HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÚNG -DOWNLOAD

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÚNG

(Embedded Control Systems)

TS. Lưu Hồng Việt

MỞ ĐẦU

Kỷ nguyên công nghệ mới đã và đang tiếp tục phát triển không ngừng nhằm thông minh hoá hiện đại hoá thông suốt các hệ thống. Có thể nói đánh dấu sự ra đời và phát triển của hệ nhúng trước tiên phải kể đến sự ra đời của các bộ vi xử lý, vi điều khiển. Nó được đánh dấu bởi sự ra đời của Chip vi xử lý đầu tiên 4004 vào năm 1971 cho mục đích tính toán thương mại bởi một công ty Nhật bản Busicom và sau đó đã được chắp cánh và phát triển vượt bậc bởi Intel để trở thành các bộ siêu xử lý như các Chip được ứng dụng cho PC như ngày nay. Thập kỷ 80 có thể được coi là khởi điểm bắt đầu kỷ nguyên của sự bùng nổ về phát triển các hệ nhúng. Từ đó khởi nguồn cho làn sóng ra đời của hàng loạt các chủng loại vi xử lý và gắn liền là các hệ nhúng để thâm nhập rộng khắp trong các ứng dụng hàng ngày của cuộc sống chúng ta ví dụ như, các thiết bị điện tử sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày (lò vi sóng, TV, tủ lạnh, máy giặt, điều hoà...) và văn phòng làm việc (máy fax, máy in, máy điện thoại...)... Các bộ vi xử lý và phần mềm cũng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều các hệ thống nhỏ. Các loại vi xử lý được sử dụng trong các hệ thống nhúng hiện nay đã vượt xa so với PC về số lượng chủng loại (chiếm đến 79% số các vi xử lý đang tồn tại [2]) và vẫn còn tiếp tục phát triển để nhằm đáp ứng và thoả mãn rất nhiều ứng dụng đa dạng. Trong số đó vẫn còn ứng dụng cả các Chip vi xử lý 8 bit,16 bit và hiện nay chủ yếu vẫn là 32 bit (chiếm khoảng 75%). Gắn liền với sự phát triển phần cứng, phần mềm cũng đã phát triển với tốc độ nhanh không thua kém thậm chí sẽ tăng nhanh hơn rất nhiều theo sự phát triển hệ nhúng.

Mục lục

1 MỞ ĐẦU.

1.1 Các khái niệm về hệ nhúng.

1.2 Lĩnh vực ứng dụng của hệ nhúng.

1.3 Đặc điểm công nghệ và xu thế phát triển của hệ nhúng.

1.3.1 Đặc điểm công nghệ.

1.3.2 Xu thế phát triển và sự tăng trưởng của hệ nhúng.

1.4 Mục đích và nội dung môn học.

2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ NHÚNG.

2.1 Các thành phần kiến trúc cơ bản.

2.1.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU.

2.1.2 Xung nhịp và trạng thái tín hiệu.

2.1.3 Bus địa chỉ, dữ liệu và điều khiển.

2.1.4 Bộ nhớ.

2.1.5 Không gian và phân vùng địa chỉ.

2.1.6 Ngoại vi.

2.1.7 Giao diện.

2.2 Một số nền phần cứng nhúng thông dụng (µP/DSP/PLA).

2.2.1 Chip Vi xử lý / Vi điều khiển nhúng.

2.2.2 Chip DSP.

2.2.3 PAL.

3 CƠ SỞ KỸ THUẬT PHẦN MỀM NHÚNG.

3.1 Đặc điểm phần mềm nhúng.

3.2 Biểu diễn số và dữ liệu.

3.2.1 Các hệ thống cơ số.

3.2.2 Số nguyên.

3.2.3 Số dấu phảy tĩnh.

3.2.4 Số dấu phảy động.

3.2.5 Một số phép tính cơ bản.

3.3 Tập lệnh.

3.3.1 Cấu trúc tập lệnh CISC và RISC.

3.3.2 Định dạng lệnh.

3.3.3 Các kiểu truyền địa chỉ toán tử lệnh.

3.3.4 Nguyên lý thực hiện pipeline.

3.3.5 Harzard 3.

3.4 Ngôn ngữ và môi trường phát triển.

3.4.1 Ngôn ngữ.

3.4.2 Biên dịch.

3.4.3 Simulator.

3.4.4 Emulator.

3.4.5 Thiết kế hệ thống bằng máy tính.

4 HỆ ĐIỀU HÀNH NHÚNG.

4.1 Hệ điều hành.

4.2 Bộ nạp khởi tạo (Boot‐loader).

4.3 Các yêu cầu chung.

4.4 Hệ điều hành thời gian thực.

5 KỸ THẬT LẬP TRÌNH NHÚNG.

5.1 Tác vụ và quá trình (process).

5.2 Lập lịch (Scheduling).

5.2.1 Các khái niệm.

5.2.2 Các phương pháp lập lịch phổ biến.

5.2.3 Kỹ thuật lập lịch.

5.3 Truyền thông và đồng bộ.

5.3.1 Semaphore.

5.3.2 Monitor.

5.4 Xử lý ngắt.

6 THIẾT KẾ HỆ NHÚNG: TỔ HỢP PHẦN CỨNG VÀ MỀM.

6.1 Qui trình phát triển.

6.2 Phân tích yêu cầu.

6.3 Mô hình hoá sự kiện và tác vụ.

6.3.1 Phương pháp mô hình Petrinet.

6.3.2 Qui ước biểu diễn mô hình Petrinet.

6.3.3 Mô tả các tình huống hoạt động cơ bản với Petrinet.

6.3.4 Ngôn ngữ mô tả phần cứng (VHDL).

6.4 Thiết kế phần mềm điều khiển.

6.4.1 Mô hình thực thi bộ điều khiển nhúng.

6.4.2 Ví dụ thực thi bộ điều khiển PID số.

TÀI LIỆU THAM KHẢO.