VI ĐIỀU KHIỂN AVR

1. Giáoviên: ĐĂNG VĂN HIẾU VI ĐIỀU KHIỂN AVR

2. Giới thiệu nội dung khóa học PHẦN 1: TìmhiểuchungvềAVR PHẦN 2: Trìnhdịchvàngônngữlậptrìnhnhúng PHẦN 3: Thiếtbịngoại vi vàứngdụng  PHẦN 4: Lập project vàthựcthi project

3. 1. Hệthốngnhúng • 2. Hãng ATMEL vàdòng vi điềukhiển AVR • 3. AVR cóthểlàmđượcgì? • 4. Kiếntrúcxâydựng AVR (MCU, RISC, HARVARD...) • 5. Chu trìnhthựchiệnmộtprojectvới AVR • 6. Phầncứngvàphầnmềm Giới thiệu nội dung khóa học PHẦN 1: TìmhiểuchungvềAVR

4. 1.Làm việcvớitrìnhdịchCodeVisionAVR • 2.Tìm hiểulậptrình Assembly (hợpngữ) vàlậptrình C • 3.Tìm hiểucâulệnh AVR • 4.Lập trìnhnhúng C cho AVR • 5.Lab 2-1: Lậptrìnhvàoradữliệuđiềukhiển LED, ma trận LED • 6.Lab 2-2: Lậptrìnhghépnối ma trậnphímbấm Giớithiệunội dung khóahọc PHẦN 2: Trìnhdịchvàngônngữlậptrìnhnhúng

5. 1.Làm việc với ngoại vi AVR và thực hành mạch thật. 2.Ngắt 3.Timer/Counter 4.PWM 5.ADC 6.USART 7.I2C 8.SPI 9.EEPROM Giớithiệunội dung khóahọc PHẦN 3: Thiếtbịngoại vi vàứngdụng

6. Giớithiệunội dung khóahọc • 10.Lab 3-1: Lậptrìnhghépnốimudule LED 7 đoạn • 11.Lab 3-2: Lậptrìnhghépnốihiểnthị LCD • 12.Lab 3-3: LậptrìnhNgắt + ghépnối ENCODER • 13.Lab 3-4: Lậptrình Timer/Counter • 14.Lab 3-5: Lậptrình PWM, điềukhiểntốcđộđộngcơ • 15.Lab 3-6: Lậptrình ADC, đọcnhiệtđộ + đọcgiátrịđiệnáp • 16.Lab 3-7: Lậptrình I2C, đọcthờigianthực • 17.Lab 3-8: Lậptrình USART, tươngtácmáytínhđơngiản • 18.Lab 3-9: Lậptrình SPI, tươngtácnhiều AVR

7. 1. Lập Project AVR thực tế 2. Thực hiện AVR Project 3. Kết thúc Project 4. Lab 4-1: Thực hiện Project 5. Hoàn thiện Project Giới thiệu nội dung khóa học  PHẦN 4: Lập project vàthựcthi project Thi kết thúc học phần

8. TỔNG QUAN VỀ AVR Bài 1:

9. 1.1 Giớithiệuvềhệthốngnhúng • Hệ thống nhúng là một phần hệ thống xử lí thông tin nhúng trong hệ thống lớn, phức hợp và độc lập. • Chúng là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm để thực hiện một hoặc một nhóm chức năng chuyên biệt trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và truyền tin.

10. 1.1 Giớithiệuvềhệthốngnhúng • Các thiết bị điều khiển • Máy bay, ôtô, tàu lửa tốc độ cao • Hệ thống điều khiển tàu trụ • Truyền thông • Thiết bị y tế • Rôbốt Ứng dụng: • Hệ thống đo lường thẩm định • Tòa nhà thông minh • Thiết trong các dây chuyền sản xuất • Các thiết bị quân sự (hệ thống tên lửa , máy bay chiến đấu, tàu chiến...)

11. 1.1 Giớithiệuvềhệthốngnhúng Phânhoạchtácvụvàchứcnănghóa Khảnăngđộclậpvàthông minh hóa Các yếu tố đặc trưng của hệ thống nhúng Côngnghệpháttriển Khảnăngthờigianthực Hiệuquả

12. 1.2 Giớithiệuvề Atmel và vi điềukhiển AVR • AVR là một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất. • AVR là chip vi điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ xử lí.

13. 1.2 Giớithiệuvề Atmel và vi điềukhiển AVR Hầu hết các chip AVR có những tính năng (features) sau: • Có thể sử dụng xung clock lên đến 16MHz, hoặc sử dụng xung clock nội lên đến 8 MHz (sai số 3%) • Bộ nhớ chương trình Flash có thể lập trình lại rất nhiều lần và dung lượng lớn, có SRAM (Ram tĩnh) lớn, và đặc biệt có bộ nhớ lưu trữ lập trình được EEPROM. • Bộ nhớ chương trình Flash có thể lập trình lại rất nhiều lần và dung lượng lớn, có SRAM (Ram tĩnh) lớn, và đặc biệt có bộ nhớ lưu trữ lập trình được EEPROM.

14. 1.2 Giớithiệuvề Atmel và vi điềukhiển AVR Hầu hết các chip AVR có những tính năng (features) sau: • Nhiều ngõ vào ra (I/O PORT) 2 hướng (bi-directional). • 8 bits, 16 bits timer/counter tích hợp PWM. • Các bộ chuyển đối Analog – Digital phân giải 10 bits, nhiều kênh. • Chức năng Analog comparator.

15. 1.2 Giớithiệuvề Atmel và vi điềukhiển AVR Hầu hết các chip AVR có những tính năng (features) sau: • Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp RS-232). • Giao diện nối tiếp Two –Wire –Serial (tương thích chuẩn I2C) Master và Slaver. • Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI) • ...

16. 1.2 Giớithiệuvề Atmel và vi điềukhiển AVR AT86RF401 AT90S1200 ATmega8/8515/8535 Một số chip AVR thông dụng ATmega323 AT90S4414 and AT90S8515 ATtiny10, ATtiny11 and ATtiny12 ....

17. 1.3 AVR cóthểlàmđượcgì? • Các thiết bị điều khiển • Máy bay, ôtô, tàu lửa tốc độ cao • Hệ thống điều khiển tàu vũ trụ • Truyền thông • Thiết bị y tế • Hệ thống đo lường thẩm định • Tòa nhà thông minh • Thiết bị trong các dây chuyền sản xuất • Rôbốt

18. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ chương trình (Program memory) Bộ nhớ dữ liệu (data memory)

19. 1.4 Cấutrúc AVR • AVR có cấu trúc Harvard, trong đó đường truyền cho bộ nhớ dữ liệu (data memory bus) và đường truyền cho bộ nhớ chương trình (program memory bus) được tách riêng. • Data memory bus chỉ có 8 bit và được kết nối với hầu hết các thiết bị ngoại vi, với register file • Program memory bus có 16 bit phục vụ cho instruction registers.

20. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ chương trình (Program memory) Hình 1: Tổchứcbộnhớcủa AVR

21. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ chương trình (Program memory) • Là một bộ nhớ flash lập trình được, trong đó phần Application flash section được chia làm 2 phần, một phân dùng để chứa các instruction và một phần dùng để chứa các vector ngắt. Các vector ngắt được lưu và phần đầu từ địa chỉ 0x0000 và dài bao nhiêu tùy vào từng loại chíp. Phần instruction sẽ được ghi vào vùng nhớ kế tiếp, chương trình viết cho chíp phải được load vào phần bộ nhớ này.

22. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Đây là phần chứa các thanh ghi quan trọng nhất của chip, việc lập trình cho chip phần lớn là truy cập bộ nhớ này, bộ nhớ data trên các chíp AVR có độ lớn khác nhau tùy vào mỗi chíp. Về cơ bản phần bộ nhớ này được chia thành 5 phần:

23. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Phần 1: làphầnđầutiêntrongbộnhớdữliệu, nhưmôtảtronghình 1, phầnnàybaogồm 32 thanhghicótêngọilà register file. Tấtcảcác chip tronghọ AVR đềubaogồm 32 thanhghi Register File. Hình 2. Thanhghi 8 bits

24. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Hình3. Register file

25. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Phần2: phầnnàybaogồm 64 thanhghiđượcgọilà 64 thanhghinhập/xuất (64 I/O register) hay còngọilàvùngnhớ I/O (I/O Memory). Vùngnhớ I/O làcửangõgiaotiếpgiữa CPU vàthiếtbịngoại vi. Vùngnhớ I/O cóthểđượctruycậpnhư SRAM hay nhưcácthanhghi I/O. Nếusửdụng instruction truyxuất SRAM đểtruyxuấtvùngnhớnàythìđịachỉcủachúngđượctínhtừ 0x0020 đến 0x005F. Nhưngnếutruyxuấtnhưcácthanhghi I/O thìđịachỉcủachúngđựơctínhtừ 0x0000 đến 0x003F.

26. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Để thống nhất cách sử dụng từ ngữ, từ bây giờ chúng ta dùng khái niệm “địa chỉ I/O” cho các thanh ghi trong vùng nhớ I/O để nói đến địa chỉ không tính phần Register File, khái niệm “địa chỉ bộ nhớ” của thanh ghi là chỉ địa chỉ tuyệt đối của chúng trong SRAM. Ví dụ thanh ghi DDRD có “địa chỉ I/O” là 0x0011 và “địa chỉ bộ nhớ” của nó là 0x0031, “địa chỉ bộ nhớ” = “địa chỉ I/O” + 0x0020.

27. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Phần3: RAM tĩnh, nội (internal SRAM), làvùngkhônggianchochứacácbiến (tạmthờihoặctoàncục) tronglúcthựcthichươngtrình. Phần 4:RAM ngoại (external SRAM), các chip AVR chophépngườisửdụnggắnthêmcácbộnhớngoàiđểchứabiến.

28. 1.4 Cấutrúc AVR Bộ nhớ dữ liệu (data memory) Phần 5 :EEPROM (Electrically Ereasable Programmable ROM) làmộtphầnquantrọngcủacác chip AVR mới, vìlà ROM nênbộnhớnàykhôngbịxóangaycảkhikhôngcungcấpnguồnnuôicho chip, rấtthíchhợpchocácứngdụnglưutrữdữliệu.

29. 1.4 Cấutrúc AVR AVR hoạt động như thế nào? Hình4. Cấutrúcbêntrong AVR

30. 1.5 Chu trìnhthựchiệnmột project với AVR