Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý
OPEN.PTIT.EDU.VN LI NÓI U Các b vi x lý ra đi đem li bc ngot trong khoa hc k thut, các thit b tr nên thông minh hn nh s điu khin theo chng trình. Vi x lý đang dn có mt trong hu ht các máy móc thit b dân dng cng nh công nghip. Vì vy vic hc tp nghiên cu ng dng vi x lý trong trng hc là mt nhu cu ht sc cn thit. phc v cho nhu cu ging dy môn hc K thut vi x lý cho các lp đi hc t xa chuyên nghành đin t vin thông, bài ging vi x lý đc biên son vi mc đích cung cp cho sinh viên các kin thc c s cn thit s dng cho vic nghiên cu ng dng các h thng vi x lý trong k thut và đi sng. Bài ging bao gm 8 chng vi các ni dung chính nh sau: Chng 1 cung cp các khái nim c bn v vi x lý và h thng ca nó. Chng 2 mô t cu trúc, các khi chc nng trong các b vi x lý h Intel 80x86, mà ch yu là CPU 80286. Ngoài ra trong chng này còn gii thiu v các tính nng ca các b vi x lý th h sau 80286 nh 80386, 80486, Pentium. Chng 3 mô t v cu trúc lnh, các ch đ đnh v đa ch và tp lnh chi tit ca vi x lý 80286. Cho phép sinh viên rút ra đc các kin thc chung nht v các lnh vi x lý và cách tip cn trong vic lp trình bng các lnh hp ng. Ngoài ra chng này còn đ cp ti các vn đ v lp trình hp ng trên máy vi tính bao gm: cu trúc câu lnh, cách khai báo d liu, khung chng trình hp ng, các cu trúc lp trình c bn, và các ví d c bn rèn luyn k nng lp trình bng các lnh gi nh ca vi x lý. Chng 4 cung cp các kin thc v vic thit k các h thng vi x lý chuyên dng bao gm c vic thit k h thng phn cng và phn mm vi x lý. Chng 5 mô t v cu trúc hot đng ca các vi mch h tr vào ra song song 8255 và vào ra ni tip 8251. Chng 6 mô t v vi điu khin 8051 bao gm v cu trúc các khi mch phn cng, v tp lnh và lp trình cho vi điu khin 8051. Chng 7 mô t vic thit k h thng đo đ rng xung và truyn d liu ni tip bng 8051. Vi các ví d này sinh viên có th tip cn v vic thit k các ng dng nh dùng vi điu khin. Chng 8 là các gii thiu v b vi điu khin 32 bit ca Motorola MC68332. ây là b vi điu khin có các tính nng rt mnh đc ng dng nhiu trong các thit b điu khin hin nay. Mong rng tp bài ging này đáp ng đc nhu cu ging dy môn hc k thut vi x lý ti hc vin, và kích thích đc s hng thú ca hc sinh – sinh viên trong vic nghiên cu ng dng vi x lý trong k thut và đi sng hàng ngày. Rt mong nhn đc nhiu ý kin đóng góp đ bài ging ngày càng đc hoàn thin hn. Tác gi OPEN.PTIT.EDU.VN MC LC Trang Chng 1 : Kin trúc ca h vi x lý (2 tit) 1.1 T chc chung ca h vi x lý 1.1.1. Công ngh LSI và s ra đi ca b vi x lý. 1.1.2. Phn cng và phn mm ca h thng vi x lý. 1.1.3. Tng quan v phn cng h thng vi x lý. 1.1.4. Tng quan v phn mm và s phát trin ca ngôn ng phn mm. 1.2 T chc b nh ca h vi x lý 1.2.1 Cu trúc và nguyên tc làm vic ca b nh ROM , EPROM . 1.2.2 Cu trúc và nguyên tc làm vic ca b nh SRAM , DRAM . 1.2.3 T chc b nh 1.3 Vào ra trong h thng vi x lý. 1.3.1 Cu trúc và nguyên tc làm vic ca cng vào / ra. 1.3.2 Mch ba trng thái và mch cài 1.3.3 Các cng vào / ra đn gin. Chng 2 : Nguyên tc làm vic ca b vi x lý h 80X86 Intel (6 tit) 2.1 Cu trúc ca b vi x lý 80286 Intel 2.1.1 S đ khi ca b vi x lý 80286 Intel 2.1.2 Khi to đa ch (AU) 2.1.3 Khi ghép kênh (BU) 2.1.4 Khi lnh (IU) 2.1.5 Khi thc hin lnh (EU) 2.2 Các thanh ghi ca b vi x lý 80286 Intel . 2.2.1 Chc nng và nhim v ca các thanh ghi đa nng . 2.2.2 Các thanh ghi qun lý đon 2.2.3 Thanh ghi c trng thái 2.2.4 Các thanh ghi đc bit 2.3 Nguyên tc làm vic ca b vi x lý 80286 Intel . 2.3.1 nh ngha chu k lnh và chu k máy 2.3.2 Qun lý b nh thc và b nh o 2.3.3 Trng thái b vi x lý khi khi đng 2.3.4 Ch đ ngt và các đu ngt ca b vi x lý 2.4 Các b vi x lý cp cao ca Intel Chng 3 : Lp trình Assembly cho h vi x lý Intel (6 tit) 3.1 Cu trúc ca hp ng. 3.1.1 B ký t t khóa ca hp ng 3.1.2 Các lnh ch dn trong hp ng 3.1.3 Khung ca file chng trình ngun Assembly 3.2 Tp lnh ca b vi x lý 80X86 Intel 3.2.1 Nhóm lnh chuyn d liu 1 1 1 2 3 4 4 5 7 7 10 10 10 11 14 14 15 15 15 15 15 15 16 17 18 20 21 21 25 35 36 40 43 43 44 44 48 50 54 OPEN.PTIT.EDU.VN 3.2.2 Nhóm lnh x lý d liu. 3.2.3 Nhóm lnh chuyn điu khin 3.3 Lp trình hp ng cho h vi x lý Intel 3.3.1 Lp trình chuyn mng d liu 3.3.2 Lp trình chuyn đi mã (nh phân , hexa , thp phân , ascii) 3.3.3 Lp trình điu khin thit b ngoi vi Chng 4 : Thit k h vi x lý chuyên dng (6 tit) 4.1 Trình t thit k h vi x lý chuyên dng 4.2 T chc phn cng cho h vi x lý chuyên dng . 4.2.1 La chn b vi x lý 4.2.2 T chc không gian nh thc và đnh v ROM , RAM 4.2.3 Thit k các ngoi vi theo yêu cu 4.3 Xây dng phn mm cho h vi x lý 4.3.1 Xây dng thut toán và lu đ thut toán cho h vi x lý 4.3.2 Vit chng trình ngun bng Assembly cho h vi x lý 4.4 Dch và np chng trình vào ROM cho h vi x lý Chng 5 : Các chip IC h tr cho h vi x lý (4 tit) 5.1 Chip vào / ra lp trình 8255 5.1.1 Cu trúc ca chip 8255 5.1.2 Các ch đ làm vic ca chip 8255 5.1.3 Kt ni 8255 vi h thng vi x lý 5.1.4 Lp trình khi to ch đ làm vic cho chip 8255 5.2 Chip truyn tin ni tip USART 8251 5.2.1 Ch đ truyn tin đng b và cn đng b 5.2.2 Cu trúc ca chip USART 8251 5.2.3 Các ch đ làm vic ca chip USART 8251 5.2.4 Ghép chip USART 8251 vi h vi x lý 5.2.5 Lp trình khi to ch đ làm vic cho chip USART 8251 Chng 6 : Vi điu khin 8 bit 8051 (8 tit) 6.1 Cu trúc và chc nng ca vi điu khin 8051. 6.1.1. Gii thiu v các b vi điu khin. 6.1.2. Cu trúc tng quát ca các b vi điu khin. 6.1.3. Mô t phn cng các b vi điu khin h MSC-51 6.2 Giao tip vi b nh ngoài cho vi điu khin 8051. 6.2.1. Truy xut b nh chng trình bên ngoài. 6.2.2. Truy xut b nh d liu bên ngoài. 6.2.3. B nh ngoài s dng chung cho chng trình và d liu 6.3 Hot đng timer ca 8051 6.3.1. Gii thiu. 6.3.2. Các ch đ timer và c báo tràn. 6.3.3. Ngun xung nhp. 6.3.4. Cho chy, dng và điu khin các timer. 6.3.5. Khi đng và truy xut các thanh ghi timer. 56 61 62 63 64 67 72 72 74 74 74 78 82 82 87 87 92 92 92 93 98 99 101 101 104 106 107 110 120 120 120 120 121 130 131 131 134 134 134 136 137 138 139 OPEN.PTIT.EDU.VN 6.4 B điu khin truyn tin ni tip UART ca 8051. 6.4.1 Gii thiu. 6.4.2 Thanh ghi điu khin cng ni tip. 6.4.3 Các ch đ hot đng 6.4.4 Khi đng và truy xut các thanh ghi cng ni tip 6.4.5 Truyn thông tin trong h thng đa x lý. 6.4.6 Tc đ cng ni tip. 6.5 Ngt ca vi điu khin 8051. 6.5.1. Gii thiu. 6.5.2. T chc ngt ca 8051. 6.5.3. Các vector x lý ngt. 6.5.4. Thit k chng trình dùng các ngt. 6.5.5. Các ngt ca 8051 6.6 Tp lnh và hng dn lp trình trên 8051. 6.6.1 Các ch đ đa ch. 6.6.2 Tp lnh ca 8051. 6.6.3 Chng trình hp ng 8051. 6.7 B nh ROM ca vi điu khin 8051. Chong 7 : Thit k h thng chuyên dng trên on – chip 80C51 (4 tit) 7.1 Thit k h đo thông s tín hiu xung 7.1.1 Nguyên tc đo đ rng xung 7.1.2 S đ phn cng ca h đo 7.1.3 Xây dng chng trình điu khin 7.2 Thit k h truyn tín hiu ni tip 7.2.1 S đ kt ni phn cng h thng vi điu khin truyn d liu ni tip. 7.2.2 Xây dng chng trình điu khin. Chng 8 : Vi điu khin 32 bit MC68332 (9 tit) 8.1 Cu trúc và chc nng thành phn ca on – chip 32 bit MC68332 8.2. Mô đun tích hp h thng SIM. 8.2.1. Khi đnh cu hình và bo v h thng. 8.2.2. Khi to clock cho h thng. 8.2.3. Khi giao tip BUS bên ngoài. 8.2.4. Khi to tín hiu chn mch. 8.2.5. Các ngõ vào ra đa dng. 8.2.6. Reset 8.2.7. Ngt 8.2.8. Khi kim tra phn cng 8.3 B vi x lý 8.3.1. Các mô hình lp trình. 8.3.2. Thanh ghi trng thái chng trình 8.3.3. Ch đ g ri. 8.4 Khi x lý thi gian TPU 8.4.1. Các khi chc nng trong TPU. 8.4.2. Các chc nng thi gian ca TPU. 8.5 Mô đun ni tip theo hàng đi QSM 140 140 140 141 143 145 145 147 147 148 149 151 152 153 153 157 159 168 173 173 173 174 175 181 181 181 189 189 191 195 195 195 196 197 198 199 200 200 201 202 203 203 204 206 210 OPEN.PTIT.EDU.VN 8.6 TRURAM 8.6.1. Khi thanh ghi ca TPU RAM. 8.6.2. Hot đng ca TPURAM 8.7 Lp trình hp ng cho vi điu khin MC68332 8.7.1 Các ch đ đa ch trong chng trình hp ng MC68332. 8.7.2 Tp lnh ca MC68332 8.7.3 Khuôn dng chng trình ngun. 8.7.4 Lp trình khi đng SIM. 8.7.5 Lp trình đnh cu hình cho RAM ni. 8.7.6 Lp trình cho QSM. 8.7.7 Lp trình cho TPU. HNG DN VÀ ÁP S BÀI TP CÁC CH VIT TT TÀI LIU THAM KHO 212 213 214 214 214 215 225 227 229 229 232 237 246 251 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý CHNG 1: KIN TRÚC CA H THNG VI X LÝ Gii thiu: Trc ht trong chng này sinh viên cn nm đc các khái nim v b vi x lý nh : mc đích s ra đi ca b vi x lý, các khi chc nng c bn ca b vi x lý, nguyên tc x lý các công vic và bài toán ca b vi x lý, lnh ca b vi x lý, chng trình mà các b vi x lý thc hin, chc nng ca phn cng và phn mm trong h thng vi x lý, các khi chc nng phn cng trong h thng vi x lý và chc nng ca chúng, các tín hiu kt ni các khi chc nng phn cng, phn mm phát trin ca ngôn ng phn mm h thng vi x lý, lnh mã máy, lnh gi nh, nguyên tc hình thành ngôn ng cp cao, các chng trình hp ng, các chng trnh ngôn ng cp cao và vic thc hin các chng trình này trong h thng vi x lý. Tip theo chng này cung cp các kin thc v b nh bán dn. Sinh viên cn nm đc nguyên tc hot đng ca b nh bán dn, s khác nhau gia các b nh ROM và các b nh RAM, gia các loi b nh ROM và gia các loi b nh RAM, và quan trng nht là các t chc các b nh trong h thng vi x lý, phng pháp gii mã đa ch b nh trong các h thng vi x lý. Phn cui cùng sinh viên cn nm đc các kin thc v vào ra, cu trúc ca các vi mch s đm, cài và nguyên tc làm vic ca chúng trong các h thng vi x lý, trng thái tr kháng cao và ý ngha ca chúng trong kt ni h thng vi x lý. Và cng ging nh b nh cn nm rõ nguyên tc gii mã đa ch vào ra trong các h thng vi x lý. 1.1. T CHC CHUNG CA H THNG VI X LÝ 1.1.1. Công ngh LSI và s ra đi ca các b vi x lý Trong k thut s, chúng ta đã đc làm quen vi công ngh ch to bán dn cho phép đt nhiu cng logic trong mt vi mch (hay mt mch tích hp IC – Integrated Circuits) vi din tích khong vài mm 2 . Nu s cng nh hn 15 đn v cng, chúng đc gi là mch tích hp mt đ nh SSI (Small Scale Integration). T 15 ti 100 đn v cng đc gi là mch tích hp mt đ va MSI, trên 100 cng là mch tích hp mt đ cao LSI và hàng triu đn v cng đc gi là mch tích hp mt đ rt cao VLSI. Vi công ngh ch to bán dn trên, hàng ngàn loi IC s khác nhau ra đi vi các chc nng khác nhau, nhng chúng đu có các tính cht chung nh: - u đc kt ni t các cng logic c bn. - D liu s đa ti các ngõ vào s đc bin đi theo mt hàm s nht đnh thành d liu trên các ngõ ra. Vi cu hình ni cng các cng logic c bn đ to thành mt IC s vi mt chc nng c th nh trên, làm vic s dng các IC s có các nhc đim nh: cùng mt chc nng nhng s dng nhiu ln trong mch, s phi s dng nhiu IC s. Khi mun thc hin các công vic khác nhau, cn thc hin các mch s khác nhau. Ví d, mt công vic yêu cu hai phép cng nh phân s phi s dng hai IC cng khác nhau. Nu có nhiu hn mt phép tính so vi mch đã thc hin s cn phi làm mt mch khác. Vi s ra đi ca công ngh LSI, cho phép tích hp rt nhiu cng logic trong mt vi mch nh, ngi ta ngh đn chuyn thit k mt IC s có th thc hin mi chc nng s mà không cn phi thay đi mch đin. Nguyên tc thc hin ca loi IC s này có th biu din trong s đ khi hình 1.1. 1 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý S đ bao gm khi các hàm s c bn và các b đm đc kt ni vi nhau thông qua các mch kim soát (không kt ni c đnh, mà ch kt ni khi có các tín hiu cho phép). D liu có th di chuyn t b đm này ti b đm khác và t các b đm ti x lý ti các hàm c bn khi có các tín hiu cho phép thích hp. Mt chc nng s phc tp (mt bài toán hay mt công vic nào đó), thay vì phi thc hin bng mt mch s ni cng, có th thc hin tng bc bng cách tun t thc hin các hàm s c bn trong IC này. Vi cu hình này, s đ có th thc hin mi chc nng s phc tp mà không cn thay đi mch kt ni các IC s. ây là cu hình c bn nht ca mt b vi x lý. Chn hàm x lý d liu Chn b đm cung cp d liu Các hàm s c bn B đm B đm B đm B đm … Hình 1.1: S đ khi cu to c bn ca vi x lý. Nh vy vi x lý là mt IC s có tt c các hàm s c bn, đ thc hin mt chc nng s phc tp nó s tun t thc hin các chc nng s c bn theo mt trình t thích hp. thc hin mt chc nng s c bn, cn phi cung cp cho vi x lý các tín hiu chn d liu trong các b đm và tín hiu chn hàm s x lý d liu đó. Công vic này đc gi là cung cp mt lnh cho vi x lý. thc hin mt bài toán hay mt công vic nào đó, cn phi thc hin tun t các hàm s c bn theo mt trình t nht đnh, có ngha là phi cung cp cho vi x lý mt tp hp các lnh sp xp theo mt gii thut hp lý gi là mt chng trình. 1.1.2. Phn cng và phn mm ca h thng vi x lý Vi cu to bao gm các hàm s c bn và các b đm nh đã mô t trên, các b vi x lý không th hot đng mt mình, mà chúng cn đc kt ni ghép vi các mch ph cn nh: mch cung cp xung nhp, b nh lu tr chng trình, các giao tip đ liên lc vi ngi s dng hay thit b điu khin. Nguyên tc cu to và cách thc kt ni gia vi x lý và các mch ph cn cn thit ca nó đc gi là công ngh phn cng ca h thng vi x lý (Hardware). H thng mch đin t s Các thit b xut nhp và chp hành điu khin Các chng trình phn mm Hình 1.2: S đ khi mô t hot đng ca h thng vi x lý. h thng mch phn cng đã đc kt ni đúng có th thc hin mt bài toán, mt công vic, cn cung cp cho vi x lý mt chng trình thích hp. Công vic to ra các chng 2 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý trình cung cp cho các h thng vi x lý hot đng đc gi chung là công ngh phn mm (Software). Có th mô t c ch ca mt h thng vi x lý trên hình 1.2. 1.1.3. Tng quát v phn cng h thng vi x lý Phn cng mt h thng vi x lý bao gm 3 khi mch chính trên hình 1.3 bao gm: - B vi x lý, hay còn đc gi là đn v x lý trung tâm CPU (Central Processing Unit) có nhim v thc hin tt c các lnh mà chng trình yêu cu. Nó đóng vai trò là ch trong h thng, quyt đnh s hot đng ca các linh kin khác trong mch. - Khi b nh lu tr các chng trình cung cp cho vi x lý thc hin, ngoài ra nó còn s dng lu tr các bin trung gian cng nh cui cùng trong các quá trình tính toán. - Các b vào ra kim soát vic truyn d liu gia CPU và các thit b ngoi vi nh bàn phím, màn hình,…. Các thit b ngoi vi có th là các thit b cho phép h thng vi x lý và ngi s dng có th liên lc vi nhau, hoc các thit b thc hin mt công vic nào đó theo s điu khin ca vi x lý. Trong h thng vi x lý, CPU đóng vài trò là thành phn điu khin kim soát mi hot đng ca các vi mch ph tr (b nh và vào ra) khác. Vì vy, các mch ph tr s đc kt ni vi CPU bng mt h thng đng dn đin gi là BUS. BUS đc chia thành 3 loi: BUS d liu, BUS đa ch và BUS điu khin. BUS d liu có nhim v truyn d liu gia CPU và các b nh hoc vào ra đ các thành phn trong h thng có th hiu đc nhau. Ví d nh: các lnh đc CPU ly t b nh qua BUS d liu, hot đng ca các thit b ngoi vi đc CPU điu khin và kim soát bng BUS d liu. Các CPU truyn thng s dng mt BUS d liu duy nht đ truyn d liu vi tt c mi ni trong h thng, vì vy đ điu khin đc tng thành phn mt cách đc lp, ti mt thi đim thông thng CPU ch truyn d liu vi mt v trí duy nht, v trí này đc xác đnh bng trng thái ca BUS đa ch. H thng phi đc kt ni sao cho ng vi mt đa ch mà CPU to ra, ch có mt v trí duy nht đc xác đnh ti, công vic này đc gi là gii mã đa ch trong h thng vi x lý. Ngoài ra b nh hoc vào ra, (xác đnh bng BUS đa ch) có th có nhiu ch đ hot đng khác nhau vi CPU, các ch đ này đc thông báo qua li vi CPU thông qua BUS điu khin. Ví d, khi đc d liu t b nh CPU thông báo bng tín hiu MEMRD (memory read) tích cc, còn khi ghi d liu ti b nh nó thông báo bng tín hiu MEMWR. CPU B nh I/O Thit b ngoi vi Chng trình Hình 1.3: S đ khi h thng vi x lý 3 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý 1.1.4. Tng quát v phn mm và s phát trin ca các ngôn ng phn mm Nh đã bit, h thng vi x lý là mt h thng mch đin t s hot đng theo chng trình. Vì là h thng mch đin t s, nên các chng trình cung cp cho vi x lý hot đng phi di dng 0, 1 gi là chng trình mã máy. Nhng do ngôn ng máy ch đn gin là t hp ca các bit 0 và 1 nên rt khó nh, khó kim tra đi vi ngi s dng. khc phc nhc đim này, ngi ta đt cho mi lnh mã máy thc hin mt chc nng s c bn mt tên d nh hn gi là mã gi nh. Khi lp trình ngi ta s dng các lnh gi nh này, to thành chng trình hp ng (assembly), đ vi x lý thc hin đc chng trình cn phi dch nó ra chng trình mã máy. Quá trình dch mt chng trình hp ng thành mt chng trình mã máy, đc gi là quá trình hp dch (assembler). Hp dch có th thc hin bng cách tra bng tp lnh, khi có máy vi tính và các công c son tho lu tr, ngi ta thc hin các chng trình hp dch đ quá trình hp dch nhanh chóng và chính xác hn. Do ch đn gin là tên ca mt lnh c bn ca vi x lý, nên các mã gi nh vn cha thc s d dàng khi lp trình, các chng trình hp ng thng không có cu trúc và rt khó kim tra phát hin li cng nh lu tr s dng lâu dài. Cng theo cách trên, ngi ta vit ra các chng trình con hp ng thc hin mt chc nng thông dng ri đt thành mt lnh ngôn ng cp cao. Có rt nhiu ngôn ng cp cao khác nhau ra đi nh Pascal, C, basic …. thc hin các chng trình ngôn ng cp cao, cng cn phi dch chúng v dng mã máy. Quá trình này đc gi là thông dch hoc biên dch. Thông dch là quá trình dch tng lnh ngôn ng cp cao ra mt chui lnh mã máy đ vi x lý thc hin, sau đó mi tip tc vi lnh cp cao k tip. Còn biên dch là dch đng thi chng trình ngôn ng cp cao ra chng trình mã máy, sau đó mi cung cp cho vi x lý thc hin chng trình mã máy đó. Chng trình ngôn ng cp cao H thng mch đin t s Chng trình hp ng (các lnh gi nh) Chng trình mã máy (tp hp các bit 0 và 1 ) Hình 1.4: S phát trin ca ngôn ng phn mm. 1.2. T CHC B NH CA H THNG VI X LÝ Trong h thng mch đin t phn cng ca h thng vi x lý mô t trên hình 1.3, b nh là các IC nh đc gi là b nh bán dn hay b nh chính ca h thng vi x lý. Ngoài b nh bán dn, h thng vi x lý còn có các thit b khác s dng đ lu tr d liu và chng trình, đó là các thit b nh ngoài nh: đa cng, đa mm, đa quang hc …. Chúng đóng vai trò là các thit b ngoi vi ca h thng. Phn này ch mô t v cu to và nguyên tc hot đng ca các loi b nh bán dn. B nh bán dn đc chia thành hai loi chính: b nh ch đc ROM (Read Only Memory) và b nh có th đc ghi đc hay còn gi là b nh truy cp ngu nhiên RAM (Random Access Memory). Tuy nhiên các tên gi trên ch mang tính cht tng đi, b nh ROM cn phi đc ghi d liu trc khi đc, mi loi ROM khác nhau s có cách ghi d liu khác nhau. B nh truy cp ngu nhiên, khác vi b nh truy cp tun t là có th truy cp bt k d liu nào mt cách tc thi, mà không phi truy cp tun t. Các b nh ROM và RAM đu có th truy cp tun t. 4 OPEN.PTIT.EDU.VN Chng 1: Kin trúc ca h thng vi x lý Trong các h thng vi x lý, b nh ROM đc s dng đ ghi các chng trình và d liu c đnh nh: chng trình khi đng h thng, chng trình ROM BIOS ca máy tính, các chng trình điu khin hot đng ca các h thng vi x lý không có b nh ngoài …. Các loi b nh ROM bao gm: Mask ROM là ROM đc ghi d liu ngay t khi sn xut không th thay đi đc. PROM là loi ROM lp trình đc mt ln bi ngi s dng. EPROM là b nh ROM có th lp trình bng đin và xoá bng tia cc tím, EEPROM là ROM lp trình và xoá nhiu ln bng đin. B nh RAM đc s dng làm ni lu tr các bin s ca chng trình, nó cng có th s dng làm ni cha các chng trình np vào t các thit b nh ngoài đ CPU thc hin. B nh RAM đc chia thành hai loi chính là: RAM tnh SRAM và RAM đng DRAM. SRAM lu tr d liu theo nguyên tc ca các Flip – Flop, nên nó s lu tr d liu ghi vào nó cho đn khi có mt d liu khác đc ghi đè lên, hoc cho đn khi mt ngun cung cp. DRAM lu tr d liu bng các t nh nên các mc 1 sau mt thi gian s b tiêu hao qua các mch ph cn, vì vy DRAM yêu cu chu k làm ti. 1.2.1. Cu trúc và nguyên tc làm vic ca b nh ROM Hình 1.5 mô t nguyên tc cu to ca b nh PROM. Trong hình v ma trn nh bao gm 4 hàng và 8 ct. Ti mt thi đim tng ng vi trng thái hai ngõ vào A1A0 s có 1 trong 4 hàng mang trng thái 0. Trng thái ca 8 ct s tu thuc vic ni hay không ni hàng và ct tng ng bng diode. Tng ng vi đim ni trng thái ca ct s bng 0, không ni là 1. ng vi trng thái ca ngõ vào A2 b multiplex s chn 4 ct T3 – T0 hoc P3 – P0 cung cp ra các đng D3 – D0. Nh vy b nh s bao gm 8 ô nh, mi ô nh cha 4 bit d liu. ng vi mt trng thái ca A2A1A0 s có mt ô nh đc chn. +Vcc T3 P3 T2 P2 T1 P1 T0 P0 D3 D2 D1 D0 A0 A1 A2 Gii mã đa ch Multiplex Hình 1.5: Nguyên tc cu to ca b nh ROM. Mi loi b nh ROM s có cách kt ni các đim ca ma trn nh khác nhau nh trên hình 1.6. Mask ROM có các đim ca ma trn nh đc kt ni ngay khi sn xut. B nh PROM kt ni các đim ma trn nh bng các diode và các cu chì mnh, khi lp trình cn cung cp dòng đin đ ln đ làm đt các cu chì ti các đim mun lu tr các bit 1. i vi các b nh EPROM và EEPROM các đim ma trn nh đc kt ni bng các transistor MOS, khi lp trình cn cung cp đin trng ca đin áp cao đ các ht him đ nng lng chuyn qua bán dn cc cng, kênh dn mt kh nng dn đin, đim ma trn gi bit 1. Nu mun xoá các bit 1 đã ghi có 5 [...]... Trong ch ng này c n nh các khái ni m: Vi x lý là m t vi m ch s có th th c hi n c t t c các ch c n ng c a các vi m ch s khác b ng cách th c hi n tu n t các ch c n ng s c b n O M t l nh c a b vi x lý là chu i các bit 0, 1 cung c p n ng s c b n c a nó M t ch ng trình vi x lý là m t chu i các l nh công vi c c n th c hi n có h th ng vi x lý ho t m m ho t ng úng ng vi x lý th c hi n c m t ch c c s p x p theo... và 256KB th t : C00000H FFFFFH 9 Ch Công vi c xác l pb n b nh 1.3 nh vùng ng 1: Ki n trúc c a h th ng vi x lý a ch cho t ng IC nh trong m t h th ng vi x lý VÀO RA TRONG H TH NG VI X c g i là LÝ N P TI T ED U V N 1.3.1 C u trúc và nguyên t c làm vi c c a c ng vào ra Trong h th ng vi x lý, thông th ng s d ng nhi u thi t b ngo i vi khác nhau, các thi t b ngo i vi này s d ng giao ti p v i ng i s d ng,... 4: Th c hi Bài 5: Th c hi Bài 6: Th c hi các b ng 1: Ki n trúc c a h th ng vi x lý 13 Ch CH ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 NG 2: NGUYÊN T C LÀM VI C C A B H INTEL 80X86 VI X LÝ C U TRÚC C A B VI X LÝ 80286 INTEL TI 2.1 T ED U V N Gi i thi u: N i dung ch ng này tr c h t gi i thi u v c u trúc c a b vi x lý 80286 và ch c n ng các kh i m ch c a nó nh : kh i giao ti p BUS (BU) tác... kh i b vi x lý 80286 14 Ch 2.1.1 B - S vi x Kh Kh Kh Kh ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 kh i c a vi x lý 80286 Intel lý 80286 c c u t o t 4 kh i ch c n ng có th làm vi c song song: i giao ti p BUS : BU (Bus Unit) i gi i mã l nh : IU (Instruction Unit) i th c hi n l nh : EU (Execution Unit) i t o a ch : AU (Address Unit) ED U V N 2.1.2 Kh i t o a ch (AU) AU m b o vi c qu n lý, b... 24 Ch ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 ED U V N 2.3.2 Qu n lý b nh th c và b nh o 2.3.2.1 Qu n lý b nh th c Trong ch a ch th c 80286 qu n lý b nh v i 20 ng a ch A0 – A19, 20 bit ia ch v t lý t CPU s c c p ra 20 ng tín hi u này t o ra 20 bit a ch v t lý 80286 s d ng 2 a ch 16 bit c g i là các a ch logic là: a ch o n (Segment) và a ch d i (Offset) a ch v t lý 20 bit = a ch o n 16 bit... qu n lý a ch o c hi u là vi c th c hi n m t t p h p các ti n trình g n v i m t tr ng thái xác nh c a b vi x lý Không gian nh luôn g n v i nhi m v , các không gian nh dành riêng cho m t nhi m v c g i là không gian nh c c b Không gian nh mà t t c các nhi m v u có th thâm nh p c g i là không gian nh toàn c c, nguyên lý này c bi u di n trên hình 2.12 M t a ch logic trong ch ng trình ch y trên vi x lý 80286... và 213 = 8912 m ng nh c c b Nh v u b ch n m ng ch th c 214 = 16384 m ng nh khác nhau 25 ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 O PE N P TI T ED U V N Ch 26 ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 O PE N P TI T ED U V N Ch 27 Ch ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 O PE N P TI T ED U V N Dung l ng nh l n nh t c a m t m ng nh là 64KB nên không gian nh o dành... và vào ra có th th c hi n c các ch ng trình h p ng vi t cho vi x lý h Intel (ch ng 3), sinh vi n c n nh các thanh ghi c a 80286, và các ch c n ng mà chúng m nh n bao g m: các thanh ghi a n ng, các thanh ghi o n, thanh ghi c tr ng thái và các thanh ghi c bi t c bi t chú ý t i s tác ng c a các c tr ng thái trong thanh ghi c hi u c nguyên lý ho t ng c a h th ng vi x lý c n c bi t quan tâm t i các chu k... qu n lý, b o v b nh , tu theo ch a ch các ch ng trình s s d ng các lo i a ch logic khác nhau, AU có nhi m v chuy n các a ch logic qu n lý trong ch ng trình ph n m m thành a ch v t lý cung c p t i BU giao ti p v i bên ngoài a ch v t lý là a ch cung c p tr c ti p cho b nh và vào ra, còn a ch logic là các giá tr c ch ng trình qu n lý s d ng t o ra a ch v t lý, ó chính là các a ch o n (segment) và a ch d... Extention): Cho bi t h th ng có b ng x lý toán h c ang làm vi c - PE (Protect Mode Enable): Cho phép ch b o v , khi bit này c l p 80286 chuy n qua ho c ng ch b o v Khi ã thi t l p, ch khi RESET bit này m i c xoá D15 D0 TS EM MP PE Hình 2.6: C u t o thanh ghi tr ng thái máy MSW 20 Ch ng 2: Nguyên t c làm vi c c a b vi x lý h Intel 80x86 2.3 NGUYÊN T C LÀM VI C C A B VI X LÝ 80286 ED U V N 2.3.1 nh ngh a . b vi x lý, nguyên tc x lý các công vi c và bài toán ca b vi x lý, lnh ca b vi x lý, chng trình mà các b vi x lý thc hin, chc nng ca phn cng và phn mm trong h thng vi. toán cho h vi x lý 4.3.2 Vi t chng trình ngun bng Assembly cho h vi x lý 4.4 Dch và np chng trình vào ROM cho h vi x lý Chng 5 : Các chip IC h tr cho h vi x lý (4 tit). thng vi x lý CHNG 1: KIN TRÚC CA H THNG VI X LÝ Gii thiu: Trc ht trong chng này sinh vi n cn nm đc các khái nim v b vi x lý nh : mc đích s ra đi ca b vi x lý,