Chương 3: Phần cứng 3.1. Vi điều khiển PIC

Chương 3: Phần cứng

3.1. Vi điều khiển PIC

3.1.1. Giới thiệu về vi điều khiển PIC

3.1.1.1. Lịch sử phát triển

Những năm đầu thập kỉ 80 Genneral Instument gặp khó khan trong thương mại và tổ chức lại.Hãng tập trung vào chế tạo linh kiện bán dẫn công suất lớn là thế mạnh cho tới hiện nay của hang. General Instrument đã chuyển nhượng Ban vi điện tử và nhà máy tại Chandle, bang Anizona cho cá nhà đầu tư. Họ lập ra một công ty mới, đặt tên là Arizpna Microchip technology hiện nay là Microchip technology Inc.

Chiến lược của nhà đầu tư là tập chung vào vi điều khiển và bộ nhớ của bán dẫn. Các vi mạch PIC n-MOS được cải tiến, chế tạo dựa trên nền tảng công nghệ mới CMOS. Các sản phẩm đầu tiên của Microchip được biết tới và bán ra với số lượng lớn là các vi điều khiển PIC thược họ PIC16C5x. Họ này có hai biến thể với bộ nhớ chương trình là OTP và UV EPROM. Loại OTP có thể nạp trình một lần dùng cho sản xuất loại lớn. Loại UV EPROM có thể xóa được bằng tia cực tím (tia UV) dùng khi phát triển, thử nghiệm phần mềm.

Măn 1983 Microchip là hãng đầu tiên đã tích hợp được bộ nhớ chương trình fash EEPROM vào những vi điều khiển mới, trong đó được biết đến nhiều nhất là PIC16C84 và PIC16F84. Bộ nhớ chương trình fash đã loại bỏ vai trò của vi điều khiển có bộ nhớ xóa bằng tia cực tím, có vỏ bằng gốm đắt tiền và các đèn chiếu tia cưc tím.

3.1.1.2. Phân loại

• 
  8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi khác với kiến trúc Von Neumann của AVR.
  
• 
  Flash và ROM có thể tùy chọn từ 256 byte đến 256Kbyte
  
• 
  Các cổng Xuất/Nhập (T/O ports) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với logic 0 và logic 1).
  
• 
  8/16 Bit Tỉmer
  
• 
  Công nghệ Nanowatt (dòng PIC 18Fxxxx)
  
• 
  Các chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ/Không đồng bộ USART, AUSART, EUSARTs.
  
• 
  Bộ chuyển đổi ADC Analog –to-digital converters , 10/12bit
  
• 
  Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators)
  
• 
  Các module Capture/Compare/PWM.
  
• 
  LCD
  
• 
  MSSP peripheral dung cho giao tiếp I²C, SPI, I²S.
  
• 
  Bộ nhớ nội EEPROM –có thể ghi/xóa lên tới 1 triệu lần
  
• 
  Module điều khiển động cơ, đọc encoder
  
• 
  Hỗ trợ giao tiếp USB
  
• 
  Hỗ trợ điều khiển Ethernet
  
• 
  Hỗ trợ giao tiếp CAN
  
• 
  Hỗ trợ giao tiếp LIN
  
• 
  Hỗ trợ giao tiếp IrDA
  
• 
  Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC 16F639 và rfPIC)
  
• 
  KEELOQ mã hóa và giải mã
  
• 
  DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)
  

• 
  Số các thanh ghi có thể truy nhập được.
  
• 
  Có hay không có ngắt, số lượng ngắt .
  
• 
  Độ dài từ lệnh.
  
• 
  Chia làm 4 họ:
  

• 
  Họ cấp thấp (low - end): 12C5xx,16C5x,16C505, 16HV540.
  

• 
  Họ cấp cao (high - end): 17Cxxx.
  
• 
  Họ cấp cao (high – performance): 18Cxxx,18Fxx2.
  

3.1.2. Một số ưu điểm của Microchip PIC

Bộ nạp trình cho PIC có thể tự lắp ráp một cách dễ dàng với chi phí thấp dp ƠIC chủ yếu nạp trình theo chuẩn ICSP (In –Circuit Siral Programming) là phương pháp nạp trình nối tiếp: các dữ liệu được nạp vào bộ nhớ chương trình thông qua 2 chân vào /ra được gán là cổng truy nhập đến bộ nhớ chương trình trong quá trình nạp trình. Do đó nhờ có bộ nhớ flash và nạp trình theo chuẩn ICSP mà những người nghiên cứu và sử dụng PIC đã tiết kiệm được đáng kể cho phí mua các công cụ nạp. Với bộ nhớ flash thì thời gian nạp trình cũng được cải thiện đáng kể (chỉ khoảng vài chục giây) so với UV EPROM (cỡ vài chục phút).

Microchip cũng cung cấp rất đầy đủ và chi tiết các tài liệu kỹ thuật về tất cả các loại vi điều khiển PIC. Ngoài ra còn có rất nhiều sách viết về PIC và các trang web nói về vi điều khiển này. Tài liệu hỗ trợ cho vi điều khiển PIC chỉ dung sau máy tính cá nhân PC và về doanh số bán ra thị trường hiện nay. Microchip đã đứng đầu về doanh số bán PIIC 8bit, vượt lên các vi điều khiển của Motorola.

3.1.3. Vi điều khiển PIC18F4550

3.1.3.1. PIC18F4550

Hình 3. 1: Hình thực tế của PIC18F4550

PIC18F4550 là vi điều khiển thuộc nhóm cao cấp trong dòng vi điều khiển PIC18 – hiệu suất tính toán lớn, giá cả phù hợp - độ bền cao, dung lượng bộ nhớ chương trình được nâng cấp. Ngoài ra chúng còn được thiết kế để phù hợp cho những ứng dụng có hiệu suất cao, ít tiêu tốn năng lượng.

Những tính năng PIC18F4550

• 
  Tần số hoạt động: DC - 48 MHz
  
• 
  Bộ nhớ chương trình (Bytes): 32768
  
• 
  Bộ nhớ chương trình (Chỉ định): 16384
  
• 
  Bộ nhớ dữ liệu (Bytes): 2048
  
• 
  Bộ nhớ EEPROM dữ liệu (Bytes): 256
  
• 
  Nguồn ngắt: 20
  
• 
  Cổng I/O: Ports A,B,C,D,E
  
• 
  Timers: 4
  
• 
  Module Capture/Compare/PWM: 1
  
• 
  Module Capture/Compare/PWM cải tiến: 1
  
• 
  Giao tiếp nối tiếp: MSSP, USART cải tiến.
  
• 
  Module Universal Serial Bus (USB): 1
  
• 
  Streaming Parallel Port (SPP): có
  
• 
  Module 10-Bit Analog-to Digital: 13 Input Channels
  
• 
  Bộ so sánh (Comparators): 2
  
• 
  Resets (and Delays): POR, BOR, RESET Instruction, Stack Full, Stack Underflow (PWRT, OST), MCLR (optional), WDT
  
• 
  Programmable Low-Voltage Detect: có
  
• 
  Programmable Brown-out Reset: có
  
• 
  Instruction Set: 75 Instructions; 83 with Extendexd Instruction Set enabled
  
• 
  Packages: 40-Pin PDIP, 44-Pin QFN, 44-Pin TQFP
  

Điểm chú ý của PIC18f4550:

• 
  Với bộ nhớ có 32kb Flash lưu trữ chương trình, 2kb bộ nhớ SRAM bay hơi và 256byte EEPROM (Bộ nhớ không bay hơi) để lưu trữ dại hạn dữ liệu như cấu hình….
  
• 
  Các chỉ thị dài 1byte với ngoại lệ dài 2byte (CALL, MOVFF, GOTO, LSFR). Sử dụng cơ chế đường ống để thực thi mã bằng việc khiến các chỉ thị liên tiếp hoạt động trong 4 xung nhịp (độ dại xung) có 4 lần nhảy xung được thêm vào.
  

• 
  Các đặc tính đáng chú ý khác là có đồng hồ, ngắt (đồng hồ gắn trong và gắn ngoài) với hai mức ưu tiên và dung cả hai mức như bộ so sánh tương tự kèm theo với bộ phát điện thế chuẩn có 16 mức (hữu ích khi dung trigger ở mức phần cứng).
  
• 
  Cuối cùng, PIC cũng có bộ chuyển đổi tương tự 10 bit nhưng dao đông ký không đủ yêu cầu về tốc độ cao cần thiết. Vì vậy máy phát dao động có tốc độ
  
• 
  48Mhz giữa thời gian trễ do truyền tải các ngắt khác (vòng lặp…). Không thể đạt được tốc độ lớn hơn 200Khz.
  

3.1.3.2 Sơ đồ chân

Hình 3. 2: sơ đồ chân của PIC18F4550

3.1.3.3 Chức năng của các chân PIC18F4550

Bảng 3. 1: Bảng chức năng chân của PIC18F4550

stt	chân	Chức năng	Thanh Ghi TRIS	I/O	Kiểu I/O	Mô tả
1	MCLR/ VPP/RE3	MCLR	1	I	ST	Master clear.chân reset đầu vào thiết lập
		VPP			P	Đầu vào kênh 0 của bộ biển đổi A/D
		RE3	1	I	ST	Đầu vào số
13	OSC1/ CLKI	OSC1	1	I	ANA	Đầu vào nối với bộ giao động
		CLKI	1	I	ANA	Đầu vào nguồn xung ngoài, Luôn gắn liền với chức năng pin OSC1
14	OSC2/ CLKO /RA6	OSC2	0	O	--	Đầu vào nối với bộ giao động
		CLKO	0	O	--	Đầu vào nguồn xung ngoài, Luôn gắn liền với chức năng pin OSC1
		RA6	1/0	I/O	TLL	chân vào/ra bình thường

Bảng 3. 2: Bảng chức năng chân của PORTA

stt	chân	Chức năng	Thanh Ghi TRIS	I/O	Kiểu I/O	Mô tả
2	RA0/AN0	RA0	0 1	O I	TTL	Chiều ra vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN0	1	I	ANA	Đầu vào kênh 0 của bộ biển đổi A/D
3	RA1/AN1	RA1	0 1	O I	TTL	Chiều ra vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN1	1	I	ANA	Đầu vào kênh 1 của bộ biển đổi A/D
4	RA2/AN2/ VREF-/CVREF	RA2	0 1	O I	TTL	Chiều ra vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN2	1	I	ANA	Đầu vào kênh 2 của bộ biển đổi A/D
		VREF-	1	I	ANA	A/D và đầu vào điện áp tham chiếu mức thấp bộ so sánh
		CVREF	X	O	ANA	Đầu ra điện áp tham chiếu bộ so sánh
5	RA3/AN3/ VREF+	RA3	0 1	O I	TTL	Chiều ra vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN3	1	I	ANA	Đầu vào kênh 3 của bộ biển đổi A/D
		VREF+	1	I	ANA	A/D và đầu vào điện áp tham chiếu mức cao bộ so sánh
6	RA4/T0CKI/C1OUT/ RCV	RA4	0 1	O I	ST	Chiều ra vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		T0CKI	1	I	ST	Cấp xung cho timer0
		C1OUT	0	O	--	Đầu ra 1 bộ so sánh/ưu tiên hơn vào/ra dữ liệu
		RCV	1	I	TTL	Đầu vào USB thu phát RCV bên ngoài
7	RA5/AN4/SS/ HLVDIN/C2OUT	RA5	0 1	O I	TTL	Chiều ra vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN4	1	I	ANA	Đầu vào kênh 4 của bộ biển đổi A/D
		SS	1	I	TTL	Đầu vào SS(lựa chọn thiết bị tơ) chế độ SPI
		HLVDIN	1	I	ANA	Đầu vào module phát điện áp cao
		C2OUT	0	O	--	Đầu ra 2 bộ so sánh/ưu tiên hơn vào/ra dữ liệu

Bảng 3. 3: Bảng chức năng chân của PORTB

stt	chân	Chức năng	Thanh Ghi TRIS	I/O	Kiểu I/O	Mô tả
33	RB0/AN12/INT0/ FLT0/ SDI/SDA	RB0	1/0	I/O	TTL	Chiều ra /vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN12	1	I	ANA	Đầu vào kênh 12 của bộ biển đổi A/D
		INT0	1	I	ST	Ngắt ngoài 0
		FLT0	1	I	ST	Đầu vào báo sự cố PWM(module ECCP1)
		SDI	1	I	ST	Đầu vào dữ liệu chế độ SPI
		SDA	1/0	I/O	ST	Đầu vào/ra dữ liệu chế độ I2C
34	RB1/AN10/INT1/SCK/SCL	RB1	1/0	I/O	TTL	Chiều ra/ vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN10	1	I	ANA	Đầu vào kênh 10 của bộ biển đổi A/D
		INT1	1	I	ST	Ngắt ngoài 1
		SCK	1/0	I	ST	Xung đồng bộ nối tiếp đầu vào/ra cho chế độ SPI
		SCL	1/0	I/O	ST	Xung đồng bộ nối tiếp đầu vào/ra cho chế độ I2C
35	RB2/AN8 /INT2/ VMO	RB2	1/0	I/O	TTL	Chiều ra/ vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN8	1	I	ANA	Đầu vào kênh 8 của bộ biển đổi A/D
		INT2	1	I	ST	Ngắt ngoài 2
		VMO	0	O	--	Ngắt thu phát USB ,đầu ra VMO
36	RB3/AN9/CCP2/VPO	RB3	1/0	I/O	TTL	Chiều ra /vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN9	1	I	ANA	Đầu vào kênh 9 của bộ biển đổi A/D
		CCP2(1)	1/0	I/O	ST	Đầu vào bộ capture CCP2/ CCP2 của bộ so sánh đầu ra của PWM
		VPO	0	O	--	Ngắt thu phát USB ,đầu ra VPO
37	RB4/AN11/KBI0/CSSPP	RB4	1/0	I/O	TTL	Chiều ra/vào dữ liệu, không ảnh hưởng đầu vào tương tự
		AN11	1	I	ANA	Đầu vào kênh 11 của bộ biển đổi A/D
		KBI0	1	I	TTL	Chân ngắt của ngắt thay đổi mức PORTB
		CSSPP	0	O	--	Điều kiển chọn chip đầu ra SPP
38	RB5/KBI1/PGM	RB5	1/0	I/O	TTL	Chiều ra /vào dữ liệu số
		KBI1	1	I	TTL	Chân ngắt của ngắt thay đổi mức PORTB
		PGM	1/0	I/O	ST	Tín hiệu nối mạch nạp nối tiếp(ICSP)
39	RB6/KBI2/PGC	RB6	1/0	I/O	TTL	Chiều ra/ vào dữ liệu số
		KBI2	1	I	TTL	Chân ngắt của ngắt thay đổi mức PORTB
		PGC	1/0	I/O	ST	Đầu vào xung từ(ICSP và ICD)
40	RB7/KBI3/PGD	RB7	1/0	I/O	TTL	Chiều ra/ vào dữ liệu số
		KBI3	1	I	TTL	Chân ngắt của ngắt thay đổi mức PORTB

Bảng 3. 4: Bảng chức năng chân của PORTC

stt	chân	Chức năng	Thanh Ghi TRIS	I/O	Kiểu I/O	Mô tả
15	RC0/ T1OSO/ T13CKI	RC0	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		T1OSO	0	O	—	Đầu ra bộ phất xung timer 1
		T13CKI	1	I	ST	Cấp xung cho timer1 /timer3 chế độ đếm sự kiện (counter).
16	RC1/ T1OSI/ CCP2/UOE	RC1	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		T1OSI	x	I	CMOS	Đầu vào bộ dao động timer1.cấm đầu ra/vào số
		CCP2(2)	1/0	I/O	ST	Đầu vào capture (CCP2)/CCP2 của bộ so sánh và đầu ra của PWM
		UOE	0	—	—	Ngắt thu phát USB ,đầu ra UOE
17	RC2/CCP1 /P1A	RC2	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		CCP1	1/0	I/O	ST	Đầu vào capture (CCP1)/ CCP1 của bộ so sánh và đầu ra của PWM
		P1A	0	O	TTL	Điện áp tăng cường đâu ra CCP1 PWM, kênh A.
23	RC4/ D-/VM	RC4	1	I	TTL	Chiều ra /vào dữ liệu số
		D-	1/0	I/O	—	Dòng trừ khác biệt USB (đầu vào/ ra)
		VM	1	I	TTL	Ngắt thu phát USB ,đầu vào VM
24	RC5/D+ /VP	RC5	1	I	TTL	Chiều ra /vào dữ liệu số
		D+	1/0	I/O	—	Dòng cộng khác biệt USB (đầu vào/ ra)
		VP	1	O	TTL	Ngắt thu phát USB ,đầu vào VP
25	RC6/TX/ CK	RC6	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		TX	0	O	—	Chân truyền dữ liệu nối tiếp không động bộ của module EUSART
		CK	1/0	I/O	ST	Chân phát xung (clock) đồng bộ nối tiếp của module EUSART
26	RC7/RX/ DT/SDO	RC7	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		RX	0	O	ST	Chân nhận dữ liệu nối tiếp không động bộ của module EUSART
		DT	1/0	I/O	ST	Chân truyền dữ liệu nối tiếp động bộ của module EUSART
		SDO	1	I	—	Chân ra dữ liệu của giao tiếp SPI

Bảng 3. 5: Bảng chức năng chân của PORTD

stt	chân	Chức năng	Thanh Ghi TRIS	I/O	Kiểu I/O	Mô tả
19	RD0/SPP0	RD0	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP0	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
20	RD1/SPP1	RD1	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP1	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
21	RD2/SPP2	RD2	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP2	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
22	RD3/SPP3	RD3	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP3	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
27	RD4/SPP4	RD4	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP4	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
28	RD5/SPP5 /P1B	RD5	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP5	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
		P1B	0	O	—	Đầu ra kênh B của bộ PWM tăng cường ECCP1
29	RD6/SPP6 /P1C	RD6	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP6	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
		P1C	0	O	—	Đầu ra kênh C của bộ PWM tăng cường ECCP1
30	RD7/SPP7 /P1D	RD7	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số
		SPP7	1/0	I/O	TLL	Cổng dữ liệu song song
		P1D	0	O	—	Đầu ra kênh D của bộ PWM tăng cường ECCP1

Bảng 3. 6: Bảng chức năng chân của PORTE

stt	chân	Chức năng	Thanh Ghi TRIS	I/O	Kiểu I/O	Mô tả
8	RE0/AN5/CK1SPP	RE0	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số,khồng ảnh hưởng của đầu vào analog
		AN5	1	I	ANA	Đầu vào kênh 5 của bộ chuyển đổi A/D
		CK1SPP	0	O	—	Xung ra 1 SPP
9	RE1/AN6/CK2SPP	RE1	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số,khồng ảnh hưởng của đầu vào analog
		AN6	1	I	ANA	Đầu vào kênh6 của bộ chuyển đổi A/D
		CK2SPP	0	O	—	Xung ra 2 SPP
10	RE2/AN7/OESPP	RE2	1/0	I/O	ST	Chiều ra /vào dữ liệu số,khồng ảnh hưởng của đầu vào analog
		AN7	1	I	ANA	Đầu vào kênh 7 của bộ chuyển đổi A/D
		OESPP	0	O	—	Cho phép SPP đầu ra.
12,31	VSS	VSS		P		Nối mass
11,32	VDD	VDD		P	ST	Nối nguồn dương
29	VUSB	VUSB	0	O	ST	Nội bộ USB đầu ra điều chỉnh điện áp 3.3V.

Legend:

TTL = TTL compatible input CMOS = CMOS compatible input or output

ST = Schmitt Trigger input with CMOS levels I = Input

O = Output P = Power

Note 1: Alternate assignment for CCP2 when CCP2MX Configuration bit is cleared.

2: Default assignment for CCP2 when CCP2MX Configuration bit is set.

3: These pins are No Connect unless the ICPRT Configuration bit is set. For NC/ICPORTS, the pin is No Connect unless ICPRT is set and the DEBUGConfiguration bit is cleared

Каталог: data -> file -> 2015 -> Thang05
Thang05 -> ĐỀ thi thử quốc gia năM 2014-2015 MÔn thi: anh văN
Thang05 -> I. MỤc tiêU: 1 Kiến thức: Biết mối quan hệ giữa đơn vị các hàng liền kề. 2 Kĩ năng
Thang05 -> Bài 19: nhân dân việt nam kháng chiến chống pháp xâm lưỢC (Từ năm 1858 đến trước năm 1873) I. Mục tiêu bài học
Thang05 -> MÔn tậP ĐỌC (LỚP 1) BÀI: TẶng cháu I. Mục tiêu
Thang05 -> BÀi tập trắc nghiệm chuyểN ĐỔi câu tiếng anh
Thang05 -> ĐỀ kiểm tra chất lưỢng học kỳ II năm họC 2014 2015
Thang05 -> BÀI: viết số thành tổng các trăM, chụC, ĐƠn vị I. Mục tiêu: Kiến thức
Thang05 -> SỞ giáo dục và ĐÀo tạo bắc giang thpt việt yêN 2
Thang05 -> Bài 9: quang hợP Ở CÁc nhóm thực vật c3, C4 VÀ cam I. Mục tiêu
Thang05 -> Tp hồ chí minh, tháng 10 năm 2010 LỜi cảm tạ

tải về 0.52 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: