Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyiciler1 Yrd.Doç.Dr. Kadir VARDAR Ders Notu.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyiciler1 Yrd.Doç.Dr. Kadir VARDAR Ders Notu."— Sunum transkripti:

1 Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyiciler1 Yrd.Doç.Dr. Kadir VARDAR Ders Notu

2 Dersin İşlenişi ve Değerlendirme Mikrodenetleyiciler2 Sınavlar, Ödevler ve Projeler Ara Sınav %35 Final%50 Ödev (Zorunlu) %15 Proje (İsteğe Bağlı) %20 (Bonus) Zorunlu Ödev Derste İşlenen Uygulamalara benzer, EasyPIC4 setinde test edilecek bir konuda öğrencinin tercihine bırakılmış bir proje. Rapor: Max. 3 sayfa, kapak olmayacak, Öğrenci Adı, Numarası, Proje Kaynak Kodu ve Amacı, Isis simülayon ekranı. Uygulama: Yazılmış uygulamalar Öğretim Elemanı gözetiminde Laboratuarda öğrenci tarafından yüklenip test edilecektir.

3 İçerik Mikrodenetleyiciler3  Gömülü (Embedded) Sistemlere Giriş  Mikroişlemcilerin Temel Prensipleri ve Mimarileri  PIC Mikrodenetleyiciler ve Yapıları  Programlama ve ASSEMBLY Dili  PIC 16F877 ile Assembly Uygulamaları  MikroC C derleyici ve Uygulamaları  Arm Mikrodenetleyiciler  DSP Sayısal Kontrol Denetleyici Uygulamaları

4 GÖMÜLÜ SİSTEMLERE GİRİŞ (INTRODUCTION OF EMBEDDED SYSTEMS) Mikrodenetleyiciler4 1.Hafta

5 Gömülü Sistemler (Embedded Systems) Mikrodenetleyiciler5 Gömülü sistem, bilgisayarlı bir kontrol donanımı ve yazılımı içeren özel amaçlı bir sistemdir. Genel maksatlı, örneğin kişisel bilgisayar gibi bir bilgisayardan farklı olarak, gömülü bir sistem kendisi için önceden özel olarak tanımlanmış görevleri yerine getirir. Gömülü sistemlerdeki yazılımlar, donanım kısıtlarına rağmen genelde gerçek-zamanlı (real-time) çalışırlar.

6 Gömülü Sistem Uygulamaları Mikrodenetleyiciler6 Banka ATM’ leri Uçuş kontrol donanım/yazılımı ve uçak ve füzelerdeki diğer tümleşik sistemlerden oluşan havacılık elektroniği modülleri Cep telefonları Router gibi bilgisayar ağ ekipmanları Bilgisayar yazıcıları Fotokopi makineleri Termostat, klima ve güvenlik izleme sistemleri gibi ev otomasyonu ürünleri Hesap makineleri Mikro dalga fırınlar, çamaşır makinesi, televizyon setleri DVD oynatıcı/kaydedici gibi ev elektroniği ürünleri Tıbbi ekipmanlar Endüstriyel otomasyon ve izleme için PLC’ ler

7 Gömülü İşletim Sistemleri 1. ECos 2. FreeRTOS 3. Gömülü Linux 4. JavaOS 5. LynxOS 6. Mobilinux 7. Nucleus RTOS 8. Palm OS 9. Prex 10. Micrium OS 11. Windows CE 12. Windows XP Embedded Mikrodenetleyiciler7

8 Programlanabilir Gömülü Sistemler Elemanları Mikrodenetleyiciler8 Mikroişlemciler Mikrodenetleyiciler Dijital Sinyal İşlemcileri Programlanabilir Lojik Aygıtlar, PLD,CPLD ve FPGA

9 Mikroişlemci ve Mikroişlemci Sistemi Mikrodenetleyiciler9

10 10 Tip ve Boyut (mm) WTX (356×425) AT (350×305) Baby-AT (330×216) BTX (325×266) ATX (305×244) EATX (Extended) (305×330) LPX (330×229) microBTX (264×267) NLX (254×228) Ultra ATX (244×367) microATX (244×244) DTX (244×203) FlexATX (229×191) Mini-DTX (203×170) EBX (203×146) microATX (min.) (171×171) Mini-ITX (170×170) EPIC (Express) (165×115) Mini ATX (150×150) ESM (149×71) Nano-ITX (120×120) COM Express(125×95) ESMexpress (125×95) ETX/XTX (114×95) Pico-ITX (100×72) PC/104 (-Plus) (96×90) ESMini (95×55) Qseven (70×70) mobile-ITX (60×60) CoreExpress(58×65) PC Anakart Form Faktörleri

11 Mikrodenetleyiciler11

12 Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyiciler12

13 Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyiciler13  ARM core processors (many vendors) ARM Cortex-M cores are specifically targeted towards microcontroller applications  Atmel AVR (8-bit), AVR32 (32-bit), and AT91SAM (32-bit)  Cypress Semiconductor's M8C Core used in their PSoC (Programmable System-on-Chip)  Freescale ColdFire (32-bit) and S08 (8-bit)  Freescale 68HC11 (8-bit)  Intel 8051  Infineon: 8, 16, 32 (ARM based Cortex M4F), 32 Tricore Bit microcontrollers[9]  MIPS  Microchip Technology PIC, (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24), (32-bit PIC32)  NXP Semiconductors LPC1000, LPC2000, LPC3000, LPC4000 (32-bit), LPC900, LPC700 (8-bit)  Parallax Propeller  PowerPC ISE  Rabbit 2000 (8-bit)  Renesas Microcontrollers  32bit microcontrollers: RX, V850, SuperH, R32C, H8SX  16bit Microcontrollers: RL78, H8, M16C, R8C, 78K0R  8bit Microcontrollers: 78K0  Silicon Laboratories Pipelined 8-bit 8051 Microcontrollers and mixed-signal ARM-based 32-bit microcontrollers  STMicroelectronics STM8 (8-bit), ST10 (16-bit) and STM32 (32-bit)  Texas Instruments TI MSP430 (16-bit) C2000 (32-bit)  Toshiba TLCS-870 (8-bit/16-bit).

14 Örnek bazı DSP türleri Mikrodenetleyiciler14 FirmaDSP Clock Hızı (MHz) Flash (kB)kB PWM kanalları, hızı (duty cycle) MicrochipdsPIC30F306–144 4–8 (16 bits, 1 or 16.5 ns depending on part)bits dsPIC33F4012–256 up 18 PWM (16 bits, 12.5 ns) dsPIC33E up 16 PWM (16 bits, 8.32 ns) Texas InstrumentsTMS320F28x60–15032–51216 PWM (13 bits, 150 ps) TMS320LF240x4016–647–16 PWM (11 bits, 150 ps) FreescaleMC56F83x6048–28012 PWM (15 bits, 10 ns) MC56F80x3212–645–6 PWM (15 bits, 10 ns) MC56F81x4040–57212 PWM (15 bits, 10 ns)

15 PLD, CPLD ve FPGA Mikrodenetleyiciler15 Seri ve Paralel programlama

16 MİKROİŞLEMCİ MİMARİLERİ VE TEMEL PRENSİBLERİ Mikrodenetleyiciler16 2.Hafta

17 Genel Şema Mikrodenetleyiciler17

18 Temel Birimler Mikrodenetleyiciler18 Giriş / Çıkış (Input / Output) : Sayısal, analog ve özel fonksiyonlardan oluşur ve mikroişlemcinin dış dünya ile haberleşmesini sağlar. CPU (Central Processing Unit – Merkezi İşlem Birimi) : Sistemin en temel işlevi ve organizatörüdür. Bilgisayarın beyni olarak adlandırılır.Komutları yürütmek, hesapları yapmak ve verileri koordine etmek için 4, 8, 16, 32 ve 64 bitlik sözcük uzunluklarında çalışır. Hafıza : RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM veya bunların herhangi bir birleşimi olabilir. Bu birim, program ve veri depolamak için kullanılır. Osilatör : Veri ve komutların CPU 'ya alınmasında, yürütülmesinde, kayıt edilmesinde, sonuçların hesaplanmasında ve çıktıların ilgili birimlere gönderilmesinde gerekli olan saat darbelerini üretmektir.

19 Temel Birimler Mikrodenetleyiciler19 Zamanlama ve Denetim Birimi: Bu kısım sitemin tüm işleyişinden ve işlemin zamanında yapılmasından sorumlu olan birimdir. Bu birim bellekte program bölümünde bulunan komut kodunun alınıp getirilmesi, kodunun çözülmesi, ALU tarafından işlenip, sonucun alınıp belleğe yüklenmesi için gerekli olan denetim sinyalleri üretir. İletişim yolları: Mikroişlemci mimarisine girmese de işlemciyle ayrılmaz bir parça oluşturan iletişim yolları kendi aralarında üçe ayrılır. Adres yolu (Address Bus); komut veya verinin bellekte bulunduğu adresten alınıp getirilmesi veya adres bilgisinin saklandığı yoldur. Veri yolu (Data Bus); ise işlemciden belleğe veya Giriş/Çıkış birimlerine veri yollamada yada tersi işlemlerde kullanılır. Kontrol yolu ise sisteme bağlı birimlerin denetlenmesini sağlayan özel sinyallerin oluşturduğu bir yapıya sahiptir.

20 Veri Yolları Mikrodenetleyiciler20

21 Kaydediciler (Register) Mikrodenetleyiciler21 Flip-floplardan oluşan birimlerdir. Kaydediciler genel amaçlı ve özel amaçlı olmak üzere iki grupta incelenmektedir. Genel amaçlı kaydediciler grubuna A, B ve X gibi kaydediciler girer. Özel amaçlı kaydediciler ise; PC (Program Counter, Program Sayacı), anlık icra edilen komutun adresi bu kaydedicide tutulur. SP (Stack Pointer- Yığın İşaretçisi) ve Flags (Bayraklar) verilebilir. Bunların dışında işlemcide programcıya görünmeyen kaydediciler vardır. Bu kaydedicileri alt düzey program yazan programcıların mutlaka bilmesi gerekir. Bunlar; IR(Instruction Register-Komut kaydedicisi), MAR (Memory Address Register- Bellek adres kaydedicisi), MBR (Memory Buffer Register- Bellek veri kaydedicisi), DAR(Data Address Register- Veri adres kaydedicisi) ve DR (Data register- Veri kaydedicisi) olarak ele alınabilir.

22 Aritmetik Lojik Birim (ALU) Mikrodenetleyiciler22 Aritmetik ve Mantık Birimi: ALU mikroişlemcilerde aritmetiksel ve mantıksal işlemlerinin yapıldığı en önemli birimdir. Aritmetiksel işlemler denilince akla başta toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gelir. Komutlarla birlikte bu işlemleri, mantık kapıları, bu kapıların oluşturduğu toplayıcılar, çıkarıcılar ve flipfloplar gerçekleştirir. Mantıksal işlemlere de AND, OR, EXOR ve NOT gibi işlemleri örnek verebiliriz.

23 Bayraklar (Flags) Mikrodenetleyiciler23 Aritmetik ve Mantık Birimi: ALU içerisinde gerçekleştirilmiş olan işlemin sonucuna ait bilgileri içerir. Eğer işlem sonucu Sıfır ise Zero bayrağı lojik 1 olur. Toplama veya çıkarma işlemi sonucunda elde veya borç durumu oluşmussa Carry bayrağı lojik1 olur.

24 7-SEGMENT DISPLAY Mikrodenetleyiciler24

25 16 bit Mimari Mikrodenetleyiciler25

26 32 bit Mimari Mikrodenetleyiciler26

27 Von Neuman Mimarisi Mikrodenetleyiciler27 Bu mimaride veri ve komutlar bellekten tek bir yoldan mikroişlemciye getirilerek işlenmektedir. Program ve veri aynı bellekte bulunduğundan, komut ve veri gerekli olduğunda aynı iletişim yolunu kullanmaktadır. Bu durumda, komut için bir algetir saykılı, sonra veri için diğer bir algetir saykılı gerekmektedir.

28 Harvard Mimarisi Mikrodenetleyiciler28 Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinde veri ve komutların ayrı ayrı belleklerde tutulur. Buna göre, veri ve komut aktarımında iletişim yolları da bir birinden bağımsız yapıda bulunmaktadırlar. Komutla birlikte veri aynı saykıl da farklı iletişim yolundan ilgili belleklerden alınıp işlemciye getirilebilir. Getirilen komut işlenip ilgili verisi veri belleğinden alınırken sıradaki komut, komut belleğinden alınıp getirilebilir. Bu önden alıp getirme işlemi, dallanma haricinde hızı iki katına çıkarabilmektedir.

29 CISC (Complex Instruction Set Computer) Mimarisi Mikrodenetleyiciler29 Bu mimari, programlanması kolay ve etkin bellek kullanımı sağlayan tasarım felsefesinin bir ürünüdür. İşlemci üzerinde performans düşüklüğü ve işlemcinin karmaşık bir hale gelmesine neden olsa da yazılımı basitleştirmektedir. Bu mimarinin en önemli iki özelliği, değişken uzunluktaki komutlar diğeri ise karmaşık komutlardır. Değişken ve karmaşık uzunluktaki komutlar bellek tasarrufu sağlar. Karmaşık komutlar birden fazla komutu tek bir hale getirirler. Karmaşık komutlar aynı zamanda karmaşık bir mimariyi de oluşturur.

30 RISC (Reduced Instruction Set Computer) Mimarisi Mikrodenetleyiciler30 RISC mimarisinin en önemli özelliği küçültülen komut kümesi ve azaltılan adresleme modları sayısıdır. Bunun yanında aşağıdaki özelliklere sahiptir. Bir çevrimlik zamanda komut işleyebilme Aynı uzunluk ve sabit formatta komut kümesine sahip olma Ana belleğe sadece “load” ve “store” komutlarıyla erişim; operasyonların sadece kaydedici üzerinde yapılması Yüksek seviyeli dilleri destekleme Çok sayıda kaydediciye sahip olması

31 Komut Biçimleri Mikrodenetleyiciler31

32 Fetch-Execute Mikrodenetleyiciler32

33 Adresleme Modları Mikrodenetleyiciler33 1- Anında Adresleme (Immediate Addressing) Opcode+Operand(Verinin kendisi) 2- Mutlak Adresleme (Absolute Addressing) Operand taki bilgi, verinin bulunduğu kaydedicinin adıdır. 3- Doğrudan Adresleme (Direct Addressing) Opcode+Operand(Verinin adresi) 4- Dolaylı Adresleme (Indirect Addressing) Opcode+Operand(Bu adreste verinin adresi bulunur) 5- Sıralı Adresleme (Indexed) Sıralama kaydedicinde veri dizisinin ilk elemanın adresi bulunur. Bu adres baz alınarak diğer verilere erişilir. 6- Bağıl Adresleme (Relative) Dallanma komutlarında, gidilecek yerin PC de adresten ne kadar uzakta olduğunu gösterir.

34 Bellek Organizasyonu Mikrodenetleyiciler34

35 Bellek Genişletme (Enine) Mikrodenetleyiciler35 64Kx4 bit ile 64Kx8bit ROM elde etme

36 Bellek Genişletme (Boyuna) Mikrodenetleyiciler36 1Mx8 bit ile 2Mx8bit ROM elde etme


"Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyiciler1 Yrd.Doç.Dr. Kadir VARDAR Ders Notu." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları