›
›

Tài liệu Lập trình vi điều khiển pic

pdf 174 trang phuongnguyen 7220
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu Lập trình vi điều khiển pic", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdftai_lieu_lap_trinh_vi_dieu_khien_pic.pdf

Nội dung text: Tài liệu Lập trình vi điều khiển pic

  1. TÀI LIỆU LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN PIC
  2. MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 1.1 PIC LÀ GÌ ?? 1.2 TẠI SAO LÀ PIC MÀ KHÔNG LÀ CÁC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN KHÁC?? 1.3 KIẾN TRÚC PIC 1.4 RISC VÀ CISC 1.5 PIPELINING 1.6 CÁC DÒNG PIC VÀ CÁCH LỰA CHỌN VI ĐIỀU KHIỂN PIC 1.7 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PIC 1.8 MẠCH NẠP PIC 1.9 BOOTLOADER VÀ ICP (In Circuit Programming) CHƯƠNG 2 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.1 SƠ ĐỒ CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.2 MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.3 SƠ ĐỒ KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.4 TỔ CHỨC BỘ NHỚ 2.4.1 BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH 2.4.2 BỘ NHỚ DỮ LIỆU 2.4.2.1 THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT SFR 2.4.2.2 THANH GHI MỤC ĐÍCH CHUNG GPR 2.4.3 STACK 2.5 CÁC CỔNG XUẤT NHẬP CỦA PIC16F877A 2.5.1 PORTA 2.5.2 PORTB 2.5.3 PORTC 2.5.4 PORTD 2.5.5 PORTE 2.6 TIMER 0 2.7 TIMER1 2.8 TIMER2 2.9 ADC 2.10 COMPARATOR 2.10.1 BỘ TẠO ĐIỆN ÁP SO SÁNH 2.11 CCP 2.12 GIAO TIẾP NỐI TIẾP
  3. 1.12.1 USART 2.12.1.1 USART BẤT ĐỒNG BỘ 2.12.1.1.1 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ 2.12.1.1.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ 2.12.1.1.2 USART ĐỒNG BỘ 2.12.1.2.1 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ MASTER MODE 2.12.1.2.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ MASTER MODE 2.12.1.2.3 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ SLAVE MODE 2.12.1.2.4 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ SLAVE MODE 2.12.2 MSSP 2.12.2.1 SPI 2.12.2.1.1 SPI MASTER MODE 2.12.2.1.2 SPI SLAVE MODE 2.12.2.2 I2C 2.12.2.2.1 I2C SLAVE MODE 2.12.2.2.2 I2C MASTER MODE 2.13 CỔNG GIAO TIẾP SONG SONG PSP (PARALLEL SLAVE PORT) 2.14 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CPU. 2.14.1 CONFIGURATION BIT 2.14.2 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA OSCILLATOR 2.14.3 CÁC CHẾ ĐỘRESET 2.14.4 NGẮT (INTERRUPT) 2.14.4.1 NGẮT INT 2.14.4.2 NGẮT DO SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI CÁC PIN TRONG PORTB 2.14.5 WATCHDOG TIMER (WDT) 2.14.6 CHẾ ĐỘ SLEEP 2.14.6.1 “ĐÁNH THỨC” VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG 3 TẬP LỆNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 3.1 VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ TẬP LỆNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 3.2 TẬP LỆNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 3.3 CẤU TRÚC CỦA MỘT CHƯƠNG TRÌNH ASSEMBLY VIẾT CHO VI ĐIỀU KHIỂN PIC
  4. CHƯƠNG 4 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỤ THỂ CỦA PIC16F877A 4.1 ĐIỀU KHIỂN CÁC PORT I/O 4.1.1 CHƯƠNG TRÌNH DELAY 4.1.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG VỀ ĐẶC TÍNH I/O CỦA CÁC PORT ĐIỀU KHIỂN 4.2 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A VÀ IC GHI DỊCH 74HC595 4.3 PIC16F877A VÀ LED 7 ĐOẠN 4.4 NGẮT VÀ CẤU TRÚC CỦA MỘT CHƯƠNG TRÌNH NGẮT 4.5 TIMER VÀ ỨNG DỤNG 4.5.1 TIMER VÀ HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI PHỤ LỤC 1 SƠ ĐỒ KHỐI CÁC PORT CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A PHỤ LỤC 2 THANH GHI SFR (SPECIAL FUNCTION REGISTER)
  5. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 1.1 PIC LÀ GÌ ?? PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầu tiên của họ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600. Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay. 1.2 TẠI SAO LÀ PIC MÀ KHÔNG LÀ CÁC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN KHÁC?? Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM, Ngoài họ 8051 được hướng dẫn một cách căn bản ở môi trường đại học, bản thân người viết đã chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các nguyên nhân sau: Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam. Giá thành không quá đắt. Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập. Là một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051. Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC. Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử dụng khá rộng rãi. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn, Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp, Các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC, và các tính năng này không ngừng được phát triển. 1.3 KIẾN TRÚC PIC Cấu trúc phần cứng của một vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng kiến trúc: kiến trúc Von Neuman và kiến trúc Havard.
  6. Hình 1.1: Kiến trúc Havard và kiến trúc Von-Neuman Tổ chức phần cứng của PIC được thiết kế theo kiến trúc Havard. Điểm khác biệt giữa kiến trúc Havard và kiến trúc Von-Neuman là cấu trúc bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Đối với kiến trúc Von-Neuman, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm chung trong một bộ nhớ, do đó ta có thể tổ chức, cân đối một cách linh hoạt bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu. Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi tốc độ xử lí của CPU phải rất cao, vì với cấu trúc đó, trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tương tác với bộ nhớ dữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình. Như vậy có thể nói kiến trúc Von-Neuman không thích hợp với cấu trúc của một vi điều khiển. Đối với kiến trúc Havard, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành hai bộ nhớ riêng biệt. Do đó trong cùng một thời điểm CPU có thể tương tác với cả hai bộ nhớ, như vậy tốc độ xử lí của vi điều khiển được cải thiện đáng kể. Một điểm cần chú ý nữa là tập lệnh trong kiến trúc Havard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu kiến trúc của vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu. Ví dụ, đối với vi điều khiển dòng 16F, độ dài lệnh luôn là 14 bit (trong khi dữ liệu được tổ chức thành từng byte), còn đối với kiến trúc Von-Neuman, độ dài lệnh luôn là bội số của 1 byte (do dữ liệu được tổ chức thành từng byte). Đặc điểm này được minh họa cụ thể trong hình 1.1. 1.4 RISC và CISC Như đã trình bày ở trên, kiến trúc Havard là khái niệm mới hơn so với kiến trúc Von- Neuman. Khái niệm này được hình thành nhằm cải tiến tốc độ thực thi của một vi điều khiển. Qua việc tách rời bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, bus chương trình và bus dữ liệu, CPU có thể cùng một lúc truy xuất cả bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, giúp tăng tốc độ xử lí của vi điều khiển lên gấp đôi. Đồng thời cấu trúc lệnh không còn phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu nữa mà có thể linh động điều chỉnh tùy theo khả năng và tốc độ của từng vi điều
  7. khiển. Và để tiếp tục cải tiến tốc độ thực thi lệnh, tập lệnh của họ vi điều khiển PIC được thiết kế sao cho chiều dài mã lệnh luôn cố định (ví dụ đối với họ 16Fxxxx chiều dài mã lệnh luôn là 14 bit) và cho phép thực thi lệnh trong một chu kì của xung clock ( ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt như lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con cần hai chu kì xung đồng hồ). Điều này có nghĩa tập lệnh của vi điều khiển thuộc cấu trúc Havard sẽ ít lệnh hơn, ngắn hơn, đơn giản hơn để đáp ứng yêu cầu mã hóa lệnh bằng một số lượng bit nhất định. Vi điều khiển được tổ chức theo kiến trúc Havard còn được gọi là vi điều khiển RISC (Reduced Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh rút gọn. Vi điều khiển được thiết kế theo kiến trúc Von-Neuman còn được gọi là vi điều khiển CISC (Complex Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh phức tạp vì mã lệnh của nó không phải là một số cố định mà luôn là bội số của 8 bit (1 byte). 1.5 PIPELINING Đây chính là cơ chế xử lí lệnh của các vi điều khiển PIC. Một chu kì lệnh của vi điều khiển sẽ bao gồm 4 xung clock. Ví dụ ta sử dụng oscillator có tần số 4 MHZ, thì xung lệnh sẽ có tần số 1 MHz (chu kì lệnh sẽ là 1 us). Giả sử ta có một đoạn chương trình như sau: 1. MOVLW 55h 2. MOVWF PORTB 3. CALL SUB_1 4. BSF PORTA,BIT3 5. instruction @ address SUB_1 Ở đây ta chỉ bàn đến qui trình vi điều khiển xử lí đoạn chương trình trên thông qua từng chu kì lệnh. Quá trình trên sẽ được thực thi như sau: Hình 1.2: Cơ chế pipelining
  8. TCY0: đọc lệnh 1 TCY1: thực thi lệnh 1, đọc lệnh 2 TCY2: thực thi lệnh 2, đọc lệnh 3 TCY3: thực thi lệnh 3, đọc lệnh 4. TCY4: vì lệnh 4 không phải là lệnh sẽ được thực thi theo qui trình thực thi của chương trình (lệnh tiếp theo được thực thi phải là lệnh đầu tiên tại label SUB_1) nên chu kì thực thi lệnh này chỉ được dùng để đọc lệnh đầu tiên tại label SUB_1. Như vậy có thể xem lênh 3 cần 2 chu kì xung clock để thực thi. TCY5: thực thi lệnh đầu tiên của SUB_1 và đọc lệnh tiếp theo của SUB_1. Quá trình này được thực hiện tương tự cho các lệnh tiếp theo của chương trình. Thông thường, để thực thi một lệnh, ta cần một chu kì lệnh để gọi lệnh đó, và một chu kì xung clock nữa để giải mã và thực thi lệnh. Với cơ chế pipelining được trình bày ở trên, mỗi lệnh xem như chỉ được thực thi trong một chu kì lệnh. Đối với các lệnh mà quá trình thực thi nó làm thay đổi giá trị thanh ghi PC (Program Counter) cần hai chu kì lệnh để thực thi vì phải thực hiện việc gọi lệnh ở địa chỉ thanh ghi PC chỉ tới. Sau khi đã xác định đúng vị trí lệnh trong thanh ghi PC, mỗi lệnh chỉ cần một chu kì lệnh để thực thi xong. 1.6 CÁC DÒNG PIC VÀ CÁCH LỰA CHỌN VI ĐIỀU KHIỂN PIC Các kí hiệu của vi điều khiển PIC: PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit C: PIC có bộ nhớ EPROM (chỉ có 16C84 là EEPROM) F: PIC có bộ nhớ flash LF: PIC có bộ nhớ flash hoạt động ở điện áp thấp LV: tương tự như LF, đây là kí hiệu cũ Bên cạnh đó một số vi điệu khiển có kí hiệu xxFxxx là EEPROM, nếu có thêm chữ A ở cuối là flash (ví dụ PIC16F877 là EEPROM, còn PIC16F877A là flash). Ngoài ra còn có thêm một dòng vi điều khiển PIC mới là dsPIC. Ở Việt Nam phổ biến nhất là các họ vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất. Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp: Trước hết cần chú ý đến số chân của vi điều khiển cần thiết cho ứng dụng. Có nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác nhau, thậm chí có vi điều khiển chỉ có 8 chân, ngoài ra còn có các vi điều khiển 28, 40, 44, chân.
  9. Cần chọn vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương trình được nhiều lần hơn. Tiếp theo cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵn trong vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp bên trong. Sau cùng cần chú ý đến bộ nhớ chương trình mà vi điều khiển cho phép. Ngoài ra mọi thông tin về cách lựa chọn vi điều khiển PIC có thể được tìm thấy trong cuốn sách “Select PIC guide” do nhà sản xuất Microchip cung cấp. 1.7 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PIC Ngôn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng. Ngôn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB (được cung cấp miễn phí bởi nhà sản xuất Microchip), các ngôn ngữ lập trình cấp cao hơn bao gồm C, Basic, Pascal, Ngoài ra còn có một số ngôn ngữ lập trình được phát triển dành riêng cho PIC như PICBasic, MikroBasic, 1.8 MẠCH NẠP PIC Đây cũng là một dòng sản phẩm rất đa dạng dành cho vi điều khiển PIC. Có thể sử dụng các mạch nạp được cung cấp bởi nhà sản xuất là hãng Microchip như: PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II. Có thể dùng các sản phẩm này để nạp cho vi điều khiển khác thông qua chương trình MPLAB. Dòng sản phẩm chính thống này có ưu thế là nạp được cho tất cả các vi điều khiển PIC, tuy nhiên giá thành rất cao và thường gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình mua sản phẩm. Ngoài ra do tính năng cho phép nhiều chế độ nạp khác nhau, còn có rất nhiều mạch nạp được thiết kế dành cho vi điều khiển PIC. Có thể sơ lược một số mạch nạp cho PIC như sau: JDM programmer: mạch nạp này dùng chương trình nạp Icprog cho phép nạp các vi điều khiển PIC có hỗ trợ tính năng nạp chương trình điện áp thấp ICSP (In Circuit Serial Programming). Hầu hết các mạch nạp đều hỗ trợ tính năng nạp chương trình này. WARP-13A và MCP-USB: hai mạch nạp này giống với mạch nạp PICSTART PLUS do nhà sản xuất Microchip cung cấp, tương thích với trình biên dịch MPLAB, nghĩa là ta có thể trực tiếp dùng chương trình MPLAB để nạp cho vi điều khiển PIC mà không cần sử dụng một chương trình nạp khác, chẳng hạn như ICprog. P16PRO40: mạch nạp này do Nigel thiết kế và cũng khá nổi tiếng. Ông còn thiết kế cả chương trình nạp, tuy nhiên ta cũng có thể sử dụng chương trình nạp Icprog.
  10. Mạch nạp Universal của Williem: đây không phải là mạch nạp chuyên dụng dành cho PIC như P16PRO40. Các mạch nạp kể trên có ưu điểm rất lớn là đơn giản, rẻ tiền, hoàn toàn có thể tự lắp ráp một cách dễ dàng, và mọi thông tin về sơ đồ mạch nạp, cách thiết kế, thi công, kiểm tra và chương trình nạp đều dễ dàng tìm được và download miễn phí thông qua mạng Internet. Tuy nhiên các mạch nạp trên có nhược điểm là hạn chế về số vi điều khiển được hỗ trợ, bên cạnh đó mỗi mạch nạp cần được sử dụng với một chương trình nạp thích hợp. 1.9 BOOTLOADER VÀ ICP (In Circuit Programming)
  11. CHƯƠNG 2 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.1 SƠ ĐỒ CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A Hình 2.1 Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A và các dạng sơ đồ chân
  12. 2.2 MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O. Các đặc tính ngoại vi bao gồmcác khối chức năng sau: Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit. Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep. Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler. Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C. Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ. Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài. Các đặc tính Analog: 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit. Hai bộ so sánh. Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như: Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần. Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần. Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm. Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua 2 chân. Watchdog Timer với bộ dao động trong. Chức năng bảo mật mã chương trình. Chế độ Sleep. Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
  13. 2.3 SƠ ĐỒ KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A Hình 2.2 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A.
  14. 2.4 TỔ CHỨC BỘ NHỚ Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trình (Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory). 2.4.1 BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung lượng bộ nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và được phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3) . Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (vì một lệnh sau khi mã hóa sẽ có dung lượng 1 word (14 bit). Để mã hóa được địa chỉ của 8K word bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC ). Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector). Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình. Bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau. Hình 2.3 Bộ nhớ chương trình PIC16F877A 2.4.2 BỘ NHỚ DỮ LIỆU Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank. Đối với PIC16F877A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank. Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm ở các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm ở vùng địa chỉ còn lại trong bank. Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình. Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A như sau:
  15. Hình 2.4 Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A
  16. 2.4.2.1 THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT SFR Đây là các thanh ghi được sử dụng bởi CPU hoặc được dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng được tích hợp bên trong vi điều khiển. Có thể phân thanh ghi SFR làm hai lọai: thanh ghi SFR liên quan đến các chức năng bên trong (CPU) và thanh ghi SRF dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng bên ngoài (ví dụ như ADC, PWM, ). Phần này sẽ đề cập đến các thanh ghi liên quan đến các chức năng bên trong. Các thanh ghi dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng sẽ được nhắc đến khi ta đề cập đến các khối chức năng đó. Chi tiết về các thanh ghi SFR sẽ được liệt kê cụ thể trong bảng phụ lục 2. Thanh ghi STATUS (03h, 83h, 103h, 183h):thanh ghi chứa kết quả thực hiện phép toán của khối ALU, trạng thái reset và các bit chọn bank cần truy xuất trong bộ nhớ dữ liệu. Thanh ghi OPTION_REG (81h, 181h): thanh ghi này cho phép đọc và ghi, cho phép điều khiển chức năng pull-up của các chân trong PORTB, xác lập các tham số về xung tác động, cạnh tác động của ngắt ngoại vi và bộ đếm Timer0. Thanh ghi INTCON (0Bh, 8Bh,10Bh, 18Bh):thanh ghi cho phép đọc và ghi, chứa các bit điều khiển và các bit cờ hiệu khi timer0 bị tràn, ngắt ngoại vi RB0/INT và ngắt interrput- on-change tại các chân của PORTB. Thanh ghi PIE1 (8Ch): chứa các bit điều khiển chi tiết các ngắt của các khối chức năng ngoại vi. Thanh ghi PIR1 (0Ch) chứa cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi, các ngắt này được cho phép bởi các bit điều khiển chứa trong thanh ghi PIE1. Thanh ghi PIE2 (8Dh): chứa các bit điều khiển các ngắt của các khối chức năng CCP2, SSP bus, ngắt của bộ so sánh và ngắt ghi vào bộ nhớ EEPROM.
  17. Thanh ghi PIR2 (0Dh): chứa các cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi, các ngắt này được cho phép bởi các bit điều khiển chứa trong thanh ghi PIE2. Thanh ghi PCON (8Eh): chứa các cờ hiệu cho biết trạng thái các chế độ reset của vi điều khiển. 2.4.2.2 THANH GHI MỤC ĐÍCH CHUNG GPR Các thanh ghi này có thể được truy xuất trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua thanh ghi FSG (File Select Register). Đây là các thanh ghi dữ liệu thông thường, người sử dụng có thể tùy theo mục đích chương trình mà có thể dùng các thanh ghi này để chứa các biến số, hằng số, kết quả hoặc các tham số phục vụ cho chương trình. 2.4.3 STACK Stack không nằm trong bộ nhớ chương trình hay bộ nhớ dữ liệu mà là một vùng nhớ đặc biệt không cho phép đọc hay ghi. Khi lệnh CALL được thực hiện hay khi một ngắt xảy ra làm chương trình bị rẽ nhánh, giá trị của bộ đếm chương trình PC tự động được vi điều khiển cất vào trong stack. Khi một trong các lệnh RETURN, RETLW hat RETFIE được thực thi, giá trị PC sẽ tự động được lấy ra từ trong stack, vi điều khiển sẽ thực hiện tiếp chương trình theo đúng qui trình định trước. Bộ nhớ Stack trong vi điều khiển PIC họ 16F87xA có khả năng chứa được 8 địa chỉ và hoạt động theo cơ chế xoay vòng. Nghĩa là giá trị cất vào bộ nhớ Stack lần thứ 9 sẽ ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần đầu tiên và giá trị cất vào bộ nhớ Stack lần thứ 10 sẽ ghi đè lên giá tri6 cất vào Stack lần thứ 2. Cần chú ý là không có cờ hiệu nào cho biết trạng thái stack, do đó ta không biết được khi nào stack tràn. Bên cạnh đó tập lệnh của vi điều khiển dòng PIC cũng không có lệnh POP hay PUSH, các thao tác với bộ nhớ stack sẽ hoàn toàn được điều khiển bởi CPU.
  18. 2.5 CÁC CỔNG XUẤT NHẬP CỦA PIC16F877A Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với thế giới bên ngoài. Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá trình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng. Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượng chân trong mỗi cổng có thể khác nhau. Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường, một số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác động của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài. Chức năng của từng chân xuất nhập trong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua các thanh ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đó. Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB, PORTC, PORTD và PORTE. Cấu trúc và chức năng của từng cổng xuất nhập sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau. 2.5.1 PORTA PORTA (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây là các chân “hai chiều” (bidirectional pin), nghĩa là có thể xuất và nhập được. Chức năng I/O này được điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h). Muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là input, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược lại, muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là output, ta “clear” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA. Thao tác này hoàn toàn tương tự đối với các PORT và các thanh ghi điều khiển tương ứng TRIS (đối với PORTA là TRISA, đối với PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với PORTD là TRISD vàđối với PORTE là TRISE). Bên cạnh đó PORTA còn là ngõ ra của bộ ADC, bộ so sánh, ngõ vào analog ngõ vào xung clock của Timer0 và ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port). Đặc tính này sẽ được trình bày cụ thể trong phần sau. Cấu trúc bên trong và chức năng cụ thể của từng chân trong PORTA sẽ được trình bày cụ thể trong Phụ lục 1. Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm: PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA. TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiển xuất nhập. CMCON (địa chỉ 9Ch) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh. CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
  19. ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển bộ ADC. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. 2.5.2 PORTB PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISB. Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong quá trình nạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau. PORTB còn liên quan đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0. PORTB còn được tích hợp chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bởi chương trình. Cấu trúc bên trong và chức năng cụ thể của từng chân trong PORTB sẽ được trình bày cụ thể trong Phụ lục 1. Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm: PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB TRISB (địa chỉ 86h,186h) : điều khiển xuất nhập OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. 2.5.3 PORTC PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so sánh, bộ Timer1, bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART. Cấu trúc bên trong và chức năng cụ thể của từng chân trong PORTC sẽ được trình bày cụ thể trong Phụ lục 1. Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC: PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC TRISC (địa chỉ 87h) : điều khiển xuất nhập. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. 2.5.4 PORTD PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISD. PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave Port). Cấu trúc bên trong và chức năng cụ thể của từng chân trong PORTD sẽ được trình bày cụ thể trong Phụ lục 1. Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm: Thanh ghi PORTD : chứa giá trị các pin trong PORTD. Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập. Thanh ghi TRISE : điều khiển xuất nhập PORTE và chuẩn giao tiếp PSP. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2.
  20. 2.5.5 PORTE PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISE. Các chân của PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP. Cấu trúc bên trong và chức năng cụ thể của từng chân trong PORTE sẽ được trình bày cụ thể trong Phụ lục 1. Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm: PORTE : chứa giá trị các chân trong PORTE. TRISE : điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho chuẩn giao tiếp PSP. ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. 2.6 TIMER 0 Đây là một trong ba bộ đếm hoặc bộ định thời của vi điều khiển PIC16F877A. Timer0 là bộ đếm 8 bit được kết nối với bộ chia tần số (prescaler) 8 bit. Cấu trúc của Timer0 cho phép ta lựa chọn xung clock tác động và cạnh tích cực của xung clock. Ngắt Timer0 sẽ xuất hiện khi Timer0 bị tràn. Bit TMR0IE (INTCON ) là bit điều khiển của Timer0. TMR0IE=1 cho phép ngắt Timer0 tác động, TMR0IF= 0 không cho phép ngắt Timer0 tác động. Sơ đồ khối của Timer0 như sau: Hình 2.5 Sơ đồ khối của Timer0.
  21. Muốn Timer0 hoạt động ở chế độ Timer ta clear bit TOSC (OPTION_REG ), khi đó giá trị thanh ghi TMR0 sẽ tăng theo từng chu kì xung đồng hồ (tần số vào Timer0 bằng ¼ tần số oscillator). Khi giá trị thanh ghi TMR0 từ FFh trở về 00h, ngắt Timer0 sẽ xuất hiện. Thanh ghi TMR0 cho phép ghi và xóa được giúp ta ấn định thời điểm ngắt Timer0 xuất hiện một cách linh động. Muốn Timer0 hoạt động ở chế độ counter ta set bit TOSC (OPTION_REG ). Khi đó xung tác động lên bộ đếm được lấy từ chân RA4/TOCK1. Bit TOSE (OPTION_REG ) cho phép lựa chọn cạnh tác động vào bột đếm. Cạnh tác động sẽ là cạnh lên nếu TOSE=0 và cạnh tác động sẽ là cạnh xuống nếu TOSE=1. Khi thanh ghi TMR0 bị tràn, bit TMR0IF (INTCON ) sẽ được set. Đây chính là cờ ngắt của Timer0. Cờ ngắt này phải được xóa bằng chương trình trước khi bộ đếm bắt đầu thực hiện lại quá trình đếm. Ngắt Timer0 không thể “đánh thức” vi điều khiển từ chế độ sleep. Bộ chia tần số (prescaler) được chia sẻ giữa Timer0 và WDT (Watchdog Timer). Điều đó có nghĩa là nếu prescaler được sử dụng cho Timer0 thì WDT sẽ không có được hỗ trợ của prescaler và ngược lại. Prescaler được điều khiển bởi thanh ghi OPTION_REG. Bit PSA (OPTION_REG ) xác định đối tượng tác động của prescaler. Các bit PS2:PS0 (OPTION_REG ) xác định tỉ số chia tần số của prescaler. Xem lại thanh ghi OPTION_REG để xác định lại một cách chi tiết về các bit điều khiển trên. Các lệnh tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xóa chế độ hoạt động của prescaler. Khi đối tượng tác động là Timer0, tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xóa prescaler nhưng không làm thay đổi đối tượng tác động của prescaler. Khi đối tượng tác động là WDT, lệnh CLRWDT sẽ xóa prescaler, đồng thời prescaler sẽ ngưng tác vụ hỗ trợ cho WDT. Các thanh ghi điều khiển liên quan đến Timer0 bao gồm: TMR0 (địa chỉ 01h, 101h) : chứa giá trị đếm của Timer0. INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE và PEIE). OPTION_REG (địa chỉ 81h, 181h): điều khiển prescaler. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. 2.7 TIMER1 Timer1 là bộ định thời 16 bit, giá trị của Timer1 sẽ được lưu trong hai thanh ghi (TMR1H:TMR1L). Cờ ngắt của Timer1 là bit TMR1IF (PIR1 ). Bit điều khiển của Timer1 sẽ là TMR1IE (PIE ). Tương tự như Timer0, Timer1 cũng có hai chế độ hoạt động: chế độ định thời (timer) với xung kích là xung clock của oscillator (tần số của timer bằng ¼ tần số của oscillator) và chế độ đếm (counter) với xung kích là xung phản ánh các sự kiện cần đếm lấy từ bên ngoài
  22. thông qua chân RC0/T1OSO/T1CKI (cạnh tác động là cạnh lên). Việc lựa chọn xung tác động (tương ứng với việc lựa chọn chế độ hoạt động là timer hay counter) được điều khiển bởi bit TMR1CS (T1CON ). Sau đây là sơ đồ khối của Timer1: Hình 2.6 Sơ đồ khối của Timer1. Ngoài ra Timer1 còn có chức năng reset input bên trong được điều khiển bởi một trong hai khối CCP (Capture/Compare/PWM). Khi bit T1OSCEN (T1CON ) được set, Timer1 sẽ lấy xung clock từ hai chân RC1/T1OSI/CCP2 và RC0/T1OSO/T1CKI làm xung đếm. Timer1 sẽ bắt đầu đếm sau cạnh xuống đầu tiên của xung ngõ vào. Khi đó PORTC sẽ bỏ qua sự tác động của hai bit TRISC và PORTC được gán giá trị 0. Khi clear bit T1OSCEN Timer1 sẽ lấy xung đếm từ oscillator hoặc từ chân RC0/T1OSO/T1CKI. Timer1 có hai chế độ đếm là đồng bộ (Synchronous) và bất đồng bộ (Asynchronous). Chế độ đếm được quyết định bởi bit điều khiển (T1CON ). Khi =1 xung đếm lấy từ bên ngoài sẽ không được đồng bộ hóa với xung clock bên trong, Timer1 sẽ tiếp tục quá trình đếm khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep và ngắt do Timer1 tạo ra khi bị tràn có khả năng “đánh thức” vi điều khiển. Ở chế độ đếm bất đồng bộ, Timer1 không thể được sử dụng để làm nguồn xung clock cho khối CCP (Capture/Compare/Pulse width modulation). Khi =0 xung đếm vào Timer1 sẽ được đồng bộ hóa với xung clock bên trong. Ở chế độ này Timer1 sẽ không hoạt động khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep. Các thanh ghi liên quan đến Timer1 bao gồm: INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE và PEIE). PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt Timer1 (TMR1IF). PIE1( địa chỉ 8Ch): cho phép ngắt Timer1 (TMR1IE). TMR1L (địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit thấp của bộ đếm Timer1. TMR1H (địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit cao của bộ đếm Timer1. T1CON (địa chỉ 10h): xác lập các thông số cho Timer1. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2.
  23. 2.8 TIMER2 Timer2 là bộ định thời 8 bit và được hỗ trợ bởi hai bộ chia tần số prescaler va postscaler. Thanh ghi chứa giá trị đếm của Timer2 là TMR2. Bit cho phép ngắt Timer2 tác động là TMR2ON (T2CON ). Cờ ngắt của Timer2 là bit TMR2IF (PIR1 ). Xung ngõ vào (tần số bằng ¼ tần số oscillator) được đưa qua bộ chia tần số prescaler 4 bit (với các tỉ số chia tần số là 1:1, 1:4 hoặc 1:16 và được điều khiển bởi các bit T2CKPS1:T2CKPS0 (T2CON )). Hình 2.7 Sơ đồ khối Timer2. Timer2 còn được hỗ trợ bởi thanh ghi PR2. Giá trị đếm trong thanh ghi TMR2 sẽ tăng từ 00h đến giá trị chứa trong thanh ghi PR2, sau đó được reset về 00h. Kh I reset thanh ghi PR2 được nhận giá trị mặc định FFh. Ngõ ra của Timer2 được đưa qua bộ chia tần số postscaler với các mức chia từ 1:1 đến 1:16. Postscaler được điều khiển bởi 4 bit T2OUTPS3:T2OUTPS0. Ngõ ra của postscaler đóng vai trò quyết định trong việc điều khiển cờ ngắt. Ngoài ra ngõ ra của Timer2 còn được kết nối với khối SSP, do đó Timer2 còn đóng vai trò tạo ra xung clock đồng bộ cho khối giao tiếp SSP. Các thanh ghi liên quan đến Timer2 bao gồm: INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép toàn bộ các ngắt (GIE và PEIE). PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt Timer2 (TMR2IF). PIE1 (địa chị 8Ch): chứa bit điều khiển Timer2 (TMR2IE). TMR2 (địa chỉ 11h): chứa giá trị đếm của Timer2. T2CON (địa chỉ 12h): xác lập các thông số cho Timer2.
  24. PR2 (địa chỉ 92h): thanh ghi hỗ trợ cho Timer2. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. Ta có một vài nhận xét về Timer0, Timer1 và Timer2 như sau: Timer0 và Timer2 là bộ đếm 8 bit (giá trị đếm tối đa là FFh), trong khi Timer1 là bộ đếm 16 bit (giá trị đếm tối đa là FFFFh). Timer0, Timer1 và Timer2 đều có hai chế độ hoạt động là timer và counter. Xung clock có tần số bằng ¼ tần số của oscillator. Xung tác động lên Timer0 được hỗ trợ bởi prescaler và có thể được thiết lập ở nhiều chế độ khác nhau (tần số tác động, cạnh tác động) trong khi các thông số của xung tác động lên Timer1 là cố định. Timer2 được hỗ trợ bởi hai bộ chia tần số prescaler và postcaler độc lập, tuy nhiên cạnh tác động vẫn được cố định là cạnh lên. Timer1 có quan hệ với khối CCP, trong khi Timer2 được kết nối với khối SSP. Một vài so sánh sẽ giúp ta dễ dàng lựa chọn được Timer thích hợp cho ứng dụng. 2.9 ADC ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa hai dạng tương tự và số. PIC16F877A có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0). Hiệu điện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thể chuẩn được xác lập trên hai chân RA2 và RA3. Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL. Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các thanh ghi này có thể được sử dụng như các thanh ghi thông thường khác. Khi quá trình chuyển đổi hoàn tất, kết quả sẽ được lưu vào hai thanh ghi ADRESH:ADRESL, bit (ADCON0 ) được xóa về 0 và cờ ngắt ADIF được set. Qui trình chuyển đổi từ tương tự sang số bao gồm các bước sau: 1. Thiết lập các thông số cho bộ chuyển đổi ADC: Chọn ngõ vào analog, chọn điện áp mẫu (dựa trên các thông số của thanh ghi ADCON1) Chọnh kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0). Chọnh xung clock cho kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0). Cho phép bộ chuyển đổi AD hoạt động (thanh ghi ADCON0). 2. Thiết lập các cờ ngắt cho bộ AD Clear bit ADIF. Set bit ADIE. Set bit PEIE. Set bit GIE.
  25. 3. Đợi cho tới khi quá trình lấy mẫu hoàn tất. 4. Bắt đầu quá trình chuyển đổi (set bit ). 5. Đợi cho tới khi quá trình chuyển đổi hoàn tất bằng cách: Kiểm tra bit . Nếu =0, quá trình chuyển đổi đã hoàn tất. Kiểm tra cờ ngắt. 6. Đọc kết quả chuyển đổi và xóa cờ ngắt, set bit (nếu cần tiếp tục chuyển đổi). 7. Tiếp tục thực hiện các bước 1 và 2 cho quá trình chuyển đổi tiếp theo. Hình 2.8 Sơ đồ khối bộ chuyển đổi ADC. Cần chú ý là có hai cách lưu kết quả chuyển đổi AD, việc lựa chọn cách lưu được điều khiển bởi bit ADFM và được minh họa cụ thể trong hình sau:
  26. Hình 2.9 Các cách lưu kết quả chuyển đổi AD. Các thanh ghi liên quan đến bộ chuyển đổi ADC bao gồm: INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép các ngắt (các bit GIE, PEIE). PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt AD (bit ADIF). PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit điều khiển AD (ADIE). ADRESH (địa chỉ 1Eh) và ADRESL (địa chỉ 9Eh): các thanh ghi chứa kết quả chuyển đổi AD. ADCON0 (địa chỉ 1Fh) và ADCON1 (địa chỉ 9Fh): xác lập các thông số cho bộ chuyển đổi AD. PORTA (địa chỉ 05h) và TRISA (địa chỉ 85h): liên quan đến các ngõ vào analog ở PORTA. PORTE (địa chỉ 09h) và TRISE (địa chỉ 89h): liên quan đến các ngõ vào analog ở PORTE. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.10 COMPARATOR Bộ so sánh bao gồm hai bộ so so sánh tín hiệu analog và được đặt ở PORTA. Ngõ vào bộ so sánh là các chân RA3:RA0, ngõ ra là hai chân RA4 và RA5. Thanh ghi điều khiển bộ so sánh là CMCON. Các bit CM2:CM0 trong thanh ghi CMCON đóng vai trò chọn lựa các chế độ hoạt động cho bộ Comparator (hình 2.10). Cơ chế hoạt động của bộ Comparator như sau:
  27. Tín hiệu analog ở chân VIN + sẽ được só sánh với điện áp chuẩn ở chân VIN- và tín hiệu ở ngõ ra bộ so sánh sẽ thay đổi tương ứng như hình vẽ. Khi điện áp ở chân VIN+ lớn hơn điện áp ở chân VIN+ ngõ ra sẽ ở mức 1 và ngược lại. Dựa vào hình vẽ ta thấy đáp ứng tại ngõ ra không phải là tức thời so với thay đổi tại ngõ vào mà cần có một khoảng thời gian nhất định để ngõ ra thay đổi trạng thái (tối đa là 10 us). Cần chú ý đến khoảng thời gian đáp ứng này khi sử dụng bộ so sánh. Cực tính của các bộ so sánh có thể thay đổi dựa vào các giá trị đặt vào các bit C2INV và C1INV (CMCON ). Hình 2.10 Nguyên lí hoạt động của một bộ so sánh đơn giản.
  28. Hình 2.11 Các chế độ hoạt động của bộ comparator. Các bit C2OUT và C1OUT (CMCON ) đóng vai trò ghi nhận sự thay đổi tín hiệu analog so với điện áp đặt trước. Các bit này cần được xử lí thích hợp bằng chương trình để ghi nhận sự thay đổi của tín hiệu ngõ vào. Cờ ngắt của bộ so sánh là bit CMIF (thanh ghi PIR1). Cờ ngắt này phải được reset về 0. Bit điều khiển bộ so sánh là bit CMIE (Tranh ghi PIE).
  29. Các thanh ghi liên quan đến bộ so sánh bao gồm: CMCON (địa chỉ 9Ch) và CVRCON (địa chỉ 9Dh): xác lập các thông số cho bộ so sánh. Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa các bit cho phép các ngắt (GIE và PEIE). Thanh ghi PIR2 (địa chỉ 0Dh): chứa cờ ngắt của bộ so sánh (CMIF). Thanh ghi PIE2 (địa chỉ 8Dh): chứa bit cho phép bộ so sánh (CNIE). Thanh ghi PORTA (địa chỉ 05h) và TRISA (địa chỉ 85h): các thanh ghi điều khiển PORTA. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. 2.10.1 BỘ TẠO ĐIỆN ÁP SO SÁNH Bộ so sánh này chỉ hoạt động khi bộ Comparator đựơc định dạng hoạt động ở chế độ ‘110’. Khi đó các pin RA0/AN0 và RA1/AN1 (khi CIS = 0) hoặc pin RA3/AN3 và RA2/AN2 (khi CIS = 1) sẽ là ngõ vào analog của điện áp cần so sánh đưa vào ngõ VIN- của 2 bộ so sánh C1 và C2 (xem chi tiết ở hình 2.10). Trong khi đó điện áp đưa vào ngõ VIN+ sẽ được lấy từ một bộ tạo điện áp so sánh. Sơ đồ khối của bộ tạo điện áp so sánh đựơc trình bày trong hình vẽ sau: Hình 2.12 Sơ đồ khối bộ tạo điện áp so sánh. Bộ tạo điện áp so sánh này bao gồm một thang điện trở 16 mức đóng vai trò là cầu phân áp chia nhỏ điện áp VDD thành nhiều mức khác nhau (16 mức). Mỗi mức có giá trị điện áp khác nhau tùy thuộc vào bit điều khiển CVRR (CVRCON ). Nếu CVRR ở mức logic 1, điện trở 8R sẽ không có tác dụng như một thành phần của cầu phân áp (BJT dẫn mạnh và dòng điện
  30. không đi qua điện trở 8R), khi đó 1 mức điện áp có giá trị VDD/24. Ngược lại khi CVRR ở mức logic 0, dòng điện sẽ qua điện trở 8R và1 mức điện áp có giá trị VDD/32. Các mức điện áp này được đưa qua bộ MUX cho phép ta chọn được điện áp đưa ra pin RA2/AN2/VREF-/CVREF để đưa vào ngõ VIN+ của bộ so sánh bằng cách đưa các giá trị thích hợp vào các bit CVR3:CVR0. Bộ tạo điện áp so sánh này có thể xem như một bộ chuyển đổi D/A đơn giản. Giá trị điện áp cần so sánh ở ngõ vào Analog sẽ được so sánh với các mức điện áp do bộ tạo điện áp tạo ra cho tới khi hai điện áp này đạt được giá trị xấp xỉ bằng nhau. Khi đó kết quả chuyển đổi xem như được chứa trong các bit CVR3:CVR0. Các thanh ghi liên quan đến bộ tạo điện áp so sánh này bao gồm: Thanh ghi CVRCON (địa chỉ 9Dh): thanh ghi trực tiếp điều khiển bộ so sánh điện áp. Thanh ghi CMCON (địa chỉ 9Ch): thanh ghi điều khiển bộ Comparator. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.11 CCP CCP (Capture/Compare/PWM) bao gồm các thao tác trên các xung đếm cung cấp bởi các bộ đếm Timer1 và Timer2. PIC16F877A được tích hợp sẵn hai khối CCP : CCP1 và CCP2.Mỗi CCP có một thanh ghi 16 bit (CCPR1H:CCPR1L và CCPR2H:CCPR2L), pin điều khiển dùng cho khối CCPx là RC2/CCP1 và RC1/T1OSI/CCP2. Các chức năng của CCP bao gồm: Capture. So sánh (Compare). Điều chế độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation). Cả CCP1 và CCP2 về nguyên tắc hoạt động đều giống nhau và chức năng của từng khối là khá độc lập. Tuy nhiên trong một số trường hợp ngoại lệ CCP1 và CCP2 có khả năng phối hợp với nhau để để tạo ra các hiện tượng đặc biệt (Special event trigger) hoặc các tác động lên Timer1 và Timer2. Các trường hợp này được liệt kê trong bảng sau: CCPx CCPy Tác động Capture Capture Dùng chung nguồn xung clock từ TMR1 Capture Compare Tạo ra hiện tượng đặc biệt làm xóa TMR1 Compare Compare Tạo ra hiện tượng đặc biệt làm xóa TMR1 PWM PWM Dùng chung tần số xung clock vàcùng chịu tác động của ngắt TMR2. PWM Capture Hoạt động độc lập PWM Compare Hoạt động độc lập
  31. Khi hoạt động ở chế độ Capture thì khi có một “hiện tượng” xảy ra tại pin RC2/CCP1 (hoặc RC1/T1OSI/CCP2), giá trị của thanh ghi TMR1 sẽ được đưa vào thanh ghi CCPR1 (CCPR2). Các “hiện tượng” được định nghĩa bởi các bit CCPxM3:CCPxM0 (CCPxCON ) và có thể là một trong các hiện tượng sau: Mỗi khi có cạnh xuống tại các pin Hình 2.13 Sơ đồ khối CCP (Capture mode). CCP. Mỗi khi có cạnh lên. Mỗi cạnh lên thứ 4. Mỗi cạnh lên thứ 16. Sau khi giá trị của thanh ghi TMR1 được đưa vào thanh ghi CCPRx, cờ ngắt CCPIF được set và phải được xóa bằng chương trình. Nếu hiện tượng tiếp theo xảy ra mà giá trị trong thanh ghi CCPRx chưa được xử lí, giá trị tiếp theo nhận được sẽ tự động được ghi đè lên giá trị cũ. Một số điểm cần chú ý khi sử dụng CCP như sau: Các pin dùng cho khối CCP phải được ấn định là input (set các bit tương ứng trong thanh ghi TRISC). Khi ấn định các pin dùng cho khối CCP là output, việc đưa giá trị vào PORTC cũng có thể gây ra các “hiện tượng” tác động lên khối CCP do trạng thái của pin thay đổi. Timer1 phải được hoạt động ở chế độ Timer hoặc chế độ đếm đồng bộ. Tránh sử dụng ngắt CCP bằng cách clear bit CCPxIE (thanh ghi PIE1), cờ ngắt CCPIF nên được xóa bằng phần mềm mỗi khi được set để tiếp tục nhận định được trạng thái hoạt động của CCP. CCP còn được tích hợp bộ chia tần số prescaler được điều khiển bởi các bit CCPxM3:CCPxM0. Việc thay đổi đối tượng tác động của prescaler có thể tạo ra hoạt động ngắt. Prescaler được xóa khi CCP không hoạt động hoặc khi reset. Xem các thanh ghi điều khiển khối CCP (phụ lục 2 để biết thêm chi tiết).
  32. Khi hoạt động ở chế độ Compare, giá trị trong thanh ghi CCPRx sẽ thường xuyên được so sánh với giá trị trong thanh ghi TMR1. Khi hai thanh ghi chứa giá trị bằng nhau, các pin của CCP được thay đổi trạng thái (được đưa lên mức cao, đưa xuống mức thấp hoặc giữ nguyên trạng thái), đồng thời cờ ngắt CCPIF cũng sẽ được set. Sự thay đổi trạng thái của pin có thể được điều khiển bởi các bit CCPxM3:CCPxM0 (CCPxCON ). Hình 2.14 Sơ đồ khối CCP (Compare mode). Tương tự như ở chế độ Capture, Timer1 phải được ấn định chế độ hoạt động là timer hoặc đếm đồng bộ. Ngoài ra, khi ở chế độ Compare, CCP có khả năng tạo ra hiện tượng đặc biệt (Special Event trigger) làm reset giá trị thanh ghi TMR1 và khởi động bộ chuyển đổi ADC. Điều này cho phép ta điều khiển giá trị thanh ghi TMR1 một cách linh động hơn.
  33. Khi hoạt động ở chế độ PWM (Pulse Width Modulation _ khối điều chế độ rộng xung), tín hiệu sau khi điều chế sẽ được đưa ra các pin của khối CCP (cần ấn định các pin này là output). Để sử dụng chức năng điều chế này trước tiên ta cần tiến hành các bước cài đặt sau: 1. Thiết lập thời gian của 1 chu kì của xung điều chế cho PWM (period) bằng cách đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi PR2. 2. Thiết lập độ rộng xung cần điều chế (duty cycle) bằng cách đưa giá trị vào thanh ghi CCPRxL và các bit CCP1CON . 3. Điều khiển các pin của CCP là Hình 2.15 Sơ đồ khối CCP (PWM mode). output bằng cách clear các bit tương ứng trong thanh ghi TRISC. 4. Thiết lập giá trị bộ chia tần số prescaler của Timer2 và cho phép Timer2 hoạt động bằng cách đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi T2CON. 5. Cho phép CCP hoạt động ở chế độ PWM. Hình 2.16 Các tham số của PWM Trong đó giá trị 1 chu kì (period) của xung điều chế được tính bằng công thức: PWM period = [(PR2)+1]*4*T *(giá trị bộ chia tần số của TMR2). OSC Bộ chia tần số prescaler của Timer2 chỉ có thể nhận các giá trị 1,4 hoặc 16 (xem lại Timer2 để biết thêm chi tiết). Khi giá trị thanh ghi PR2 bằng với giá trị thanh ghi TMR2 thì quá trình sau xảy ra: Thanh ghi TMR2 tự động được xóa. Pin của khối CCP được set. Giá trị thanh ghi CCPR1L (chứa giá trị ấn định độ rộng xung điều chế duty cycle) được đưa vào thanh ghi CCPRxH. Độ rộng của xung điều chế (duty cycle) được tính theo công thức: PWM duty cycle = (CCPRxL:CCPxCON )*TOSC*(giá trị bộ chia tần số TMR2)
  34. Như vậy 2 bit CCPxCON sẽ chứa 2 bit LSB. Thanh ghi CCPRxL chứa byte cao của giá trị quyết định độ rộng xung. Thanh ghi CCPRxH đóng vai trò là buffer cho khối PWM. Khi giá trị trong thanh ghi CCPRxH bằng với giá trị trong thanh ghi TMR2 và hai bit CCPxCON bằng với giá trị 2 bit của bộ chia tần số prescaler, pin của khối CCP lại được đưa về mức thấp, như vậy ta có được hình ảnh của xung điều chế tại ngõ ra của khối PWM như hình 2.14. Một số điểm cần chú ý khi sử dụng khối PWM: Timer2 có hai bộ chia tần số prescaler và postscaler. Tuy nhiên bộ postscaler không được sử dụng trong quá trình điều chế độ rộng xung của khối PWM. Nếu thời gian duty cycle dài hơn thời gian chu kì xung period thì xung ngõ ra tiếp tục được giữ ở mức cao sau khi giá trị PR2 bằng với giá trị TMR2. 2.12 GIAO TIẾP NỐI TIẾP 1.12.1 USART USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) là một trong hai chuẩn giao tiếp nối tiếp.USART còn được gọi là giao diện giao tiếp nối tiếp nối tiếp SCI (Serial Communication Interface). Có thể sử dụng giao diện này cho các giao tiếp với các thiết bị ngọai vi, với các vi điều khiển khác hay với máy tính. Các dạng của giao diện USART ngọai vi bao gồm: Bất động bộ (Asynchronous). Đồng bộ_ Master mode. Đồng bộ_ Slave mode. Hai pin dùng cho giao diện này là RC6/TX/CK và RC7/RX/DT, trong đó RC6/TX/CK dùng để truyền xung clock (baud rate) và RC7/RX/DT dùng để truyền data. Trong trường hợp này ta phải set bit TRISC và SPEN (RCSTA ) c0để cho phép giao diện USART. PIC16F877A được tích hợp sẵn bộ tạo tốc độ baud BRG (Baud Rate Genetator) 8 bit dùng cho giao diện USART. BRG thực chất là một bộ đếm có thể được sử dụng cho cả hai dạng đồng bộ và bất đồng bộ và được điều khiển bởi thanh ghi PSBRG. Ở dạng bất đồng bộ, BRG còn được điều khiển bởi bit BRGH ( TXSTA ). Ở dạng đồng bộ tác động của bit BRGH được bỏ qua. Tốc độ baud do BRG tạo ra được tính theo công thức sau: Trong đó X là giá trị của thanh ghi RSBRG ( X là số nguyên và 0<X<255).
  35. Các thanh ghi liên quan đến BRG bao gồm: TXSTA (địa chỉ 98h): chọn chế độ đòng bộ hay bất đồng bộ ( bit SYNC) và chọn mức tốc độ baud (bit BRGH). RCSTA (địa chỉ 18h): cho phép hoạt động cổng nối tiếp (bit SPEN). RSBRG (địa chỉ 99h): quyết định tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bàt cụ thể trong phụ lục 2. 2.12.1.1 USART BẤT ĐỒNG BỘ Ở chế độ truyền này USART hoạt động theo chuẩn NRZ (None-Return-to-Zero), nghĩa là các bit truyền đi sẽ bao gồm 1 bit Start, 8 hay 9 bit dữ liệu (thông thường là 8 bit) và 1 bit Stop. Bit LSB sẽ được truyền đi trước. Các khối truyền và nhận data độc lập với nhau sẽ dùng chung tần số tương ứng với tốc độ baud cho quá trình dịch dữ liệu (tốc độ baud gấp 16 hay 64 lần tốc độ dịch dữ liệu tùy theo giá trị của bit BRGH), và để đảm bảo tính hiệu quả của dữ liệu thì hai khối truyền và nhận phải dùng chung một định dạng dữ liệu. 2.12.1.1.1 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ Thành phần quan trọng nhất của khối truyền dữ liệu là thanh ghi dịch dữ liệu TSR (Transmit Shift Register). Thanh ghi TSR sẽ lấy dữ liệu từ thanh ghi đệm dùng cho quá trình truyền dữ liệu TXREG. Dữ liệu cần truyền phải đựơc đưa trước vào thanh ghi TXREG. Ngay sau khi bit Stop của dữ liệu cần truyền trước đó được truyền xong, dữ liệu từ thanh ghi TXREG sẽ được đưa vào thanh ghi TSR, thanh ghi TXREG bị rỗng, ngắt xảy ra và cờ hiệu TXIF (PIR1 ) được set. Ngắt này được điều khiển bởi bit TXIE (PIE1 ). Cờ hiệu TXIF vẫn được set bất chấp trạng thái của bit TXIE hay tác động của chương trình (không thể xóa TXIF bằng chương trình) mà chỉ reset về 0 khi có dữ liệu mới được đưa vào thanhh ghi TXREG. Hình 2.17 Sơ đồ khối của khối truyền dữ liệu USART.
  36. Trong khi cờ hiệu TXIF đóng vai trò chỉ thị trạng thái thanh ghi TXREG thì cờ hiệu TRMT (TXSTA ) có nhiệm vụ thể hiện trạng thái thanh ghi TSR. Khi thanh ghi TSR rỗng, bit TRMT sẽ được set. Bit này chỉ đọc và không có ngắt nào được gắn với trạng thái của nó. Một điểm cần chú ý nữa là thanh ghi TSR không có trong bô nhớ dữ liệu và chỉ được điều khiển bởi CPU. Khối truyền dữ liệu được cho phép hoạt động khi bit TXEN (TXSTA ) được set. Quá trình truyền dữ liệu chỉ thực sự bắt đầu khi đã có dữ liệu trong thanh ghi TXREG và xung truyền baud được tạo ra. Khi khối truyền dữ liệu được khởi động lần đầu tiên, thanh ghi TSR rỗng. Tại thời điểm đó, dữ liệu đưa vào thanh ghi TXREG ngay lập tức được load vào thanh ghi TSR và thanh ghi TXREG bị rỗng. Lúc này ta có thể hình thành một chuỗi dữ liệu liên tục cho quá trình truyền dữ liệu. Trong quá trình truyền dữ liệu nếu bit TXEN bị reset về 0, quá trình truyền kết thúc, khối truyền dữ liệu được reset và pin RC6/TX/CK chuyển đến trạng thái high-impedance. Trong trường hợp dữ liệu cần truyền là 9 bit, bit TX9 (TXSTA ) được set và bit dữ liệu thứ 9 sẽ được lưu trong bit TX9D (TXSTA ). Nên ghi bit dữ liệu thứ 9 vào trước, vì khi ghi 8 bit dữ liệu vào thanh ghi TXREG trước có thể xảy ra trường hợp nội dung thanh ghi TXREG sẽ được load vào thanh ghi TSG trước, như vậy dữ liệu truyền đi sẽ bị sai khác so với yêu cầu. Tóm lại, để truyền dữ liệu theo giao diện USART bất đồng bộ, ta cần thực hiện tuần tự các bước sau: 1. Tạo xung truyền baud bằng cách đưa các giá trị cần thiết vào thanh ghi RSBRG và bit điều khiển mức tốc độ baud BRGH. 2. Cho phép cổng giao diện nối tiếp nối tiếp bất đồng bộ bằng cách clear bit SYNC và set bit PSEN. 3. Set bit TXIE nếu cần sử dụng ngắt truyền. 4. Set bit TX9 nếu định dạng dữ liệu cần truyền là 9 bit. 5. Set bit TXEN để cho phép truyền dữ liệu (lúc này bit TXIF cũng sẽ được set). 6. Nếu định dạng dữ liệu là 9 bit, đưa bit dữ liệu thứ 9 vào bit TX9D. 7. Đưa 8 bit dữ liệu cần truyền vảo thanh ghi TXREG. 8. Nếu sử dụng ngắt truyền, cần kiểm tra lại các bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình truyền dữ liệu bằng giao diện USART bất đồng bộ: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép tất cả các ngắt. Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu TXIF.
  37. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt truyền TXIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): chứa bit cho phép cổng truyền dữ liệu (hai pin RC6/TX/CK và RC7/RX/DT). Thanh ghi TXREG (địa chỉ 19h): thanh ghi chứa dữ liệu cần truyền. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): xác lập các thông số cho giao diện. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): quyết định tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.12.1.1.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ Dữ liệu được đưa vào từ chân RC7/RX/DT sẽ kích hoạt khối phục hồi dữ liệu. Khối phục hồi dữ liệu thực chất là một bộ dịch dữ liệu ctốc độ cao va có tần số hoạt động gấp 16 lần hoặc 64 lần tần số baud. Trong khi đó tốc độ dịch của thanh thanh ghi nhận dữ liệu sẽ bằng với tần số baud hoặc tần số của oscillator. Hình 2.18 Sơ đồ khối của khối nhận dữ liệu USART. Bit điều khiển cho phép khối nhận dữ liệu là bit RCEN (RCSTA ). Thành phần quan trọng nhất của khối nhận dữ liệu là thsnh ghi nhận dữ liệu RSR (Receive Shift Register). Sau khi nhận diện bit Stop của dữ liệu truyền tới, dữ liệu nhận được trong thanh ghi RSR sẽ được đưa vào thanh ghi RCGER, sau đó cờ hiệu RCIF (PIR1 ) sẽ được set và ngắt nhận được kích hoạt. Ngắt này được điều khiển bởi bit RCIE (PIE1 ). Bit cờ hiệu RCIF là bit chỉ đọc và không thể được tác động bởi chương trình. RCIF chỉ reset về 0 khi dữ liệu nhận vào ở thanh ghi RCREG đã được đọc và khi đó thanh ghi RCREG rỗng. Thanh ghi RCREG là thanh ghi
  38. có bộ đệm kép (double-buffered register) và hoạt động theo cơ chế FIFO (First In First Out) cho phép nhận 2 byte và byte thứ 3 tiếp tục được đưa vào thanh ghi RSR. Nếu sau khi nhận được bit Stop của byte dữ liệu thứ 3 mà thanh ghi RCREG vẫn còn đầy, cờ hiệu báo tràn dữ liệu (Overrun Error bit) OERR(RCSTA ) sẽ được set, dữ liệu trong thanh ghi RSR sẽ bị mất đi và quá trình đưa dữ liệu từ thanh ghi RSR vào thanh ghi RCREG sẽ bị gián đoạn. Trong trường hợp này cần lấy hết dữ liệu ở thanh ghi RSREG vào trước khi tiếp tục nhận byte dữ liệu tiếp theo. Bit OERR phải được xóa bằng phần mềm và thực hiện bằng cách clear bit RCEN rồi set lại. Bit FERR (RCSTA ) sẽ được set khi phát hiện bit Stop dủa dữ liệu được nhận vào. Bit dữ liệu thứ 9 sẽ được đưa vào bit RX9D (RCSTA ). Khi đọc dữ liệu từ thanh ghi RCREG, hai bit FERR và RX9D sẽ nhận các giá trị mới. Do đó cần đọc dữ liệu từ thanh ghi RCSTA trước khi đọc dữ liệu từ thanh ghi RCREG để tránh bị mất dữ liệu. Tóm lại, khi sử dụng giao diện nhận dữ liệu USART bất đồng bộ cần tiến hành tuần tự các bước sau: 1. Thiết lập tốc độ baud (đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi SPBRG và bit BRGH. 2. Cho phép cổng giao tiếp USART bất đồng bộ (clear bit SYNC và set bit SPEN). 3. Nếu cần sử dụng ngắt nhận dữ liệu, set bit RCIE. 4. Nếu dữ liệu truyền nhận có định dạng là 9 bit, set bit RX9. 5. Cho phép nhận dữ liệu bằng cách set bit CREN. 6. Sau khi dữ liệu được nhận, bit RCIF sẽ được set và ngắt được kích hoạt (nếu bit RCIE được set). 7. Đọc giá trị thanh ghi RCSTA để đọc bit dữ liệu thứ 9 và kiểm tra xem quá trình nhận dữ liệu có bị lỗi không. 8. Đọc 8 bit dữ liệu từ thanh ghi RCREG. 9. Nếu quá trình truyền nhận có lỗi xảy ra, xóa lỗi bằng cách xóa bit CREN. 10. Nếu sử dụng ngắt nhận cần set bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình nhận dữ liệu bằng giao diện USART bất đồng bộ: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa các bit cho phép toàn bộ các ngắt (bit GIER và PEIE). Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu RCIE. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt RCIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): xác định các trang thái trong quá trình nhận dữ liệu. Thanh ghi RCREG (địa chỉ 1Ah): chứa dữ liệu nhận được. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): chứa các bit điều khiển SYNC và BRGH. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): điều khiển tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2.
  39. 2.12.1.1.2 USART ĐỒNG BỘ Giao diện USART đồng bộ được kích hoạt bằng cách set bit SYNC. Cổng giao tiếp nối tiếp vẫn là hai chân RC7/RX/DT, RC6/TX/CK và được cho phép bằng cách set bit SPEN. USART cho phép hai chế độ truyền nhận dữ liệu là Master mode và Slave mode. Master mode được kích hoạt bằng cách set bit CSRC (TXSTA ), Slave mode được kích hoạt bằng cách clear bit CSRC. Điểm khác biệt duy nhất giữa hai chế độ này là Master mode sẽ lấy xung clock đồng bộ từ bộ tao xung baud BRG còn Slave mode lấy xung clock đồng bộ từ bên ngoài qua chân RC6/TX/CK. Điều này cho phép Slave mode hoạt động ngay cả khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep. 2.12.1.2.1 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ MASTER MODE Tương tự như giao diện USART bât đồng bộ, thành phần quan trọng nhất của hối truyền dữ liệu là thanh ghi dịch TSR (Transmit Shift Register). Thanh ghi này chỉ được điều khiển bởi CPU. Dữ liệu đưa vào thanh ghi TSR được chứa trong thanh ghi TXREG. Cờ hiệu của khối truyền dữ liệu là bit TXIF (chỉ thị trang thái thanh ghi TXREG), cờ hiệu này được gắn với một ngắt và bit điều khiển ngắt này là TXIE. Cờ hiệu chỉ thị trạng thái thanh ghi TSR là bit TRMT. Bit TXEN cho phép hay không cho phép truyền dữ liệu. Các bước cần tiến hành khi truyền dữ liệu qua giao diện USART đồng bộ Master mode: 1. Tạo xung truyền baud bằng cách đưa các giá trị cần thiết vào thanh ghi RSBRG và bit điều khiển mức tốc độ baud BRGH. 2. Cho phép cổng giao diện nối tiếp nối tiếp đồng bộ bằng cách set bit SYNC, PSEN và CSRC. 3. Set bit TXIE nếu cần sử dụng ngắt truyền. 4. Set bit TX9 nếu định dạng dữ liệu cần truyền là 9 bit. 5. Set bit TXEN để cho phép truyền dữ liệu. 6. Nếu định dạng dữ liệu là 9 bit, đưa bit dữ liệu thứ 9 vào bit TX9D. 7. Đưa 8 bit dữ liệu cần truyền vào thanh ghi TXREG. 8. Nếu sử dụng ngắt truyền, cần kiểm tra lại các bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình truyền dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Master mode: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép tất cả các ngắt. Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu TXIF.
  40. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt truyền TXIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): chứa bit cho phép cổng truyền dữ liệu (hai pin RC6/TX/CK và RC7/RX/DT). Thanh ghi TXREG (địa chỉ 19h): thanh ghi chứa dữ liệu cần truyền. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): xác lập các thông số cho giao diện. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): quyết định tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.12.1.2.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ MASTER MODE Cấu trúc khối truyền dữ liệu là không đổi so với giao diện bất đồng bộ, kể cả các cờ hiệu, ngắt nhận và các thao tác trên các thành phần đó. Điểm khác biệt duy nhất là giao diện này cho phép hai chế độ nhận sữ liệu, đó là chỉ nhận 1 word dữ liệu (set bit SCEN) hay nhận một chuỗi dữ liệu (set bit CREN) cho tới khi ta clear bit CREN. Nếu cả hai bit đều được set, bit điều khiển CREN sẽ được ưu tiên. Các bước cần tiến hành khi nhận dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Master mode: 1. Thiết lập tốc độ baud (đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi SPBRG và bit BRGH). 2. Cho phép cổng giao tiếp USART bất đồng bộ (set bit SYNC, SPEN và CSRC). 3. Clear bit CREN và SREN. 4. Nếu cần sử dụng ngắt nhận dữ liệu, set bit RCIE. 5. Nếu dữ liệu truyền nhận có định dạng là 9 bit, set bit RX9. 6. Nếu chỉ nhận 1 word dữ liệu, set bit SREN, nếu nhận 1 chuỗi word dữ liệu, set bit CREN. 7. Sau khi dữ liệu được nhận, bit RCIF sẽ được set và ngắt được kích hoạt (nếu bit RCIE được set). 8. Đọc giá trị thanh ghi RCSTA để đọc bit dữ liệu thứ 9 và kiểm tra xem quá trình nhận dữ liệu có bị lỗi không. 9. Đọc 8 bit dữ liệu từ thanh ghi RCREG. 10. Nếu quá trình truyền nhận có lỗi xảy ra, xóa lỗi bằng cách xóa bit CREN. 11. Nếu sử dụng ngắt nhận cần set bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình nhận dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Master mode: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa các bit cho phép toàn bộ các ngắt (bit GIER và PEIE). Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu RCIE.
  41. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt RCIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): xác định các trang thái trong quá trình nhận dữ liệu. Thanh ghi RCREG (địa chỉ 1Ah): chứa dữ liệu nhận được. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): chứa các bit điều khiển SYNC và BRGH. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): điều khiển tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.12.1.2.3 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ SLAVE MODE Quá trình này không có sự khác biệt so với Master mode khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ bình thường. Tuy nhiên khi vi điều khiển đang ở trạng thái sleep, sự khác biệt được thể hiện rõ ràng. Nếu có hai word dữ liệu được đưa vào thanh ghi TXREG trước khi lệnh sleep được thực thi thì quá trình sau sẽ xảy ra: 1. Word dữ liệu đầu tiên sẽ ngay lập tức được đưa vào thanh ghi TSR để truyền đi. 2. Word dữ liệu thứ hai vẫn nằm trong thanh ghi TXREG. 3. Cờ hiệu TXIF sẽ không được set. 4. Sau khi word dữ liệu đầu tiên đã dịch ra khỏi thanh ghi TSR, thanh ghi TXREG tiếp tục truyền word thứ hai vào thanh ghi TSR và cờ hiệu TXIF được set. 5. Nếu ngắt truyền được cho phép hoạt động, ngắt này sẽ đánh thức vi điều khiển và nếu toàn bộ các ngắt được cho phép hoạt động, bộ đếm chương trình sẽ chỉ tới địa chỉ chứa chương trình ngắt (0004h). Các bước cần tiến hành khi truyền dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Slave mode: 1. Set bit SYNC, SPEN và clear bit CSRC. 2. Clear bit CREN và SREN. 3. Nếu cần sử dụng ngắt, set bit TXIE. 4. Nếu định dạng dữ liệu là 9 bit, set bit TX9. 5. Set bit TXEN. 6. Đưa bit dữ liệu thứ 9 vào bit TX9D trước (nếu định dạng dữ liệu là 9 bit). 7. Đưa 8 bit dữ liệu vào thanh ghi TXREG. 8. Nếu ngắt truyền được sử dụng, set bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình truyền dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Slave mode: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép tất cả các ngắt. Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu TXIF.
  42. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt truyền TXIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): chứa bit cho phép cổng truyền dữ liệu (hai pin RC6/TX/CK và RC7/RX/DT). Thanh ghi TXREG (địa chỉ 19h): thanh ghi chứa dữ liệu cần truyền. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): xác lập các thông số cho giao diện. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): quyết định tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.12.1.2.4 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ SLAVE MODE Sự khác biệt của Slave mode so với Master mode chỉ thể hiện rõ ràng khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep. Ngoài ra chế độ Slave mode không quan tâm tới bit SREN. Khi bit CREN (cho phép nhận chuỗi dữ liệu) được set trước khi lệnh sleep được thực thi, 1 word dữ liệu vẫn được tiếp tục nhận, sau khi nhận xong bit thanh ghi RSR sẽ chuyển dữ liệu vào thanh ghi RCREG và bit RCIF được set. Nếu bit RCIE (cho phép ngắt nhận) đã được set trước đó, ngắt sẽ được thực thi và vi điều khiển được “đánh thức, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h và chương trình ngắt sẽ được thực thi. Các bước cần tiến hành khi nhận dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Slave mode: 1. Cho phép cổng giao tiếp USART bất đồng bộ (set bit SYNC, SPEN clear bit CSRC). 2. Nếu cần sử dụng ngắt nhận dữ liệu, set bit RCIE. 3. Nếu dữ liệu truyền nhận có định dạng là 9 bit, set bit RX9. 4. Set bit CREN để cho phép quá trình nhận dữ liệu bắt đầu. 5. Sau khi dữ liệu được nhận, bit RCIF sẽ được set và ngắt được kích hoạt (nếu bit RCIE được set). 6. Đọc giá trị thanh ghi RCSTA để đọc bit dữ liệu thứ 9 và kiểm tra xem quá trình nhận dữ liệu có bị lỗi không. 7. Đọc 8 bit dữ liệu từ thanh ghi RCREG. 8. Nếu quá trình truyền nhận có lỗi xảy ra, xóa lỗi bằng cách xóa bit CREN. 9. Nếu sử dụng ngắt nhận cần set bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình nhận dữ liệu bằng giao diện USART đồng bộ Slave mode: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa các bit cho phép toàn bộ các ngắt (bit GIER và PEIE).
  43. Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu RCIE. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt RCIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): xác định các trang thái trong quá trình nhận dữ liệu. Thanh ghi RCREG (địa chỉ 1Ah): chứa dữ liệu nhận được. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): chứa các bit điều khiển SYNC và BRGH. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): điều khiển tốc độ baud. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.12.2 MSSP MSSP ( Master Synchronous Serial Port) là giao diện đồng bộ nối tiếp dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi (EEPROM, ghi dịch, chuyển đổi ADC, ) hay các vi điều khiển khác. MSSP có thể hoạt động dưới hai dạng giao tiếp: SPI (Serial Pheripheral Interface). I2C (Inter-Intergrated Circuit). Các thanh ghi điều khiển giao chuẩn giao tiếp này bao gồm thanh ghi trạng thái SSPSTAT và hai thanh ghi điều khiển SSPSON và SSPSON2. Tùy theo chuẩn giao tiếp được sử dụng (SPI hay I2C) mà chức năng các thanh ghi này được thể hiện khác nhau. 2.12.2.1 SPI Chuẩn giao tiếp SPI cho phép truyền nhận đồng bộ. Ta cần sữ dụng 4 pin cho chuẩn giao tiếp này: Hình 2.19 Sơ đồ khối MSSP (giao diện SPI) RC5/SDO: ngõ ra dữ liệu dạng nối tiếp (Serial Data output). RC4/SDI/SDA: ngõ vào dữ liệu dạng nối tiếp (Serial Data Input). RC3/SCK/SCL: xung đồng bộ nối tiếp (Serial Clock). RA5/AN4/SS/C2OUT: chọn đối tượng giao tiếp (Serial Select) khi giao tiếp ở chế độ Slave mode. Các thanh ghi liên quan đến MSSP khi hoạt động ở chuẩn giao tiếp SPI bao gồm:
  44. Thanh ghi điều khiển SSPCON, thanh ghi này cho phép đọc và ghi. Thanh ghi trạng thái SSPSTAT, thanh ghi này chỉ cho phép đọc và ghi ở 2 bit trên, 6 bit còn lại chỉ cho phép đọc. Thanh ghi đóng vai trò là buffer truyền nhận SSPBUF, dữ liệu truyền đi hoặc nhận được sẽ được đưa vào tranh ghi này. SSPBUF không có cấu trúc đệm hai lớp (doubled- buffer), do đó dữ liệu ghi vào thanh ghi SSPBUF sẽ lập tức được ghi vào thanh ghi SSPSR. Thanh ghi dịch dữ liệu SSPSR dùng để dịch dữ liệu vào hoặc ra. Khi 1 byte dữ liệu được nhận hoàn chỉnh, dữ liệu sẽ từ thanh ghi SSPSR chuyển qua thanh ghi SSPBUF và cờ hiệu được set, đồng thời ngắt sẽ xảy ra. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. Khi sử dụng chuẩn giao tiếp SPI trước tiên ta cần thiết lập các chế độ cho giao diện bằng cách đưa các giá trị thích hợp vào hai thanh ghi SSPCON và SSPSTAT. Các thông số cần thiết lập bao gồm: Master mode hay Slave mode. Đối với Master mode, xung clock đồng bộ sẽ đi ra từ chân RC3/SCK/SCL. Đối với Slave mode, xung clock đồng bộ sẽ được nhận từ bên ngoài qua chân RC3/SCK/SCL. Các chế độ của Slave mode. Mức logic của xung clock khi ở trang thái tạm ngưng quá trình truyền nhận (Idle). Cạnh tác động của xung clock đồng bộ (cạnh lên hay cạnh xuống). Tốc độ xung clock (khi hoạt động ở Master mode). Thời điểm xác định mức logic của dữ liệu (ở giữa hay ở cuối thời gian 1 bit dữ liệu được đưa vào). Master mode, Slave mode và các chế độ của Slave mode được điều khiển bởi các bit SSPM3:SSPM0 (SSPCON ). Xem chi tiết ở phụ lục 2. MSSP bao gồm một thanh ghi dịch dữ liệu SSPSR và thanh ghi đệm dữ liệu SSPBUF. Hai thanh ghi này tạo thành bộ đệm dữ liệu kép (doubled-buffer). Dữ liệu sẽ được dịch vào hoặc ra qua thanh ghi SSPSR, bit MSB được dịch trước. Đây là một trong những điểm khác biệt giữ hai giao diện MSSP và USART (USART dịch bit LSB trước). Trong quá trình nhận dữ liệu, khi dữ liệu đưa vào từ chân RC4/SDI/SDA trong thanh ghi SSPSR đã sẵn sàng (đã nhận đủ 8 bit), dữ liệu sẽ được đưa vào thanh ghi SSPBUF, bit chỉ thị trạng thái bộ đệm BF (SSPSTAT ) sẽ được set để báo hiệu bộ đệm đã đầy, đồng thời cờ ngắt SSPIF (PIR1 ) cũng được set. Bit BF sẽ tự động reset về 0 khi dữ liệu trong thanh ghi SSPBUF được đọc vào. Bộ đệm kép cho phép đọc tiếp byte tiếp theo trước khi byte dữ liệu trước đó được đọc vào. Tuy nhiên ta nên đọc trước dữ liệu từ thanh ghi SSPBUF trước khi nhận byte dữ liệu tiếp theo. Quá trình truyền dữ liệu cũng hoàn toàn tương tự nhưng ngược lại. Dữ liệu cần truyền sẽ được đưa vào thanh ghi SSPBUF đồng thời đưa vào thanh ghi SSPSR, khi đó cờ hiệu BF
  45. được set. Dữ liệu được dịch từ thanh ghi SSPSR và đưa ra ngoài qua chân RC5/SDO. Ngắt sẽ xảy ra khi quá trình dịch dữ liệu hoàn tất. Tuy nhiên dữ liệu trước khi được đưa ra ngoài phải được cho phép bởi tín hiệu từ chân . Chân này đóng vai trò chọn đối tượng giao tiếp khi SPI ở chế độ Slave mode. Khi quá trình truyền nhận dữ liệu đang diễn ra, ta không được phép ghi dữ liệu vào thanh ghi SSPBUF. Thao tác ghi dữ liệu này sẽ set bit WCON (SSPCON ). Một điều cần chú ý nữa là thanh ghi SSPSR không cho phép truy xuất trực tiếp mà phải thông qua thanh ghi SSPBUF. Cổng giao tiếp của giao diện SPI được điều khiển bởi bit SSPEN (SSPSON ). Bên cạnh đó cần điều khiển chiều xuất nhập của PORTC thông qua thanh ghi TRISC sao cho phù hợp với chiều của giao diện SPI. Cụ thể như sau: RC4/SDI/SDA sẽ tự động được điều khiển bởi khối giao itếp SPI. RS5/SDO là ngõ ra dữ liệu, do đó cần clear bit TRISC . Khi SPI ở dạng Master mode, cần clear bit TRISC để cho phép đưa xung clock đồng bộ ra chân RC3/SCK/SCL. Khi SPI ở dạng Slave mode, cần set bit TRISC để cho phép nhận xung clock đồng bộ từ bên ngoài qua chân RC3/SCK/SCL. Set bit TRISC để cho phép chân nhận tín hiệu điều khiển truy xuất dữ liệu khi SPI ở chế độ Slave mode. Sơ đồ kết nối của chuẩn giao tiếp SPI như sau: Hình 2.20 Sơ đồ kết nối của chuẩn giao tiếp SPI. Theo sơ đồ kết nối này, khối Master sẽ bắt đầu quá trình truyền nhận dữ liệu bằng cách gửi tín hiệu xung đồng bộ SCK. Dữ liệu sẽ dịch từ cả hai thanh ghi SSPSR đưa ra ngoài nếu có một cạnh của xung đồng bộ tác động và ngưng dịch khi có tác động của cạnh còn lại.
  46. Cả hai khối Master và Slave nên được ấn định chung các qui tắc tác động của xung clock đồng bộ để dữ liệu có thể dịch chuyển đồng thời. 2.12.2.1.1 SPI MASTER MODE. Ở chế độ Master mode, vi điều khiển có quyền ấn định thời điểm trao đổi dữ liệu (và đối tượng trao đổi dữ liệu nếu cần) vì nó điều khiển xung clock đồng bộ. Dữ liệu sẽ được truyền nhận ngay thời điểm dữ liệu được đưa vào thanh ghi SSPBUF. Nếu chỉ cần nhận dữ liệu, ta có thể ấn định chân SDO là ngõ vào (set bit TRISC ). Dữ liệu sẽ được dịch vào thanh ghi SSPSR theo một tốc độ được định sẵn cho xung clock đồng bộ. Sau khi nhận được một byte dữ liệu hoàn chỉnh, byte dữ liệu sẽ được đưa dào thanh ghi SSPBUF, bit BF được set và ngắt xảy ra. Khi lệnh SLEEP được thực thi trong quá trình truyền nhận, trạng thái của quá trình sẽ được giữ nguyên và tiếp tục sau khi vi điều khiển được đánh thức. Giản đồ xung của Master mode và các tác động của các bit điều khiển được trình bày trong hình vẽ sau: Hình 2.21 Giản đồ xung SPI ở chế độ Master mode.
  47. 2.12.2.1.2 SPI SLAVE MODE Ở chế độ này SPI sẽ truyền và nhận dữ liệu khi có xung đồng bộ xuất hiện ở chân SCK. Khi truyền nhận xong bit dữ liệu cuối cùng, cờ ngắt SSPIF sẽ được set. Slave mode hoạt động ngay cả khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep, và ngắt truyền nhận cho phép “đánh thức” vi điều khiển. Khi chỉ cần nhận dữ liệu, ta có thể ấn định RC5/SDO là ngõ vào (set bit TRISC ). Slave mode cho phép sự tác động của chân điều khiển (SSPCON = 0100). Khi chân ở mức thấp, chân RC5/SDO được cho phép xuất dữ liệu và khi ở mức cao, dữ liệu ra ở chân RC5/SDO bị khóa, đồng thời SPI được reset (bộ đếm bit dữ liệu được gán giá trị 0). Hình 2.22 Giản đồ xung chuẩn giao tiếp SPI (Slave mode). Các thanh ghi liên quan đến chuẩn giao tiếp SPI bao gồm: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa bit cho phép toàn bộ các ngắt (GIE và PEIE). Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa ngắt SSPIE. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt SSPIE.
  48. Thanh ghi TRISC (địa chỉ 87h): điều khiển xuất nhập PORTC. Thanh ghi SSPBUF (địa chỉ 13h): thanh ghi đệm dữ liệu. Thanh ghi SSPCON (địa chỉ 14h): điều khiển chuẩn giao tiếp SPI. Thanh ghi SSPSTAT (địa chỉ 94h): chứa các bit chỉ thị trạng thái chuẩn giao tiếp SPI. Thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h):điều khiển xuất nhập chân . Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. 2.12.2.2 I2C Đây là một dạng khác của MSSP. Chuẩn giao tiếp I2C cũng có hai chế độ Master, Slave và cũng được kết nối với ngắt. I2C sẽ sử dụng 2 pin để truyền nhận dữ liệu: RC3/SCK/SCL: chân truyền dẫn xung clock. RC4/SDI/SDA: chân truyền dẫn dữ liệu. Các khối cơ bản trong sơ đồ khối của I2C không có nhiều khác biệt so với SPI. Tuy nhiên I2C còn có thêm khối phát hiện bit Start và bit Stop của dữ liệu (Start and Stop bit detect) và khối xác định địa chỉ (Match detect). Các thanh ghi liên quan đến I2C bao gồm: Thanh ghi SSPCON và SSPCON2: Hình 2.23 Sơ đồ khối MSSP (I2Cslave điều khiển MSSP. mode). Thanh ghi SSPSTAT: thanh ghi chứa các trạng thái hoạt động của MSSP. Thanh ghi SSPBUF: buffer truyền nhận nối tiếp. Thanh ghi SSPSR: thanh ghi dịch dùng để truyền nhận dữ liệu. Thanh ghi SSPADD: thanh ghi chứa địa chỉ của giao diện MSSP. Các thanh ghi SSPCON, SSPCON2 cho phép đọc và ghi. Thanh ghi SSPSTAT chỉ cho phép đọc và ghi ở 2 bit đầu, 6 bit còn lại chỉ cho phép đọc. Thanh ghi SSPBUF chứa dữ liệu sẽ được truyền đi hoặc nhận được và đóng vai trò như một thanh ghi đệm cho thanh ghi dịch dữ liệu SSPSR. Thanh ghi SSPADD chứa địa chỉ của thiết bị ngoại vi cần truy xuất dữ liệu của I2C khi hoạt động ở Slave mode. Khi hoạt động ở Master mode, thanh ghi SSPADD chứa giá trị tạo ra tốc độ baud cho xung clock dùng để truyền nhận dữ liệu.
  49. Trong quá trình nhận dữ liệu, sau khi nhận được 1 byte dữ liệu hoàn chỉnh, thanh ghi SSPSR sẽ chuyển dữ liệu vào thanh ghi SSPBUF. Thanh ghi SSPSR không đọc và ghi được, quá trình truy xuất thanh ghi này phải thông qua thanh ghi SSPBUF. Trong quá trình truyền dữ liệu, dữ liệu cần truyền khi được đưa vào thanh ghi SSPBUF cũng sẽ đồng thời đưa vào thanh ghi SSPSR. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2. I2C có nhiều chế độ hoạt động và được điều khiển bởi các bit SSPCON , bao gồm: I2C Master mode, xung clock = fosc/4*(SSPADD+1). I2C Slave mode, 7 bit địa chỉ. I2C Slave mode, 10 bit địa chỉ. I2C Slvae mode, 7 bit địa chỉ, cho phép ngắt khi phát hiện bit Start và bit Stop. I2C Slave mode, 10 bit địa chỉ, cho phép ngắt khi phát hiện bit Start và bit Stop. I2C Firmware Control Master mode. Địa chỉ truyền đi sẽ bao gồm các bit địa chỉ và một bit để xác định thao tác (đọc hay ghi dữ liệu) với đối tượng cần truy xuất dữ liệu. Khi lựa chọn giao diện I2C và khi set bit SSPEN, các pin SCL và SDA sẽ ở trạng thái cực thu hở. Do đó trong trường hợp cần thiết ta phải sử dụng điện trở kéo lên ở bên ngoài vi điều khiển, bên cạnh đó cần ấn định các giá trị phù hợp cho các bit TRISC (bit điều khiển xuất nhập các chân SCL và SDA). 2.12.2.2.1 I2C SLAVE MODE. Việc trước tiên là phải set các pin SCL và SDA là input (set bit TRISC ). I2C của vi điều khiển sẽ được điều khiển bởi một vi điều khiển hoặc một thiết bị ngoại vi khác thông qua các địa chỉ. Khi địa chỉ này chỉ đến vi điều khiển, thì tại thời điểm này và tại thời điểm dữ liệu đã được truyền nhận xong sau đó, vi điều khiển sẽ tạo ra xung để báo hiệu kết thúc dữ liệu, giá trị trong thanh ghi SSPSR sẽ được đưa vào thanh ghi SSPBUF. Tuy nhiên xung sẽ không được tạo ra nếu một trong các trường hợp sau xảy ra: Bit BF (SSPSTAT ) báo hiệu buffer đầy đã được set trước khi quá trình truyền nhận xảy ra. Bit SSPOV (SSPCON ) được set trước khi quá trình truyền nhận xảy ra (SSPOV được set trong trường hợp khi một byte khác được nhận vào trong khi dữ liệu trong thanh ghi SSPBUF trước đó vẫn chưa được lấy ra). Trong các trường hợp trên, thanh ghi SSPSR sẽ không đưa giá trị vào thanh ghi SSPBUF, nhưng bit SSPIF (PIR1 )sẽ được set. Để quá trình truyền nhận dữ liệu được tiếp tục, cần đọc dữ liệu từ thanh ghi SSPBUF vào trước, khi đó bit BF sẽ tự động được xóa, còn bit SSPOV phải được xóa bằng chương trình.
  50. Khi MSSP được kích hoạt, nó sẽ chờ tín hiệu để bắt đầu hoạt động. Sau khi nhân được tín hiệu bắt đầu hoạt động (cạnh xuống đầu tiên của pin SDA), dữ liệu 8 bit sẽ được dịch vào thanh ghi SSPSR. Các bit đưa vào sẽ được lấy mẫu tại cạnh lên của xung clock. Giá trị nhận được từ thanh ghi SSPSR sẽ được so sánh với giá trị trong thanh ghi SSPADD tại cạnh xuống của xung clock thứ 8. Nếu kết quả so sánh bằng nhau, tức là I2C Master chỉ định đối tượng giao tiếp là vi điều khiển đang ở chế độ Slave mode (ta gọi hiện tượng này là address match), bit BF và SSPOV sẽ được xóa về 0 và gây ra các tác động sau: 1. Giá trị trong thanh ghi SSPSR được đưa vào thanh ghi SSPBUF. 2. Bit BF tự động được set. 3. Một xung được tạo ra. 4. Cờ ngắt SSPIF được set (ngắt được kích hoạt nếu được cho phép trước đó) tại cạnh xuống của xung clock thứ 9. Khi MSSP ở chế độ I2C Slave mode 10 bit địa chỉ, vi điều khiển cần phải nhận vào 10 bit địa chỉ để so sánh. Bit (SSPSTAT ) phải được xóa về 0 để cho phép nhận 2 byte địa chỉ. Byte đầu tiên có định dạng là ‘11110 A9 A8 0‘ trong đó A9, A8 là hai bit MSB của 10 bit địa chỉ. Byte thứ 2 là 8 bit địa chỉ còn lại. Quátrình nhận dạng địa chỉ của MSSP ở chế độ I2C Slave mode 10 bit địa chỉ như sau: 1. Đầu tiên 2 bit MSB của 10 bit địa chỉ được nhận trước, bit SSPIF, BF và UA (SSPSTAT ) được set (byte địa chỉ đầu tiên có định dạng là ‘11110 A9 A8 0’) . 2. Cập nhật vào 8 bit địa chỉ thấp của thanh ghi SSPADD, bit UA sẽ được xóa bởi vi điều khiển để khởi tạo xung clock ở pin SCL sau khi quá trình cập nhật hoàn tất. 3. Đọc giá trị thanh ghi SSPBUF (bit BF sẽ được xóa về 0) và xóa cờ ngắt SSPIF. 4. Nhận 8 bit địa chỉ cao, bit SSPIF, BF và UA được set. 5. Cập nhật 8 bit địa chỉ đã nhận được vào 8 bit địa chỉ cao của thanh ghi SSPADD, nếu địa chỉ nhận được là đúng (address match), xung clock ở chân SCL được khởi tạo và bit UA được set. 6. Đọc giá trị thanh ghi SSPBUF (bit BF sẽ được xóa về 0) và xóa cờ ngắt SSPIF. 7. Nhận tín hiệu Start. 8. Nhận byte địa chỉ cao (bit SSPIF và BF được set). 9. Đọc giá trị thanh ghi SSPBUF (bit BF được xóa về 0) và xóa cờ ngắt SSPIF. Trong đó các bươcù 7,8,9 xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu ở chế độ Slave mode. Xem giản đồ xung của I2C để có được hình ảnh cụ thể hơn về các bước tiến hành trong quá trình nhận dạng địa chỉ.
  51. Xét quá trình nhận dữ liệu ở chế độ Slave mode, các bit địa chỉ sẽ được I2C Master đưa vào trước. Khi bit trong các bit địa chỉ có giá trị bằng 0 (bit này được nhận dạng sau khi các bit địa chỉ đã được nhận xong) và địa chỉ được chỉ định đúng (address match), bit của thanh ghi SSPSTAT được xóa về 0 và đường dữ liệu SDI được đưa về mức logic thấp (xung ). Khi bit SEN (SSPCON ) được set, sau khi 1 byte dữ liệu được nhận, xung clock từ chân RC3/SCK/SCL sẽ được đưa xuống mức thấp, muốn khởi tạo lại xung clock ta set bit CKP (SSPCON ). Điều này sẽ làm cho hiện tượng tràn dữ liệu không xảy ra vì bit SEN cho phép ta điều khiển được xung clock dịch dữ liệu thông qua bit CKP (tham khảo giản đồ xung để biết thêm chi tiết). Khi hiện tượng tràn dữ liệu xảy ra, bit BF hoặc bit SSPOV sẽ được set. Ngắt sẽ xảy ra khi một byte dữ liệu được nhận xong, cờ ngắt SSPIF sẽ được set và phải được xóa bằng chương trình. Hình 2.24 Giản đồ xung của I2C Slave mode 7 bit địa chỉ trong quá trình nhận dữ liệu (bit SEN = 0).
  52. Hình 2.25 Giản đồ xung của I2C Slave mode 10 bit địa chỉ trong quá trình nhận dữ liệu (bit SEN = 0). Hình 2.26 Giản đồ xung của I2C Slave mode 7 bit địa chỉ trong quá trình nhận dữ liệu (bit SEN = 1).
  53. Hình 2.27 Giản đồ xung của I2C Slave mode 10 bit địa chỉ trong quá trình nhận dữ liệu (bit SEN = 1). Xét quá trình truyền dữ liệu, khi bit trong các bit dữ liệu mang giá trị 1 và địa chỉ được chỉ định đúng (address match), bit của thanh ghi SSPSTAT sẽ được set. Các bit địa chỉ được nhận trước và đưa vào thanh ghi SSPBUF. Sau đó xung được tạo ra, xung clock ở chân RC3/SCK/SCL được đưa xuống mức thấp bất chấp trạng thái của bit SEN. Khi đó I2C Master sẽ không được đưa xung clock vào I2C Slave cho đến khi dữ liệu ở thanh ghi SSPSR ở trạng thái wsẵn sảng cho quá trình truyền dữ liệu (dữ liệu đưa vào thanh ghi SSPBUF sẽ đồng thời được đưa vào thanh ghi SSPSR). Tiếp theo cho phép xung ở pin RC3/SCK/SCL bằng cách set bit CKP (SSPCON ). Từng bit của byte dữ liệu sẽ được dịch ra ngoài tại mỗi cạnh xuống của xung clock. Như vậy dữ liệu sẽ sẵn sàng ở ngõ ra khi xung clock ở mức logic cao, giúp cho I2C Master nhận được dữ liệu tại mỗi cạnh lên của xung clock. Như vậy trong quá trình truyền dữ liệu bit SEN không đóng vai trò quan trọng như trong quá trình nhận dữ liệu. Tại cạnh lên xung clock thứ 9, dữ liệu đã được dịch hoàn toàn vào I2C Master, xung sẽ được tạo ra ở I2C Master, đồng thời pin SDA sẽ được giữ ở mức logic cao. Trong trường hợp xung được chốt bởi I2C Slave, thanh ghi SSPSTAT sẽ được reset. I2C Slave
  54. sẽ chờ tín hiệu của bit Start để tiếp tục truyền byte dữ liệu tiếp theo (đưa byte dữ liệu tiếp theo vào thanh ghi SSPBUF và set bit CKP. Ngắt MSSP xảy ra khi một byte dữ liệu kết thúc quá trình truyền, bit SSPIF được set tại cạnh xuống của xung clock thứ 9 và phải được xóa bằng chương trình để đảm bảo sẽ được set khi byte dữ liệu tiếp theo truyền xong. Hình 2.28 Giản đồ xung của I2C Slave mode 7 bit địa chỉ trong quá trình truyền dữ liệu. Hình 2.29 Giản đồ xung của I2C Slave mode 10 bit địa chỉ trong quá trình truyền dữ liệu.
  55. Quá trình truyền nhận các bit địa chỉ cho phép I2C Master chọn lựa đối tượng I2C Slave cần truy xuất dữ liệu. Bên cạnh đó I2C còn cung cấp thêm một địa chỉ GCA (General Call Address) cho phép chọn tất cả các I2C Slave. Đây là một trong 8 địa chỉ đặc biệt của protocol I2C. Địa chỉ này được định dạng là một chuỗi ‘0’ với =0 và được cho phép bằng cách set bit GCEN (SSPCON2 ). Khi đó địa chỉ nhận vào sẽ được so sánh với thanh ghi SSPADD và với địa chỉ GCA. Hình 2.30 Giản đồ xung của I2C Slave khi nhận địa chỉ GCA. Quá trình nhận dạng địa chỉ GCA cũng tương tự như khi nhận dạng các địa chỉ khác và không có sự khác biệt rõ ràng khi I2C hoạt động ở chế độ địa chỉ 7 bit hay 10 bit. 2.12.2.2.2 I2C MASTER MODE I2C Master mode được xác lập bằng cách đưa các giá trị thích hợp vào các bit SSPM của thanh ghi SSPCON và set bit SSPEN. Ở chế độ Master, các pin SCK và SDA sẽ được điều khiển bởi phần cứng của MSSP.
  56. Hình 2.31 Sơ đồ khối MSSP (I2C Master mode). I2C Master đóng vai trò tích cực trong quá trình giao tiếp và điều khiển các I2C Slave thông qua việc chủ động tạo ra xung giao tiếp và các điều kiện Start, Stop khi truyền nhận dữ liệu. Một byte dữ liệu có thể được bắt đầu bằng điều kiện Start, kết thúc bằng điều kiện Stop hoặc bắt đầu và kết thúc với cùng một điều kiện khởi động lặp lại (Repeated Start Condition). Xung giao tiếp nối tiếp sẽ được tạo ra từ BRG (Baud Rate Generator), giá trị ấn định tần số xung clock nối tiếp được lấy từ 7 bit thấp của thanh ghi SSPADD. Khi dữ liệu được đưa vào thanh ghi SSPBUF, bit BF được set và BRG tự động đếm ngược về 0 và dừng lại, pin SCL được giữ nguyên trạng thái trước đó.Khi dữ liệu tiếp theo được đưa vào, BRG sẽ cần một khoảng thời gian TBRG tự động reset lại giá trị để tiếp tục quá trình đếm ngược. Mỗi vòng lệnh (có thời gian TCY ) BRG sẽ giảm giá trị 2 lần. Hình 2.32 Sơ đồ khối BRG (Baud Rate Benerator) của I2C Master mode. Các giá trị cụ thể của tần số xung nối tiếp do BRG tạo ra được liệt kê trong bảng sau:
  57. Trong đó giá trị BRG là giá trị được lấy từ 7 bit thấp của thanh ghi SSPADD. Do I2C ở chế độ Master mode, thanh ghi SSPADD sẽ không được sử dụng để chứa địa chỉ, thay vào đó chức năng của SSPADD là thanh ghi chứa giá trị của BRG. Để tạo được điều kiện Start, trước hết cần đưa hai pin SCL và SDA lên mức logic cao và bit SEN (SSPCON2 ) phải được set. Khi đó BRG sẽ tự động đọc giá trị 7 bit thấp của thanh ghi SSPADD và bắt đầu đếm. Sau khoảng thời gian TBRG, pin SDA được đưa xuống mức logic thấp. Trạng thái pin SDA ở mức logic thấp và pin SCL ở mức logic cao chính là điều kiện Start của I2C Master mode. Khi đó bit S (SSPSTAT ) sẽ được set. Tiếp theo BRG tiếp tục lấy giá trị từ thanh ghi SSPADD để tiếp tục quá trình đếm, bit SEN được tự động xóa và cờ ngắt SSPIF được set. Trong trường hợp pin SCL và SDA ở trạng thái logic thấp, hoặc là trong quá trình tạo điều kiện Start, pin SCL được đưa về trạng thái logic thấp trước khi pin SDA được đưa về trang thái logic thấp, điều kiện Start sẽ không được hình thành, cờ ngắt BCLIF sẽ được set và I2C sẽ ở trạng thái tạm ngưng hoạt động (Idle). Hình 2.33 Giản đồ xung I2C Master mode trong quá trình tạo điều kiện Start.
  58. Tín hiệu Stop sẽ được đưa ra pin SDA khi kết thức dữ liệu bằng cách set bit PEN (SSPCON2 ). Sau cạnh xuống của xung clock thứ 9 và với tác động của bit điều khiển PEN, pin SDA cũng được đưa xuống mức thấp, BRG lại bắt đầu quá trình đếm. Sau một khoảng thời gian TBRG, pin SCL được đưa lên mức logic cao và sau một khoảng thời gian TBRG nữa pin SDA cũng được đưa lên mức cao. Ngay tại thời điểm đó bit P (SSPSTAT ) được set, nghĩa là điều kiện Stop đã được tạo ra. Sau một khoảng thời gian TBRG nữa, bit PEN tự động được xóa và cờ ngắt SSPIF được set. Hình 2.34 Giản đồ xung I2C Master mode trong quá trình tạo điều kiện Stop. Để tạo được diều kiện Start lặp lại liên tục trong quá trình truyền dữ liệu, trước hết cần set bit RSEN (SSPCON2 ). Sau khi set bit RSEN, pin SCL được đưa xuống mức logic thấp, pin SDA được đưa lên mức logic cao, BRG lấy giá trị từ thanh ghi SSPADD vào để bắty đầu quá trình đếm. Sau khoảng thời gian TBRG, pin SCL cũng được đưa lên mức logic cao trong khoảng thời gian TBRG tiếp theo. Trong khoảng thời gian TBRG kế tiếp, pin SDA lại được đưa xuống mức logic thấp trong khi SCL vẫn được giữ ở mức logic cao. Ngay thời điểm đó bit S (SSPSTAT ) được set để báo hiệu điều kiện Start được hình thành, bit RSEN tự động được xóa và cờ ngắt SSPIF sẽ được set sau một khoảng thời gian TBRG nữa. Lúc này địa chỉ của I2C Slave có thể được đưa vào thanh ghi SSPBUF, sau đó ta chỉ việc đưa tiếp địa chỉ hoặc dữ liệu tiếp theo vào thanh ghi SSPBUF mỗi khi nhận được tín hiệu từ I2C Slave, I2C Master sẽ tự động tạo tín hiệu Start lặp lại liên tục cho quá trình truyền dữ liệu liên tục. Cần chú ý là bất cứ một trình tự nào sai trong quá trình tạo điều kiện Start lặp lại sẽ làm cho bit BCLIF được set và I2C được đưa về trạng thái “Idle”.
  59. Hình 2.35 Giản đồ xung I2C Master mode trong quá trình tạo điều kiện Start liên tục. Xét quá trình truyền dữ liệu, xung clock sẽ được đưa ra từ pin SCL và dữ liệu được đưa ra từ pin SDA. Byte dữ liệu đầu tiên phải là byte địa chỉ xác định I2C Slave cần giao tiếp và bit (trong trường hợp này = 0). Đầu tiên các giá trị địa chỉ sẽ được đưa vào thanh ghi SSPBUF, bit BF tự động được set lên 1 và bộ đếm tạo xung clock nối tiếp BRG (Baud Rate Generator) bắt đầu hoạt động. Khi đó từng bit dữ liệu (hoặc địa chỉ và bit ) sẽ được dịch ra ngoài theo từng cạnh xuống của xung clock sau khi cạnh xuống đầu tiên của pin SCL được nhận diện (điều kiện Start), BRG bắt đầu đếm ngược về 0. Khi tất cả các bit của byte dữ liệu được đã được đưa ra ngoài, bộ đếm BRG mang giá trị 0. Sau đó, tại cạnh xuống của xung clock thứ 8, I2C Master sẽ ngưng tác động lên pin SDA để chờ đợi tín hiệu từ I2C Slave (tín hiệu xung ). Tại cạnh xuống của xung clock thứ 9, I2C Master sẽ lấy mẫu tín hiệu từ pin SDA để kiểm tra xem địa chỉ đã được I2C Slave nhận dạng chưa, trạng thái được đưa vào bit ACKSTAT (SSPCON2 ). Cũng tại thời điểm cạnh xuống của xung clock thứ 9, bit BF được tự động clear, cờ ngắt SSPIF được set và BRG tạm ngưng hoạt động cho tới khi dữ liệu hoặc địa chỉ tiếp theo được đưa vào thanh ghi SSPBUF, dữ liệu hoặc địa chỉ sẽ tiếp tục được truyền đi tại cạnh xuống của xung clock tiếp theo.
  60. Hình 2.36 Giản đồ xung I2C Master mode trong quá trình truyền dữ liệu. Xét quá trình nhận dữ liệu ở chế độ I2C Master mode. Trước tiên ta cần set bit cho phép nhận dữ liệu RCEN (SSPCON2 ). Khi đó BRG bắt đầu quá trình đếm, dữ liệu sẽ được dịch vào I2C Master qua pin SDA tại cạnh xuống của pin SCL. Tại cạnh xuống của xung clock thứ 8, bit cờ hiệu cho phép nhận RCEN tự động được xóa, dữ liệu trong thanh ghi SSPSR được đưa vào thanh ghi SSPBUF, cờ hiệu BF được set, cờ ngắt SSPIF được set, BRG ngưng đếm và pin SCL được đưa về mức logic thấp. Khi đó MSSP ở trạng thái tạm ngưng hoạt động để chờ đợi lệnh tiếp theo. Sau khi đọc giá trị thanh ghi SSPBUF, cờ hiệu BF tự động được xóa. Ta còn có thể gửi tín hiệu bằng cách set bit ACKEN (SSPCON2 ).
  61. Hình 2.37 Giản đồ xung I2C Master mode trong quá trình nhận dữ liệu. 2.13 CỔNG GIAO TIẾP SONG SONG PSP (PARALLEL SLAVE PORT) Ngoài các cổng nối tiếp và các giao điện nối tiếp được trình bày ở phần trên, vi điều khiển PIC16F877A còn được hỗ trợ một cổng giao tiếp song song và chuẩn giao tiếp song song thông qua PORTD và PORTE. Do cổng song song chỉ hoạt động ở chế độ Slave mode nên vi điều khiển khi giao tiếp qua giao diện này sẽ chịu sự điều khiển của thiết bị bên ngoài thông qua các pin của PORTE, trong khi dữ liệu sẽ được đọc hoặc ghi theo dạng bất đồng bộ thông qua 8 pin của PORTD. Bit điều khiển PSP là PSPMODE (TRISE ). PSPMODE được set sẽ thiết lập chức năng các pin của PORTE là các pin cho phép đọc dữ liệu ( ), cho phép ghi dữ liệu ( ) và pin chọn vi điều khiển ( ) phục vụ cho việc truyền nhận dữ liệu song song thông qua bus dữ liệu 8 bit của PORTD. PORTD lúc này đóng vai trò là thanh ghi chốt dữ liệu 8 bit, đồng thời tác động của thanh ghi TRISD cũng sẽ được bỏ qua do PORTD lúc này chịu sự điều khiển của các thiết bị bên ngoài. PORTE vẫn chịu sự tác động của thanh ghi TRISE, do đó cần xác lập trạng thái các pin PORTE là input bằng cách set các bit TRISE . Ngoài ra cần đưa giá trị thích hợp các bit PCFG3:PCFG0 (thanh ghi
  62. ADCON1 ) để ấn định các pin của PORTE là các pin I/O dạng digital (PORTE còn là các pin chức năng của khối ADC). Khi các pin và cùng ở mức thấp, dữ liệu từ bên ngoài sẽ được ghi lên PORTD. Khi một trong hai pin trên chuyển lên mức logic cao, cờ hiệu báo dữ liệu trong buffer đã đầy BIF (TRISE ) được set và cờ ngắt PSPIF (PIR1 ) được set để báo hiệu kết thúc ghi dữ liệu. Bit BIF chỉ được xóa về 0 khi dữ liệu vừa nhận được ở PORTD được đọc vào. Bit báo hiệu dữ liệu nhận được trong buffer bị tràn IBOV (TRISE ) sẽ được set khi vi điều khiển nhận tiếp dữ liệu tiếp theo trong khi chưa đọc vào dữ liệu đã nhận được trước đó. Khi các pin và cùng ở mức logic thấp, bit báo hiệu buffer truyền dữ liệu đã đầy BOF (TRISE ) sẽ được xóa ngay lập tức để báo hiệu PORTD đã sẵn sàng cho quá Hình 2.38 Sơ đồ khối của PORTD và trình đọc dữ liệu. Khi một trong hai pin trên PORTE khi hoạt động ở chế độ PSP Slave chuyển sang mức logic cao, cờ ngắt PSPIF mode. sẽ được set để báo hiệu quá trình đọc dữ liệu hoàn tất. Bit BOF vẫn được giữ ở mức logic 0 cho đến khi dữ liệu tiếp theo được đưa vào PORTD. Cần chú ý là ngắt SSPIF được điều khiển bởi bit PSPIE (PIE1 ) và phải được xóa bằng chương trình. Các thanh ghi liên quan đến PSP bao gồm: Thanh ghi PORTD (địa chỉ 08h): chứa dữ liệu cần đọc hoặc ghi. Thanh ghi PORTE (địa chỉ 09h): chứa giá trị các pin PORTE. Thanh ghi TRISE (địa chỉ 89h): chứa các bit điều khiển PORTE và PSP. Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt PSPIF. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt PSP. Thanh ghi ADCON1 (địa chỉ 9Fh): điều khiển khối ADC tại PORTE. Chi tiết về các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể ở phụ lục 2.
  63. 2.14 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CPU. 2.14.1 CONFIGURATION BIT Đây là các bit dùng để lựa chọn các đặc tính của CPU. Các bit này được chứa trong bộ nhớ chương trình tại địa chỉ 2007h và chỉ có thể được truy xuất trong quá trình lập trình cho vi điều khiển. Chi tiết về các bit này như sau: Bit 13 CP: (Code Protection) 1: tắt chế độ bảo vệ mã chương trình. 0: bật chế độ bảo vệ mã chương trình. Bit 12, 5, 4: không quan tâm và được mặc định mang giá trị 0. Bit 11 DEBUG (In-circuit debug mode bit) 1:không cho phép, RB7 và RB6 được xem như các pin xuất nhập bình thường. 0:cho phép, RB7 và RB6 là các pin được sử dụng cho quá trình debug. Bit 10-9 WRT1:WRT0 Flash Program Memory Write Enable bit 11: Tắt chức năng chống ghi, EECON sẽ điều khiển quá trình ghi lên toàn bộ nhớ chương trình. 10: chỉ chống từ địa chỉ 0000h:00FFh. 01: chỉ chống ghi từ địa chỉ 0000h:07FFh. 00: chỉ chống ghi từ địa chỉ 0000h:0FFFh. Bit 8 CPD Data EEPROM Memory Write Protection bit 1: Tắt chức năng bảo vệ mã của EEPROM. 0: Bật chức năng bảo vệ mã. Bit 7 LVP Low-Voltage (Single supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit 1: Cho phép chế độ nạp điện áp thấp, pin RB3/PGM được sử dụng cho chế độ này. 0: Không cho phép chế độ nạp điện áp thấp, điện áp cao được đưa vào từ pin , pin RB3 là pin I/O bình thường. Bit 6 BODEN Brown-out Reset Enable bit 1: cho phép BOR (Brown-out Reset) 0: không cho phép BOR. Bit 3 Power-up Timer Enable bit 1: không cho phép PWR. 0: cho phép PWR. Bit 2 WDTEN Watchdog Timer Enable bit 1: cho phép WDT. 0: không cho phép WDT.