Chuyên Đề Hệ điều khiển nhúng

Nội dung

1 MỞ ĐẦU 5
1.1 Các khái niệm về hệ nhúng 5
1.2 Lĩnh vực ứng dụng của hệ nhúng .7
1.3 Đặc điểm công nghệ và xu thế phát triển của hệ nhúng .8
1.3.1 Đặc điểm công nghệ .8
1.3.2 Xu thế phát triển và sự tăng trưởng của hệ nhúng .9
1.4 Mục đích và nội dung môn học .10
2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ NHÚNG 11
2.1 Các thành phần kiến trúc cơ bản .11
2.1.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU .11
2.1.2 Xung nhịp và trạng thái tín hiệu 13
2.1.3 Bus địa chỉ, dữ liệu và điều khiển 16
2.1.4 Bộ nhớ 17
2.1.5 Không gian và phân vùng địa chỉ 21
2.1.6 Ngoại vi 21
2.1.7 Giao diện 33
2.2 Một số nền phần cứng nhúng thông dụng (µP/DSP/PLA) .37
2.2.1 Chip Vi xử lý / Vi điều khiển nhúng .37
2.2.2 Chip DSP 39
2.2.3 PAL .41
3 CƠ SỞ KỸ THUẬT PHẦN MỀM NHÚNG 48
3.1 Đặc điểm phần mềm nhúng 48
3.2 Biểu diễn số và dữ liệu .48
3.2.1 Các hệ thống cơ số 48
3.2.2 Số nguyên 48
3.2.3 Số dấu phảy tĩnh .50
3.2.4 Số dấu phảy động .51
3.2.5 Một số phép tính cơ bản 52
3.3 Tập lệnh 55
3.3.1 Cấu trúc tập lệnh CISC và RISC .55
3.3.2 Định dạng lệnh .57
3.3.3 Các kiểu truyền địa chỉ toán tử lệnh .57
3.3.4 Nguyên lý thực hiện pipeline .60
3.3.5 Harzard 61
3.4 Ngôn ngữ và môi trường phát triển .63
3.4.1 Ngôn ngữ .63
3.4.2 Biên dịch 65
3.4.3 Simulator .70
3.4.4 Emulator 71
3.4.5 Thiết kế hệ thống bằng máy tính .71
4 HỆ ĐIỀU HÀNH NHÚNG .73
4.1 Hệ điều hành 73
4.2 Bộ nạp khởi tạo (Boot‐loader) 74
4.3 Các yêu cầu chung .76
4.4 Hệ điều hành thời gian thực 77
5 KỸ THẬT LẬP TRÌNH NHÚNG .81
5.1 Tác vụ và quá trình (process) 81
5.2 Lập lịch (Scheduling) 81
5.2.1 Các khái niệm 81
5.2.2 Các phương pháp lập lịch phổ biến 82
5.2.3 Kỹ thuật lập lịch .85
5.3 Truyền thông và đồng bộ .87
5.3.1 Semaphore .87
5.3.2 Monitor 89
5.4 Xử lý ngắt .90
6 THIẾT KẾ HỆ NHÚNG: TỔ HỢP PHẦN CỨNG VÀ MỀM .93
6.1 Qui trình phát triển .93
6.2 Phân tích yêu cầu .93
6.3 Mô hình hoá sự kiện và tác vụ 93
6.3.1 Phương pháp mô hình Petrinet 93
6.3.2 Qui ước biểu diễn mô hình Petrinet 94
6.3.3 Mô tả các tình huống hoạt động cơ bản với Petrinet 95
6.3.4 Ngôn ngữ mô tả phần cứng (VHDL) 103
6.4 Thiết kế phần mềm điều khiển 104
6.4.1 Mô hình thực thi bộ điều khiển nhúng .104
6.4.2 Ví dụ thực thi bộ điều khiển PID số 106