Thiết kế hệ thống cân tự động sử dụng trong quá trình đóng gói sản phẩm

Tóm tắt nội dung
Luận văn trình bày một cách khái quát bài toán cân đóng bao trong công nghiệp cùng
cách giải quyết vấn đề, đồng thời, nghiên cứu một số thiết bị phần cứng cũng như các tiêu
chuẩn truyền thông được sử dụng trong công nghiệp. Các nghiên cứu này cho phép thiết kế
một hệ thống hoàn chỉnh phục vụ cho bài toán cân đóng bao và một số bài toán liên quan.
Từ đó luận văn mô tả một cách chi tiết một hệ thống thực đã được tác giả xây dựng và các
kết quả triển khai thực tế của nó trong nhà máy công nghiệp. Phần còn lại trình bày các
chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ lập trình C sử dụng trong bộ điều khiển.
Hi vọng, những kiến thức trong luận văn sẽ mang lại cái nhìn rõ ràng nhất cho người đọc
về các hệ thống điều khiển tự động nói chung và hệ thống cân đóng bao nói riêng.
i
Mục lục
Tóm tắt nội dung.................................................................................................................i
Mục lục .............................................................................................................................ii
Danh mục hình vẽ..............................................................................................................iv
Mở đầu...............................................................................................................................1
Chương 1: Tổng quan ......................................................................................................... 2
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................. 2
1.2 Bài toán cân đóng bao trong thực tế ........................................................................... 2
1.3 Nội dung của luận văn ............................................................................................... 3
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết ............................................................................... 4
2.1 Các khái niệm ............................................................................................................ 4
2.1.1 Các trạng thái của quá trình đóng bao ................................................................. 4
2.1.2 Các biến quá trình ............................................................................................... 5
2.2 Quá trình cân đóng bao: ............................................................................................. 5
2.2.1 Xung đầu ra ........................................................................................................ 7
2.2.2 Lưu đồ thuật toán ................................................................................................ 7
2.2.3 Quá trình cân phối liệu ........................................................................................ 9
2.3 Mạng truyền thông công nghiệp .............................................................................. 10
2.3.1 MODBUS ......................................................................................................... 10
2.3.2 CAN ................................................................................................................. 15

Chương 3: Nghiên cứu tính năng phần cứng ................................................................... 21
3.1 Vi điều khiển xử lý tín hiệu số 16 bit DSPIC 30F6010 ............................................. 21
3.1.1 Các tính năng chính ........................................................................................... 21
3.1.2 Module truyền thông không đồng bộ UART ..................................................... 24
3.1.3 Bộ điều khiển truyền thông CAN của dsPIC 30F6010 ....................................... 26
3.1.4 Bộ định thời TIMER ......................................................................................... 28
3.1.5 Bộ chuyển đổi tương tự - số ADC .................................................................... 30
3.2 Vi điều khiển PSOC ................................................................................................. 31
3.2.1 Các dòng vi điều khiển PSOC ........................................................................... 31
3.2.2 Vi điều khiển CY8C27443 ................................................................................ 32
3.2.3 Các khối số ....................................................................................................... 35
3.2.4 Bộ đếm COUNTER .......................................................................................... 36
ii
3.2.5 Config các khối UART .................................................................................... 37
3.3 Thiết bị cân .............................................................................................................. 38
3.3.1 Chức năng ......................................................................................................... 40
3.3.2 Cổng nối tiếp .................................................................................................... 40
Chương 4: Thiết kế hệ thống ........................................................................................... 44
4.1 Cấu trúc hệ thống ..................................................................................................... 44
4.1.1 Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................... 44
4.1.2 Khối giao tiếp người – máy ............................................................................... 45
4.1.3 Khối điều khiển ................................................................................................. 46
4.1.4 Khối cân ........................................................................................................... 47
4.1.5 Truyền thông trong hệ thống ............................................................................. 47
4.2 Phần mềm giám sát hệ thống .................................................................................... 48
Chương 5: Triển khai phần cứng và các kết quả đạt được ................................................ 49
5.1 Giao diện người – máy ............................................................................................. 49
5.1.1 Sơ đồ nguyên lý ................................................................................................ 49
5.1.2 Phương thức hoạt động ..................................................................................... 49
5.2 Bộ điều khiển .......................................................................................................... 50

5.2.1 Sơ đồ ............................................................................................................... 50
5.2.2 Phương thức hoạt động ..................................................................................... 50
5.3 Triển khai ứng dụng hệ thống tại nhà máy Phân lân Ninh Bình ................................ 51
Chương 6: Kết luận ......................................................................................................... 54
Phụ lục.............................................................................................................................55
Tài liệu tham khảo............................................................................................................90
iii
Danh mục hình vẽ
Hình 1: Quá trình cân đóng bao...........................................................................................4
Hình 2: Hệ thống cân đóng bao............................................................................................6
Hình 3: Sơ đồ quá trình cân đóng bao và xung điều khiển tương ứng..................................7
Hình 4: Lưu đồ thuật toán quá trình cân đóng bao...............................................................9
Hình 5: Hệ thống cân phối liệu............................................................................................9
Hình 6: Mô hình OSI của mạng truyền thông MODBUS...................................................10
Hình 7: Phạm vi định nghĩa của CAN trong mô hình OSI.................................................16
Hình 8: Sơ đồ khối bộ truyền dữ liệu UART......................................................................25
Hình 9: Sơ đồ khối bộ nhận dữ liệu UART........................................................................25
Hình 10: Sơ đồ khối module CAN của dsPIC 30F6010.....................................................27
Hình 11: Bộ định thời của dsPIC 30F6010.........................................................................29
Hình 12: Sơ đồ khối cấu trúc của PSoC CY8C27433.........................................................34
Hình 13: Các khối số của PSOC........................................................................................35
Hình 14: Sơ đồ khối bộ đếm của PSoC CY8C27433.........................................................37
Hình 15: Sơ đồ nguyên lý module UART của PSOC.........................................................38
Hình 16: Thiết bị cân Mettler Toledo IND130...................................................................39
Hình 17: Các cổng vào ra trên Mettler Toledo IND130......................................................40
Hình 18: Vị trí chốt của RS-232 và RS-485.......................................................................41
Hình 19: Sơ đồ khối hệ thống cân đóng bao.......................................................................45
Hình 20: Khối giao tiếp người-máy..................................................................................46
Hình 21: Khối điều khiển..................................................................................................47
Hình 22: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp người-máy.........................................................49

Hình 23: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển........................................................................50
Hình 24: Ảnh tủ điều khiển ...............................................................................................51
Hình 25: Ảnh mạch nguồn.................................................................................................52
Hình 26: Ảnh khối giao tiếp người máy.............................................................................52
Hình 27: Ảnh tủ van khí nén..............................................................................................53
Hình 28: Ảnh khối cân Mettler Toledo IND130.................................................................53
iv
Mở đầu
Theo định hướng phát triển kinh tế - xã hội của nước ta, Việt Nam phấn đấu đến năm
2020 sẽ trở thành một nước công nghiệp hiện đại. Để hướng tới mục tiêu này, chúng ta
đang xây dựng một hệ thống nhà máy, xí nghiệp lớn, hiện đại với các dây chuyền sản xuất,
lắp ráp, đóng gói... tương xứng. Trong đó, hệ thống cân đóng bao là một thành phần không
thể thay thế trong các nhà máy chế biến, tinh luyện, các khu chế xuất. Các hệ thống này có
tính tự động cao, dễ vận hành nhờ được điều khiển bằng máy tính hoặc các bộ vi xử lý.
Chúng dễ dàng được cài đặt, quản lý để thực hiện thao tác một cách chính xác với khối
lượng nguyên liệu cần đóng gói được đặt trước bởi người vận hành. Việc xây dựng những
hệ thống tự động trong công nghiệp nói chung và hệ thống cân đóng bao nói riêng là một
hướng đi khả thi và hứa hẹn đem lại hiệu quả kinh tế, ứng dụng cao.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, khi xây dựng các hệ thống điều khiển tự động,
nền tảng truyền thông trong hệ thống đều dựa vào các thiết bị đắt tiền của nước ngoài. Luận
văn hướng đến việc xây dựng một hệ thống cân đóng bao tự động dựa trên các linh kiện
thông dụng, giao tiếp dựa trên các chuẩn truyền thông công nghiệp. Do các yêu cầu về tính
khả thi cũng như tính kinh tế, cần lựa chọn một vi điều khiển cùng thuật toán điều khiển
hợp lý để khi kết hợp với chuẩn truyền thông sẽ mang lại hiệu quả cao nhất cho hệ thống.
Hệ thống sẽ được đưa vào phục vụ sản xuất trong dây chuyền đóng bao của Nhà máy Phân
Lân Ninh Bình.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Th.S. Đặng Anh Việt, người đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình làm luận văn. Em cũng xin gửi lời
cảm ơn tới TS. Trần Quang Vinh và các cán bộ phòng Robotic cùng toàn thể các thầy cô
giáo trong Khoa Điện tử - Viễn thông đã tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đề tài này.

Hà Nội, 5/2008
Đỗ Anh Tú
1
Chương 1: Tổng quan
1.1 Đặt vấn đề
Trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa ở nước ta hiện nay, việc tự nghiên
cứu chế tạo các hệ thống sản xuất, đóng gói tự động trong các nhà máy công nghiệp là một
vấn đề cấp thiết. Tuy nhiên, có một thực tế là hầu hết các dây chuyền công nghiệp như vậy
đều được nhập từ nước ngoài với chi phí rất cao. Các hệ thống này tuy hoạt động chính xác
và quản lý dễ dàng nhưng trong quá trình vận hành có thể gặp trục trặc do điều kiện thời
tiết khí hậu nóng ẩm ở nước ta. Khi những sự cố như vậy xảy ra, rất khó để chúng ta tự
khắc phục vì mỗi nhà cung cấp thường chọn cho mình những tiêu chuẩn cũng như công cụ
phát triển riêng. Do đó, không còn cách nào khác là phải mời các chuyên gia nước ngoài về
giải quyết sự cố với chi phí không hề rẻ. Điều đó chắc chắn có ảnh hưởng rất lớn đến khía
cạnh kinh tế của nhà sản xuất cũng như của cả nền kinh tế nước ta. Bên cạnh đó, việc giải
quyết các bài toán tự động hóa mà cụ thể ở đây là bài toán cân đóng bao là không quá phức
tạp và hoàn toàn khả thi, phù hợp với những kiến thức thu được trên giảng đường đại học
về điều khiển học, kỹ thuật điện tử, thiết kế mạch hay mạng truyền dữ liệu…
Chính vì những lý do đó, tôi muốn hướng đến việc nghiên cứu một hệ thống cân tự
động sử dụng trong quá trình đóng gói sản phẩm và giải quyết một số bài toán thực tiễn của
hệ thống. Hệ thống này cần được phát triển dựa trên các chuẩn quốc tế để có thể kết nối với
các thiết bị khác trong dây chuyền sản xuất. Việc xây dựng thành công một hệ thống như
vậy chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế lớn cũng như phần nào đóng góp vào sự nghiệp
công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước.
1.2 Bài toán cân đóng bao trong thực tế
Cân đóng bao là một bài toán được ứng dụng rất phổ biến ở các nhà máy chế biến
thực phẩm, sản xuất xi măng, lọc hóa dầu.v.v…Nguyên liệu sau khi đi qua một số quá trình
trở thành thành phẩm sẽ được đóng gói để vận chuyển và đưa ra thị trường tiêu thụ. Vấn đề
đặt ra là làm sao để đóng gói nhanh và đồng đều một lượng chính xác nguyên liệu định
trước (gọi là lượng đặt).

Bên cạnh bài toán cân đóng bao, một bài toán khác cũng thường gặp không kém là bài
toán cân phối liệu. Trong bài toán này, người ta phải đổ vào máy trộn một số loại nguyên
2
liệu nào đó với một tỷ lệ nhất định. Thực chất, việc giải bài toán cân phối liệu hoàn toàn
dựa trên lời giải của bài toán cân đóng bao, nhưng được áp dụng cho nhiều nguyên liệu một
lúc.
Sau khi xem xét những bài toán trên có thể nhận thấy việc xây dựng một hệ thống cân
tự động như vậy cần được dựa trên những thành phần cơ bản sau:
• Thiết bị cân chính xác, có độ tin cậy cao.
• Vi xử lý phù hợp điều khiển toàn bộ hệ thống.
• Hệ thống board mạch chủ, mạch nguồn, mạch điều khiển.
• Hệ thống mạng truyền thông (hay còn gọi là bus) đảm bảo kết nối tín hiệu giữa các
thành phần với nhau.
• Một giao diện thân thiện, linh hoạt dễ sử dụng cho người vận hành, chủ yếu là các công
nhân trình độ thấp.
1.3 Nội dung của luận văn
Luận văn chia làm 2 phần:
• phần một gồm các chương 2, 3 nghiên cứu các cơ sở lý thuyết và tính năng các linh kiện
chính phục vụ xây dựng các module trong hệ thống. Trong đó, chương 2 trình bày chi
tiết quá trình cân đóng bao cũng như lý thuyết về các mạng truyền thông sử dụng trong
công nghiệp, chương 3 tập trung nghiên cứu các tính năng của phần cứng (các vi điều
khiển và thiết bị cân sử dụng trong hệ thống).
• phần hai gồm các chương tiếp theo trình bày triển khai cụ thể hệ thống, chương 4 mô tả
một hệ thống thực được hướng đến, chương 5 là những kết quả đã đạt được và triển
khai ứng dụng trong thực tế.
3
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
2.1 Các khái niệm
2.1.1 Các trạng thái của quá trình đóng bao
Hình 1: Quá trình cân đóng bao

• Trạng thái sẵn sàng : hệ thống sẵn sàng làm việc, đợi tín hiệu báo có bao.
• Trạng thái trễ vào bao : hệ thống chờ một khoảng thời gian T
TA
từ khi có tín hiệu vào
bao cho đến khi bắt đầu ra lệnh mở các van xả.
• Trạng thái xả thô (coarse speed) : cả van xả thô và van xả tinh được mở, dòng liệu chảy
với tốc độ lớn.
• Trạng thái xả tinh (fine speed) : van xả thô đóng, chỉ còn van xả tinh hoặc cửa xả đóng
nhỏ lại với hệ thống chỉ có 1 cửa xả, dòng liệu chảy với tốc độ nhỏ.
• Trạng thái trễ ra bao : hệ thống chờ một khoảng thời gian T
E
từ khi đóng hết các van
(bao đầy) cho đến khi bắt đầu ra lệnh đẩy bao ra.
• Trạng thái ra bao : hệ thống ra lệnh đẩy bao ra, trong khoảng thời gian T
EM
, sau đó tự
động trở về trạng thái sẵn sàng, chuẩn bị xuất bao tiếp theo.
4
2.1.2 Các biến quá trình
• Lượng đặt (target weight): khối lượng nguyên liệu cần đổ vào bao để đóng gói và được
người điều khiển nhập vào trước khi bắt đầu quá trình.
• Lượng thực (real weight): khối lượng nguyên liệu thực tế trong bao sau khi kết thúc quá
trình.
• Điểm cắt thô (coarse weight): bộ điều khiển sẽ ra lệnh đóng van xả thô khi khối lượng
nguyên liệu trong bao đạt tới giá trị này.
• Điểm cắt tinh (fine weight): bộ điều khiển sẽ ra lệnh đóng van xả tinh khi khối lượng
nguyên liệu trong bao đạt tới giá trị này.
• Preact: khoảng thời gian chờ để ổn định hệ thống khi kết thúc quá trình.
• Lượng dư (preact weight): khối lượng nguyên liệu trong các đường ống sẽ tiếp tục đổ
xuống bao sau khi đã đóng các van.

• Sai số = lượng thực – lượng đặt. Sai số này cần nhỏ hơn dung sai cho phép (tolerance).
• Trạng thái bao bì: có hay không có bao bì.
• Trạng thái các cửa xả: các cửa xả đóng hay mở.
• Trạng thái van kẹp bao: van kẹp bao đóng hay mở.
2.2 Quá trình cân đóng bao:
Giải quyết bài toán cân đóng bao là tìm cách điều hòa một cách hợp lý nhất 2 yêu cầu
đặt ra: độ chính xác và thời gian, sao cho sai số giữa lượng thực và lượng đặt càng nhỏ
càng tốt và thời gian hoàn thành càng ngắn càng tốt.. Để giải quyết bài toán này, người ta
lắp đặt cho hệ thống 2 van xả nguyên liệu: van thô và van tinh. Điểm khác nhau giữa 2 kiểu
van này là đường kính miệng van (van thô lớn hơn van tinh, đồng nghĩa với lưu lượng
nguyên liệu được xả bởi van thô sẽ lớn hơn so với van tinh). Nhiệm vụ của 2 van này do
vậy cũng khác nhau. Van thô được sử dụng với mục đích đổ đầy phần lớn lượng nguyên
liệu cần đóng gói nhưng do tốc độ chảy nhanh nên không thể điều chỉnh một cách chính
xác lượng nguyên liệu mong muốn. Vì thế, người ta cần một van tinh với tốc độ chảy chậm
để dễ dàng bù thêm phần nguyên liệu còn thiếu. Các van này được đóng mở bằng xi lanh
khí nén.
5
Hình 2: Hệ thống cân đóng bao
Quá trình cân đóng bao có thể tóm tắt như sau. Đầu tiên, khi nhận được tín hiệu bắt
đầu, hệ thống kiểm tra sự có mặt của của bao bì bằng một sensor quang hoặc một công tắc
hành trình. Nếu có bao bì, sensor sẽ gửi tín hiệu về vi điều khiển để quá trình có thể được
bắt đầu; nếu không, hệ thống tiếp tục chờ đến khi có bao bì được đặt vào đúng vị trí. Lúc
này, lệnh mở các cửa xả nguyên liệu được phát đi, đồng thời cân điện tử bắt đầu làm việc,
liên tục gửi số liệu đo được về vi điều khiển. Vi điều khiển so sánh số liệu này với điểm cắt
thô định trước và sẽ phát lệnh đóng van thô khi khối lượng bao đạt đến mốc này. Khi đó,
van tinh vẫn mở, nhưng dòng liệu chảy vào bao với tốc độ thấp hơn. Vi điều khiển tiếp tục
so sánh số liệu thu về từ cân điện tử đến khi khối lượng bao đạt đến điểm cắt tinh để phát
lệnh đóng van tinh. Cần lưu ý là điểm cắt tinh luôn nhỏ hơn lượng đặt một chút bởi sau khi
đóng van tinh, vẫn còn một lượng nhỏ nguyên liệu tiếp tục đổ xuống bao (cũng vì lý do này
mà ta cần một thời gian trễ để ổn định hệ thống và để số liệu từ cân điện tử đưa về vi xử lý

được chính xác). Chính lượng nguyên liệu này là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sai số mà ta
cần giải quyết. Để giảm sai số trong những lần đóng gói tiếp theo, ta điều chỉnh lại điểm cắt
tinh bằng cách gán:
Điểm cắt tinh = Điểm cắt tinh cũ – Sai số x 50%.
VĐK
COARSE
FINE
DISCHARGE
CÂN
Giao diện
6
Kết thúc quá trình, vi điều khiển phát lệnh kẹp bao và sau đó đẩy bao ra ngoài.
Chu trình đóng bao vừa rồi được lặp đi lặp lại. Như vậy, rõ ràng sai số sẽ giảm và
lượng thực sẽ ngày càng tiến gần về lượng đặt qua từng lần đóng bao tiếp theo.
2.2.1 Xung đầu ra
Hình 3: Sơ đồ quá trình cân đóng bao và xung điều khiển tương ứng.
2.2.2 Lưu đồ thuật toán
Target weight
Coarse
Fine
Preact weight
Tolerance
Coarse
Fine
TOL detect
M1.4
7
Cân ≥ điểm cắt thô.
Kiểm tra bao bì.
Cân ≥ điểm cắt tinh.

Bắt đầu.
Mở các cửa xả (thô, tinh).
Đóng các van.
Đóng van thô.
Đợi delay – Thời gian ổn
định.
Cân. Tính sai số
E = lượng thực – lượng đặt.
Mở van kẹp bao, ra lệnh đẩy
bao.
Xác định lại điểm cắt tinh.
Cắt tinh = cắt tinh – E x 50%
Sai
Sai
Sai
Đúng
Đúng
Đúng
8
Hình 4: Lưu đồ thuật toán quá trình cân đóng bao
2.2.3 Quá trình cân phối liệu
Như đã đề cập ở phần trên, việc giải quyết bài toán cân phối liệu không khác so với
bài toán cân đóng bao. Giả sử chúng ta cần trộn 3 loại nguyên liệu A, B và C. Khi đó, 3 loại
nguyên liệu sẽ được dẫn qua 3 hệ thống van thô và van tinh riêng biệt. Lần lượt các nguyên
liệu này được đổ vào máy trộn theo lượng đặt sao cho phù hợp với tỷ lệ đã biết. Một điểm
cần lưu ý là do chỉ sử dụng một chiếc cân duy nhất để đo khối lượng nên lượng đặt cho
nguyên liệu B được tính bằng tổng lượng thực của nguyên liệu A đã có trong bao với khối
lượng nguyên liệu B cần đổ. Tương tự, lượng đặt cho nguyên liệu C được tính bằng tổng
lượng thực của nguyên liệu A và B đã có trong bao với khối lượng nguyên liệu C cần đổ.
Việc tính sai số cũng được tính toán như quá trình cân đóng bao. Nếu quá trinh lặp lại

nhiều lần, dễ thấy rằng sai số sẽ nhỏ dần theo từng lần đổ nguyên liệu.
Hình 5: Hệ thống cân phối liệu
VĐK
CÂN
3 rơ-le
9
2.3 Mạng truyền thông công nghiệp
Ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin là một trong những vấn đề cơ bản trong bất cứ
một giải pháp tự động hóa nào. Hệ thống cân đóng bao được xây dựng với một số khối
chức năng riêng biệt, được ghép nối với nhau qua một chuẩn truyền thông công nghiệp.
Ngoài ra, hệ thống còn phải ghép nối được với máy tính trung tâm phục vụ yêu cầu quản lý
sản phẩm. Phần này nghiên cứu một số chuẩn truyền thông được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp là Modbus và CAN. Hai chuẩn truyền thông này được rất nhiều hãng sản xuất
thiết bị hỗ trợ. Bên cạnh đó, linh kiện phục vụ xây dựng hệ thống cũng thông dụng, giá
thành không cao.
2.3.1 MODBUS
Modbus là một giao thức do hãng Modicon (thuộc AEG và Schneider Automation)
nghiên cứu phát triển. Theo mô hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn giao thức
và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy có thể được thực hiện trên các cơ chế vận chuyển
cấp thấp như TCP/IP, MAP (Manufacturing Message Protocol), Modbus Plus và ngay cả
qua đường truyền nối tiếp RS-232.
Hình 6: Mô hình OSI của mạng truyền thông MODBUS
Modbus định nghĩa một tập hợp rộng các dịch vụ phục vụ trao đổi dữ liệu quá trình,
dữ liệu điều khiển và dữ liệu chuẩn đoán. Tất cả các bộ điều khiển của Modbus đều sử
dụng Modbus là ngôn ngữ chung. Modbus mô tả quá trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển
10
với các thiết bị khác thông qua cơ chế yêu cầu/đáp ứng. Vì lý do đơn giản nên Modbus có
ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC của các nhà sản xuất khác. Cụ thể, trong
mỗi PLC người ta đều có thể tìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã đưa ra trong
Modbus. Đặc biệt trong các hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát (SCADA),

Modbus thường được sử dụng trên các đường truyền RS-232 ghép nối giữa các thiết bị dữ
liệu đầu cuối (PLC, PC, RTU) với thiết bị truyền dữ liệu (Modem).
2.3.1.1 Cơ chế giao tiếp
Cơ chế giao tiếp ở Modbus phụ thuộc vào hệ thống truyền thông cấp thấp. Cụ thể, có
thể phân chia ra hai loại là mạng Modbus chuẩn và Modbus trên các mạng khác (ví dụ
TCP/IP, Modbus Plus, MAP).
• Mạng Modbus chuẩn :
Các cổng Modbus chuẩn trên các bộ điều khiển của Modicon cũng như một số nhà
sản xuất khác sử dụng giao tiếp nối tiếp RS-232C. Các bộ điều khiển này có thể được nối
mạng trực tiếp qua modem. Các trạm Modbus giao tiếp với nhau qua cơ chế chủ/tớ
(Master/Slave), trong đó chỉ một thiết bị chủ có thể chủ động gửi yêu cầu, còn các thiết bị
tớ sẽ đáp ứng bằng dữ liệu trả lại hoặc thực hiện một hành động nhất định theo như yêu
cầu. Các thiết bị chủ thông thường là các máy tính điều khiển trung tâm và các thiết bị lập
trình, trong khi các thiết bị tớ có thể là PLC hoặc các bộ điều khiển số chuyên dụng khác.
Một trạm chủ có thể thông báo yêu cầu tới riêng một trạm tớ nhất định, hoặc gửi thông báo
đồng loạt tới tất cả các trạm tớ. Chỉ trong trường hợp nhận được yêu cầu riêng, các trạm tớ
mới gửi thông báo đáp ứng trả lại trạm chủ. Trong một thông báo yêu cầu có chứa địa chỉ
trạm nhận, mã hàm dịch vụ bên nhận cần thực hiện, dữ liệu đi kèm và thông tin kiểm lỗi.
• Modbus trên các mạng khác
Trong một số mạng như Modbus Plus và MAP sử dụng Modbus là giao thức cho lớp
ứng dụng , các thiết bị có thể giao tiếp theo cơ chế riêng của mạng đó. Ví dụ trong giao tiếp
tay đôi (Peer-to-peer), mỗi bộ điều khiển có thể đóng vai trò là chủ hoặc là tớ trong các lần
giao dịch (một chu kỳ yêu cầu-đáp ứng) khác nhau. Một trạm có thể cùng lúc có quan hệ
logic với nhiều đối tác, vì vậy nó có thể đồng thời đóng vai trò là chủ và tớ trong các giao
dịch khác nhau.
11
Nhìn nhận ở mức giao tiếp thông báo, giao thức Modbus vẫn tuân theo nguyên tắc
chủ/tớ mặc dù phương pháp giao tiếp mạng cấp thấp có thể là tay đôi. Khi một bộ điều
khiển gửi một yêu cầu thông báo thì nó đóng vai trò là chủ và chờ đợi đáp ứng từ một thiết
bị tớ. Ngược lại, một bộ điều khiển sẽ đóng vai trò là tớ nếu nó nhận được thông báo yêu

cầu từ một trạm khác và phải gửi trả lại đáp ứng.
• Chu trình yêu cầu - đáp ứng
Giao thức Modbus định nghĩa khuôn dạng của thông báo yêu cầu cũng như của thông
báo đáp ứng.
Một thông báo yêu cầu bao gồm các phần sau:
 Địa chỉ trạm nhận yêu cầu (0-247), trong đó 0 là địa chỉ gửi đồng loạt.
 Mã hàm gọi chỉ thị hành động trạm tớ cần thực hiện theo yêu cầu.
 Dữ liệu chứa các thông tin bổ sung mà trạm tớ cần cho việc thực hiện hàm được gọi.
 Thông tin kiểm tra lỗi giúp trạm tớ kiểm tra độ vẹn toàn của nội dung thông báo
nhận được.
Thông báo đáp ứng cũng bao gồm các thành phần giống như thông báo yêu cầu. Địa
chỉ ở đây của chính trạm tớ đã thực hiện yêu cầu và gửi lại đáp ứng. Trong trường hợp bình
thường, mã hàm được giữ nguyên như trong thông báo yêu cầu và dữ liệu chứa kết quả
thực hiện hành động, ví dụ nội dung hoặc trạng thái các thanh ghi. Nếu xảy ra lỗi, mã hàm
quay lại được sửa để chỉ thị đáp ứng là một thông báo lỗi, còn dữ liệu mô tả chi tiết lỗi đã
xảy ra. Phần kiểm lỗi giúp trạm chủ xác định độ chính xác của nội dung thông báo nhận
được.
2.3.1.2 Chế độ truyền
Khi thực hiện Modbus trên các mạng khác như Modbus Plus hay MAP, các thông báo
Modbus được đưa vào các khung theo giao thức vận chuyển/liên kết dữ liệu cụ thể. Ví dụ,
một lệnh được yêu cầu đọc nội dung các thanh ghi có thể được thực hiện giữa hai bộ điều
khiển ghép nỗi qua Modbus Plus.
Đối với các thiết bị ghép nối qua mạng Modbus chuẩn, có thể sử dụng một trong hai
chế độ truyền là ASCII hoặc RTU. Người sử dụng lựa chọn chế độ theo ý muốn, cùng với
các tham số truyền thông qua cổng nối tiếp như tốc độ truyền, parity chẵn/lẻ ... Chế độ
12
truyền cũng như các tham số phải giống nhau đối với tất cả các thành viên của một mạng
Modbus.
• Chế độ ASCII
Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn giao tiếp với chế độ ASCII (American

Standard Code for Information Interchange), mỗi byte trong thông báo được gửi thành hai
ký tự ASCII 7 bit, trong đó mỗi ký tự biểu diễn một chữ số hex. Ưu điểm của chế độ truyền
này là nó cho phép một khoảng thời gian trống tối đa một giây giữa hai ký tự mà không gây
ra lỗi. Cấu trúc của một ký tự khung gửi đi được thể hiện như sau:
Start 0 1 2 3 4 5 6 P Stop
Mỗi ký tự khung bao gồm:
 1 bit khởi đầu (start bit).
 7 bit biểu diễn một chữ số hex của byte cần gửi dưới dạng ký tự ASCII (0 -9 và A –
F), trong đó bit thấp nhất được gửi đi trước.
 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parity.
 1 bit kết thúc (stop bit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử dụng
parity.
• Chế độ RTU
Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn được đặt chế độ RTU
(Remote Terminal Unit), mỗi byte trong thông báo được gửi thành một ký tự 8 bit. Ưu
điểm lớn nhất của chế độ truyền này so với chế độ ASCII là hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên,
mỗi thông báo phải được truyền thành một dòng liên tục. Cấu trúc một ký tự khung gửi đi
được thể hiện như sau:
Start 0 1 2 3 4 5 6 7 P Stop
Mỗi ký tự khung bao gồm:
 1 bit khởi đầu (start bit).
 8 bit của byte thông báo cần gửi, trong đó bit thấp nhất được gửi đi trước.
 1 bit parity chẵn/lẻ nếu sử dụng parity.
13
 1 bit kết thúc (stop bit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử
dụng parity).
2.3.1.3 Cấu trúc bức điện
Trong mạng Modbus chuẩn, khi một trong hai chế độ truyền được chon, một thông
báo sẽ được đóng khung. Mỗi khung bao gồm nhiều ký tự khung như trên. Các ký tự này sẽ
được truyền đi liên tục trong chế độ RTU và gián đoạn trong chế độ ASCII.

• Khung ASCII
Trong chế độ ASCII, một thông báo bắt đầu với dấu hai chấm (:), tức ký tự ASCII
3A, và kết thúc bằng hai dấu quay lại – xuống dòng (CRLF), tức hai ký tự ASCII 0D và
0A. Mỗi byte trong thông báo được truyền đi bằng hai ký tự ASCII, vì vậy các ký tự được
phép xuất hiện trong các phần còn lại của khung là 0-9 và A-F.
Khởi đầu Địa chỉ Mã hàm Dữ liệu Mã CRC Kết thúc
1 ký tự : 2 ký tự 2 ký tự N ký tự 2 ký tự 2 ký tự CR+LF
Mỗi thiết bị tham gia mạng có trách nhiệm liên tục theo dõi đường truyền và phát
hiện sự xuất hiện của dấu hai chấm. Khi dấu hai chấm nhận được thì hai ký tự tiếp theo sẽ
mang địa chỉ của thiết bị được yêu cầu nhận thông báo hoặc thiết bị đã gửi thông báo đáp
ứng. Khoảng cách thời gian tối đa cho phép giữa hai ký tự trong một thông báo là một giây.
Nếu vượt quá trị này, bên nhận sẽ coi là lỗi.
Khung ASCII sử dụng phương pháp LRC (Longitudinal Redudancy Check) để kiểm
lỗi.
• Khung RTU
Trong chế độ RTU, một thông báo bắt đầu với một khoảng trống yên lặng tối thiểu là
3,5 thời gian ký tự. Ô đầu tiên được truyền sẽ là 8 bit địa chỉ, sau đó đến 8 bit mã hàm, một
số byte tùy ý dữ liệu và cuối cùng là thông tin kiểm tra lỗi CRC. Sau khi truyền ký tự cuối
cùng, khung thông báo cũng phải được kết thúc bằng một khoảng yên lặng tối thiểu là 3,5
thời gian ký tự trước khi bắt đầu một thông báo mới.
Khởi đầu Địa chỉ Mã hàm Dữ liệu Mã CRC Kết thúc
(----) 8 bit 8 bit N x 8 bit 16 bit (----)
14
Khác với chế độ ASCII, toàn bộ khung thông báo RTU phải được truyền thành một
dòng liên tục. Nếu một khoảng trông yên lặng lớn hơn 1,5 thời gian ký tự xuất hiện trước
khi truyền xong toàn bộ khung, thiết bị nhận sẽ hủy bỏ thông báo chua đầy đủ đó và cho
rằng byte tiếp theo sẽ là địa chỉ của một thông báo mới.
2.3.1.4 Bảo toàn dữ liệu
Mạng Modbus chuẩn sử dụng hai biện pháp bảo toàn dữ liệu ở hai mức: kiểm soát
khung thông báo và kiểm soát ký tự khung. Đối với hai chế độ truyền ASCII hay RTU.

Hơn thế nữa, cả khung thông báo lại được kiểm soát một lần nữa bằng mã LRC (với
ASCII) và mã CRC (với RTU).
• Kiểm soát LRC
Trong chế độ ASCII, phần thông tin kiểm lỗi của khung thông báo dựa trên phương
pháp LRC (Longitudinal Redundancy Check). Dãy bit nguồn được áp dụng để tính mã
LRC bao gồm phần địa chỉ, mã hàm và phần dữ liệu. Các ô khởi đầu cũng như kết thúc
khung không tham gia vào tính toán. Mã LRC ở đây dài 8 bit được tính bằng các cộng đại
số toàn bộ các byte của dãy bit nguồn (không để ý đến tràn), sau đó lấy phần bù hai của kết
quả.
• Kiểm soát CRC
Mã CRC được áp dụng trong chế độ RTU dài 16 bit. Đa thức phát được sử dụng G =
1010 0000 0000 0001. Khi đưa vào khung thông báo, byte thấp của mã CRC được gửi
đi trước, tiếp theo là byte cao.
2.3.2 CAN
CAN (Controller Area Network) là một chuẩn truyền thông công nghiệp được sử
dụng rất rộng rãi. Xuất phát là một phát triển chung của hai hãng Bosch và Intel, CAN
được dùng để phục vụ việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay thế
cách nối điểm - điểm cổ điển, sau được chuẩn hoá quốc tế trong ISO-11898. Trong một số
chủng loại ôtô cỡ lớn, chiều dài dây dẫn tổng hợp trong cách nối điểm-điểm có thể lên tới
vài kilômét, tính riêng khối lượng dây dẫn lên tới hàng trăm kilôgam. Chỉ cần quan tâm đến
các yếu tố này cũng có thể thấy hiệu quả của việc sử dụng một hệ thống bus trường như
15
CAN. Nhờ tốc độ truyền dẫn tương đối cao ở khoảng cách ngắn cũng như ưu thế ở một số
đặc tính khác mà công nghệ này cũng đã thâm nhập được vào nhiều lĩnh vực tự động hoá
quá trình công nghiệp
2.3.2.1 Kiến trúc giao thức
Đối chiếu với mô hình ISO/OSI, CAN định nghĩa lớp liên kết dữ liệu gồm 2 lớp con
(LLC và MAC) cũng như phần chính của lớp vật lý .
Lớp vật lý đề cập tới việc truyền tín hiệu, vì thế định nghĩa cụ thể phương thức định
thời, tạo nhịp bít (bit timing), phương pháp mã hoá bít và đồng bộ hoá. Tuy nhiên, chuẩn

CAN không quy định các đặc tính của các bộ thu phát, với mục đích cho phép lựa chọn một
trường truyền cũng như mức tín hiệu thích hợp cho từng, lĩnh vực ứng dụng.
Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) là phần cốt lõi trong kiến trúc giao thức
CAN. Lớp MAC có trách nhiệm tạo khung thông báo, điều khiển truy cập môi trường, xác
nhận thông báo và kiểm soát lỗi.
Lớp điều khiển liên kết lôgic (LLC) đề cập tới các dịch vụ gửi dữ liệu và yêu cầu giữ
liệu từ xa, thanh lọc thông báo, báo cáo tình trạng quá tải và phục hồi trạng thái.
CAL, DeviceNet, SDS
Lớp 3 –6
(Không thể hiện)
LLC - Điều khiển
liên kết kogic
MAC - Điều khiên truy
nhập môi trường
Mã hoá bít,
Tạo nhịp/đồng bộ nhịp
(Bộ thu phát)
Hình 7: Phạm vi định nghĩa của CAN trong mô hình OSI
16
Trong phiên bản CAN2.OB, đặc tả CAN chỉ định nghĩa lớp MAC và một phần lớp
LLC. Trong các phiên bản trước đó, hai lớp con của lớp liên kết dữ liệu được gọi là đối
tượng (Object Layer) và lớp truyền (Transfer layer). Trong các hệ thống bus tiêu biểu xây
dựng trên cơ sở CAN như CANOpen (CAN in Automation), Device.Net (Allen-Bradley) và
SDS (Honeywell), giao thức và các dịch vụ của lớp ứng dụng được định nghĩa cụ thể. Cũng
như nhiều chuẩn bus trường khác, các lớp từ 3 đến 6 không thể hiện ở CAN.
Hầu hết các hệ thống mạng công nghiệp dựa trên cơ sở của CAN thực hiện lớp vật lý
theo chuẩn ISO-11898.
2.3.2.2 Các cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn
CAN thực chất chỉ là chuẩn giao thức từ phần trên của lớp vật lý cho tới hết lớp liên
kết dữ liệu, vì vậy không quy định cụ thể về chuẩn truyền dẫn cũng như môi trường truyền

thông. Trên thực tế, cáp đôi dây xoắn kết hợp với chuẩn RS-485 cũng như cáp quang được
sử dụng rộng rãi. Đối với cáp đôi dây xoắn, cấu trúc mạng thích hợp nhất là cấu trúc đường
thẳng, mắc theo kiểu đường trục/đường nhánh (trunkline/dropline). Trong đó chiều dài
đường nhánh hạn chế dưới 0.3m. Tốc độ truyền có thể lựa chọn ở nhiều mức khác nhau,
tuy nhiên phải thống nhất và cố định trong toàn bộ mạng. Do có sự ràng buộc giữa tốc độ
truyền và chiều dài dây dẫn trong phương pháp truy nhập bus CSMA/CA, tốc độ trưyền tối
đa là 1Mbps ở khoảng cách 40 m và 50 Kbps ở khoảng cách 1000m. Số trạm phụ thuộc
nhiều vào cấu trúc mạng, cáp truyền và đặc tính điện học của các bộ phận thu phát, thông
thường hạn chế ở con số 64 đối với cấu trúc đường thẳng sử dụng đôi dây xoắn.
CAN phân biệt hai trạng thái lôgic của tín hiệu là mức trội (dominant) và mức lặn
(recessive), tuy nhiên không quy định giá trị bit nào ứng với mức tín hiệu nào, Trong
trường hợp cả bít trội và bít lặn được phát đồng thời thì bit trội sẽ lấn át tín hiệu trên bus có
mức trội. Trong thực tế, nếu sử dụng mạch AND thì mức trội phải tương ứng với bít 0 và
mức lặn tương ứng với bít 1. Trạng thái vật lý (VD điện áp, ánh sáng) thể hiện mức lôgic
không được định nghĩa trong chuẩn.
2.3.2.3 Cơ chế giao tiếp
Đặc trưng của CAN là phương pháp giao tiếp hướng đối tượng, trong khi hầu hết các
hệ thống bus trường khác đều giao tiếp dựa vào địa chỉ các trạm. Mỗi thông tin trao đổi
17
trong mạng được coi như một đối tượng, được gán một mã số căn cước. Thông tin được
gửi trên bus theo kiểu truyền thông báo với độ dài có thể khác nhau.
Các thông báo không được gửi tới một địa chỉ nhất định mà bất cứ trạm nào cũng có thể
nhận theo nhu cầu. Nội dung mỗi thông báo được các trạm phân biệt qua một mã căn cước
(IDENTIFER). Mã căn cước không nói lên địa chỉ đích của thông báo mà chỉ biểu diễn ý
nghĩa của dữ liệu trong thông báo. Vì thế mỗi trạm trên mạng có thể tự quyết định tiếp
nhận và xử lý thông báo hay không tiếp nhận thông báo qua phương thức lọc thông báo
(Message Filtering). Cũng nhờ sử dụng phương thức lọc thông báo, nhiều trạm có thể đồng
thời nhận cùng một thông báo và có csc phản ứng khác nhau.
Một trạm có thể yêu cầu một trạm khác gửi dữ liệu bằng cách gửi một khung
REMOTE FRAME. Trạm có khả năng cung cấp nội dung thông tin đó sẽ gửi trả lại một

khung dữ liệu DATA FRAME có cùng mã căn cước với khung yêu cầu.
Bên cạnh tính đơn giản, cơ chế giao tiếp hướng đối tượng ở CAN còn mang lại tính
linh hoạt và tính nhất quán dữ liệu của hệ thống. Một trạm CAN không cần biết thông tin
cấu hình hệ thống (ví dụ địa chỉ trạm), nên việc bổ sung hay bỏ đi một trạm trong mạng
không đòi hỏi bất cứ một sự thay đổi nào về phần cứng hay phần mềm ở các trạm khác.
Trong một mạng CAN có thể rằng một thông báo hoặc được tất cả các trạm quan tâm tiếp
nhận đồng thời, hoặc không được trạm nào tiếp nhận. Tính nhất quán dữ liệu được đảm bảo
qua các phương pháp gửi đồng loạt và xử lý lỗi.
2.3.2.4 Truy nhập bus
CAN sử dụng phương pháp truy nhập môi trường CSMA/CA, tức điều khiển phân
kênh theo từng bit. Phương pháp phân mức ưu tiên truy nhập bus dựa theo tính cấp thiết
của nội dung thông báo. Mức ưu tiên này phải được đặt cố định, trước khi hệ thống đi vào
vận hành. Thực tế mã căn cước không những mang ý nghĩa của dữ liệu trong thông báo, mà
còn đồng thời được sử dụng là mức ưu tiên.
Bất cứ một trạm nào trong mạng cũng có thể bắt đầu gửi thông báo, mỗi khi đường
truyền rỗi. Mỗi bức điện đều bắt đầu bằng một bit khởi điểm và mã căn cước, vì thế nếu hai
hoặc nhiều trạm cùng đồng thời bắt đầu gửi thông báo, việc xung đột trên đường truyền sẽ
được phân xử dựa theo từng bit của mã căn cước. Mỗi bộ thu phát đều phải so sánh mức tín
hiệu của mỗi bit gửi đi với mức tín hiệu quan sát được trên bus. Nếu hai mức tín hiệu có
18
trạng thái logic giống nhau thì trạm có quyền phát bit tiếp theo, trường hợp ngược lại sẽ
phải dừng ngay lập tức.
Trong trường hợp thực hiện bit giá trị 0 ứng với mức trội và bit giá trị 1 ứng với mức
lặn, bit 0 sẽ lấn át. Vì vậy một thông báo có mã căn cước nhỏ nhất sẽ được tiếp tục phát.
Hay nói một cách khác, thông báo nào có mã căn cước càng bé thì mức ưu tiên càng cao.
Trong trường hợp xảy ra va chạm giữa một thông báo mang dữ liệu (DATA FRAME) và
một thông báo yêu cầu gửi dữ liệu (REMOTE FRAME) với cùng mã căn cước, thông báo
mang dữ liệu sẽ được ưu tiên. Phương thức phân xử này không những đảm bảo thông tin
không bị mất mát, mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng đường truyền.
2.3.2.5 Bảo toàn dữ liệu

Nhằm đảm bảo mức an toàn tối đa trong truyền dẫn dữ liệu, mỗi trạm CAN đều sử
dụng kết hợp nhiều biện pháp để tự kiểm tra, phát hiện và báo hiệu lỗi. Các biện pháp kiểm
soát lỗi sau đây được áp dụng.
• Theo dõi mức tín hiệu của mỗi bit truyền đi và so sánh với tín hiệu nhận được trên bus.
• Kiển soát qua mã CRC
• Thực hiện nhồi bit (nhồi một bít nghịch đảo sau năm bit giống nhau)
• Kiểm soát khung thông báo
Với các biện pháp trên, hiệu quả đạt được là:
• Phát hiện được tất cả các lỗi toàn cục
• Phát hiện được tất cả các lỗi cục bộ tại bộ phát
• Phát hiện được tới 5 bit lỗi phân bố ngẫu nhiên trong một bức điện
• Phát hiện được các lỗi đột ngột có chiều dài nhỏ hơn 15 bit trong một thông báo
• Phát hiện được các lỗi có số bit là chẵn
• Tỉ lệ lỗi còn lại (xác suất một thông báo còn bị lỗi không phát hiện) nhỏ hơn 4.7*10
-11
.
Tất cả các trạm nhận thông báo phải kiểm tra sự nguyên vẹn của thông tin và xác
nhận thông báo. khi phát hiện ra sự sai lệch trong thông báo, các trạm đều có trách nhiệm
truyền khung lỗi. Các thông báo bị lỗi đó sẽ bị dừng và được tự động phát lại. Thời gian
19
hồi phục từ khi phát hiện lỗi đến khi bắt đầu gửi thông báo tiếp theo tối đa là 31 thời gian
bit, nếu như không có lỗi xảy ra tiếp theo.
Các trạm CAN có khả năng phân biệt giữa nhiễu nhất thời với lỗi kéo dài, ví dụ lỗi
khi một trạm có sự cố. Các trạm bị hỏng sẽ được tự động tách ra khỏi mạng (về mặt logic).
2.3.2.6 Mã hoá bit
Trước khi được chuyển đổi thành tín hiệu trên đường truyền, CAN sử dụng phương
pháp nhồi bit (bit stuffing). Dãy bit đầu vào cần nhồi bao gồm bit khởi đầu khung, ô phân
xử, ô điều khiển, dữ liệu và dãy CRC. Khi năm bit liên tục giống nhau, bộ phát sẽ tự động
bổ sung một bit nghịch đảo vào cuối. Bên nhận sẽ phát hiện ra bit được nhồi và tái tạo
thông tin ban đầu. Việc nhồi bit không được thực hiện với phần còn lại của khung dữ liệu

và khung yêu cầu dữ liệu, cũng như đối với các khung lỗi và khung quá tải. Cuối cùng dãy
bit được mã hoá theo phương pháp Non-return-to-zero(NRZ), có nghĩa là trong suốt một
chu kỳ bit, mức tín hiệu hoặc là trội hoặc là lặn.
20
Chương 3: Nghiên cứu tính năng phần cứng
3.1 Vi điều khiển xử lý tín hiệu số 16 bit DSPIC 30F6010
DSPIC30 là một dòng vi điều khiển 16 bit tích hợp bộ xử lý tín hiệu số 16 bit của
hãng Microchip. Với việc tích hợp module xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor) và
một lõi vi điều khiển (controller), hãng Microchip đã tạo ra một bộ vi điều khiển có khả
năng xử lý các phép tính phức tạp và điều khiển trực tiếp các thiết bị ngoại vi chỉ với một
linh kiện duy nhất. Không chỉ làm gọn nhỏ các bo mạch, một chip như vậy còn làm đơn
giản việc thiết kế mạch điện tử và đặc biệt là tăng khả năng chống nhiễu cho hệ thống.
Trong dòng vi điều khiển dsPIC30, dsPIC 30F6010 với giá thành hợp lý có số lượng
đầu vào ra lớn, có sẵn EEPROM phục vụ lưu cấu hình hệ thống. dsPIC 30F6010 được tích
hợp các module đặc biệt trong lõi vi điều khiển bộ điều chế độ rộng xung (PWM), bộ biến
đổi tín hiệu tương tự - số (ADC), bộ thu phát không đồng bộ UART,... và đặc biệt là bộ
điều khiển truyền thông CAN. Cùng với khả năng tính toán mạnh, dsPIC 30F6010 hoàn
toàn sẵn sàng cho cả những bài toán đóng bao phức tạp như phải tính tốc độ dòng chảy,
phát hiện lỗi bao....
3.1.1 Các tính năng chính
3.1.1.1 CPU với tập lệnh được đơn giản hóa RISC:
• Kiến trúc Harvard có hiệu chỉnh.
• Tập lệnh tối ưu cho ngôn ngữ lập trình C với chế độ địa chỉ linh hoạt.
• Tập lệnh gồm 84 lệnh cơ bản với độ dài lệnh 24 bit, độ dài dữ liệu 16 bit.
• 144 KB bộ nhớ Flash, có thể nạp lại nhiều lần.
• 8 KB bộ nhớ RAM.
• 4 KB bộ nhớ EEPROM cho phép lưu các tham số mà không cần nguồn nuôi.
• Tốc độ xử lý tối đa 30 triệu lệnh trong 1 giây (30MIPs).
• 44 nguồn tạo ngắt với 3 nguồn ngoài, 8 mức ưu tiên.
• 16 thanh ghi 16 bit.

21