đồ án thiết kế chế tạo và điều khiển tay máy, chương 6

AVR là vi xử lý chuẩn CMOS 8bit tiêu thụ ít năng lượng, được chế tạo dựa trên cấu trúc AVR RISC (Reduced Instruct Set Computers), đây là cấu trúc có tốc độ xử lý cao hơn nhiều so với các vi xử lý được chế tạo dựa trên cấu trúc CISC (Complex Instruct Set Computers). Bởi vì mỗi một chu kỳ máy của AVR bằng với tần số hoạt động của thạch anh, trong khi với vi xử lý họ 8051 thì mỗi chu kỳ máy bằng tần số của thạch anh chia cho 12....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
đồ án thiết kế chế tạo và điều khiển tay máy, chương 6Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 31 6 VI XÖÛ LYÙ AVR AT90S23136.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ HOÏ VI XÖÛ LYÙ AVR AVR laø vi xöû lyù chuaån CMOS 8bit tieâu thuï ít naêng löôïng, ñöôïc cheá taïo döïatreân caáu truùc AVR RISC (Reduced Instruct Set Computers), ñaây laø caáu truùc coùtoác ñoä xöû lyù cao hôn nhieàu so vôùi caùc vi xöû lyù ñöôïc cheá taïo döïa treân caáu truùcCISC (Complex Instruct Set Computers). Bôûi vì moãi moät chu kyø maùy cuûa AVRbaèng vôùi taàn soá hoaït ñoäng cuûa thaïch anh, trong khi vôùi vi xöû lyù hoï 8051 thì moãichu kyø maùy baèng taàn soá cuûa thaïch anh chia cho 12.6.1.1 Ñaëc tính kyõ thuaät cuûa AVR-AT90S2313 - Taäp leänh goàm 118 leänh. Haàu heát moãi leänh ñöôïc thöïc hieän trong moät chu kyø maùy. - 32×8 thanh ghi (R0→R31). - 2Kb flash ROM ñeå chöùa chöông trình, cho pheùp xoùa naïp 1000 laàn. - 128 bytes SRAM. - 128 bytes EEPROM, cho pheùp ghi xoùa 100000 laàn. - Cho pheùp caám truy caäp noäi dung Flash ROM va EEPROM. - Moät boä ñònh thôøi vaø boä ñeám 8bit. - Moät boä ñònh thôøi vaø boä ñeám 16bit, boä phaùt xung PWM 8,9 hoaëc 10 bit.GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ TuøngThieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 32 - Boä so aùp. - Watchdog timer coù theå laäp trình ñöôïc. - Laäp trình tröïc tieáp thoâng qua chuaån giao tieáp SPI. - Hoã trôï toác ñoä BAUD cao. - Cheá ñoä tieát kieäm naêng löôïng. - 15 chaân xuaát nhaäp. - Ñieän aùp hoaït ñoäng 4,0– 6,0V.6.1.2 Sô ñoà chaân + Moâ taû caùc chaân: - VCC: Chaân caáp ñieän (5V). - GND: Chaân noái ñaát (0V). - PORTB (PB7..PB0): Port B laø port xuaát nhaäp hai chieàu 8-bit vôùi caùc ñieän trôû keùo leân beân trong.PB0 vaø PB1 cuõng laø caùc ngoõ vaøo döông (AIN0) vaø aâm (AIN1) cuûa boä so aùp. Boäñeäm xuaát cuûa Port B coù theå keùo doøng ñeán 20mA. Port B seõ ôû traïng thaùi high-Zkhi bò Reset hoaëc ngay caû khi ngaét xung clock. - PORT D (PD6..PD0): Port D cuõng töông töï nhö Port B nhöng chæ coù 7 pin xuaát nhaäp hai chieàu. - RESET: Ngoõ vaøo Reset. Möùc thaáp ôû chaân naøy trong hôn 50ns seõ reset chip. - XTAL1: Ngoõ vaøo khueách ñaïi ñaûo cuûa maïch dao ñoäng. - XTAL2: Ngoõ ra khueách ñaïi ñaûo cuûa maïch dao ñoäng.6.2 CAÁU TRUÙC CUÛA AVR Vi xöû lyù AVR-AT90S2313 coù kieán truùc kieåu RISC. Taäp thanh ghi truy xuaátnhanh cuûa noù bao goàm 32 x 8 bit thanh ghi vôùi thôøi gian truy xuaát baèng moät xungGVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ TuøngThieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 33clock. Ñieàu naøy coù nghóa laø trong thôøi gian moät xung clock, ñôn vò soá hoïc ALU(Arithmetic Logic Unit) seõ thöïc thi moät leänh, keát quaû ñöôïc löu ngöôïc laïi vaøo caùcthanh ghi. ALU hoã trôï caùc pheùp tính soá hoïc vaø logic giöõa caùc thanh ghi hay giöõamoät haèng soá vôùi moät thanh ghi. Caùc leänh treân moät thanh ghi ñôn cuõng coù theåñöôïc thöïc thi trong ALU. Saùu trong soá 32 thanh ghi ñoù ñöôïc duøng nhö laø 3 thanh ghi con troû ñòa chæ16-bit, ñieàu naøy seõ ñöôïc noùi roõ hôn ôû phaàn sau. Boä nhôù xuaát nhaäp bao goàm 64 ñòa chæ cho CPU keát noái vôùi caùc thieát bòngoaïi vi: thanh ghi ñieàu khieån, boä ñònh thôøi/boä ñeám, boä chuyeån ñoåi A/D, vaø moätsoá chöùc naêng xuaát nhaäp khaùc. Boä nhôù xuaát nhaäp coù theå ñöôïc truy xuaát tröïc tieáp. Hoï AVR cuõng coù kieán truùc Harvard: taùch rôøi vuøng nhôù vaø caùc bus chochöông trình vaø döõ lieäu. Hình 6.1 Khoâng gian vuøng nhôù cuûa AVR – AT90S2313GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ TuøngThieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 34 Hình 6.2 Caáu truùc cuûa AVR AT90S23136.2.1 Thanh ghi (register) Veà caáu truùc thì AVR AT90S2313 coù 32 thanh ghi 8bit ñöôïc truy caäp trongmoät chu kyø maùy. Coù 6 trong 32 thanh ghi ñöôïc söû duïng nhö 3 thanh ghi con troû16 bit ñeå ñònh ñòa chæ döõ lieäu (X,Y,Z). Vaø moät trong 3 thanh ghi naøy coøn ñöôïc söûduïng laøm con troû troû ñeán moät baûng döõ lieäu trong haøm tìm kieám (look up).GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ TuøngThieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 35 Hình 6.3 Ñòa chæ t ...