Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý

Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý Ngành Điện tử-Viễn thông Đại học Bách khoa Đà Nẵngcủa Hồ Viết Việt, Bộ môn KTMT, Khoa ĐTVTTài liệu tham khảo[1] Văn Thế Minh, Kỹ thuật vi xử lý, NXB Giáo dục, 1997[2] Đỗ Xuân Tiến, Kỹ thuật vi xử lý và Lập trình Assembly cho hệ vi xử lý, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2001[3] Barry B. Brey, The Intel Microprocessors 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro Processor, Pentium II, Pentium III, Pentium 4 Architecture, Programming, and Interfacing, 6th Edition, Prentice Hall, 2003Chương 1 1.1 Các hệ thống số	- Hệ thập phân	- Hệ nhị phân	- Hệ thập lục phân	- Chuyển đổi giữa các hệ đếm1.2 Các hệ thống mã hoá	- ASCII	- BCD1.3 Các linh kiện điện tử số cơ bản	- Các cổng logic: AND, OR, XOR,NOT	- Cổng đệm 3 trạng thái	- Các bộ giải mã: 74138	- DFF, Cac chip 74373, 74244, 742451.1 Các hệ thống sốHệ đếm thập phân (Decimal)Còn gọi là hệ đếm cơ số mười(Vì có quá ít người có chín ngón tay hoặc mười một ngón chân?)Dùng mười ký hiệu: 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0Ví dụ:1.1: Ba nghìn Chín trăm Bảy mươi Tám 3978	= 3x103 + 9x102 + 7x101 + 8x100	= 3000 + 900 + 70 + 81.1 Các hệ thống sốHệ đếm nhị phân (Binary)Còn gọi là Hệ đếm cơ số haiSử dụng hai ký hiệu (bit): 0 và 1(Các hệ thống điện tử số chỉ sử dụng hai mức điện áp?)Kích cỡ, LSB, MSB của số nhị phânSố nhị phân không dấu (Unsigned)Số nhị phân có dấu (Số bù hai)Số nhị phânMỗi ký hiệu 0 hoặc 1 được gọi là 1 Bit (Binary Digit- Chữ số nhị phân)Kích cỡ của một số nhị phân là số bit của nóMSB (Most Significant Bit): Bit sát tráiLSB (Least Significant Bit): Bit sát phảiVí dụ 1.1: 1010101010101010 là một số nhị phân 16-bitMSBLSBSố nhị phân không dấuChỉ biểu diễn được các giá trị không âm (>= 0)Với n-bit có thể biểu diễn các giá trị từ 0 đến 2n – 1Ví dụ 1.3: Giá trị V của số nhị phân không dấu 1101 được tính: V(1101) = 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20	 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13Số nhị phân không dấuTổng quát: Nếu số nhị phân N n-bit: N = b( n-1) b( n-2) . b1 b0thì giá trị V của nó là: V = b(n -1) x 2(n-1)+b (n-2) x2 (n-2)+ 	  + b1 x 21 + b0 x 20Các số nhị phân không dấu 4-bit biểu diễn được các giá trị từ ? đến ? 16 giá trị từ 0 đến 15Nhị phân không dấuGiá trị thập phân00000000110010200113010040101501106011171000810019101010101111110012110113111014111115Số nhị phân không dấuDải giá tri của các số không dấu 8-bit là [0,255] (unsigned char trong C)Dải giá tri của các số không dấu 16-bit là [0,65535] (unsigned int trong C)Chuyển đổi thập phân sang nhị phânVí dụ 1.4 Chuyển 25 sang nhị phân không dấu. Dùng phương pháp chia 2 liên tiếp Chia 2 Thương số Dư số25/2 = 12 1 LSB12/2 = 6 06/2 = 3 03/2 = 1 11/2 = 0 1 MSB Kết quả là: 11001Số nhị phân có dấuBiểu diễn được cả các giá trị âmCòn gọi là Số bù haiVới n-bit có thể biểu diễn các giá trị từ – 2(n-1) đến 2(n-1) – 1Ví dụ 1.3: Giá trị V của số nhị phân có dấu 1101 được tính: V(1101) = – 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20	 = – 8 + 4 + 0 + 1 = – 3Số nhị phân có dấuTổng quát: Nếu số nhị phân N n-bit: N = b( n-1) b( n-2) . b1 b0thì giá trị V của nó là: V = –b(n -1) x 2(n-1)+b (n-2) x2 (n-2)+ 	  + b1 x 21 + b0 x 20Các số nhị phân có dấu 4-bit biểu diễn được các giá trị từ ? đến ? 16 giá trị từ - 8 đến 7Nhị phân có dấuGiá trị thập phân00000000110010200113010040101501106011171000- 81001-71010-61011-51100-41101-31110-21111-1Số nhị phân có dấuDải giá tri của các số có dấu 8-bit là [-128,+127] (char trong C)Dải giá tri của các số có dấu 16-bit là [-32768,+32767] (int trong C)Tìm đối số (Lấy bù 2)Tổng của một số với đối số của nó bằng 0Ví dụ 1.5 Đối số của số nhị phân có dấu 10011101? 10011101 Số có dấu (-99) 01100010 Lấy bù 1 + 1 Cộng 1 ------------- 01100011 Kết quả (+99)Chuyển số thập phân sang nhị phân có dấuVơí số dương:Giống như chuyển thập phân sang nhị phân không dấu rồi thêm bit 0 vào sát bên tráiVí dụ: Chuyển 25 sang nhị phân có dấu:Kết quả: 011011Với số âm: Chuyển đối số sang nhị phân có dấu rồi lấy bù 2Chuyển số thập phân sang nhị phân có dấuVí dụ 1.6 Chuyển – 26 sang nhị phân1. chuyển đối số: +26 = 110102. Đưa 0 vào sát trái:	 0110103. Bù 1: 	 1001014. Cộng 1:	 + 1	 	-------------	-26 =	 100110	 Số thập lục phânQuen gọi là số Hexa (Hexadecimal)Còn gọi là hệ đếm cơ số mười sáuSử dụng 16 ký hiệu để biểu diễn:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,FMỗi ký hiệu tương ứng với 4-bitMục đích: Biểu diễn số nhị phân ở dạng ngắn gọn 	11110000 	= 	F0	 		10101010 	= 	AA		01010101 	=	55 Nhị phân Thập lục phânMỗi ký hiệu tương ứng với 4-bitHexaBinaryHexaBinary0000081000100019100120010A101030011B101140100C110050101D110160110E111070111F1111Chuyển đổi Hexa & nhị phânVí dụ 1.7Chuyển số hexa 2F8 và ABBA sang nhị phân Thay thế mỗi ký hiệu hexa bằng 4-bit tương ứng với nó 2 F 8 0010 1111 1000 	A B B	A 1010 1011 1011 1010Kết quả 2F8h = 001011111000b	ABBAh = 1010101110111010bChuyển đổi Hexa & nhị phânVí dụ 1.8 Chuyển số nhị phân 1100101011111110 sang hexa - Trước hết theo hướng từ LSB về MSB chia số nhị phân đó thành các nhóm 4-bit - Sau đó thay thế mỗi nhóm 4-bit bằng ký hiệu hexa tương ứng với nó 1100 1010 1111	 1110 	 C	 A F E Kết quả: 1100101011111110b = CAFEh	1.2 Các hệ thống mã hoáASCII: American Standard Code for Information Interchange. Dùng để biểu diễn các ký tự (characters): Gồm ký tự hiển thị được và ký tự điều khiểnMỗi ký tự được biểu diễn bằng 8-bit gọi là mã ASCII của ký tự đóCác chữ cái in và thường: A..Z và a..zCác chữ số thập phân: 0,1,,9Các dấu chấm câu: ; , . : vân vânCác ký tự đặc biệt: $ & @ / { vân vânCác ký tự điều khiển: carriage return (CR) , line feed (LF), beep, vân vânMã ASCIIVới bảng mã được sắp xếp theo trật tự tăng dần của mã ASCII: Các chữ số thập phân: 0,1,,9 nằm liên tiếp nhau, chữ số 0 có mã ASCII là 30hCác chữ cái in:A..Z nằm liên tiếp nhau, chữ A có mã ASCII là 41hCác chữ cái thường: a..z nằm liên tiếp nhau, chữ a có mã ASCII là 61hMã ASCII của chữ in và chữ thường tương ứng chỉ khác nhau ở bit 5A: 01000001	B: 01000010	Z: 01011010a: 01100001	b: 01100010	z: 0111101032 ký tự điều khiển được xếp đầu bảng mã (00h đến 1Fh) Bảng mã ASCIIBảng mã ASCIIMã BCDBCD (Binary Coded Decimal)Quen gọi là số BCDDùng để mã hoá các số thập phân bằng các ký hiệu nhị phânMỗi chữ số thập phân được biểu diễn bằng một tổ hợp 4-bitCác tổ hợp 4-bit không sử dụng gọi là các tổ hợp cấmNhiều linh kiện điện tử sử dụng mã này (Bộ giải mã BCD-LED bảy đoạn 7447)Bảng mã BCDThập phânBCDThập phânBCD00000810001000191001200101010300111011401001100501011101601101110701111111Mã BCDĐừng nhầm mã hoá BCD với việc chuyển đổi thập phân sang nhị phân:Ví dụ 1.9: Cho số thập phân 15Mã BCD của nó là:	00010101Số nhị phân không dấu 8-bit tương ứng là:	00001111Bit, Nibble, Byte, WordBit: Một chữ số nhị phân 0 hoặc 1Nibble: 4-bit (nửa byte)Byte: 8-bit (Còn gọi là Octet)Word (Từ): 16-bitDouble Word (Từ kép): 32-bitK = 210 = 1024Kb (kilôbit) 	= 1024 bit 	= 128 byteKB (kilôbyte) 	= 1024 byteKbps (Kilobit per second): Kilôbit trên giâyM = 220 = 1024 K = 1048576Mb (Mêgabit) 	= 1024 Kb 	= 1048576 bitMB (Mêgabyte) 	= 1024 KB 	= 1048576 byteG = 230 = 1024 M = 1048576 KGb (Gigabit) 	= 1024 Mb 	= 1048576 KbGB (Gigabyte) 	= 1024 MB 	= 1048576 KBT = ? 1.3 Các linh kiện điện tử số cơ bảnPhân chia linh liện số theo mật độ tích hợp: SSI, MSI, LSI, VLSISSI (Small Scale Integration): Vi mạch tích hợp cỡ nhỏMSI (Medium Scale Integration): Vi mạch tích hợp cỡ trungLSI (Large Scale Integration): Vi mạch tích hợp cỡ lớnVLSI (Very Large Scale Integration):Vi mạch tích hợp cỡ cực lớnSSI: Các cổng logic and, or, xor, notMSI: Các bộ giải mã, Các chốt, đệmLSI,VLSI: Các bộ vi xử lý, vi điều khiển, DSPs Cổng logic ANDABA AND B111100010000ABA AND BCổng AND có thể có nhiều hơn 2 đầu vàoTrên một chip có thể có nhiều cổng ANDCổng logic AND: IC 7408Cổng logic AND: IC 7411Cổng logic ORCổng OR có thể có nhiều hơn 2 đầu vàoTrên một chip có thể có nhiều cổng ORABA OR B111101011000ABA OR BCổng logic OR: IC 7432Cổng logic XORCổng XOR có thể có nhiều hơn 2 đầu vàoTrên một chip có thể có nhiều cổng XORABA XOR B110101011000ABA XOR BCổng logic NOTANOT A10100101ANOT AĐệm 3 trạng thái cz0HiZ1xcz1HiZ0xChip giải mã 74138Chip giải mã 74138Flip Flop kiểu DFlip Flop kiểu DFlip Flop kiểu DFlip Flop kiểu DChốt 8-bit 74373Chốt 8-bit 74573IC 74244 Bộ đệm 1 chiềuĐệm 2 chiều 74245Đệm 2 chiều 74245Tóm tắt Chương 1Kỹ năng chuyển đổi H và BPhân biệt B không dấu với B có dấuQui luật sắp xếp ở ASCIIKhông nhầm BCD với việc chuyển sang B74138, 74373,74244,74245