Thiết kế và thi công máy cho tôm ăn

hầu h tcác thi t bị được đi u hi n một cách th công cho mỗi lần máy hoạt động làm choquy tr뵠nh cho tôm ăn bị chậm trễ chưa tích hợp bộ hẹn giờ đ tắt mở hoạt động tho 쑀muốn c a người ch ,

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY

CHO TÔM ĂN

GVHD: ThS Nguyễn Thanh Bình SVTH: Võ Trí Hải

MSSV: 12141072 SVTH: Nguyễn Xuân Cường MSSV: 12141028

Tp Hồ Chí Minh - 7/2018

Tp.HCM, ngày 16, tháng 7, năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Võ Trí Hải MSSV: 12141072

Nguyễn Xuân Cường MSSV: 12141028 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01

Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1

I TÊN ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY CHO TÔM ĂN

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

(ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…)

2 Nội dung thực hiện:

 N I DRNG 1: T뵠m hiêu căn bản vê cách th c hoạt đông c a hệ thống cho tôm

ăn, cách bố trí hoạt động trong thực t

 N I DRNG 2: T뵠m hi u v phư ng th c hoạt động cRng như s đ t nối

d ng rm-Cot
MR, modul
L
d 7 đoạn, Rotary ncod
r, R
lay SSR V và các l쑀 thuy t liên quan

 N I DRNG R: Thi t hệ thống đi u hi n

 N I DRNG 4: Thiêt phần c ng và phần c hí cho hệ thống

 N I DRNG : Đánh giá t quả thực hiện

III NGÀY GI O NHIỆM VỤ: 19/0R/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1 /07/2018

V HỌ VÀ TÊN CÁN B HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Thanh B뵠nh

CÁN B HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

o0o Tp HCM, ngày 14 tháng 7 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Võ Trí Hải

Lớp:12141DT1B MSSV:12141072

Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Xuân Cường

Lớp:12141DT1 MSSV:12141028

Tên đ tài: Thi t và thi công máy cho tôm ăn

Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD

12/R – 18/R Tham hảo 1 số đ tài, t뵠m hi u đ tài thi t

và thi công máy cho tôm ăn

19/R - 2 /R Nhận đ tài: “Thi t và thi công máy cho tôm

ăn”

26/R – 1/4 T뵠m hi u d ng vi đi u hi n rm-Cot
MR

2/4 – 10/4 T뵠m hi u Phần m m lập tr뵠nh và vẽ mạch thi t

10/4 – 10/ T뵠m hi u các modul
và linh iện cho đ tài

11/ – 2 / T뵠m hi u và thi t phần c hí cho đ tài

26/ – 1/6 Thi t mạch cho đ tài

2/6 – 10/6 Thi t phần c ng cho đ tài

11/6 – R0/6 Hoàn thiện phần lập tr뵠nh và phần c hí

1/7 – 1 /7 Ki m tra và hoàn thiện sản phẩm

GV HƯỚNG DẪN (K쑀 và ghi rõ họ và tên)

Đ tài này là do chúng
m tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và hôngsao chép từ tài liệu hay công tr뵠nh đã có trước đó.

Người thực hiện đ tài

Võ Trí Hải Nguyễn Xuân Cường

Chúng
m in gửi lời cảm n chân thành đ n qu쑀 Thầy Cô hoa Điện – Điện Tử đãgiảng dạy, truy n đạt những i n th c qu쑀 báu, tạo n n tảng i n th c cho chúng
m

có c sở đ hoàn thành tốt đ tài đ án tốt nghiệp, cRng như định hướng ngh nghiệp

tư ng lai sau này Đặc biệt chúng
m in gửi lời cảm n chân thành đ n ThầyTh.S Nguyễn Thanh Bình, giảng viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.H Chí

Minh Trong thời gian thực hiện đ tài, mặc dù bận rộn với công việc giảng dạynhưng thầy vẫn dành thời gian và tâm huy t trong việc hướng dẫn, định hướng chochúng
m chọn đ tài và quy tr뵠nh thực hiện phù hợp với hả năng, đ ng thời cungcấp cho chúng
m những i n th c và tài liệu bổ ích liên quan đ n đ tài

Đ ng thời chúng
m cRng gửi lời cảm n gia đ뵠nh, cha mẹ đã là ngu n động viên tolớn v vật chất cRng như tinh thần trong suốt thời gian học tập, đ chúng con cóđược tư ng lai, tự tin th
o đuổi ước m và sự nghiệp

Xin chân thành cảm n!

Nhóm thực hiện đề tài

Võ Trí Hải Nguyễn Xuân Cường

TRANG BÌA i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

TÓM TẮT xi

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨR 1

1.R MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨR 1

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨR 2

1 Ý NGHĨ KHO HỌC VÀ TÍNH THỰC TẾ CỦ ĐỀ TÀI 2

1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨR 2

1.7 BỐ CỤC R 2.1 GIỚI THIỆR VỀ MÁY CHO TÔM ĂN 4

2.1.1 Giới thiệu 4

2.1.2 Phần c hí

2.2 GIỚI THIỆR VỀ VI XỬ LÝ RM CORT X-MR 8

2.2.1 Tổng quan 8

2.2.2 Bộ ử l쑀 RM Cort
-MR 14

2.2.R V뵠 sao phải dùng Cort
-MR trong đ tài nghiên c u 1

2.2.4 Ki n trúc hệ thống c a RM Cort
-MR 16

2.R STMR2F10RC8T6 28

2.R.1 Các ch c năng chính 29 2.R.2 Ứng dụng R1 2.R.R L쑀 do chọn STMR2F10RC8T6 R1 2.4 ROT RY NCOD R R1 2.4.1 Thông số ỹ thuật R2

2 MODRL HIỂN THỊ 4 L D 7 ĐOẠN (TM16R7) R4 2.6 R L Y RẮN SSR ( VDC) R

R.1 GIỚI THIỆR R8 R.2TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG R8 R.2.1Thi t s đ hối hệ thống R8 R.2.2Tính toán và thi t mạch R8

R.R THIẾT KẾ TỪNG KHỐI 40

R.R.1 Khối đi u hi n trung tâm: 41

R.R.2 Khối r
lay: 42

R.R.R Khối hi n thị và hối ch c năng 42

R.R.4 Khối thời gian thực 4R R.R Khối ngu n: 44

Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 45

4.1 GIỚI THIỆR 4

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 4

4.2.1 Thi công bo mạch 4

4.2.2 Lắp ráp và i m tra 48

4.R ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 0

4.R.1 Đóng gói bộ đi u hi n 0

4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 1

4.4.1 Lưu đ giải thuật 1

4.4.2 Phần m m lập tr뵠nh cho vi đi u hi n 4

4.4.R Phần m m thi t mạch ltiums d
sign 2016 7

4.4.4 Môi trường vẽ và thi t trong ltium d
sign
r 8

Chương 5 KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 62

.1 K t quả bộ c hí 6R 2 K t quả bộ đi u hi n 64

.2.1 Hộp đi u hi n 64

.2.2 Cài đặt hộp đi u hi n 6

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70

6.1 KẾT LRẬN 70

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 72

Hình Trang

H뵠nh 2.1 : Máy cho tôm ăn

H뵠nh 2.2 : Khung chính 6

H뵠nh 2.R : Động c 7

H뵠nh 2.4 : Hệ thống mâm, bánh ma sát và trục oắn 7

H뵠nh 2 : Khung hoàn chỉnh 8

H뵠nh 2.6 : Ki n trúc vi ử l쑀 RM Cort
-MR 9

H뵠nh 2.7 : Bản đ bộ nhớ tuy n tính 4GByt
c a bộ ử l쑀 Cort
-MR 11

H뵠nh 2.8 : Đặc đi m c a 4 nhánh trong họ STMR2 14

H뵠nh 2.9 : So sánh RM7TDMI-S và Cort
-MR 16

H뵠nh 2.10 : So sánh hiệu suất giữa RM7TDMI-S( RM) và Cort
-MR (Thumb-2) 16

H뵠nh 2.11 : Cấu trúc Bus 17

H뵠nh 2.12 : Vùng nhớ Plash trên STMR2 18

H뵠nh 2.1R : STMR2 bao g m 2 bộ tạo ung nhịp nội và 2 bộ tạo ung nhịp ngoại thêm vào đó là 2 bộ hóa pha (Phas
Loc Loop-PLL) 19

H뵠nh 2.14 : V ng hóa phas
20

H뵠nh 2.1 : STMR2 sử dụng dao động PLL 21

H뵠nh 2.16 Mỗi thao tác bộ nhớ DM 22

H뵠nh 2.17 : Bộ DM được thi t cho truy n dữ liệu tốc độ và ích thước nhỏ2R H뵠nh 2.18 : Giai đoạn Bus cc
ss CPR 2R H뵠nh 2.19 : Hệ thống th
o v t c a Cort
-MR 26

H뵠nh 2.20 : Chip STMRF10RC8T6 28

H뵠nh 2.21 : D ng STMR2F10R 29

H뵠nh 2.22 : Rotary ncod
r R1 H뵠nh 2.2R : S đ chân Rotary ncod
r R2 H뵠nh 2.24 : Nguyên l쑀 hoạt động c a ncod
r RR H뵠nh 2.2 Modul
hi n thị 4 l
d 7 đoạn R4 H뵠nh 2.26 : R
lay rắn SSR R H뵠nh 2.27 : RTC lấy sung nhịp từ LSI, LS , HS R7 H뵠nh R.1 : S đ hối hệ thống R8 H뵠nh R.2 : S đ nguyên l쑀 toàn hệ thống 40

H뵠nh R.R : S đ nguyên l쑀 hối ử l쑀 trung tâm 41

H뵠nh R.4 : S đ nguyên l쑀 hối R
lay 42

H뵠nh R : S đ nguyên l쑀 hối hi n thị và hối ch c năng 4R H뵠nh R.6 : RTC với STMR2F10RC8T6 4R H뵠nh R.7 : S đ nguyên l쑀 hối ngu n 44

H뵠nh 4.1 : S đ mạch in lớp trên hối đi u hi n trung tâm 4

H뵠nh 4.2 : S đ mạch in lớp dưới hối ử l쑀 trung tâm 46

H뵠nh 4.R : S đ bố trí linh iện mạch đi u hi n trung tâm 46

H뵠nh 4.4 : S đ mạch in lớp trên mạch hi n thị 47

H뵠nh 4 : S đ mạch in lớp dưới mạch hi n thị 47

H뵠nh 4.6 : S đ bố trí linh iện mạch hi n thị 47

H뵠nh 4.7 : Ảnh mạch đi u hi n trung tâm 49

H뵠nh 4.8 : Ảnh mạch hi n thị 49

H뵠nh 4.11 : Lưu đ giải thuật board 1 2

H뵠nh 4.12 : Lưu đ giải thuật board 2 R H뵠nh 4.1R : Phần m m K
il C 4

H뵠nh 4.14 : ltium d
sign
r 8

H뵠nh 4.1 : Môi trường thi t c a ltium d
sign
r 8

H뵠nh 4.16 : Môi trường vẽ và thi t nguyên l쑀 (Sch
matic ditor) 9

H뵠nh 4.17 : Môi trường vẽ và thi t mạch in (PCB ditor) 60

H뵠nh 4.18 : Mỗi trường vẽ và thi t thư viện linh iện nguyên l쑀 (SCH Library ditor) 60

H뵠nh 4.19 : Môi trường vẽ và thi t chân linh iện 61

H뵠nh 0.1 6R H뵠nh 0.2 64

H뵠nh 0.R 64

H뵠nh 0.4 6

H뵠nh 0 6

H뵠nh 0.6 66

H뵠nh 0.7 66

H뵠nh 0.8 67

H뵠nh 0.9 67

H뵠nh 0.10 68

H뵠nh 0.11 69

Bảng Trang

Bảng 2.1 : Mô tả chân Modul
l
d 7 đoạn RBảng 4.1 : Danh sách linh iện 48

Ngh nuôi tôm trên th giới đã uất hiện cách đây hàng th ỷ nhưng nghnuôi tôm hiện đại mới bắt đầu từ những năm R0 c a th ỷ XX Năm 1964 hi quytr뵠nh sản uất tôm giống nhân tạo được hoàn chỉnh th뵠 đ n những năm 80, ngh nuôitôm trên th giới mới thực sự phát tri n mạnh.

Do nhu cấu thị trường c a mặt hàng th y sản ngày càng cao cho nên nghnuôi tôm ngày càng được cải ti n Các h뵠nh th c nuôi tôm hiện đại, ti n ti nhông ngừng được áp dụng Gần đây, nuôi tôm công nghiệp c n được sự hổ trợ c acông nghệ sinh học, nên sản lượng tăng đáng qua các năm

Tuy sản lượng tăng mạnh với những t quả đạt được rất ấn tượng nhưngvấn đ v dịch bệnh nổi lên ngày càng gay gắt, ảnh hưởng đ n sản lượng c a hầu

h t các nước Một trong những nguyên nhân ch y u có th đ n đó là ch

độ, phư ng th c cho ăn hông hợp l쑀 dẫn đ n suy thoái môi trường, ô nhiễmngu n nước N u việc cho ăn có th ti n hành một cách bán tự động, tự động thay

th phư ng pháp rải bằng tay như hiện nay th뵠 những hó hăn trên có th giảiquy t một cách triệt đ với hiệu quả đ
m lại rất cao Nắm bắt yêu cầu cấp thi t này

và được sự phân công c a Khoa C hí, Trường Đại học Th y Sản, tôi in thựchiện đ tài:“Thiết kế và thi công máy cho tôm ăn”.

V뵠 bước đầu làm qu
n giải quy t một vấn đ cụ th từ thực tiễn sản uất,thời gian thực hiện đ tài hông nhi u, và tr뵠nh độ có hạn cho nên đ tài hôngtránh hỏi những thi u sót Tôi mong nhận được nhi u 쑀 i n đóng góp c a cácthầycô

cRng như các bạn đ đ tài hoàn thiện h n

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, máy cho tôm ăn tự động đã được phổ bi n rộng rãi tại các quốc gia hu vựcĐông Nam Á trong đó có Việt Nam Chúng được lắp đặt ở các h , trang trại nuôitôm máy cho tôm ăn đã trở thành công cụ hữu ích đ hổ trợ và giúp đ nông dântrong công việc một cách hiệu quả, đảm bảo tính chính ác trong công việc tạo ra quytr뵠nh hiệu quả mà nông dân mong muốn

Từ các ng dụng c a máy cho tôm ăn và quan sát thực tiễn ở các trang trại hầu h tcác thi t bị được đi u hi n một cách th công cho mỗi lần máy hoạt động làm choquy tr뵠nh cho tôm ăn bị chậm trễ chưa tích hợp bộ hẹn giờ đ tắt mở hoạt động th
o 쑀muốn c a người ch , bộ đi u hi n c n chưa được nhỏ gọn, chưa tích hợp được bộ

đi u hi n hông dây, một số n i việc sử dụng máy c n chưa được phổ bi n

Đ hắc phục t뵠nh trạng đó, một giải pháp được đưa ra là thi t bị phải tích hợp được

ch độ thời gian thực đ giúp hẹn giờ đóng ngắt thi t bị, bộ đi u hi n phải được thi tnhỏ gọn, dễ dàng sử dụng và thẩm mỹ cao

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Hiện nay, máy cho tôm ăn tự động đã trở nên há phổ bi n, nhưng chưa tích hợp được

ch độ hẹn giờ th
o thời gian thực RTC, bộ đi u hi n chưa được tối ưu hóa với íchthước lớn

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Mục đích nghiên c u c a đ tài là tạo ra máy cho tôm ăn, đ giúp cho người nuôi tômgiảm chi phí lao động cRng như th c ăn dư thừa và tự động hóa các hâu V mục đíchhọc tập là nghiên c u và thi t bộ đi u hi n nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng, tích hợp các

ch c năng hẹ giờ, có độ b n và giá thành hợp l쑀

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đôi tượng nghiên c u là máy cho tôm ăn sử dụng chip stmR2l1 1c8t6 ti t iệm nănglượng, rotary
ncod
r, tm1R67, R
lay Rắn SSR ( VDC), modul
blu
tooth hc0 , phần

m m
il c v , phần m m thi t mạch ltiums d
sign 2016

Phạm vi nghiên c u là thi t bộ đi u hi n hẹn giờ cho động c hoạt động th
o yêucầu c a người sử dụng có tích hợp thời gian thực, với đặt đi m bộ đi u hi n phải nhỏgọn có tính thẩm mỹ cao và dễ dàng sử dụng

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI

Ý nghKa hoa học là ti p cân n n công nghệ mới, i n th c mới v việc sử dụng máycho tôm ăn với chi phí thấp, tạo cảm h ng nghiên c u cho các đ tài hác trong lKnhvực nông nghiệp truy n thống vốn đang phát tri n mạnh

Ý nghKa thực tiên là hô trợ công viêc cho tôm ăn một cách hiệu quả giảm thi u thờigian và công s c, ti t iệm được chi phí h n

1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phư ng pháp t뵠m hi u tài liệu:

 T뵠m hi u t뵠nh h뵠nh nuôi tôm hiện nay ở trong và ngoài nước: đặc đi m c a

ao nuôi tôm, đặc tính c a tôm, cách th c cho tôm ăn

 T뵠m hiêu căn bản vê cấu tạo, nguyên l쑀 hoạt động c a máy cho tôm ăn

 T뵠m tài liệu v các máy cho tôm ăn hiện có trên thị trường (ưu đi m,nhược đi m) đ đưa ra phư ng án tối ưu nhất cho máy cho tôm ăn

 T뵠m hi u v phư ng th c hoạt động cRng như s đ t nối c a linh iện,thi t bị, động c và các l쑀 thuy t liên quan

 T뵠m hi u các phần m m thi t c hí, phần m m vẽ mạch cRng nhưphần m m vi t chư ng tr뵠nh cho hệ thống

Phư ng pháp thực nghiệm:

 Vi t chư ng tr뵠nh và nạp vào it đ chạy thử nghiệm mạch đi u hi n.

 K t nối mạch đi u hi n với phần c hí, cho th c ăn vào b n và chạy thửnghiệm toàn bộ hệ thống

Phư ng tiên nghiên c u: Máy tính, phân mêm lâp tr뵠nh K
il C V , phần m mthi t mạch ltiums d
sign 2016, phần m m thi t c hí uto Cad và các tàiliêu liên quan

 Chương 3: Thi t K và Tính Toán.

Chư ng này giới thiệu tổng quan v các yêu cầu c a đ tài mà m뵠nh thi t và cáctính toán, thi t

 Chương 4: K t Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Phần này g m có 2 phần là t quả thi công phần c ng và những t quả h뵠nh ảnh trênmàn h뵠nh hay mô phỏng tín hiệu, t quả thống ê

 Chương 5: K t Luận và Hướng Phát Tri n

Phần này tr뵠nh bày t quả c a cả quá tr뵠nh nghiên c u làm đ tài trong thời gian baonhiêu tuần, nghiên c u được cái g뵠.

 Chương 6: K t Luận và Hướng Phát Tri n

Phần này tr뵠nh bày t quả c a cả quá tr뵠nh nghiên c u làm đ tài trong thời gianbao nhiêu tuần, nghiên c u được cái g뵠

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY CHO TÔM ĂN

2.1.1 Giới thiệu

Với việc công nghệ ngày càng phát tri n th뵠 công nghệ cho ăn tự động đã được

ng dụng rộng rãi trong công tác nuôi tr ng th y hải sản đặc biệt là ngh nuôi tôm.Việc sử dụng máy cho tôm ăn mang lại rất nhi u lợi ích cho người tôm so với phư ngpháp cho ăn truy n thống, sử dụng tay đ rải th c ăn, hông i m soát được lượng

th c ăn dư thừa, gây ô nhiễm ngu n nước và đáy ao Ngược lại, việc sử dụng máy chotôm ăn tự động sẽ giúp chia nhỏ lượng th c ăn trong ngày thành nhi u lần, và phạm virải th c ăn được căn c vào đặt tính c a loại th c ăn sử dụng và vị trí đặt máy Cáchcho ăn liên tục nhi u lần trong ngày như vậy giúp tôm "bắt" được viên th c ăn trước

hi viên th c ăn ch뵠m uống đáy ao, nhờ đó làm giảm ô nhiễm ngu n nước H n nữa,với máy cho tôm ăn tự động, tất cả các ích c tôm đ u nhận được th c ăn

Hiện nay trên thị trường có rất nhi u loại máy cho tôm ăn hác nhau đa phần sửdụng các bộ đi u hi n có ích thước lớn, các thông số đi u chỉnh được cài đặt trênnút nhấn, chưa tích hợp được ch độ hẹn giờ bật tắt th
o thời gian thực mà đa số phải

đi u chỉnh bằng tay

Đ cải thiện những huyêt đi m trên th뵠 một bộ đi u hi n nhỏ gọn mang tínhthẩm mỹ cao, an toàn cho người sử dụng và tích hợp đầy đ các ch c năng hẹn giờ bậttắt th
o yêu cầu người sử dụng được h뵠nh thành Mọi th trên bộ đi u hi n được thi tmột cách tối giản nhất có th

H뵠nh 2.1: Máy cho tôm ăn

2.1.2 Phần cơ khí

Phần c hí máy cho tôm ăn được thi t ch y u trên phần m m uto cad

Máy cho tôm ăn bao g m các phần chính

 Khung chính: sử dụng vật liệu im loại, được thi t đ giúp máy có th chịu lực

và đ ng vững hi động c hoạt động Động c , hệ thống mâm, bánh ma sát, trụcoắn được lắp trên hung chính

H뵠nh 2.2: Khung chính

 Động c :

- Sử dụng động c máy may 220V C, có công suất nhỏ, hông cần hởi động

từ, dễ dàng đi u hi n On/Off bằng R
lay

- Động c máy may có độ b n cao, phù hợp cho ch độ On/Off nhi u lần c amáy cho tôm ăn

Thi t nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, đảm bảo sự an toàn cho

H뵠nh 2.R: Động c

 Hệ thống mâm, bánh ma sát và trục oắn

H뵠nh 2.4: Hệ thống mâm, bánh ma sát và trục oắn

H뵠nh 2 : Khung hoàn chỉnh

2.2 GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ ARM CORTEX-M3

2.2.1 Tổng quan

D ng RM Cort
bao g m R cấu h뵠nh hác nhau c a i n trúc RMv7

 Cấu h뵠nh cho các ng dụng tinh vi, yêu cầu cao chạy trên các hệ đi uhành mở và ph c tạp như Linu , ndroid vv vv

 Cấu h뵠nh R dành cho các hệ thống thời gian thực

 Cấu h뵠nh M được tối ưu cho các ng dụng vi đi u hi n, cần ti t iệm chiphí

Bộ vi ử l쑀 Cort
-MR là bộ vi ử l쑀 RM đầu tiên dựa trên i n trúc RMv7-M

và được thi t đặc biệt đ đạt được hiệu suất cao trong các ng dụng nhúng cần ti tiệm năng lượng và chi phí Đẩy tần số hoạt động cao h n có th làm tăng hiệu suấtnhưng cRng đi èm với việc tiêu thụ năng lượng nhi u h n và việc thi t cRng ph ctạp h n Nói cách hác, cùng thực hiện những tác vụ đó nhưng bằng cách nâng caohiệu quả tính toán trong hi vẫn hoạt động ở tần số thấp sẽ dẫn đ n sự đ n giản hóatrong việc thi t và ít tốn năng lượng h n

Trung tâm c a bộ vi ử l쑀 Cort
-MR là một lõi có cấu trúc đường ống tiên ti n Rtầng, dựa trên i n trúc Harvard

2.2.1.1 Lõi Cortex-M3

 Lõi trung tâm Cort
-MR dựa trên i n trúc Harvard, được đặc trưng bằng sự táchbiệt giữa vùng nhớ ch a dữ liệu và chư ng tr뵠nh do đó có các bus riêng đ truy cập

V뵠 có th đọc cùng lúc lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ, bộ vi ử l쑀 Cort
-MR có ththực hiện nhi u hoạt động song song, tăng tốc thực thi ng dụng

H뵠nh 2.6: Ki n trúc vi ử l쑀 RM Cort
-MR

 Lõi Cort
có cấu trúc đường ống g m R tầng: Instruction F
tch, InstructionD
cod
và Instruction
cut
Khi gặp một lệnh nhánh, tầng d
cod
ch a một chỉthị nạp lệnh suy đoán có th dẫn đ n việc thực thi nhanh h n Bộ ử l쑀 nạp lệnh dựđịnh rẽ nhánh trong giai đoạn giải mã Sau đó, trong giai đoạn thực thi, việc rẽnhánh được giải quy t và bộ vi ử l쑀 sẽ phân tích
m đâu là lệnh thực thi ti p

N u việc rẽ nhánh hông được chọn th뵠 lệnh ti p th
o đã sẵn sàng C n n u việc rẽnhánh được chọn th뵠 lệnh rẽ nhánh đó cRng đã sẵn sàng ngay lập t c, hạn ch thờigian rỗi chỉ c n một chu ỳ

 Bộ vi ử l쑀 Cort
-MR là một bộ vi ử l쑀 R2-bit, với độ rộng c a đường dẫn dữliệu R2 bit, các dải thanh ghi và giao ti p bộ nhớ Có 1R thanh ghi đa dụng, hai con

trỏ ngăn p, một thanh ghi liên t, một bộ đ m chư ng tr뵠nh và một số thanh ghiđặc biệt trong đó có một thanh ghi trạng thái chư ng tr뵠nh.

 Bộ vi ử l쑀 Cort
-MR hỗ trợ hai ch độ hoạt động (Thr
ad và Handl
r) và hai

m c truy cập tài nguyên c a lõi ử lí (đặc quy n và hông đặc quy n), tạo đi uiện cho việc cài đặt các hệ thống mở và ph c tạp nhưng vẫn bảo mật Những d ng

mã hông đặc quy n bị giới hạn hoặc hông cho phép truy cập vào một số tàinguyên quan trọng (một số lệnh đặc biệt và các vùng nhớ nhất định)

 Ch độ Thr
ad là ch độ hoạt động tiêu bi u hỗ trợ cả mã đặc quy n và hông đặcquy n Bộ vi ử l쑀 sẽ vào ch độ Handl
r hi một ngoại lệ (
c
ption) ảy ra và tất

cả các mã là đặc quy n trong ch độ này

 Khả năng địa chỉ hóa 2^R2=4gb địa chỉ: các địa chỉ định nghKa sẵn, dành riêng cho

mã lệnh (vùng mã lệnh), SR M (vùng nhớ), bộ nhớ/thi t bị bên ngoài, thi t bịngoại vi bên trong và bên ngoài Ngoài ra c n có một vùng nhớ đặc biệt dành riêngcho nhà cung cấp

H뵠nh 2.7: Bản đ bộ nhớ tuy n tính 4GByt
c a bộ ử l쑀 Cort
-MR

NVIC (N
st
d V
ctor
d Int
rrupt Controll
r) là thành phần tích hợp c a bộ vi

ử l쑀 Cort
-MR có hả năng ử l쑀 ngắt rất linh hoạt và nhanh chóng Trong cài đặtchuẩn, nó cung cấp một NMI (Non-Mas abl
Int
rrupt) và R2 ngắt vật l쑀 đa dụng với

8 m c ưu tiên pr
-
mption Nó có th được cấu h뵠nh từ 1 đ n 240 ngắt vật l쑀 với tối đa

2 6 m c độ ưu tiên

2.2.1.2 Sự tinh vi

Các ngoại vi c a STMR2 cRng giống như những vi đi u hi n hác, như hai bộchuy n đổi DC, tim
r, 12C, SPI, C N, RSB và RTC Tuy nhiên, mỗi ngoại vitrên đ u có rất nhi u đặc đi m thú vị Ví dụ như bộ DC 12-bit có tích hợp một

cảm bi n nhiệt độ đ tự động hiệu chỉnh hi nhiệt độ thay đổi và hỗ trợ nhi u ch

độ chuy n đổi Mỗi bộ định thời có 4 hối captur
compar
(dùng đ bắt sự iênvới tính năng input captur
và tạo dạng sóng ở ngõ ra với output compar
), mỗihối định thời có th liên t với các hối định thời hác đ tạo một mảng các đinhthời tinh vi h n

STMR2 có hỗ trợ thêm tối đa 12 ênh DM (Dir
ct M
mory cc
ss) Mỗiênh có th được dùng đ truy n dữ liệu đ n các thanh ghi ngoại vi hoặc từ cácthanh ghi ngoại vi đi với ích thước từ (word) dữ liệu truy n đi có th là 8/16 hoặcR2-bit Mỗi ngoại vi có th có một bộ đi u hi n DM (DM Controll
r) đi èmdùng đ gửi hoặc đ i hỏi dữ liệu như yêu cầu

STMR2 là một vi đi u hi n tiêu thụ năng lượng thấp và đạt hiệu suất cao Nó

có th hoạt động ở điện áp 2V, chạy tần số 72Mhz và d ng tiêu thụ chỉ có R6mvới tất cả các hối bên trong vi đi u hi n đ u được hoạt động

2.2.1.3 Sự an toàn

Ngày nay các ng dụng hiện đại phải hoạt động trong môi trường hắt h
, đ ihỏi tính an toàn cao, cRng như đ i hỏi s c mạnh ử l쑀 và càng nhi u thi t bị tinh vi

Đ đáp ng các yêu cầu hắt h
đó, STMR2 cung cấp một số tính năng phần c ng

hỗ trợ các ng dụng một cách tốt nhất Chúng bao g m một bộ phát hiện điện ápthấp, một hệ thống bảo vệ ung cloc và hai bộ Watchdogs Bộ đầu tiên là mộtWatchdog cửa sổ (window
d watchdog) Watch này phải được làm tư i trong mộthung thời gian ác định N u nhấn nó quá sớm, hoặc quá muộn, th뵠 Watchdog sẽích hoạt Bộ th hai là một Watchdog độc lập (ind
p
nd
nt watchdog), có bộ daođộng bên ngoài tách biệt với ung nhịp hệ thống chính bên ngoài (thường là thạchanh) và tự động chuy n sang dùng bộ dao động nội RC 8Mhz

2.2.1.4 Tính bảo mật

Một trong những yêu cầu hắt h
hác c a thi t hiện đại là nhu cầu bảo mật

mã chư ng tr뵠nh đ ngăn chặn sao chép trái phép phần m m Bộ nhớ Flash c aSTMR2 có th được hóa đ chống truy cập đọc Flash thông qua cổng D
bug Khitính năng bảo vệ đọc được ích hoạt, bộ nhớ Flash cRng được bảo vệ chống ghi đngăn chặn mã hông tin cậy được chèn vào bảng v
ctor ngắt H n nữa bảo vệ ghi

có th được cho phép trong phần c n lại c a bộ nhớ Flash STMR2 cRng có một

đ ng h thời gian thực và một hu vực nhỏ dữ liệu trên SR M được nuôi nhờngu n pin Khu vực này có một đầu vào chống giả mạo (anti-tamp
r input), có thích hoạt một sự iện ngắt hi có sự thay đổi trạng thái ở đầu vào này Ngoài ramột sự iện chống giả mạo sẽ tự động óa dữ liệu được lưu trên SR M được nuôibằng pin.

hệ thống Cor
Sight thông qua cổng truy cập D
bug (D
bug cc
ss Port), cổng này

hỗ trợ t nối chuẩn JT G hoặc giao diện 2 dây (s
rial wir
-2pin), cRng như cungcấp tr뵠nh đi u hi n chạy g lỗi, hệ thống Cor
Sight trên STMR2 cung cấp hệthống đi m truy cấp (data watchpoint) và một công cụ th
o dõi (intrum
ntationtrac
)

2.2.1.6 Dòng Performance và Access của STM32

Họ STMR2 có hai nhánh đầu tiên riêng biệt: d ng P
rformanc
và d ng cc
ss

D ng P
rformanc
tập hợp đầy đ các thi t bị ngoại vi và chạy với ung nhịp tối

đa 72Mhz D ng cc
ss có các thi t bị ngoại vi ít h n và chạy tối đa R6Mhz Quantrọng h n là cách bố trí chân (pins layout) và các i u đóng gói chip (pac ag
typ
)

là như nhau giữa các d ng cc
ss và d ng P
rformanc
Đi u này cho phép cácphiên bản hác nhau c a STMR2 được hoán vị mà hông cần phải sửa đổi sắp plại footprint (mô h뵠nh chân c a chip trong công cụ layout bo mạch) trên PCB(Print
d Circuit Board)

Ngoài 2 d ng P
rformanc
và cc
ss đầu tiên, hiện nay ST đã đưa ra thị trườngthêm 2 d ng RSB cc
ss và Conn
ctivity như h뵠nh bên dưới:

H뵠nh 2.8: Đặc đi m c a 4 nhánh trong họ STMR2

2.2.2 Bộ xử lý ARM Cortex-M3

2.2.2.1 Giới thiệu sơ lược

Giải pháp Soc (Syst
m-on-chip) dựa trên bộ vi ử l쑀 nhúng RM được ngdụng vào rất nhi u thi trường hác nhau bao g m các ng dụng doanh nghiệp, các

hệ thống ô tô, mạng gia đ뵠nh và công nghệ hông dây D ng vi ử l쑀 RMCort
dựa trên i n trúc chuẩn đ đ đáp ng hầu h t các yêu cầu v hiệu nănglàm việc trong tất cả các lKnh vực trên D ng RM Cort
bao g m ba cấu h뵠nhhác nhau c a i n trúc RM7: cấu h뵠nh cho các ng dụng tinh vi, yêu cầu caochạy trên các hệ đi u hành mở và ph c tạp như Linu , droid Cấu h뵠nh R dànhcho các hệ thống thời gian thực và cấu h뵠nh M được tối ưu cho các ng dụng đi u

hi n, cần ti t iệm chi phí Bộ ử l쑀 Cort
-MR là bộ ử l쑀 RM đầu tiên dựatrên i n trúc RMv7-M và được thi t đặc biệt đ đạt được hiệu suất cao trongcác ng dụng nhúng cần ti t iệm năng lượng và chi phí, chẳng hạn như các vi đi u

hi n hệ thống c ô tô, hệ thống i m soát công nghiệp và hệ thống hông dây

2.2.2.2 Hiệu suất cao

Đ đạt được hiệu suất cao h n, bộ vi ử l쑀 có th làm việc h n hoặc làm việcthông minh h n Đẩy tần số hoạt động cao h n có th làm tăng hiệu suất nhưngcRng đi èm với tiêu thụ năng lượng nhi u h n và việc thi t cRng ph c tạp h n

Nói cách hác, cRng thực hiện những tác vụ đó nhưng bằng cách nâng cao hiệu quảtính toán trong hi vẫn hoạt động ở tần số thấp sẽ dẫn đ n sự đ n giản hóa trongviệc thi t và ít tốn năng lượng h n Trung tâm c a bộ vi ử l쑀 Cort
-MR là mộtlõi có cấu trúc đường ống tiên ti n R tầng, dựa trên i n trúc Harward, t hợpnhi u tính năng mạnh mẽ như suy đoán việc rẽ nhánh, phép nhân được thực thitrong một chu ỳ và phép chia được thực hiện bằng phần c ng tạo nên một hiệunăng vượt trội (đi m Dhryston
là 1,2 DMIPS/Mhz).

2.2.2.3 Giảm chi phí phát triển và năng lượng tiêu thụ

Chi phí luôn là rào cản lớn nhất cho sự lựa chọn một bộ vi ử l쑀 hiệu suất cao

Bộ vi ử l쑀 được thi t trên một diện tích nhỏ sẽ giảm chi phí đáng Bộ vi ử

lí Cort
–MR thực hiện đi u này bằng cách cài đặt các lõi RM nhỏ nhất từ trước

đ n nay, chỉ với RR000 cổng (cổng có th là N ND hoặc NOR tùy vào công nghệsản uất) trong lõi trung tâm (0.18um G) và bằng cách t hợp hiệu quả nhất, chặtchẽ các thành phần trong hệ thống vi ử l쑀 Tập lệnh Thumb-2 ti t iệm bộ nhớ

h n 2 % so với tập lệnh RM Đ đáp ng nhu cầu ngày càng tăng trong việc ti tiệm năng lượng ở các ng dụng mạng hông dây, , bộ vi ử l쑀 Cort
-MR hỗ trợ

mở rộng ung nhịp cho các cổng (có th ngừng cung cấp ung nhịp cho các cổng

đ ti t iệm năng lượng) và tích hợp ch độ ng

2.2.2.4 Tích hợp khả năng dò lỗi và theo vết trong lập trình.

Hệ thống nhúng thường hông có giao diện người dùng đ họa (GRI) làm choviệc g lỗi chư ng tr뵠nh trở thành một thách th c thật sự đối với các lập tr뵠nh viên.Ban đầu, bộ IC (In-circuit mulator) đã được sử dụng đ tạo một cửa sổ th
o dõi

hệ thống thông qua một giao diện qu
n thuộc như trên PC Tuy nhiên hi hệ thốngngày càng nhỏ và ph c tạp h n, phư ng pháp này hông c n hả thi nữa Côngnghệ g lỗi c a bộ vi ử lí Cort
-MR được cài đặt trong chính phần c ng c a nó( t hợp với một vài thành phần hác) giúp g lỗi nhanh h n với các tính năngtrac
& profiling, br
a points, watchpoints và bản vá lỗi giúp rút ngắn thời gianphát tri n ng dụng

2.2.3 Vì sao phải dùng Cortex-M3 trong đề tài nghiên cứu

Trong gần một thập ỷ qua, d ng vi ử l쑀 RM7 đã được sử dụng rộng rãi Bộ

vi ử l쑀 Cort
-MR được ây dựng trên n n tảng này nên việc nâng cấp từ d ng

RM7 lên Cort
-MR là hợp l쑀 là dễ dàng Lõi trung tâm làm việc hiệu quả h n,

mô h뵠nh lập tr뵠nh đ n giản, cách ử l쑀 ngắt nhất định (d
t
rministic int
rruptb
haviour), việc tích hợp các thi t bị ngoại vi giúp nâng cao hiệu năng làm việc màvẫn giữ được chi phí thấp

H뵠nh 2.9: So sánh RM7TDMI-S và Cort
-MR

H뵠nh 2.10: So sánh hiệu suất giữa RM7TDMI-S( RM) và Cort
-MR (Thumb-2)

2.2.4 Kiến trúc hệ thống của ARM Cortex-M3

RM Cort
STMR2 g m nhân Cort
t nối với bộ nhớ FL SH thông quađường bus lệnh chuyên biệt Các bus dữ liệu (Cort
Data buss
s) và hệ thống (Cort
Syst
m buss
s) được t nối tới ma trận buss
s tốc độ cao ( RM dvanc
d HighSp

d Buss
s – HB) SR M nội t nối với HB và đóng vai tr là bộ DM Cácthi t bị ngoại vi dược t nối bằng 2 hệ thống bus ngoại vi tốc độ cao ( PB – RMdvanc
d P
riph
ral Buss
s) Các bus PBs thông qua các bus cầu nối HB- PBs

t nối vào hệ thống HB Ma trận bus HB sử dụng ung nhịp đ ng h bằng vớiung nhịp c a nhân Cort
Tuy nhiên thông qua bộ chia tần số HB có th hoạt động

ở tần số thấp h n nhằm ti t iệm năng lượng

H뵠nh 2.11: Cấu trúc BusCấu trúc bus nội cung cấp đường truy n chuyên biệt dành cho tập lệnh thực thi

và ma trận bus đường dữ liệu cho nhân Cort
và bộ đi u hi n DM truy cập tàinguyên trên vi ử l쑀

0 0000000

H뵠nh 2.12: Vùng nhớ Plash trên STMR2Vùng nhớ dành cho flash được chia nhỏ thành R vùng Vùng th nhất gọi làRs
r Flash bắt đầu từ địa chỉ 0 00000000 K ti p là Syst
m M
mory hay c n gọi làvùng nhớ lớn Vùng này có độ lớn 4Gbyt
s thông thường sẽ được nhà sản uất cài đặtbootload
r Cuối cùng là vùng nhớ bắt đầu từ địa chỉ 0 1FFFFF80 ch a thông tin cấuh뵠nh dành cho STMR2 Bootload
r thường được dùng đ tải chư ng tr뵠nh thông qua

RS RT1 và ch a ở vùng Rs
r Flash

2.2.4.2 Tối đa hiệu năng

Ngoài việc hỗ trợ 2 bộ tạo ung nhịp ngoại STMR2 cung cấp thêm 2 bộ tạoung nhịp nội Sau hi r
s
t đ ng h tạo ung c a nhân Cort
, bộ tạo ung nhịp tốc

độ cao (High Sp

d Int
rnal Oscillator) hoạt động ở m c thấp 8Mhz Bộ tạo ung nội

c n lại là Low Sp

d Int
rnal Oscillator) hoạt động ở m c thấp 8Mhz Bộ tạo ung nội

c n lại là Slow Sp

d Int
rnal Oscillator hoạt động ở m c R2768Khz Bộ ung nhịptốc độ thấp này thường được dùng cho đ ng h thời gian thực và watchdog

H뵠nh 2.1R: STMR2 bao g m 2 bộ tạo ung nhịp nội và 2 bộ tạo ung nhịp ngoại thêm

vào đó là 2 bộ hóa pha (Phas
Loc Loop-PLL)

Nhân Cort
có th được cáp ung nhịp từ bộ tạo dao động nội và ngoại, đ ngthời từ PLL nội Như trên h뵠nh 1.R6, PLL có th lấy dao động từ bộ tạo dao động nội

có tốc độ cao ung nhịp hông hoạt động chính ác ở 8Mhz do đó hi sử dụng cácthi t bị ngoại vi như: giao ti p s
rial hay sử dụng định thời thời gian thực th뵠 nên dùng

bộ tạo dao động ngoại tốc độ cao Tuy vậy, cho dù sử dụng bộ dao động nào đi nữa th뵠nhân Cort
luôn phải sử dụng ung nhịp tạo ra từ bộ PLL Tất cả thanh ghi đi u hi nPLL và cấu h뵠nh bus đ u được bố trí ở nhóm RCC (R
s
t and Cloc Control)

2.2.4.3 Vòng khóa pha (Phase Lock Loop)

Sau hi hệ thống r
s
t STMR2 nhận ung nhịp từ bộ tạo dao động HIS Tại thời

đi m đó các bộ tạo dao động ngoại sẽ bị tắt Bước đầu tiên đ STMR2 hoạt động ở

m c ung nhịp cao nhất là bật bộ dao động HS và chờ cho đ n hi đi vào hoạt động

ổn định

H뵠nh 2.14: V ng hóa phas

Đoạn mã sau mô tả cách cấu h뵠nh đ CPR c a STMR2 hoạt động ở m c ungnhịp cao nhất

Bộ tạo dao động ngoại có th được ích hoạt thông qua các thanh ghi đi u

hi n RCC_Control Sẽ có 1bit trang thái được bật hi chúng đi vào hoạt động ổnđịnh Một hi bộ tạo dao động ngoại hoạt động ổn định, nó có th được chọn là đầuvào cho bộ PLL Xung nhịp ra được tạo bởi PLL được ác định bằng cách thi t lặpcác bội số nguyên trong thanh ghi cấu h뵠nh RCC_PLL Trong trường hợp ungnhịp đầu vào c a PLL là 8Mhz hi đó cần cấu h뵠nh bộ số nhân cho PLL là 9 đ tạoung nhịp 72Mhz ở đầu ra Khi bộ tạo dao động ngoại và PLL hoạt động ổn định,bit đi u hi n trạng thái sẽ bật lên, hi đó dao động ngoại và PLL hoạt động ổnđịnh, bit đi u hi n trạng thái sẽ bật lên, hi đó dao động được tạo bởi PLL sẽ đượccấp cho nhân CPR Cort
c a STMR2

H뵠nh 2.1 : STMR2 sử dụng dao động PLL

2.2.4.4 Cấu hình cho bus

Khi PLL đã được chọn là toàn bộ dao động cho hệ thống, Cort
CPR sẽ hoạtđộng ở m c 72Mhz đ cho toàn bộ các phần c n lại c a hệ thống hoạt động ở m ctối ưu người dùng cần phải cấu h뵠nh HB và PB thông qua các thah ghi cầu nối

2.2.4.5 Flash Buffer

Khi
m ét i n trúc hệ thống c a STMR2 chúng ta có th thấy nhân Cort

t nối Flash thông qua đưởng truy n dữ liệu chuyên biệt I-Bus Bus dữ liệu nàyhoạt động cùng tần số với CPR do vậy CPR lấy dao động từ PLL th뵠 bus dữ liệu sẽhoạt động ở m c ung nhịp cao nhất 72Mhz Cort
CPR sẽ truy cập Flash hôngđáng Tuy nhiên hi PLL được ích hoạt và sử dụng đ tạo dao động cho CPR,thời gian truy cập vào Flash được trang bị bộ 2 nhớ đệm 64-bit Hai bộ nhớ đệmnày có th thực thi các lệnh đọc ghi dữ liệu 64-bit trên Flash và chuy n các lệnh 16

và R2bit cho nhân Cort
đ thực thi Kỹ thuật này hoạt động tốt đối với các lệnhthuộc tập lệnh Thumb-2 và các lệnh có hả năng dự báo chỉ dẫn (Branch Pr
diction)

c a Cort
pip
lin
Hệ thống bộ đệm Flash được quản l쑀 bởi các thanh ghi cấuh뵠nh Flag.Cùng với việc ích hoạt bộ đệm ti n ử 쑀, chúng ta phải đi u chỉnh sốtrạng thái chờ hi Flash đọc 8byt
s lệnh từ bộ nhớ Flash Độ trễ được thi t lập nhưsau:

ti p th
o, đi u này làm tối ưu hóa hiệu năng ử l쑀 c a Cort
CPR.

2.2.4.6 Direct Memory Access

STMR2 có 7 ênh DM độc lập dùng đ chuy n dữ liệu từ: bộ nhớ sang bộ nhớ,ngoại vi tới bộ nhớ, bộ nhớ tới ngoại vi và ngoại vi tới ngoại vi Trong trường hợptrao đổi dữ liệu bộ nhớ và bộ nhớ, tốc độ dữ liệu phụ thuộc tốc độ c a ênh DMquản l쑀 nó C n với giao ti p dữ liệu ngoại vi, th뵠 tốc độ phụ thuộc vào bộ đi u

hi n c a ngoại vi đó và hướng dữ liệu di chuy n Cùng với chuy n dữ liệu th
o

lu ng, bộ DM c a STMR2 c n hỗ trợ bộ đệm v ng V뵠 hầu h t các ngoại vi hiệnnay hông có bộ nhớ FIFO, mỗi bộ DM sẽ lưu dữ liệu vào trong bộ nhớ SR M

Bộ DM c a STMR2 được thi t dành cho truy n các loại dữ liệu tốc độ nhỏ vàcao

H뵠nh 2.16 Mỗi thao tác bộ nhớ DMMỗi thao tác bộ nhớ DM bao g m 4 giai đoạn

Quá tr뵠nh try n dữ liệu g m 4 giai đoạn: lấy mẫu và phân tích, tính toán địa chỉ,truy cập đường truy n, và cuối cùng là hoàn tất Mỗi giai đoạn thực hiện tring mộtchu ỳ lệnh, riêng truy cập đường truy n mất chu ỳ lệnh Ở giai đoạn truy cậpđường truy n thực chất là giai đoạn dữu liệu được truy n, mỗi word sẽ mất R chu

ỳ lệnh Bộ DM và CPR được thi t đ cùng lúc có thẻ hoạt động mà hông tranhchấp tài nguyên lẫn nhau Giữa 2 ênh DM hác nhau, sẽ có sự ưu tiên m c hoạt

động, dựa trên đó bộ phân tích sẽ quy t định ênh DM có m c ưu tiện cao h n sẽlấy được tài nguyên trước N u 2 ênh DM có cùng m c ưu tiên, lại đang ở trạngthái chờ đ truy cập tài nguyên, th뵠 ênh DM có số th tự nhỏ h n sẽ được sửdụng tài nguyên trước.

H뵠nh 2.17: Bộ DM được thi t cho truy n dữ liệu tốc độ và ích thước nhỏ

Bộ DM được thi t cho truy n dữu liệu tốc độ và ích thước nhỏ Bộ DMchỉ sử dụng bus dữ liệu hi ở giai đoạn truy cập đường truy n

Bộ DM có th thực hiện phân tích tài nguyên và tính toán địa chỉ trong hi bộ

DM hác đang ở giai đoạn truy cập đường truy n như mô ta ở h뵠nh trên Ngay

hi bộ DM th nhất t thúc việc truy cập đường truy n, bộ DM 2 có th ngaylập t c sử dụng đường truy n dữ liệu Đi u này vừa làm tăng tốc độ truy n dữ liệu,tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên

H뵠nh 2.18: Giai đoạn Bus cc
ss CPR

Ở giai đoạn này Bus cc
ss CPR sẽ có R chu ỳ rảnh Khi chuy n dữ liệu từvùng nhớ sang vùng nhớ đi u này đảm bảo nhân Cort
– MR sử dụng 60% dunglượng c a đường truy n dữ liệu cho dù bộ nhớ DM vẫn hoạt động liện tục.

Trong trường hợp trao đổi dữ liệu từ vùng nhớ sang vùng nhớ mỗi ênh DM chỉ

sử dụng đường truyễn dữ liệu ở giai đoạn Bus cc
ss và chu ỳ CPR đ chuy n2byt
dữ liệu Trong đó 1 chu ỳ đ đọc và 1 chu ỳ đ ghi, R chu ỳ c n lại được bốtrí
n ẽ nhằm giải ph ng đường dữ liệu cho nhân Cort

Đi u đó có nghKa là bộ DM chỉ sử dụng tối đa 40% băng thông c a đư ng dữ liệu

Ví dụ đ chuy n dữu liệu từu bus SPI tới SR M chúng ta sẽ sử dụng:

SPI đ n SR M sử dụng DM = SPI transf
r ( PB) +SR M transf
r ( HB) + fr

cycl
( HB)= (2 PB cycl
s +2 HB cycl
s) + (2 HB cycl
s) + (1 HB cycl
) = (2

PB cycl
s) +( HB cycl
s)

2.2.4.7 Tập lệnh Thumb-2

RMv7-M là cấu h뵠nh vi đi u hi n c a i n trúc RMV7 và hác với các

i n trúc RM trước đó ở chỗ nó chỉ hỗ trợ tập lệnh Thumb-2 Tập lệnh Thumb-2 là

sự pha trộn giữa tập lệnh 16 và R2 bit, đạt được hiệu suất c a các lệnh RM R2 bit,

đ ng thời phù hợp với mật độ mã cRng như tư ng thích ngược với tập lệnh gốc Thumb

16 bit

Trong một hệ thống dựa trên bộ vi ử l쑀 RM7, việc chuy n đổi nhân ử l쑀 giữa

ch độ Thumb (có lợi v mật độ mã) và RM (có lợi v mặt hiệu suất) là cần thi t chomột số ng dụng C n bộ vi ử l쑀 Cort
-MR có các lệnh 16bit và R2bit t n tại trongcùng một ch độ, cho phép mật độ mã cRng như hiệu suất đ u cao h n mà hông cầnphải chuy n đổi ph c tạp V뵠 tập lệnh Thumb-2 là tập bao hàm c a tập lệnh Thumb16bit nên bộ vi ử l쑀 Cort
-MR có th thực thi các đoạn mã trước đây vi t choThumb 16 bit Do được cài đặt tập lệnh Thumb-2 nên bộ vi ử l쑀 Cort
-MR có hảnăng tư ng thích với các thành viên hác c a d ng RM Cort

2.2.4.8 Đơn vị bảo vệ bộ nhớ (MPU)

MPR là một thành phần tùy chọn c a bộ vi ử l쑀 Cort
-MR, có th nâng cao

độ tin cậy c a hệ thống nhúng bằng cách bảo vệ các dữ liệu quan trọng được hệ đi uhành sử dụng hỏi các ng dụng hác, tách biệt độc lập các tác vụ đang thực thi bằngcách hông cho phép truy cập vào dữ liệu c a nhau, vô hiệu hoá quy n truy cập vào

một số vùng nhớ, cho phép các vùng nhớ được định nghKa là chỉ đọc (r
ad only) vàphát hiện các truy cập bộ nhớ có th phá v hệ thống.

MPR cho phép một ng dụng được chia nhỏ thành các ti n tr뵠nh Mỗi ti n tr뵠nh

sẽ có bộ nhớ (cod
, dữ liệu, ngăn p, h
ap) và thi t bị riêng, cRng như có quy n truycập vào bộ nhớ và các thi t bị được chia sẻ MPR cRng có các quy tắc (rul
) truy cập

c a người dùng và đặc quy n bao g m việc thực thi mã tại m c đặc quy n thích hợpcRng như quy n sở hữu bộ nhớ và các thi t bị c a mã đặc quy n và mã người dùng

MPR chia bộ nhớ thành các vùng riêng biệt và thực hiện việc bảo vệ bằng cáchngăn các truy cập trái phép MPR có th chia bộ nhớ thành tối đa 8 vùng trong đó mỗivùng có th được chia thành 8 vùng con Kích thước vùng có th bắt đầu từ R2 byt
vàtăng gấp đôi dần cho đ n tối đa 4 gigabyt
Các vùng được đánh số th tự bắt đầu từ 0

Có th ác định một bản đ bộ nhớ (m
mory map) n n mặc định đ truy cập đặcquy n Việc truy cập đ n các địa chỉ bộ nhớ hông được ác định trong vùng MPRhoặc hông được phép sẽ tạo ra ngoại lệ lỗi v quản lí bộ nhớ (M
mory Manag
m
ntFault c
ption)

2.2.4.9 Gỡ lỗi (Debug) và theo vết (Trace)

Việc g lỗi hệ thống dựa trên bộ vi ử l쑀 Cort
-MR được thực hiện thông qua

D P (D
bug cc
ss Port), có th là một cổng SWD (S
rial Wir
D
bug) sử dụng 2đường tín hiệu hoặc một cổng SWJ-D (S
rial Wir
JT G D
bug) sử dụng giao th c

JT G hoặc SW Các SWJ-DP mặc định đ ch độ JT G hi r
s
t và có th chuy ngiao th c với một chuỗi đi u hi n cụ th được cung cấp bởi phần c ng g lỗi bênngoài

Hành động d
bug có th được ích hoạt bởi các sự iện hác nhau nhưbr
a points, watchpoints, đi u iện lỗi hoặc yêu cầu d
bug từ bên ngoài Ch độ nàycRng hỗ trợ chạy từng bước

Bộ FPB (Patch Flash and Br
a point) có 6 br
a point trong chư ng tr뵠nh và 2br
a point nạp dữ liệu, hoặc chuy n lệnh/dữ liệu từ bộ nhớ mã đ n bộ nhớ hệ thống

Bộ FPB này có sáu comparator đ so sánh các lệnh được lấy từ bộ nhớ mã Mỗicomparator có th được ích hoạt đ định vị lại mã chư ng tr뵠nh đ n một vùng trong

bộ nhớ hệ thống, hoặc thực hiện một br
a point phần c ng bằng cách trả v một lệnh

br
a point cho bộ vi ử l쑀 Nó cRng có hai comparator với nhiệm vụ tư ng tự cho dữliệu.

Bộ DWT (Data Watchpoint and Trac
) có bốn comparator có th được cấu h뵠nhthành watchpoint phần c ng Khi được sử dụng trong cấu h뵠nh này, comparator có thđược lập tr뵠nh đ so sánh địa chỉ truy cập dữ liệu hoặc bộ đ m chư ng tr뵠nh Các DWTcomparator cRng có th được cấu h뵠nh đ ích hoạt các sự iện lấy mẫu PC, sự iệnlấy mẫu địa chỉ dữ liệu và làm cho TM ( mb
dd
d Trac
Macroc
ll) phát ra các góiích hoạt trong d ng lệnh đang được truy v t

TM là một thành phần tùy chọn đ hỗ trợ việc th
o v t lệnh đ đảm bảo rằng

có th tái cấu trúc lại việc thực hiện chư ng tr뵠nh mà chỉ ảnh hưởng một cách tối thi u

đ n bộ nhớ TM cho phép truy v t th
o thời gian thực v việc thực thi lệnh và truy n

dữ liệu bằng cách nén thông tin truy v t từ nhân bộ ử l쑀 đ giảm thi u yêu cầu băngthông

H뵠nh 2.19: Hệ thống th
o v t c a Cort
-MR

Bộ vi ử l쑀 Cort
-MR thực hiện việc th
o v t dữ liệu bằng DWT và ITM(Trac
Instrum
ntation Macroc
ll) DWT cung cấp số liệu thống ê v việc thực hiệnlệnh và có th tạo ra sự iện watchpoint đ gọi d
bug hoặc TM trên các sự iện hệthống ITM là công cụ truy v t ng dụng hỗ trợ cách g lỗi i u "printf" cho hệ đi uhành và th
o v t các sự iện ng dụng Nó chấp nhận các gói truy v t phần c ng từDWT và phần m m th
o dõi sự ích thích từ lõi bộ vi ử l쑀 và phát ra thông tin chẩnđoán hệ thống định ỳ Bộ TPIR (Trac
Port Int
rfac
Rnit) chấp nhận các thông tintruy v t từ TM và ITM, sau đó h a trộn chúng, định dạng lại và phát ra thông quaSWV (S
rial Wir
Vi
w
r) đ n các bộ phân tích truy v t bên ngoài SWV cho phéptạo ra profil
cho các sự iện hệ thống một cách đ n giản và hiệu quả bằng cách uất

d ng dữ liệu thông qua một pin duy nhất Mã hóa Manch
st
r và R RT là các địnhdạng được hỗ trợ cho SWV.

2.2.4.10 Ma trận bus và các giao diện liên kết

Ma trận bus c a bộ vi ử l쑀 Cort
-MR t nối bộ ử l쑀 và giao diện d
bug đ ncác bus bên ngoài, ICod
, DCod
và giao diện hệ thống dựa trên MB HB-Lit
R2bit, và bus cho các ngoại vi (Privat
P
riph
ral Bus) dựa trên MB PB R2 bit Matrận bus cRng đảm nhiệm việc truy cập dữ liệu hông thẳng hàng và các vùng bit-banding

Giao diện ICod
R2bit lấy các lệnh từ vùng nhớ chư ng tr뵠nh và chỉ có th truycập bởi CMRCor
Tất cả các lần nạp lệnh đ u có độ rộng là một từ (WORD), với sốlượng lệnh được lấy trên mỗi từ tùy thuộc vào loại mã thực hiện và vị trí c a nó trong

bộ nhớ Giao diện DCod
R2bit truy cập dữ liệu từ vùng nhớ mã chư ng tr뵠nh và có

th được truy cập bởi CMRCor
và D P

2.3 STM32F103C8T6

H뵠nh 2.20: Chip STMRF10RC8T6

D ng hiệu năng STMR2F10R t hợp RM hiệu suất cao Cốt lõi RISC bit Cort
-MR hoạt động ở tần số 72 MHz, tốc độ cao (bộ nhớ Flash lên đ n128Kbyt
s và SR M lên đ n 20 Kbyt
s), và một bộ nhớphạm vi c a I / O nâng cao vàthi t bị ngoại vi t nối với hai
bu쑀t PB Tất cả các thi t bị đ u cung cấp hai bộ

R2-DC 12 bit, ba bộ hẹn giờ 16 bit có mục đích chung cộng với một bộ đ m thời gianPWM, cRng như tiêu chuẩnvà giao diện truy n thông nâng cao: tối đa hai 2Cs và SPI,

ba RS RT, một RSB và một C N D ng hiệu năng STMR2F10R hoạt động trong

-40 đ n nhiệt độ +10 ° C phạm vi, từ một ngu n cung cấp năng lượng 2,0 đ n R,6 V.Một bộ ch độ ti t iệm năng lượng toàn diện cho phép đ thi t các ng dụng côngsuất thấp D ng hiệu suất STMR2F10R hoàn chỉnh bao g m các thi t bị trong cácloại gói hác nhau: từ 48 chân đ n 100 chân Tùy thuộc vào thi t bị được chọn, các bộhác nhau c a thi t bị ngoại vi được bao g m, phần mô tả dưới đây cung cấp tổngquan v phạm vi hoàn chỉnh c a thi t bị ngoại vi được đ uất trong phần này

Những tính năng này làm cho d ng vi đi u hi n d ng hiệu suất STMR2F10Rphù hợp cho một loạt các ng dụng:

 Đi u hi n động c và đi u hi n ng dụng

 Thi t bị y t và cầm tay

 Thi t bị ngoại vi và n n tảng GPS cho thi t bị ngoại vi PC

 Ứng dụng công nghiệp: PLC, bi n tần, máy in và máy quét

 Hệ thống báo động, Vid
o liên lạc và HV C

H뵠nh 2.21: D ng STMR2F10R

2.3.1 Các chức năng chính

 RM ® R2-bit Cort
® -MR CPR Cor

 Tần số tối đa 72 MHz, hiệu suất 1.2 DMIPS / MHz (Dhryston
2.1) tại

0 truy cập bộ nhớ trạng thái chờ

 Phân chia đ n nhân và phân chia phần c ng

 64 hoặc 128 Kbyt
s bộ nhớ Flash