi người

sử dụng có thể nhìn thấy được (có thể truy cập được)

 Các thanh ghi điều khiển và các thanh ghi trạng thái được CU dùng để điều khiển việc thực hiện chương trình Đa số các thanh ghi này người sử dụng không thể nhìn thấy được

Trang 23

Trang 24

Trang 25

 Hệ thống bus

 Bus địa chỉ - Address bus:

• Là các đường tín hiệu song song 1

chiều nối từ CPU đến bộ nhớ

• Độ rộng bus: là số các đường tín hiệu,

có thể là 8, 18, 20, 24, 32 hay 64.

• CPU gửi giá trị địa chỉ của ô nhớ cần

truy nhập (đọc/ghi) trên các đường tín hiệu này

• 1 CPU với n đường địa chỉ sẽ có thể địa

chỉ hoá được 2n ô nhớ Ví dụ, 1 Cpu có

16 đường địa chỉ có thể địa chỉ hoá được 216 hay 65,536 (64K) ô nhớ.

Trang 26

 Hệ thống bus

 Bus dữ liệu - Data bus

• Độ rộng Bus: 4, 8, 16, 32 hay 64 bits

• Là các đường tín hiệu song song 2 chiều, nhiều thiết bị khác nhau có thể được nối với bus dữ liệu; nhưng tại một thời điểm, chỉ có 1 thiết bị duy nhất có thể được phép đưa dữ liệu lên bus

Trang 27

1.3 Định dạng dữ liệu và biểu diễn

thông tin trong hệ vi xử lý – vi điều khiển

phân

Trang 28

1.3 Định dạng dữ liệu và biểu diễn thông tin trong hệ vi xử lý – vi điều khiển

 Hệ đếm thập phân (Decimal)

 Còn gọi là hệ đếm cơ số mười

(Vì có quá ít người có chín ngón tay hoặc mười một ngón chân?)

Trang 29

Các hệ đếm

(Các hệ thống điện tử số chỉ sử dụng hai mức điện áp?)

Trang 30

Số nhị phân

 Mỗi ký hiệu 0 hoặc 1 được gọi là 1 Bit (Binary Digit- Chữ số nhị phân)

 Kích cỡ của một số nhị phân là số bit của nó

 MSB (Most Significant Bit): Bit sát trái

 LSB (Least Significant Bit): Bit sát phải

là một số nhị phân 16-bit

Trang 31

Số nhị phân không dấu

âm (>= 0)

từ 0 đến 2n – 1

không dấu 1101 được tính:

V(1101) = 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20

= 8 + 4 + 0 + 1 = 13

Trang 32

Trang 34

8-bit là [0,255] (unsigned char trong C)

16-bit là [0,65535] (unsigned int trong C)

Trang 35

Chuyển đổi thập phân sang nhị

phân

 Ví dụ 1.4

Chuyển 25 sang nhị phân không dấu Dùng phương pháp

chia 2 liên tiếp

Chia 2 Thương số Dư số

Trang 37

Các số nhị phân có dấu 4-bit biểu diễn được các giá trị từ ? đến ?

Trang 41

Chuyển số thập phân sang nhị phân có

dấu

phân sang nhị phân không dấu rồi

dấu:

phân có dấu rồi lấy bù 2

Trang 42

Chuyển số thập phân sang nhị phân có

Trang 43

Số thập lục phân

 Quen gọi là số Hexa (Hexadecimal)

 Còn gọi là hệ đếm cơ số mười sáu

 Sử dụng 16 ký hiệu để biểu diễn:

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

 Mỗi ký hiệu tương ứng với 4-bit

 Mục đích: Biểu diễn số nhị phân ở dạng ngắn gọn

Trang 44

Mỗi ký hiệu tương ứng với 4-bit

Trang 45

Chuyển đổi Hexa & nhị phân

Trang 46

Chuyển đổi Hexa & nhị phân

 Kết quả: 1100101011111110b = CAFEh

Trang 47

1.3 Định dạng dữ liệu và biểu diễn thông tin trong hệ vi xử lý – vi điều khiển

Trang 50

1100011

 Cách 2 - Lặp lại phép cộng

 Cách 3 - Cộng và dịch phải

Trang 51

ELE3230B Tutorial 1

Multiplication

multiply two n-bit numbers

 Cần thanh ghi n bit cho số nhân và thanh ghi 2n bit để cho số được nhân

• Tại mỗi bước sẽ dịch trái số được nhân 1 bit và

dịch phải số nhân 1 bit

Phụ thuộc vào bit của số nhân là 1 hay 0, cộng vào kết quả số được nhân hoặc 0

Trang 52

0000 0000 1000

Kết quả: 0000 0110

4 Dịch phải Mp, trái

Mc, bit=0, không cộng

0000 0001 0000

Kết quả: 0000 0110

Trang 54

 Phép chia nhị phân được thực hiện như chia thập phân

Trang 55

1.2 Các hệ thống mã hoá

 ASCII: A merican S tandard C ode for

I nformation I nterchange

Gồm ký tự hiển thị được và ký tự điều khiển

mã ASCII của ký tự đó

 Các chữ cái in và thường: A Z và a z

 Các chữ số thập phân: 0,1,…,9

 Các dấu chấm câu: ; , : vân vân

 Các ký tự đặc biệt: $ & @ / { vân vân

 Các ký tự điều khiển: carriage return (CR) , line feed (LF), beep, vân vân

Trang 57

Bảng mã ASCII

Trang 59

(Bộ giải mã BCD-LED bảy đoạn 7447)

Trang 61

Mã BCD

chuyển đổi thập phân sang nhị phân:

Ví dụ 1.9: Cho số thập phân 15

Trang 62

Bit, Nibble, Byte, Word

 Bit: Một chữ số nhị phân 0 hoặc 1

 Nibble: 4-bit (nửa byte)

 Byte: 8-bit (Còn gọi là Octet)

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	1,64 MB