Đề tài: Thiết kế Kit thực hành vi điều khiển ARM – Cortex M0

Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông Lớp: ĐH Điện tử - K3 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án em xin gửi lời cảm ơn tới hội đồng quản trị nhà trường, ban giám hiệu nhà trường cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Viễn Thông đã tạo điều kiện cũng như đóng góp ý kiến cho đồ án. Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Đặng Văn Hiếu đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ em thực hiện hoàn thành đồ án trong thời gian qua. Đồng thời em xin gửi lời cám ơn tới công ty TULA và các anh chị trong công ty đã giúp đỡ cũng như cung cấp tài liệu trong thời gian hoàn thành đồ án. Qua đây em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô trong hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp để giúp em hoàn thiện hơn đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày … tháng … năm … Sinh viên thực hiện Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Tâm Phúc Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông Lớp: ĐH Điện tử - K3 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt ARM ADC AHB CISC CMSIS CLK CAN CPU DRAM EEPROM EPROM FIFO GPIO GPS IC I2C I2S LCD LIN MCU NVIC OS PDA Tiếng anh Advanced RISC Machine Analog Digital Converter Advanced High-performance Bus Complex Instruction Set Computer Cortex Microcontroller Software Interface Standard Serial Clock Controller Area Network Central Processing Unit Dynamic Random Access Memory Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Erasable Programmable Read-Only Memory First In First Out General Purpose Input/Output Global Positioning System Integrated Circuit Inter-Integrated Circuit Integrated Interchip Sound Liquid Crystal Display Local Interconnect Network MicroController Unit Nested Vectored Interrupt Controller Operating System Personal Digital Assistant Tiếng việt Cấu trúc vi xử lí theo kiểu RISC Bộ chuyển đổi tương tự sang số Hiệu năng Bus cao Tập lệnh máy tính phức tạp Chuẩn giao diện phần mềm vi điều khiển Cortex Xung nhịp Điều khiển mạng liên kết khu vực Bộ xử lý trung tâm Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa được bằng điện Bộ nhớ chỉ đọc có khả năng lập trình lại được Vào trước ra trước Đầu vào/ra đa mục đích Hệ thống định vị toàn cầu Mạch tích hợp Liên kết giữa các vi mạch Tích hợp liên chíp âm thanh Màn hình tinh thể lỏng Mạng kết nối khu vực Bộ vi điều khiển Vector điều khiển ngắt lồng nhau Hệ thống vận hành Thiết bị cầm tay Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Tâm Phúc Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông Lớp: ĐH Điện tử - K3 PC Personal Computer PDMA Peripheral Direct Memory Access PLL Phase Lock Loop RISC Reduced Instructions Set Computer ROM Read-Only Memory RAM Random Access Memory RTC Real Time Clock Rx Receiver SPI Serial Peripheral Interface SD Card Secure Digital Card SRAM Static Random Access Memory SSRAM Synchronous Static Random Access Memory Tx Transmiter TPM Trusted Platform Module USB Universal Serial Bus UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter VLSI Very Large Scale Integrated Máy tính cá nhân Bộ nhớ truy cập ngoại vi trực tiếp Vòng khóa pha Tập lệnh máy tính đơn giản hóa Bộ nhớ chỉ đọc Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên Đồng hồ thời gian thực Bộ nhận dữ liệu Giao tiếp ngoại vi nối tiếp Thẻ nhớ dữ liệu số Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên đồng bộ tĩnh Bộ truyền dữ liệu Mô-đun nền tảng đã được xác thực Bus nối tiếp đa năng Bộ thu/phát không đồng bộ đa năng Tích hợp với quy mô lớn Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Tâm Phúc Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông Lớp: ĐH Điện tử - K3 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Chíp vi điều khiển ARM.................................................................................3 Hình 1.2: Cấu trúc vi điều khiển ARM ...........................................................................4 Hình 1.3: Cấu trúc lõi ARM Cortex M0..........................................................................5 Hình 1.4: Các phiên bản ARM Cortex – A.....................................................................6 Hình 1.5: Các phiên bản ARM Cortex – R .....................................................................7 Hình 1.6: Các phiên bản ARM Cortex – M ....................................................................7 Hình 1.7: Các hãng sản xuất bộ vi xử lý dựa trên thiết kế của ARM .............................8 Hình 2.1: Khối điều khiển chức năng của Cortex M0...................................................10 Hình 2.2: Mức độ tiêu thụ điện năng của các dòng chíp MCU-32 Bit .........................12 Hình 2.3: Quá trình phát triển của NuMiCro ................................................................12 Hình 2.4: Biểu đồ phân loại dòng chip 32-bit lõi ARM Cortex-M0.............................13 Hình 2.5: Tính năng nổi bật có trong các dòng ARM Cortex-M0................................13 Hình 2.6: Các khối chức năng của dòng NuMicro Mini51...........................................14 Hình 2.7: Tính năng các dòng M051 Base....................................................................15 Hình 2.8: Phân chia cấu hình cho dòng NUC100 .........................................................15 Hình 2.9: Các khối chức năng của dòng NuMicro Nano100........................................16 Hình 2.10: Các khối chức năng của dòng NuMiCro NUC130/140 ..............................17 Hình 2.11: Sự phát triển các dòng chip nhạc của Nuvoton...........................................18 Hình 2.12: Mô-đun mô tả các chức năng trong chế độ tiết kiệm năng lượng...............20 Hình 2.13: Nguồn dao động ..........................................................................................21 Hình 2.14: Nguồn xung của timer.................................................................................22 Hình 2.15: Sơ đồ khối của Timer..................................................................................23 Hình 2.16: Nguồn xung của Watchdog Timer ..............................................................23 Hình 2.17: Sơ đồ khối của Watchdog Timer.................................................................23 Hình 2.18: Nguồn xung vào PWM................................................................................24 Hình 2.19: Sơ đồ khối chức năng PWM .......................................................................25 Hình 2.20: Nguồn xung vào khối UART ......................................................................25 Hình 2.21: Sơ đồ khối chức năng của UART................................................................26 Hình 2.22: Nguồn xung vào SPI....................................................................................26 Hình 2.23: Sơ đồ khối chức năng SPI...........................................................................27 Hình 2.25: Sơ đồ khối điều khiển USB2.0....................................................................29 Hình 2.26: Nguồn xung vào khối ADC.........................................................................30 Hình 2.27: Sơ đồ khối chức năng ADC.........................................................................30 Hình 2.28: Công cụ phát triển của hãng........................................................................31 Hình 2.29: Công cụ phát triển phần mềm......................................................................31 Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Tâm Phúc Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông Lớp: ĐH Điện tử - K3 Hình 2.30: Các board dùng cho học tập nghiên cứu .....................................................32 Hình 2.31: Các ứng dụng của dòng chíp MCU – 32 bit lõi Cotex M0 .........................33 Hình 3.1: Sơ đồ khối của chíp NUC140........................................................................35 Hình 3.2: Sơ đồ chân của NUC140...............................................................................35 Hình 3.3: Các khối chính của Kit sử dụng NUC140.....................................................44 Hình 3.4: Khối nguồn....................................................................................................45 Hình 3.5: Khối vi xử lý..................................................................................................46 Hình 3.6: Khối LED đơn...............................................................................................46 Hình 3.7: Khối LED RGB.............................................................................................47 Hình 3.8: Khối BUZZER ..............................................................................................47 Hình 3.9: Khối INT và Keyboard..................................................................................48 Hình 3.10: Khối Led 7 thanh.........................................................................................48 Hình 3.11: Khối RESET Circuit....................................................................................49 Hình 3.12: Khối ADC....................................................................................................49 Hình 3.13: Khối UART.................................................................................................50 Hình 3.14: Khối I2C......................................................................................................51 Hình 3.15: Khối LCD....................................................................................................51 Hình 3.16: Khối SD Inteface.........................................................................................52 Hình 3.17: Khối CAN và RS485...................................................................................53 Hình 3.18: Khối SPI......................................................................................................53 Hình 3.19: Chế độ Push-Pull output..............................................................................54 Hình 3.20: Chế độ Open-Drain output..........................................................................54 Hình 3.21: Chế độ Quasi bi-direction............................................................................54 Hình 3.22: Khối GPIO...................................................................................................55 Hình 3.23: Khối PS2......................................................................................................55 Hình 3.24: Khối WAU8822 ..........................................................................................56 Hình 3.25: Khối ICE......................................................................................................56 Hình 3.26: Khối USB Devices ......................................................................................57 Hình 3.27: Mặt trước Kit thực hành vi điều khiển ARM Cortex M0 sử dụng NUC140 .......................................................................................................................................57 Hình 3.28: Mặt sau Kit thực hành vi điều khiển ARM Cortex M0 sử dụng NUC140 .58 Hình 3.28: Mô phỏng bài 1............................................................................................59 Hình 3.29: Mô phỏng bài 2............................................................................................61 Hình 3.30: Mô phỏng bài 3............................................................................................63 Hình 3.31: Mô phỏng bài 4............................................................................................64 Hình 3.32: Mô phỏng bài 5............................................................................................65 Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Tâm Phúc ... - tailieumienphi.vn