- 1 - ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM 2007 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CÁC KIT THÍ NGHIỆM - GIẢNG DẠY VI ĐIỀU KHIỂN RISC 8/32 BIT CN ĐỀ TÀI: ThS. Ngô Đức Hoàng Đồng CN đề tài: KS. Nguyễn Minh Chánh CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế Vi mạch (ICDREC) Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. Số điện thoại: 0913.882 104 Email: duchoang@icdrec.edu.vn; ndhoang@vnuhcm.edu.vn THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 06/2009 - 2 - MỤC LỤC Trang Tóm tắt đề tài/dự án (gồm tiếng Việt và tiếng Anh) 1 Mục lục Bảng quyết toán PHẦN MỞ ĐẦU 8 1 2 3 4 5 Tên đề tài/dự án: Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì: Thời gian thực hiện: Kinh phí được duyệt: 8 8 8 8 8 6 Mục tiêu của đề tài/dự án 8 7 Nội dung của đề tài/dự án 8 7.1 Nội dung thực hi ện đề tài/dự án 8 7.2 Sản phẩm của đề tài/dự án 10 7.2.1 Kit thí nghiệm – giảng dạy RISC PIC 8 bit. 10 7.2.2 Kit thí nghiệm – giảng dạy RISC 32 bit 11 CHƯƠNG I: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.1 Nội dung 1: 1.1.1 Nghiên cứu các họ vi điều khiển PIC12xxx, PIC16xxx và PIC18xxx với lõi RISC 8 bit 14 1.1.2 Nghiên cứu các thành phần ngoại vi có thể giao tiếp với 3 họ PIC nêu trên 20 1.2 Nội dung 2: 1.2.1 Nghiên cứu các Kit thí nghiệm giảng dạy RISC 8 bit thông dụng trên thị trường. Phân tích thiết kế phần cứng, ph ần mềm và các bài thí nghiệm. Chỉ ra ưu nhược điểm của từng kit. 28 1.2.2 Xác lập thông số kỹ thuật và đề cương bài thí nghiệm dự tính cho các kit của đề tài 31 1.3 Nội dung 3: Thiết kế Kit thí nghiệm – giảng dạy RISC 8 bit dựa trên cả 3 họ PIC 8 bit khác nhau. 163 - 3 - 1.4 Nội dung 4: Viết chương trình kiểm tra Kit RISC 8 bit 179 1.5 Nội dung 5: 1.5.1 Nghiên cứu các họ vi điều khiển ARM với cấu trúc RISC 32 bit 247 1.5.2 Nghiên cứu các thành phần ngoại vi có thể giao tiếp với ARM 32 bit với cấu trúc RISC nêu trên. 252 1.6 Nội dung 6: 1.6.1 Nghiên cứu các Kit thí nghiệm giảng dạy ARM 32 bit thông dụng trên thị trường. Phân tích thiết kế phần cứng, phần mềm và các bài thí nghiệm. Chỉ ra ưu, nhược điểm củ a từng kit. 272 1.6.2 Xác lập thông số kỹ thuật và đề cương bài thí nghiệm dự tính cho các kit của đề tài. 275 1.7 Nội dung 7: Thiết kế Kit thí nghiệm – Giảng dạy ARM 32 bit 352 1.8 Nội dung 8: Viết chương trình kiểm tra Kit ARM 32 bit 385 1.9 Nội dung 9: Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng cho cả 2 Kit 450 1.9.1 Hướng dẫn sử dụng PICKIT V1.0 450 1.9.2 Hướng dẫn sử dụng Kit ARM-LH79525 V1.0 471 CHƯƠNG II: KẾT LUẬ N VÀ ĐỀ NGHỊ 2.1 Kết luận 491 2.2 Đề nghị 491 - 4 - TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. KIT PIC phiên bản 1.0 1.1 Mục tiêu nghiên cứu - Phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu tại các trường Đại học. - Tiến đến sản xuất thử nghiệm bộ Kit thí nghiệm RISC 8 bit tham gia vào thị trường cung cấp thiết bị nghiên cứu và giảng dạy. 1.2 Ý nghĩa của sản phẩm của đề tài - Nắm và hiểu rõ được kiến trúc của PIC - Hiểu được phương pháp lập trình và thiết kế vi điều khiển PIC - Hiểu và nắm rõ các chuẩn giao tiếp từ đơn giản đến phức tạp - Là tiền đề cho việc tiến đến những ứng dụng của PIC và hệ thống nhúng. 1.3 Đặc tính kỹ thuật 1.3.1 Thông số kỹ thuật - Hỗ trợ cho nhiều loại PIC - Kích thước 18x23 cm 2 - Board được thiết kế 2 lớp - Nguồn cung cấp: 12VDC 5A. - Lập trình trực tiếp trên board - Đầu nối ICD2 1.3.2 Thành phần ngoại vi - 8 led đơn - 4 led 7 đoạn - LCD 16x2 - Bàn phím 4x4 - port mở rộng - Ngõ vào cho phép giao tiếp với cảm biến - SD card - Realtime clock - IDE interface - Audio out - 1 port Ethernet - 5 - - 1 port USB slave - Clock option - PWM - Bộ nhớ ngoài 8 bit - Đầu nối ICD2 - Đầu nối cáp nguồn 2. KIT ARM 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu tại các trường Đại học. - Tiến đến sản xuất thử nghiệm bộ Kit thí nghiệm RISC 16/32 bit tham gia vào thị trường cung cấp thiết bị nghiên cứu và giảng dạy. 2.2 Ý nghĩa của sản phẩm của đề tài - Nắm và hiểu rõ được kiến trúc của ARM - Hiểu được phương pháp lập trình và thiết kế vi điều khiển ARM - Hiểu và nắm rõ các chuẩn giao tiếp từ đơn giản đến phức tạp - Là tiền đề cho việc tiến đến những ứng dụng của ARM và hệ thống nhúng. 2.3 Đặc tính kỹ thuật 2.3.1 Thông số kỹ thuật - Sử dụng CPU lõi RISC của NXP LH79525 ARM720T™, Tốc độ thực thi của CPU đạt đến: 76.205 MHz, Tần số lớn nhất của xung clock AHB 50.803 MHz, 16- bit cho bus dữ liệu. - Bộ nhớ Flash 8MB, SDRAM 32MB. - Kích thước: 20x25 cm 2 - Board được thiết kế 6 lớp. - Nguồn cung cấp: 12VDC. - Đầu nối JTAG. 2.3.2 Thành phần ngoại vi - LCD 20x4 - Bộ nhớ flash 8MB – 16 bit - SDRAM 32MB – 16 bit - EEPROM 8KB (I2C) - 6 - - 2 port RS232 - 2 port USB - 1 port Ethernet - 1 port IDE với nguồn cấp điều khiển được - Ngõ vào Microphone - 1 ngõ ra speaker - Màn hình cảm ứng LCD &TSP 240x320 - Cảm biến (ADC) - Hồng ngoại - SD card - PWM - Bàn phím 4x4 - Phím nhấn - Led đơn - Led 7 đoạn - Đầu nối JTAG - Đầu nối nguồn - 7 - SUMMARY OF RESEARCH CONTENT 1. PIC Ver 1.0 KIT 1.1 Purpose - Educating in universities. - Individuals research on PIC microcontroller of Microchip. - Experiment KIT for students. 1.2 Signification - Understanding PIC architecture. - Understanding programming and designing PIC microcontroller method. - Understanding standards interface from simple to advance. - Make the acquaintance with PIC application and embedded system. 1.3 Specifications 1.3.1 Technical specifications - Use many other kind of PIC - Size: 18x23 cm 2 - Board layout with 2 layers technology. - Power supply: 12VDC 5A. - Programmer on board. - Header for debug ICD2. 1.3.2 Peripheral - 8 single LEDS. - Seven segment LEDS. - Keypad matrix 4x4 use external interrupt. - LCD line 16x2. - External EEPROM for I2C interface. - Real time clock. - ADC module. - Temperature sensor Digital or Analog - MMC/SD card interface. - IDE interface. - 8 - - Audio output. - USB device connector. - Ethernet 10/100 Mbps connector. - Two-gate RS232 interface. - Reset circuit and reset button. - Onboard for programming/debugging. - Expand Port. 2. ARM KIT 2.1 Purpose - Educating in universities. - Individuals research on ARM microcontroller. - Experiment kit for students. 2.2 Signification - Understanding ARM architecture. - Understanding programming and designing ARM microcontroller method. - Understanding standards interface from simple to advance. - Make the acquaintance with ARM application and embedded system. 2.3 Specifications 2.3.1 Technical specifications - CPU NXP LH79525 ARM720T™ RISC Core, High Performance: 76.205 MHz CPU Speed, 50.803 MHz maximum AHB clock (HCLK), 16-bit External Data Bus, 8 kB Cache with Write Back Buffer, 16 kB On-Chip SRAM, Multi-stream DMA Controller, Package 176 LQFP. - NOR flash 8MB, SDRAM 32MB. - Size: 20x25 cm 2 - Board layout with 6 layers technology. - Power supply: 12VDC. - Jtag programmer. 2.3.2 Peripheral - 8 single leds. - 4 seven segment leds. - 9 - - Keypad matrix 4x4. - LCD line 20x4. - LCD touch screen TFT 240x320. - I2C controller combinate with 8 single leds. - Real time clock. - ADC with temperature sensor. - IrDA TFDU4101 115.2Kbit/s. - MMC/SD card interface. - IDE interface. - I2S interface with Audio In and Audio Out jacks for microphone and headphones - USB host/device connector. - Ethernet 10/100 Mbit/s connector. - Two-channel RS232 interface. - Reset circuit and reset button. - Standard JTAG connector with 2x10-pin for programming/debugging. - 10 - QUYẾT TOÁN KINH PHÍ Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và thi công các KIT thí nghiệm – Giảng dạy vi điều khiển RISC 8- bit và 16/31 Bit Chủ nhiệm: Th.S Ngô Đức Hoàng Đồng chủ nhiệm: KS. Nguyễn Minh Chánh Cơ quan chủ trì: Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế Vi mạch. Thời gian đăng ký trong hợp đồng: 12 tháng , từ tháng 11/2007 đến tháng 11/2008 Tổng kinh phí được duyệt: 270.000.000 đồng Kinh phí cấp giai đoạn 1: 160.000.000 đồng (Theo thông báo số: 204/TB-KHCN ngày 05 tháng 11 năm 2007) Kinh phí cấp giai đoạn 2: 83.000.000 đồng (Theo thông báo số: 275/TB-KHCN ngày 17 tháng 12 năm 2008) ĐVT: 1000đ TT Nội dung Kinh phí Trong đó Ngân sách Nguồn khác I Kinh phí được cấp trong năm 270.000 270.000 II Kinh phí quyết toán trong năm 270.000 270.000 1. Công chất xám 12.000 12.000 2. Công thuê khoán 209.200 209.200 3. Nguyên, nhiên, vật liệu, dụng cụ, phụ tùng, văn phòng phẩm 16.000 16.000 4. Thiết bị 00 5. Xét duyệt, giám định, nghiệm thu 17.800 17.800 6. Hội nghị, hội thảo 0 0 7. Đánh máy tài liệu 0 0 8. Giao thông liên lạc 0 0 9. Chi phí điều hành 15.000 15.000 III Tiết kiệm 5% IV Kinh phí chuyển sang năm sau [...]... bit - Nghiên cứu các thành phần ngoại vi có thể giao tiếp với ARM 32 bit với cấu trúc RISC nêu trên 06 - Nghiên cứu các Kit thí nghiệm giảng Mục 1.6.1 và 1.6.2 dạy ARM 32 bit thông dụng trên thị trường Phân tích thi t kế phần cứng, phần mềm và các bài thí nghiệm Chỉ ra ưu, nhược điểm của từng kit - Xác lập thông số kỹ thuật và đề cương bài thí nghiệm dự tính cho các kit của đề tài 07 Thi t kế Kit thí. .. trường Phân tích thi t kế phần cứng, phần mềm và các bài thí nghiệm Chỉ ra ưu nhược điểm của từng kit - Xác lập thông số kỹ thuật và đề cương bài thí nghiệm dự tính cho các kit của đề tài 03 Thi t kế Kit thí nghiệm – giảng dạy Mục 1.3 RISC 8 bit dựa trên cả 3 họ PIC 8 bit khác nhau 04 Vi t chương trình kiểm tra Kit RISC 8 Mục 1.4 bit 05 - Nghiên cứu các họ vi điều khiển ARM Mục 1.5.1 và 1.5.2 với cấu... ra 2 Kit thí nghiệm với hạt nhân là vi điều khiển RISC 8 bit và RISC 16/32 bit nhằm : - Phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu tại các trường Đại học, Cao Đẳng, trung tâm dạy nghề, các chuyên ngành Điện – Điện Tử, Điện Tử - Vi n Thông, Điều Khiển Tự Động … - Tiến đến sản xuất thử nghiệm bộ Kit thí nghiệm RISC 8 bit và RISC 16/32 bit tham gia vào thị trường cung cấp thi t bị nghiên cứu và giảng dạy trên...PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài/dự án: Nghiên cứu thi t kế và thi công các Kit thí nghiệm- Giảng dạy vi điều khiển RISC 8 bit và 16/32 bit 2 Chủ nhiệm đề tài/dự án: 2.1 Chủ nhiệm chính: ThS NGÔ ĐỨC HOÀNG 2.2 Đồng chủ nhiệm: KS NGUYỄN MINH CHÁNH 3 Cơ quan chủ trì: Trung tâm Nghiên cứu và Đào Tạo Thi t Kế Vi Mạch (ICDREC) – Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 4 Thời gian thực... nghiệm dự tính cho các kit của đề tài BÀI THÍ NGHIỆM 1 GIỚI THI U CÁC TRÌNH BIÊN DỊCH MPLAB VÀ CCSC + LED ĐƠN 1.1 GIỚI THI U CHUNG Sự ra đời của vi điều khiển và ứng dụng của nó vào cuộc sống là một nhu cầu ngày càng lớn, như các thi t bị tự động hóa, dân dụng, công nghiệp và trong quân sự Vi c phát triển các phần mềm hỗ trợ cho quá trình lập trình vi điều khiển đã giúp vi điều khiển càng trở nên gần... 7.2.2 Kit thí nghiệm – giảng dạy RISC 32 bit Đây là bộ kit được thi t kế bởi Trung Tâm Đào Tạo và Thi t Kế Vi Mạch (ICDREC) CPU trung tâm là vi điều khiển ARM LH79525 của NXP Nhằm mục đích để người dùng, sinh vi n dễ dàng sử dụng bộ kit này, phần này sẽ mô tả các đặc tính cũng như chỉ rõ sơ đồ tổ chức các khối trên kit Từ đó người dùng sẽ dễ dàng tiếp cận hơn với bộ kit này Tên đầy đủ của kit là KIT. .. sống chúng ta Nói cách khác, trình biên dịch và các ngôn ngữ lập trình vi điều khiển đã giúp cho công vi c lập trình ứng dụng trên vi điều khiển trở nên dễ dàng hơn, sinh động hơn, trực quan hơn và gần hơn với cuộc sống Vi điều khiển chỉ hiểu và làm vi c với các số nhị phân 0 và 1 Trong thời gian đầu, chúng ta chỉ thao tác trên những con số 0 và 1 Về sau, do khả năng ứng dụng của vi điều khiển ngày càng... tài/dự án Công vi c chính đã hoàn thành tính từ tháng 09/2007 đến tháng 09/2008 STT Nội dung đã thực hiện Mục trình bày trong bản báo cáo chi tiết 01 - Nghiên cứu các họ vi điều khiển PIC12xxx, PIC16xxx và PIC18xxx với lõi RISC 8 bit - Nghiên cứu các thành phần ngoại vi có thể giao tiếp với 3 họ PIC nêu trên - 11 - Mục 1.1.1 và 1.1.2 02 - Nghiên cứu các Kit thí nghiệm giảng Mục 1.2.1 và 1.2.2 dạy RISC... Area Network) vào dòng pic 18Fxx80 Module này là module cơ bản để người thi t kế có thể giao tiếp với các network Các chip hỗ trợ module này bao gồm: 18F2480, 18F2580, 18F4480, 18F4580 1.2 Nội dung 2: 1.2.1 Nghiên cứu các Kit thí nghiệm giảng dạy RISC 8 bit thông dụng trên thị trường Phân tích thi t kế phần cứng, phần mềm và các bài thí nghiệm Chỉ ra ưu nhược điểm của từng kit 1.2.1.1 Bộ PICKIT 1: Hãng... cũng sản xuất các kit cho chính PIC của họ (như đã nêu ở trên), nhưng đặc điểm các kit này là rất nhỏ và mỗi kit chỉ có một ứng dụng cụ thể như : điều khiển LCD, điều khiển nhiệt độ Những kit như vậy thích hợp cho người nghiên cứu dùng PIC trong một tình huống cụ thể và không phù hợp cho vi c giảng dạy một khoá PIC với nhiều ứng dụng đa dạng 1.2.2 Xác lập thông số kỹ thuật và đề cương bài thí nghiệm dự . KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM 2007 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THI T KẾ VÀ THI CÔNG CÁC KIT THÍ NGHIỆM - GIẢNG DẠY VI ĐIỀU KHIỂN RISC. - 10 - QUYẾT TOÁN KINH PHÍ Đề tài: Nghiên cứu, thi t kế và thi công các KIT thí nghiệm – Giảng dạy vi điều khiển RISC 8- bit và 16/31 Bit Chủ nhiệm: Th.S Ngô Đức Hoàng Đồng chủ. cấp thi t bị nghiên cứu và giảng dạy. 2.2 Ý nghĩa của sản phẩm của đề tài - Nắm và hiểu rõ được kiến trúc của ARM - Hiểu được phương pháp lập trình và thi t kế vi điều khiển ARM - Hiểu và