Tài liệu Microprocessor System Design docx

MicrocontrollerMicroprocessor • CPU là một chip riêng, RAM, ROM, I/O, timer là các phần • Chỉ có 1 mục đích... Hệ thống nhúng Embedded System• Hệ thống nhúng nghĩa là một vi xử lý hoặ

Microprocessor System Design

BÙI QUỐC BẢO (buiquocbao@hcmut.edu.vn)

Tóm tắt

• Tổng quan về hệ vi xử lý

• Bộ nhớ

• I/O

Tổng quan

General-purpose microprocessor

• CPU for Computers

• No RAM, ROM, I/O on CPU chip itself

• Example ： Intel’s x86, Motorola’s 680x0

Address Bus

Many chips on mother’s board

Microcontroller :

• A smaller computer

• On-chip RAM, ROM, I/O ports

• Example ： Motorola’s 6811, Intel’s 8051, Zilog’s Z8 and PIC 16X

RAM ROM

I/O

Port Timer

Serial COM Port

CPU

Microcontroller

A single chip

Microprocessor vs Microcontroller

Microprocessor

• CPU là một chip riêng, RAM,

ROM, I/O, timer là các phần

• Chỉ có 1 mục đích

Hệ thống nhúng (Embedded System)

• Hệ thống nhúng nghĩa là một vi xử lý hoặc vi điều

khiển được “nhúng” vào một ứng dụng cụ thể.

• Một sản phẩm nhúng dùng 1 vi xử lý hoặc 1 vi điều

khiển để làm 1 công việc cụ thể.

• Trong 1 hệ thống nhúng, chỉ có 1 chương trình ứng

dụng được nạp vào trong ROM.

• Ví dụ ： printer, keyboard, video game player

Các tiêu chuẩn để lựa chọn vi điều khiển

• Thỏa mãn các yêu cầu về khả năng

– assemblers, debuggers, C compilers, emulator,

simulator, technical support

• Các chương trình nguồn đầy đủ và

đáng tin cậy.

Tiến trình thiết kế

(Design Process)

Hardware, Firmware and Software

Design Process Steps

Ưu và nhược điểm của hệ vi xử lý

Ưu điểm:

• Dễ thiết kế

• Dễ dàng sửa chữa, nâng cấp hệ thống

• Thực hiện được các công việc phức tạp

Nhược điểm:

• Không ổn định bằng hệ thống các mạch số

• Trong các ứng dụng đơn giản, chi phí đắt

hơn sử dụng vi mạch số

Sơ đồ khối một hệ vi xử lý cơ bản

Program Memory

Data Memory

Address Bus

WR

KHÁI NIỆM BUS

• Bus là tập hợp các tín hiệu cùng chức năng của

vi xử lý

• Độ rộng bus: là số lượng các tín hiệu trong bus

• Có 3 loại bus cơ bản là bus địa chỉ (address

bus), bus dữ liệu (data bus) và bus điều khiển

(control bus)

• Bus địa chỉ: là bus 1 chiều, dùng để chỉ địa chỉ ô

nhớ, ngoại vi mà vi xử lý muốn chuyển thông tin

VD: một vi xử lý có độ rộng address bus là 16 sẽ

quản lý được 216 = 64K địa chỉ

• Bus dữ liệu: là bus 2 chiều, dùng để chuyển dữ

liệu giữa vi xử lý và các phần khác của hệ thống

Độ rộng của bus dữ liệu sẽ quyết định độ rộng

của các hoạt động của vi xử lý

VD: 8051 có độ rộng databus là 8, vì vậy nó truy

xuất bộ nhớ mỗi lần được 8 bit (1 byte) Ta nói

8051 là vi điều khiển 8 bit

• Bus điều khiển: là các tín hiệu điều khiển của vi

xử lý

VD: tín hiệu cho phép ghi, đọc, ngắt …

BỘ NHỚ

• Thông tin số được lưu giữ dưới dạng nhị phân

• Bit: là đơn vị cơ bản, lấy giá trị 0 hoặc 1

VD: Một dây dẫn tín hiệu có điện áp là 5V, ta nói

nó mang bit 1

• Byte: gồm 8 bit

• Word: gồm 2 byte (short word) hoặc 4 byte (long

word, double word)

• 1KB = 210 Byte

• 1MB = 210 KB

• 1GB = 210 MB

• …

địa chỉ theo byte.

• Mỗi phần tử được truy cập qua 1 địa chỉ

duy nhất

• Các địa chỉ là số nguyên dương và bắt

đầu từ 0

– Internal lithium battery

– Control circuitry to monitor Vcc

Memory Chip

6264

A0 A1

CS1

OE WE

• 8K SRAM

• to be specific:

– 8Kx8 bits SRAM

6264 Function Table

Memory Chip

2764

A0 A1

• 8K EPROM

• to be specific:

– 8Kx8 bits EPROM

Chip enable

Output enable

Operating Modes

DUNG LƯỢNG BỘ NHỚ

• Một bộ nhớ có n đường địa chỉ sẽ có bao

nhiêu phần tử nhớ?

2 n

• Bộ nhớ đó có m đường dữ liệu, vậy mỗi phần

tử nhớ sẽ chứa bao nhiêu bit?

m

Do đó, dung lượng bộ nhớ trên là 2 n x m bit

Ngoại vi (Periferal)

• Phân loại ngoại vi: nhập (I), xuất (O)

• Bus I/O và các module giao tiếp

• Bus I/O và bus bộ nhớ