Tài liệu Microprocessor System Design docx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.48 MB, 30 trang )
University of Technology 1
Microprocessor System Design
BÙI QUỐC BẢO
()
University of Technology 2
Tóm tắt
•
Tổng quan về hệ vi xử lý
•
Bộ nhớ
•
I/O
University of Technology 3
Tổng quan
General-purpose microprocessor
•
CPU for Computers
•
No RAM, ROM, I/O on CPU chip itself
•
Example ： Intel’s x86, Motorola’s 680x0
CPU
General-
Purpose
Micro-
processor
RAM ROM
I/O
Port
Timer
Serial
COM
Port
Data Bus
Address Bus
Many chips on mother’s board
General-Purpose Microprocessor System
University of Technology 4
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
University of Technology 5
Microprocessor vs. Microcontroller
Microprocessor
•
CPU là một chip riêng, RAM,
ROM, I/O, timer là các phần
riêng biệt
•
Người thiết kế tùy ý chọn kích
cỡ bộ nhớ, các cổng I/O …
•
Có thể mở rộng được
•
Đa chức năng
•
Đa mục đích
Microcontroller
•
CPU, RAM, ROM, I/O và
timer đều trong 1 chip
•
On-chip ROM, RAM và I/O
port là cố định
•
cho ứng dụng mà giới han về
giá cả, năng lượng và không
gian
•
Chỉ có 1 mục đích
University of Technology 6
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
University of Technology 7
Các tiêu chuẩn để lựa chọn vi điều khiển
•
Thỏa mãn các yêu cầu về khả năng
hoạt động và giá cả
–
Tốc độ, dung lượng ROM, RAM, số lượng ngoại
vi…
–
Dễ dàng nâng cấp
–
Giá cả
•
Các phần mềm phát triển:
–
assemblers, debuggers, C compilers, emulator,
simulator, technical support
•
Các chương trình nguồn đầy đủ và
đáng tin cậy.
University of Technology 8
Tiến trình thiết kế
(Design Process)
Hardware, Firmware and Software
University of Technology 9
Design Process Steps
•
Đặt yêu cầu
•
Đưa ra giải pháp.
•
Thiết kế phần cứng
•
Thiết kế phần mềm
•
Thử nghiệm
University of Technology 10
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
University of Technology 11
Sơ đồ khối một hệ vi xử lý cơ bản
University of Technology 12
University of Technology 13
University of Technology 14
Program
Memory
Data
Memory
Peripherals
24
16
Address
Address
Data
Data
Data
Bus
Address
Bus
WR RD Clk PSEN Reset
CPU
Address
Data
PSEN
WR
RD
WR
University of Technology 15
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 2
16
= 64K địa chỉ
University of Technology 16
•
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 …
University of Technology 17
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 = 2
10
Byte
•
1MB = 2
10
KB
•
1GB = 2
10
MB
•
…
University of Technology 18
•
Một bộ nhớ là một tập hợp các phần tử
nhớ
•
Mỗi phần tử có cùng độ rộng W (memory
width)
VD: W = 8, ta nói bộ nhớ được sắp xếp
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
University of Technology 19
CÁC LOẠI ROM
•
Mask Rom
•
PROM – OTP
•
EPROM – UV_EPROM
•
EEPROM
•
Flash memory
University of Technology 20
CÁC LOẠI RAM
•
SRAM
•
DRAM
•
NV-RAM
–
SRAM – CMOS
–
Internal lithium battery
–
Control circuitry to monitor Vcc
University of Technology 21
Memory Chip
6264
A0
A1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
A 7
A 8
A 9
A 10
A 11
A 12
CS2
I/O0
I/O 1
I/O 2
I/O 3
I/O 4
I/O 5
I/O 6
I/O 7
CS1
OE
WE
•
8K SRAM
•
to be specific:
–
8Kx8 bits SRAM
University of Technology 22
6264 Function Table
University of Technology 23
Memory Chip
2764
A0
A1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
A 7
A 8
A 9
A 10
A 11
A 12
VPP
Q0
Q 1
Q 2
Q 3
Q 4
Q 5
Q 6
Q 7
C
G
P
•
8K EPROM
•
to be specific:
–
8Kx8 bits EPROM
University of Technology 24
Chip enable
Output enable
University of Technology 25
Operating Modes
