Tín hiệu của 8085

LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 12 Toàn bộ các tín hiệu của 8085 có thể đuợc phân thành 6 nhóm: (1) Tuyến địa chỉ (2) Tuyến dữ liệu (3) Các tín hiệu trạng thái và điều khiển (4) Nguồn cung cấp và các tín hiệu tần số (5) Các ngắt và các tín hiệu tần số (6) Các cổng I/O nối tiếp Hình 3: các nhóm hoạt động của 8085 I.1.1.2. Cấu trúc bên trong 8085: 8085ù bao gồm đơn vị logic và số học ALU (Arithmetic and Logic Unit), đơn vị định thời và điều khiển (Timing and Control Unit) , bộ giải mã và thanh ghi lệnh (Instruction Register and Decoder), dãy thanh ghi ( Register Array), điều khiển ngắt (Interrupt Control) và điều khiển I/O nối tiếp (Serial I/O Control) (xem hình 4). Control and Status Signals +5V AD7 AD0 A15 A8 SID SOD TRAP X1 X2 Vcc Vss INTR READY HOLD 8085 GND RST 7.5 RST 6.5 RST 5.5 RESET IN RESET OUT CLK OUT 28 21 19 12 30 29 33 34 32 31 11 18 35 39 36 2121 1 2 5 4 6 7 8 9 10 40 20 ALE S0 S1 IO/M RD WR INTA HLDA High Outer Address Bus Multiplexed Address/Data Bus Serial I/O Ports Interrupts and Externally Initiated Signals LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 13 Hình 4: Sơ đồ khối chức năng của 8085 I.1.2. Cấu trúc phần mềm: Tập lệnh của 8085 Một lệnh (Instruction) là một mẫu nhị phân (binary pattern) được thiết kế bên trong vi xử lý để thực hiện một chức năng cụ thể (Instruction set), xác định các chức năng mà vi xử lý có thể thực hiện. Tập lệnh của 8085 có 74 lệnh (hơn 8080 hai lệnh), các lệnh này có thể được phân thành 5 nhóm chức năng :  Các hoạt động (sao chép) truyền dữ liệu  Các hoạt động toán học  Các hoạt động logic  Các hoạt động rẽ nhánh  Và, các hoạt động điều khiển Tập lệnh vi xử lý 8085 được phân thành 3 nhóm tuỳ theo kích cỡ từ : 1. Các lệnh một từ hoặc 1 byte 2. Các lệnh hai từ hoặc 2 byte 3. Các lệnh ba từ hoặc 3 byte Accumulater Address Buffer (8) AD15 - AD8 Address Bus Array Register Data Address Buffer (8) AD7 - AD0 Address Data Bus X1 X2 Power Supply +5V GND Timing and Control Interrupt Control 8 Bit Internal Data Bus (8) (8) (8) Temp. Reg. InstructionRegister Instruction Decoder and Machine Cycle Encoding Flag Flip Flops Arithmatic Logic Unit (8) (ALU) CLK GEN CLK OUT READY RD WR Control Status DMA Reset ALE S0 S1 IO/M HOLD HLDA RESET IN RESET OUT INTR RST 5.5 RST 7.5 RST 6.5 TRAPINTA Stack Pointer Program Counter Incrementer / Decrementer Address Lactch Multiplexer (8) (8) (8) (8) (8) (8) (8) (8) (16) (16) (16) Reg. Reg. Reg. Reg. Reg. Reg. Re g. Sel ect W Z B C D E H L Temp. Reg.Temp. Reg. Serial I/O Control SID SOD LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 14 Lệnh một byte chứa mã hoạt động (Opcode) và toán tử (Operand) trong cùng một byte. Trong lệnh hai byte, byte thứ nhất nêu lên mã hoạt động và theo sau là toán tử. Đối với lệnh ba byte, byte đầu tiên cho biết mã hoạt động, 2 byte theo sau là dữ liệu (nội dung hoặc địa chỉ) 16 bit. I.2. IC NGOẠI VI 8255: I.2.1. Cấu trúc: I.2.1.1. Phần cứng: 8255 là một thiết bị I/O giao tiếp song song, nó có thể được lập trình để truyền dữ liệu dưới các điều kiện khác nhau, từ I/O đơn giản đến I/O có ngắt. Nó khá linh hoạt, đa năng và tinh tế (khi có nhiều cổng I/O được đòi hỏi), nhưng cũng phức tạp. Nó là một thiết bị I/O phổ dụng có thể được sử dụng với hầu hết bất kỳ bộ vi xử lý nào. 8255 có 40 chân dạng DIP như hình 5. Hình 5 : sơ đồ chân và Sơ đồ khối của 8255 Bảng 2: Bảng liệt kê chức năng các chân IC 8255 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 A1 A0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 PA4 PA5 PA6 PA7 PA3 PA2 PA1 PA0 WR CS RESET GND Vcc 8255 Group A Port C Upper (4) Group A Port C Lower (4) Group B Port B (8) Group A Port A (8) Group A Control Group A Control Data Bus Buffer Read Write Control Logic I/O PA7-PA0 I/O PA7-PA0 I/O PA7-PA0 I/O PA7-PA0 Bidirectional Data Bus D7-D0 RD WR A1 A0 RESET CS RD LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 15 Tên các chân Chức năng D7 – D0 Data bus (Bi – Direction) RESET Rest Input CS\ Chip Select RD\ Read Input WR\ Write Input A0, A1 Port Address PA7 – PA0 Port A PB7 – PB0 Port B PC7 – BC0 Port C Sơ đồ khối trên hình 5. trình bày hai cổng 8 bit (A và B) và hai cổng 4 bit (CU và CL) bộ điện tuyến dữ liệu, và logic điều khiển. Hình 5.9 (b) trình bày một sơ đồ đơn giản hóa nhưng mở rộng của cấu trúc bên trong, chứa một thanh ghi điểu khiển. Sơ đồ khối này chứa tất cả các phần tử của một thiết bị lập trình; cổng C thực hiện chức năng tương tự chức năng của thanh ghi trạng thái, ngoài ra còn cung cấp các tín hiệu bắt tay. I.2.1.2. Phần mềm: Từ điều khiển Hình 6 trình bày một thanh ghi được gọi là thanh ghi điều khiển (control register). Nội dung của thanh ghi này, gọi là từ điều khiển (control word), nêu rõ một chức năng I/O cho mỗi cổng. Thanh ghi có thể được xâm nhập để ghi từ điều khiển. Khi A0 và A1 ở mức logic 1, như đã đề cập ở trên. Thanh ghi này không thể bị xâm nhập đối với hoạt động Đọc. Bit D7 của thanh ghi điều khiển nêu rõ hoặc chức năng I/O hoặc chức năng Đặt/Đặt lại bit như phân loại trong Hình 5.8 (b). Nếu D7 = 1các bit D6  D5 quyết định các chức năng I/O ở các mốt khác nhau. Nếu bit D7 = 0, cổng C hoạt động ở mốt Đặt/Đặt lại bit (BSR). Từ điều khiển BSR không ảnh hưởng đến các chức năng của các cổng A và B. LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 16 Hình 6: Cấu trúc từ điều khiển của IC ngoại vi 8255. Căn cứ vào từ điều khiển của 8255, có thể klhởi tạo 8255 ở các mode 0 hoặc mode 1 hoặc mode 2, và có thể xác định hướng vào ra dữ liệu cho mỗi port. Để trao đổi thông tin với các ngoại vi (ở đây là các mô - đun vào ra) thông qua 8255, ba bước sau đây là cần thiết : (1) Xác định được địa chỉ các cổng A, B và C và của thanh ghi điều khiển theo logic chọn chip (CS) và các đường địa chỉ A0, A1. (2) Ghi từ điều khiển vào thanh ghi điều khiển. (3) Ghi các lệnh I/O để thông tin với các ngoại vi thông qua cổng A,B và C. Hệ thống Kit đã được đặt cho 8255 làm việc với các ngõ vào / ra ở mốt 0 như sau : 1. Các ngõ ra được chốt 2. Các ngõ vào không được chốt 3. Các cổng không có khả năng bắt tay và ngắt. Ví dụ: Để A, C là cổng nhập (8 bít), B là cổng xuất(8bít), và chọn ngoại vi có địa chỉ từ 00 – 03 thì phải làm như sau: PORT C (LOWER) 1=INPUT 0=OUTPUT D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PORT B 1=INPUT 0=OUTPUT MODE SELECTION 0=MODE 0 1=MODE 1 PORT C (UPPER) 1=INPUT 0=OUTPUT PORT A 1=INPUT 0=OUTPUT MODE SELECTION 00=MODE 0 01=MODE 1 1X=MODE 2 GROUP B GROUP A MODE SET FLAG 1=ACTIVE LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 17 Gởi từ điều khiển 99hex vào thanh ghi điều khiển. Xuất từ điều khiển ra thanh ghi điều khiển có địa chỉ 03hex. I.3. IC GIẢI MÃ HIỂN THỊ 8279: I.3.1. Cấu trúc 8279 I.3.1.1. Phần cứng: 8279 là một phương pháp phần cứng để giao tiếp với bàn phím ma trận và hiển thị đa hợp. Bất lợi của phương pháp dùng phần mềm là vi xử lí bị bận trong lúc kiểm tra và làm tươi hiển thị. 8279 sẽ thay thế vi xử lí đảm trách hai nhiệm vụ này. 8279 (Hình ) là một thiết bị dạng DIP _ 40, có hai phần chính : bàn phím và hiển thị. Phần bàn phím có thể được nối với một ma trận tối đa 64 phím, sự gõ phím được giải nẩy và mãphím được lưu trữ vào bộ nhớ FIFO bên trong (First _ In _ First _ Out : Vào trước, ra trước) , và một tín hiệu ngắt được phát ra mỗi lần gõ phím. Phần hiển thị có thể cung cấp một hiển thị có quét tối đa 16 Led. Phần này có bộ nhớ RAM 16 x 8, có thể được sử dụng đọc / ghi thông tin cho các mục đích hiển thị. Phần hiển thị có thể được khởi tạo ở dạng ghi phải (right entry) hoặc ghi trái (left entry). Tần số xung đồng hồ cấp cho 8279 tối đa là 3,125MHz Hình 7: Sơ đồ chân logic của 8279 Bảng 3: Chức năng các chân IC 8279 Tên chân Số chân Mô tả và chức năng DB0 – DB7 8 Bi-directional databus:Đường dữ liệu 2 LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 18 chiều. Tất cả các lệnh và dữ liệu giữaCPU và 8279 được truyền trên những đường dữ liệu này. CLK 1 Clock input: ngõ vào xung clock. Xung clock có tần ố tối đa là 3,125MHz. RESET 1 Reset in: dùng để đặt lại trạng thái làm việc của 8279 khi ngõ vào này ở mức cao. Sau khi được reset, 8279 có thể làm việc ở chế độ:  Hiển thị 16 ký tự lối vào trái.  Lập mã quét phím khóa ngoài 2 phím. CS\ 1 Chip select: tác động mức thấp cho phép 8279 thực hiện các chức năng kết nối với CPU để truyền và nhận dữ liệu. A0 1 Buffer address: đường địa chỉ này thương được kết nối với đ5a chỉ A0 của vi xử lý dùng để phân biệt lệnh hay dữ liệu.  A0=[1]: tín hiệu vào ra là lệnh.  A0=[0]:tín hiệu vào ra là dữ liệu. RD\, WR\ 2 Read, Write:ch phép đọc hay ghi dữ liệu lên bus dữ liệu, thanh ghi điều khiển hay bộ nhớ RAM hiển thị. LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 19 IRQ 1 Interrupt Request: đường tín hiệu yêu cầu ngắt (output). Ngõ ra này sẽ ở mức cao nế có dữ liệu ở trong bộ nhớ FIFO hay SensorRAM, ngõ ra này sẽ ở mức thấp mỗi khicó sự đọc bộ nhớ FIFO/SensorRAM và trởlại mức cao khi d4có dữ liệu chứa trong RAM. Vss, Vcc 2 Cấp nguồn 0Vvà +5V cho 8279. SL0 – SL3 4 Scan lines: 4 đường scan line nàycó thể giải mã ra 16 đường hay mã hóa thành 1 đường, được dùng để quét phím hay ma trận cảm biến và hiển thị. RL0 – RL7 8 Return line: được nối với đường scan line thông qua các phím hay công tắc cảm biến. Ở chế độ quét phím, sẽ kết hợp với các đường scan lines tạo thành mã của phím được nhấn. SHIFT CTRL/STB 1 1 Shift, Control / Strobe input Mode: trong chế độ quét phím, mức logic của từng ngõ vào này sẽ được lưu trữ với vị trí của phím để tạo ra 1 giá trị của phím được nhấn. OUT A0 – A3 OUT B0 – B3 4 4 Đêy là 2 portngõ ra của thanh ghi hiển thị 16 x 4 bit. Dữ liệu từ những thanh ghi này sẽ được đưa ra đồng bộ kết hợp với các LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 20 đường quét scan lines để đa hợp thành số hiển thị. Hai ngõ ra 4 bit này có thể xóa độc lập và có thể kết hợp với nhau để tạo thành một ngõ ra 8 bit. BD\ 1 Blanking display: dùng để xóa hiển thị trong quá trình chuyển đổi giữa các số hay khi gặp lệnh xóa hiển thị. Sơ đồ khối logic (Hình 8) trình bày bốn phần chính của 8279 : bàn phím, quét, hiển thị và giao tiếp vi xử lí. Các chức năng của các phần này được miêu tả như dưới đây : IR BD CL RESE DB0- Data Buffer Control and Timing Registers Timing and Control Internal Data Bus (8) Display Address Registers 16 x 8 Display RAM 8 x 8 FIFO/Sensor RAM Keyboard Debounce and Control OUT A0-A3 OUT Display Registers SL0- Scan Counter RD WR CS A0 I/O Control 8 FIFO/Sensor RAM Status RL0-RL7 SHIF Return Hình 8: Sơ đồ khối của 8279 Để giao tiếp với vi xử lý, 8279 cần tám đường dữ liệu hai chiều (BD0 _ BD7), một đường yêu cầu ngắt (IRQ), và sáu đường giao tiếp, kể cả đường địa chỉ của bộ đệm (A0) Khi A0 ở mức cao, các tín hiệu được hiểu như là các từ điều khiển và trạng thái. Khi A0 ở mức thấp, các tín hiệu được hiểu là dữ liệu. LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 21 Đường IRQ lên mức cao bất kì lúc nào việc ghi nhận dữ liệu vào FIFO. Tín hiệu này được sử dụng để ngắt vi xử lí nhằm chỉ thị tính khả dụng của dữ liệu. I.3.1.2. Lập trình cho 8279 Để có sử dụng 8279, cần biết các từ điều khiển của 8279. 8279 có tất cả tám từ điều khiển, tùy theo mục đích sử dụng mà sẽ chọn từ điều khiển thích hợp.  Đặt mốt hiển thị / bàn phím MSB LSB Mã 0 0 0 D D K K K Trong đó, D D là mốt hiển thị và K K K là mốt bàn phím D D 0 0 Hiển thị 8 kí tự 8 bit _ ghi trái 0 1 Hiển thị 16 kí tự 8 bit _ ghi trái 1 0 Hiển thị 8 kí tự 8 bit _ ghi phải 1 1 Hiển thị 16 kí tự 8 bit _ ghi phải K K K 0 0 0 Bàn phím quét có lập mã _ Khóa ngoài 2 phím 0 0 1 Bàn phím quét có giải mã _ Khóa ngoài 2 phím 0 1 0 Bàn phím quét có lập mã _ Xoay vòng N phím 0 1 1 Bàn phím quét có giải mã _ Xoay vòng N phím 1 0 0 Ma trận cảm biến, quét có lập mã 1 0 1 Ma trận cảm biến, quét có giải mã 1 1 0 Ngõ vào Strob, quét hiển thị có lập mã 1 1 0 Ngõ vào Strob, quét hiển thị có giải mã Trong suốt thời gian RAM hiển thị đang bị xoá ( 160 S), nó không thể được ghi vào. Bit có trọng số cao nhất (MSB) của từ trạng thái được đặt trong suốt thời gian này. Khi RAM hiển thị trở nên khả dụng trở lại, bit này tự động được đặt lại. LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 22  Khởi tạo 8279 Mặc dù 8279 có tới tám từ điều khiển, nhưng không phải lúc nào cũng sử dụng hết tất cả tám từ này. Khi khởi tạo một 8279, thứ tự các từ điều khiển sau đây là cần thiết : + Đặt mốt hiển thị / bàn phím + Lập trình xung đồng hồ + Xoá RAM hiển thị, hoặc FIFO hoặc cả hai Các từ điều khiển còn lại có thể được gởi ra thanh ghi điều khiển trong lúc này hoặc khi cần. II. CÁC THAM SỐ CẦN THIẾT CỦA KIT: Trên đây, đã giới thiệu các IC quạn trọng để có thể kết nối Kit với máy tính. Ngoài ra, các thông số về địa chỉ cũng không kém phần quan trọng. Bảng : Bảng đồ địa chỉ bộ nhớ của kit Bộ nhớ A15 A14 A13 A12  A0 Vùng địa chỉ bộ nhớ 0 0 0 0  0 0000H ROM1 0 0 0 1  1 1FFFH 0 0 1 0  0 2000H ROM2 0 0 1 1  1 3FFFH 0 1 0 0  0 4000H RAM1 0 1 0 1  1 5FFFH 0 1 1 0  0 6000H RAM2 0 1 1 1  1 7FFFH 1 0 0 0  0 8000H RAM3 1 0 0 1  1 9FFFH 1 0 1 0  0 A000H 8279 1 0 1 1  1 BFFFH  3 bit ứng với 6 trạng thái của 6 vùng nhớ