Bài giảng Vi điều khiển - Tổng quan về ARM | Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN 2 (LẬP TRÌNH STM32)
Giảng viên: ThS. Trần Ngọc Huy Thịnh
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2023 BUỔI 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LIÊN HỆ
Giảng viên: ThS. Trần Ngọc Huy Thịnh
Số điện thoại: 0949249991
Email liên hệ: tnhthinh@ntt.edu.vn
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2023 BUỔI 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
NỘI DUNG CHÍNH CỦA MÔN HỌC Vi điều khiển STM32F407 BUỔI 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu/giáo trình chính, bắt buộc
Tiếng Việt: Nguyễn Vũ Quỳnh, Phạm Quang Huy, 2020, Giáo Trình
Vi Điều Khiển ARM. Hướng Dẫn Sử Dụng STM32, NXB Thanh Niên.
Tiếng Anh: Muhammad Ali Mazidi, 2019, STM32 Arm Programming
for Embedded Systems, Kindle Edition. BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32) HỆ THỐNG NHÚNG LÀ GÌ?
 Hệ thống nhúng (embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ
thống có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ.
 Là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các
bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động
hoá điều khiển, quan trắc và truyền tin. Đặc điểm của các hệ thống
nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự động hoá cao. BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32) HỆ THỐNG NHÚNG LÀ GÌ? BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32) HỆ THỐNG NHÚNG LÀ GÌ? BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32) HỆ THỐNG NHÚNG LÀ GÌ?
Một hệ thống nhúng sẽ có một hoặc nhiều microcomputer bên trong. Một vi
điều khiển (microcontroller) là một microcomputer kết hợp với bộ xử
lý(Processor), RAM, ROM, và các cổng I/O thành một khối duy nhất. Đây
là loại thường được dùng cho các hệ thống nhúng rất nhiều bởi vì nó rẻ,
kích thước nhỏ và đáp ứng được các yêu cầu về tiêu thụ năng lượng thấp. BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32) HỆ THỐNG NHÚNG LÀ GÌ?
 Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực hiện một chức năng chuyên biệt nào đó.
 Một hệ thống nhúng chỉ thực hiện một hoặc một vài chức năng nhất
định, thường đi kèm với những yêu cầu cụ thể và bao gồm một số
thiết bị máy móc và phần cứng chuyên dụng.
 Hệ thống nhúng có thể tối ưu hóa nó nhằm giảm thiểu kích thước và chi phí sản xuất.
 Các hệ thống nhúng thường được sản xuất hàng loạt với số lượng lớn. BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
SO SÁNH HỆ THỐNG NHÚNG VỚI MỘT MÁY TÍNH WASHING COMPUTER MACHINE Sử dụng phần cứng và Sử dụng phần cứng và phần mềm phần mềm Chỉ có khả năng thực
Khả năng xử lý linh hoạt một công việc chuyên
nhiều tác vụ với tốc độ
biệt trên một hệ thống rất cao được thiết kế riêng Khả năng xử lý một Khả năng xử lý một
lượng dữ liệu rất lớn
lượng dữ liệu giới hạn BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG NHÚNG
 Các thiết bị điều khiển  Ôtô, tàu điện  Truyền thông  Thiết bị y tế  Hệ thống đo lường  Toà nhà thông minh
 Thiết bị trong các dây chuyền sản xuất  Robot  Thiết bị gia dụng BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG NHÚNG BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG NHÚNG BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG NHÚNG BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
VI XỬ LÝ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NHÚNG
Tùy thuộc vào ứng dụng và giá thành, người thiết kế quyết định loại
vi xử lý dùng trong hệ thống nhúng. Họ 8086 PowerPC Họ 8051 PIC AVR ARM BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
VI XỬ LÝ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NHÚNG
Tùy thuộc vào ứng dụng và giá thành, người thiết kế quyết định loại
vi xử lý dùng trong hệ thống nhúng. Họ 8086 PowerPC Họ 8051 PIC AVR ARM BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
PHÂN BIỆT BỘ VI XỬ LÝ VÀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
Bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển là những linh kiện bên trong các thiết
bị điện tử. Bộ vi xử lý là một đơn vị xử lý rất nhỏ bên trong CPU. Bộ
vi xử lý là mạch tích hợp đơn lẻ nằm trên một chip máy tính thực hiện
nhiều chức năng số học và logic khác nhau trên các tín hiệu kỹ thuật
số. Hàng chục bộ vi xử lý cùng hoạt động bên trong các máy chủ hiệu
năng cao để xử lý và phân tích dữ liệu.
Trong khi đó, bộ vi điều khiển là đơn vị điện toán cơ bản bên trong
các thiết bị điện tử thông minh như máy giặt và bộ điều nhiệt. Bộ vi
điều khiển là một máy tính cực nhỏ có các hệ thống RAM, ROM và
I/O riêng, tất cả đều nằm trên một chip duy nhất. Bộ vi điều khiển có
thể xử lý các tín hiệu kỹ thuật số và phản hồi thông tin đầu vào của
người dùng, nhưng khả năng điện toán của nó còn hạn chế. BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
PHÂN BIỆT BỘ VI XỬ LÝ VÀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN Bộ vi xử lý Bộ vi điều khiển
Yêu cầu bộ nhớ bên ngoài và kho lưu trữ dữ Bộ nhớ
Mô-đun bộ nhớ trên chip (ROM, RAM). liệu.
Cần có bộ phận bổ sung. Kết nối với bus bên
Thiết bị ngoại vi trên chip (bộ hẹn giờ, Thiết bị ngoại vi ngoài.
cổng I/O, bộ chuyển đổi tín hiệu). Mức tiêu thụ điện
Mức tiêu thụ điện năng cao. Không có chế độ Tiêu thụ điện năng ở mức tối thiểu. Các năng tiết kiệm điện năng.
chế độ tiết kiệm điện năng tích hợp sẵn.
Không bắt buộc phải có hệ điều hành đối Hệ điều hành Cần có hệ điều hành.
với một số bộ vi điều khiển.
Hỗ trợ giao tiếp tốc độ thấp đến trung bình.
Xử lý truyền dữ liệu tốc độ cao. Hỗ trợ kết nối Giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI) và I²C. Khả năng kết nối USB 3.0 và Gigabit Ethernet.
Bộ truyền nhận không đồng bộ phổ quát (UART).
Chi phí rẻ hơn nhờ một mạch tích hợp duy Chi phí
Chi phí đắt đỏ do các thành phần bổ sung.
nhất có khả năng cung cấp nhiều chức năng.
Dành cho điện toán thông thường hoặc các hệ Dành cho các hệ thống nhỏ gọn, hệ thống Trường hợp sử dụng
thống đòi hỏi công suất điện toán B Um ỔI ạ n 1 h mẽ.
chạy bằng pin hoặc các thiết bị xử lý logic.
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
PHÂN BIỆT BỘ VI XỬ LÝ VÀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN VI XỬ LÝ VI ĐIỀU KHIỂN BUỔI 1
BÀI GIẢNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARM (STM32)
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ARM
 ARM (Advanced RISC Machine) là một loại cấu trúc
vi xử lý 32 bit và 64 bit kiểu RISC (Reduced
Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn
giản hóa) được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng.
 Do có đặc điểm tiết kiệm năng lượng, các bộ CPU
ARM chiếm ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động,
mà với các sản phẩm này việc tiêu tán công suất thấp là
một mục tiêu thiết kế quan trọng hàng đầu. BUỔI 1