LUẬN VĂN THẠC SỸ - GIAO TIẾP VỚI VI ĐIỀU KHIỂN ARM
22 thg 3, 2016 | 20:44

LUẬN VĂN THẠC SỸ - GIAO TIẾP VỚI VI ĐIỀU KHIỂN ARM


Xuất hiện từ những năm đầu thập niên 1960, hệ thống nhúng đang phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin, với những ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống.
Hệ thống nhúng hiện nay đòi hỏi phải có cấu trúc mạnh, đáp ứng thời gian thực tốt, dung lượng bộ nhớ lớn, khả năng tính toán nhanh, khả năng tiêu thụ năng lượng thấp, tính ổn định caovà tích hợp sẵn nhiều ngoại vi.
Vi điều khiển ARM được đánh giá là một trong những dòng vi điều khiển mạnh, đáp ứng được những yêu cầu trong hệ thống nhúng ngày nay,được sử dụng rộng rãi ở trên thế giới và đang được nghiên cứu phát triển ở Việt Nam. Trong khuôn khổ của đề tài, ta sẽ tìm hiểu mô hình kiếntrúc, các giao tiếp với vi điều khiển ARM, đặc điểm chung của dòng lõi xử lý này và thử nghiệm một số ứng
dụng giao tiếpvới viđiều khiển AT91SAM7S64có lõi xử lý là ARM7TDMI.

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 6
PHẦN I -LÝ THUYẾT CHUNG.............................................................................. 7
CHƯƠNG 1 - CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN ARM ................................................ 7
1.1 Đôi nét về lịch sử hình thành và phát triển vi điều khiển ARM ......................... 7
1.2 Cấu trúc cơ bản ARM....................................................................................... 8
1.3 Mô hình kiến trúc ............................................................................................. 8
1.4 Mô hình thiết kế ARM ................................................................................... 11
1.4.1 Lõi xử lý .................................................................................................. 11
1.4.2 Các thanh ghi của ARM ........................................................................... 12
1.5 Cấu trúc load-store ......................................................................................... 13
1.6 Cấu trúc tập lệnh của ARM ............................................................................ 13
1.6.1 Thực thi lệnh có điều kiện ........................................................................ 13
1.6.2 Phương thức địnhđịa chỉ ......................................................................... 13
1.6.3 Ngăn xếp.................................................................................................. 14
1.6.4 Tập lệnh ARM ......................................................................................... 14
1.7 Kết luận.......................................................................................................... 17

CHƯƠNG 2 - GIAO TIẾP VỚI VI ĐIỀU KHIỂN ARM ...................................... 18
2.1 Mô hình giao tiếp trong vi điều khiển ARM ................................................... 18
2.2 Các giao tiếp cơ bản trong vi điều khiển ARM ............................................... 19
2.2.1 Giao tiếp với bộ nhớ ................................................................................ 19
2.2.2 Giao tiếp với bộ điều khiển ngắt............................................................... 22
2.2.3 Giao tiếp với bộ định thời ........................................................................ 26
2.2.4 Giao tiếp với bộ điều khiển tạm dừng và Reset ........................................ 29
2.2.5 Giao tiếp với khối GIPO .......................................................................... 31
2.2.6 Giao tiếp với khối truyền/thu không đồng bộ đa năng (UART) ................ 33
2.2.7 Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) ............................................................... 35
2.2.8 Giao tiếp USB.......................................................................................... 36
2.2.9 Kiến trúc bus truyền dữ liệu caocấp của vi điều khiểnARM ................... 38
2.3 Kết luận.......................................................................................................... 42
CHƯƠNG 3 - ĐẶC ĐIỂM CÁC DÒNG LÕI XỬ LÝ ARM ................................. 44
3.1 Phân loại và tính năng các dòng lõi xử lý ARM .............................................. 44
3.2 Đặc điểm các dòng lõi xử lý ARM ................................................................. 46
3.2.1 Đặc điểm của kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v4T ..................................... 46
3.2.2 Đặc điểm kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v5.............................................. 47
3.2.3 Đặc điểm kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v6.............................................. 48
3.2.4 Kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v7............................................................. 49
3.3 Kết luận.......................................................................................................... 50
PHẦN II -THỰC NGHIỆM ................................................................................... 51
- 3 -CHƯƠNG 4 - ỨNG DỤNG MỘT SỐ GIAO TIẾP VỚI VI ĐIỀU KHIỂN
AT91SAM7S64 ........................................................................................................ 51
4.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 51
4.2 Đặc tính cơ bản của vi điều khiển AT91SAM7S64......................................... 52
4.3 Khối nguồn cung cấp ...................................................................................... 54
4.4 Cổng kết nối chuẩn JTAG .............................................................................. 56
4.5 Mạch cảm biến nhiệt độ.................................................................................. 56
4.6 Giao tiếp với IC thời gian thực DS12C887 ..................................................... 59
4.7 Hiển thị dữ liệu trên LED 7đoạn .................................................................... 70
4.8 Giao tiếp với SD Card .................................................................................... 73
4.9 Giao tiếp với máy tính qua cổng COM ........................................................... 80
4.10 Sơ đồ nguyên lý mạch .................................................................................. 83
4.11 Sơ đồ mặt trên mạch in ................................................................................. 85
4.12 Sơ đồ mặt dưới mạch in ................................................................................ 85
4.13 Mạch hoàn chỉnh .......................................................................................... 86
4.14 Kết quả ......................................................................................................... 86
4.15 Lưu đồ thuật toán ......................................................................................... 89
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 91
DANH MỤC BẢNG................................................................................................... 92
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... 93
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 9

LINK DOWNLOAD


Xuất hiện từ những năm đầu thập niên 1960, hệ thống nhúng đang phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin, với những ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống.
Hệ thống nhúng hiện nay đòi hỏi phải có cấu trúc mạnh, đáp ứng thời gian thực tốt, dung lượng bộ nhớ lớn, khả năng tính toán nhanh, khả năng tiêu thụ năng lượng thấp, tính ổn định caovà tích hợp sẵn nhiều ngoại vi.
Vi điều khiển ARM được đánh giá là một trong những dòng vi điều khiển mạnh, đáp ứng được những yêu cầu trong hệ thống nhúng ngày nay,được sử dụng rộng rãi ở trên thế giới và đang được nghiên cứu phát triển ở Việt Nam. Trong khuôn khổ của đề tài, ta sẽ tìm hiểu mô hình kiếntrúc, các giao tiếp với vi điều khiển ARM, đặc điểm chung của dòng lõi xử lý này và thử nghiệm một số ứng
dụng giao tiếpvới viđiều khiển AT91SAM7S64có lõi xử lý là ARM7TDMI.

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 6
PHẦN I -LÝ THUYẾT CHUNG.............................................................................. 7
CHƯƠNG 1 - CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN ARM ................................................ 7
1.1 Đôi nét về lịch sử hình thành và phát triển vi điều khiển ARM ......................... 7
1.2 Cấu trúc cơ bản ARM....................................................................................... 8
1.3 Mô hình kiến trúc ............................................................................................. 8
1.4 Mô hình thiết kế ARM ................................................................................... 11
1.4.1 Lõi xử lý .................................................................................................. 11
1.4.2 Các thanh ghi của ARM ........................................................................... 12
1.5 Cấu trúc load-store ......................................................................................... 13
1.6 Cấu trúc tập lệnh của ARM ............................................................................ 13
1.6.1 Thực thi lệnh có điều kiện ........................................................................ 13
1.6.2 Phương thức địnhđịa chỉ ......................................................................... 13
1.6.3 Ngăn xếp.................................................................................................. 14
1.6.4 Tập lệnh ARM ......................................................................................... 14
1.7 Kết luận.......................................................................................................... 17

CHƯƠNG 2 - GIAO TIẾP VỚI VI ĐIỀU KHIỂN ARM ...................................... 18
2.1 Mô hình giao tiếp trong vi điều khiển ARM ................................................... 18
2.2 Các giao tiếp cơ bản trong vi điều khiển ARM ............................................... 19
2.2.1 Giao tiếp với bộ nhớ ................................................................................ 19
2.2.2 Giao tiếp với bộ điều khiển ngắt............................................................... 22
2.2.3 Giao tiếp với bộ định thời ........................................................................ 26
2.2.4 Giao tiếp với bộ điều khiển tạm dừng và Reset ........................................ 29
2.2.5 Giao tiếp với khối GIPO .......................................................................... 31
2.2.6 Giao tiếp với khối truyền/thu không đồng bộ đa năng (UART) ................ 33
2.2.7 Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) ............................................................... 35
2.2.8 Giao tiếp USB.......................................................................................... 36
2.2.9 Kiến trúc bus truyền dữ liệu caocấp của vi điều khiểnARM ................... 38
2.3 Kết luận.......................................................................................................... 42
CHƯƠNG 3 - ĐẶC ĐIỂM CÁC DÒNG LÕI XỬ LÝ ARM ................................. 44
3.1 Phân loại và tính năng các dòng lõi xử lý ARM .............................................. 44
3.2 Đặc điểm các dòng lõi xử lý ARM ................................................................. 46
3.2.1 Đặc điểm của kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v4T ..................................... 46
3.2.2 Đặc điểm kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v5.............................................. 47
3.2.3 Đặc điểm kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v6.............................................. 48
3.2.4 Kiến trúc dòng lõi xử lý ARM v7............................................................. 49
3.3 Kết luận.......................................................................................................... 50
PHẦN II -THỰC NGHIỆM ................................................................................... 51
- 3 -CHƯƠNG 4 - ỨNG DỤNG MỘT SỐ GIAO TIẾP VỚI VI ĐIỀU KHIỂN
AT91SAM7S64 ........................................................................................................ 51
4.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 51
4.2 Đặc tính cơ bản của vi điều khiển AT91SAM7S64......................................... 52
4.3 Khối nguồn cung cấp ...................................................................................... 54
4.4 Cổng kết nối chuẩn JTAG .............................................................................. 56
4.5 Mạch cảm biến nhiệt độ.................................................................................. 56
4.6 Giao tiếp với IC thời gian thực DS12C887 ..................................................... 59
4.7 Hiển thị dữ liệu trên LED 7đoạn .................................................................... 70
4.8 Giao tiếp với SD Card .................................................................................... 73
4.9 Giao tiếp với máy tính qua cổng COM ........................................................... 80
4.10 Sơ đồ nguyên lý mạch .................................................................................. 83
4.11 Sơ đồ mặt trên mạch in ................................................................................. 85
4.12 Sơ đồ mặt dưới mạch in ................................................................................ 85
4.13 Mạch hoàn chỉnh .......................................................................................... 86
4.14 Kết quả ......................................................................................................... 86
4.15 Lưu đồ thuật toán ......................................................................................... 89
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 91
DANH MỤC BẢNG................................................................................................... 92
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... 93
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 9

LINK DOWNLOAD

M_tả
M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: