MICROCOMPUTER và những ứng dụng của nó

Chương 1
GIỚI THIỆU
MICROCOMPUTER
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• “Micro – Computer” : những thiết bị bán
dẫn chứa các thành phần điện tử thực hiện
các chức năng : tính toán, điều khiển hệ
thống…, có thể lập trình được và có kích
thước nhỏ.
• Hardware + Software = Function Unit
Button switch
CPU
Memory
instructions
123
Hoạt động của máy tính bỏ túi
Vi xử lý - Vi điều khiển2
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• MicroComputer có mặt trong hầu hết các
thiết bị điện tử, kỹ thuật số, hệ thống điều
khiển… trong cuộc sống hiện nay
•Tại sao microcomputer được sử dụng rộng
rãi trong nhiều sản phẩm ?
Phím được nhấn
Thay đổi nội dung
Tia hồng ngoại
Hiển thị thông tin/
giao tiếp với trạm
Vi xử lý - Vi điều khiển3

KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Các bước cần thiết để phát triển chương
trình cho microcomputer
•Lập trình : viết và biên dịch chương trình (chuyển
chương trình sang dạng mã nhị phân mà
microcomputer có thể hiểu và thực thi)
•ICE control : gồm các board mạch dùng để “nạp”
chương trình đã được biên dịch cho micro-
computer, debug…
• Nhúng microcomputer đã có chương trình vào hệ
thống và bảo trì
Vi xử lý - Vi điều khiển4
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Kiến trúc của MicroComputer
Vi xử lý - Vi điều khiển5
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Kiến trúc của MicroComputer
•CPU : đơn vị xử lý trung tâm. CPU 4-bit, 8-bit,
16-bit, 32-bit, 64-bit.
• Memory : bộ nhớ chứa lệnh và dữ liệu, gồm 2 loại
là ROM và RAM.
• Input : thiết bị nhập liệu, ví dụ : bàn phím, công tắc,
cảm biến…
• Output : thiết bị xuất dữ liệu, ví dụ : monitor, lcd,
led 7 đoạn, led matrix…
• (Hình minh họa)
Vi xử lý - Vi điều khiển6

KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hoạt động của Microcomputer
•Chương trình được chứa trong bộ nhớ chương
trình.
• CPU thực hiện lặp đi lặp lại chu kỳ gồm 3 bước :
1. Đọc lệnh từ bộ nhớ (Instruction fetch)
2. Giải mã lệnh (Instruction decode)
3. Thực thi lệnh (instruction execute)
•Tại một thời điểm CPU chỉ thực thi một lệnh.
Thời gian thực hiện một lệnh phụ thuộc vào xung
“clock”.
•Một số kỹ thuật : pipeline, superscalar…
Vi xử lý - Vi điều khiển7
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hoạt động của Microcomputer
+
Vi xử lý - Vi điều khiển8
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Memory
• ROM (Read Only Memory)
•Mask ROM
• EPROM (Erasable programmable ROM)
• OTPROM (One times programmable ROM)
• EEPROM (Electrical Erasable programmable
ROM)
• Flash Memory
•…

• RAM (Random Access Memory)
• Static RAM
•Dynamic RAM
Vi xử lý - Vi điều khiển9
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Single-Chip / Multi-Chip Microcomputer
Single-Chip
Microcomputer
Multi-Chip
Microcomputer
Vi xử lý - Vi điều khiển10
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Dữ liệu trong bộ nhớ và giá trị nhị phân
• Trong xử lí số giá trị điện áp cao và thấp được
biểu diễn bởi hai giá trị 0 và 1, tất cả những
thông tin đều được biểu diễn bằng sự kết hợp
của 0 và 1.
•Một kí số nhị phân gọi là một bit, 8 bit kết hợp tạo
thành một byte. Nhiều byte kết hợp tạo word,
long word.
•Nội dung trong bộ nhớ là sự kết hợp các giá trị 0
và 1. Tuy nhiên chúng có ý nghĩa hoàn toàn khác
nhau, lệnh, dữ
liệu và kí tự đều được biểu diễn
bằng giá trị nhị phân.
Vi xử lý - Vi điều khiển11
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER

• Dữ liệu trong bộ nhớ và giá trị nhị phân
•Với mỗi vi điều khiển sử dụng ngôn ngữ máy
khác nhau.
•Vídụ lệnh ADD trong H8 và Z80 :
Lệnh ADD của H8
1000000000000001 ADD.B #1, R0L
Lệnh ADD của Z80
1100011000000001 ADD A, 1
Vi xử lý - Vi điều khiển12
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hệ thống số, BCD, mã ASCII
Data
Numeric Data
BCD code (Binary Coded Decimal)
Signed binary number
Unsigned binary number
Character Data ASCII code
Vi xử lý - Vi điều khiển13
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hệ thống số, BCD, mã ASCII
• Numeric data : thông thường các giá trị số là số
nguyên, có hai biểu thức số nguyên :
•Biểu diễn giá trị dương (unsigned).
•Biểu diễn cả giá trị dương và âm (signed) : hệ thống số
bù hai đươc sử dụng để biểu diễn.
•Vídụ : chuyển giá trị nhị phân không dấu sang giá trị
thập phân
Nhị phân 0 1 1 0 0 0 1 1

Trọng số
7
2
6
2
5
2
4
2
3
2
2
2
1
2
0
2
Thập phân : 64 + 32 +2 + 1 = 99
Vi xử lý - Vi điều khiển14
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hệ thống số, BCD, mã ASCII
• Numeric data :
•Vídụ biểu diễn số nguyên có dấu trong hệ thống số bù
hai (the 2’s complement) : dùng bit có trọng số cao nhất
để biết giá trị là dương hay âm.
0 0000101 (+5)
MSB : Nếu 0 thì >=0, 1 thì <0
Đảo bit : 00000101 (+5) Æ 11111010 (bù 1 của 5)
11111010 đảo từng bit trong giá trị ban đầu

+ 1 cộng với 1
11111011 (- 5) giá trí đã đổi dấu
Vi xử lý - Vi điều khiển15
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hệ thống số, BCD, mã ASCII
• Numeric data :
•Với n bit khi thể hiện giá trị không dấu sẽ thể hiện giá trị
trong tầm từ 0 Æ 2ⁿ-1, còn với giá trị có dấu từ (- 2
n-1
)
Æ 2
n-1
-1
•Vídụ về phép cộng :
Kí hiệu nhị phân Không dấuCódấu
11110010
+ 11111010
111101100
242
250
492
-14
-16
-20
Vi xử lý - Vi điều khiển16
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hệ thống số, BCD, mã ASCII
• Numeric data :

• BCD : đây là cách thể hiện giá trị thập phân bằng cách
dùng 4 bit để biểu diễn một kí số thập phân, nếu 8 bit
được dùng thì sẽ thể hiện giá trị thập phân từ 00 Æ 99
•Vídụ về BCD :
BCD code
0011 0100 (34)
+ 0100 1001 (49)
1000 0011 (83)
Vi xử lý - Vi điều khiển17
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
MICROCOMPUTER
• Hệ thống số, BCD, mã ASCII
• Character data :
•Mỗi kí tự được biễu diễn bởi n bit, mã ASCII (American
Standard Code for Information Interchange) dùng 7 bit
(0 Æ 127) để mã hóa một ký tự (dùng luôn 1 byte
nhưng bỏ bit 8). Mã từ 0 - 31 là các mã điều khiển như
CR=13 (Carriage Return), LF=10 (Line Feed), ESC=27
(Escape) mã 32 miêu tả ký tự trống, 33 miêu tả ký tự
Vi xử lý - Vi điều khiển18
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ HỌ H8SX
H8SX/1582
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
H8 MICROCOMPUTER
Vi xử lý - Vi điều khiển20
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
H8 MICROCOMPUTER
Vi xử lý - Vi điều khiển21

KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
H8SX MICROCOMPUTER
Vi xử lý - Vi điều khiển22
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
H8SX CPU
• CPU CISC 32-bit tốc độ cao.
• 8 thanh ghi đa dụng 32-bit (có thể sử dụng như
16 thanh ghi 16-bit hay 16 thanh ghi 8-bit).
• Tập lệnh gồm 87 lệnh.
• 11 phương thức định địa chỉ
• 2 thanh ghi nền :
• Vector base register
• Short address base register
• Quản lý 4-Gbyte không gian bộ nhớ chương trình
và dữ liệu.
• CPU có 4 chế độ hoạt động :
• Normal mode
• Middle mode
• Advanced mode
• Maximum mode
Vi xử lý - Vi điều khiển23
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
H8SX CPU
• Chế độ nguồn giảm
•Lệnh SLEEP chuyển sang chế đọ này.
•Lựa chọn tốc độ clock hoạt động của CPU
• Tính toán tốc độ cao
•Hầu hết các lệnh thông dụng thực thi trong 1 hoặc 2 chu kỳ.
•Cộng trừ hai thanh ghi 8/16/32-bit : 1 chu kỳ
• Nhân hai thanh ghi 8-bit x 8-bit: 1 chu kì

• Chia hai thanh ghi 16-bit ÷ 8-bit : 10 chu kì
• Nhân hai thanh ghi 16-bit x 16-bit : 1 chu kì
• Chia hai thanh ghi 32-bit ÷ 16-bit : 18 chu kì
• Nhân hai thanh ghi 32-bit x 32-bit : 5 chu kì
• Chia hai thanh ghi 32-bit ÷ 32-bit : 18 chu kì
Vi xử lý - Vi điều khiển24
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM
CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG
• Normal mode : không gian địa chỉ lớn nhất 64Kbyte
có thể truy xuất.
• Middle mode : Không gian địa chỉ lớn nhất có thể
truy xuất được là 16Mbyte (tổng của vùng chương
trình và dữ liệu). Đối với từng phần khác nhau thì,
đến 16 Mbyte cho vùng chương trình hoặc đến
64Kbyte cho vùng dữ liệu.
• Advance mode : Không gian địa chỉ lớn nhất 4
Gbyte có thể được truy xuất một cách tuyến tính. Đối
với các vùng khác nhau, vùng chương trình lên đến
16Mbyte và vùng dữ liệu lên
đến 4Gbyte có thể được
cấp phát .
• Maximum mode : Vùng không gian địa chỉ lớn nhất
có thể truy xuất một cách tuyến tính là 4Gbyte.
Vi xử lý - Vi điều khiển25
KH & KTMT ĐH Bách Khoa TP.HCM