Chương I. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PIC16F
Sau khi học xong chương 1, sinh viên có khả năng sau:
a. Giải thích được hai kiến trúc phổ biến cấu tạo trong vi điều khiến Von Neumann và Harvard.
b. Giải thích được cách thực thi cấu trúc từ lệnh.
c. Thiết kế được mạch điện cho vi điều khiển.
d. Liệt kê và khởi tạo được các tỉnh năng đặc biệt của vi điều khiển.
e. Phát hiện và sửa lỗi chương trình cho vi điều khiển khi khởi động.
1.1. KIẾN TRÚC
Microchip Pic được thiết kế dựa trên kiến trúc Harvard, một kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Conputer Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa). Đây là một kiến trúc mới với nhiều cải tiến nâng cao hiệu năng xử lý và giảm thiểu giá thành sản xuất. Vậy thì những đặc tính nào của kiến trúc Havard mang lại hiệu quả cho PIC, chúng ta thử so sánh hai kiểu RISC khá phổ biến là Von Neumann và Harvard.
1.1.1. Kiến trúc Von Neumann
Còn gọi là kiến trúc Princeton, cách tổ chức bộ nhớ của kiểu kiến trúc này là cả bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu được xem như một vùng nhớ, dùng chung một Bus dữ liệu. Thời kỳ đầu của kỷ nguyên máy tính, bộ nhớ không có độ tin cậy như hiện nay và hay tạo ra những lỗi hệ thống. Chính vì vậy mà kiểu kiến trúc này được ưa chuộng, bởi vì nó được dễ dàng thiết kế, nâng cao độ tin cậy của hệ thống và dễ dàng thay thể những vùng nhớ bị lỗi kỹ thuật. Nhờ những lợi thế đó mà trong một thời gian kiểu kiến trúc này đã được thương mại hóa và sản xuất. Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm: hạn chế băng thông, thực hiện nhiều lần lấy dữ liệu chỉ cho một lệnh, không thể thực hiện song song thao tác này. Chính vì sự phổ biến đầu tiên của kiến trúc Von Neumann mà hầu hết các loại vi điều khiển đều được xây dựng quanh cấu trúc này, mặc dù giá thành bộ nhớ hiện nay đã rẻ hơn rất nhiều và độ tin cậy cũng tăng lên rất nhiều.
1.1.2. Kiến trúc Harvard
Havard có không gian nhớ dành cho bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình riêng biệt. Lợi thế và hiệu năng chính của kiểu dữ liệu này là nó có 2 Bus dữ liệu riêng biệt hoạt động đồng thời phục vụ cho bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình: Trong khi CPU lấy dữ liệu từ bộ nhớ chương trình, thì nó vẫn có thể đọc ghi dữ liệu ở vùng nhớ dữ liệu.
Một lợi thế khác của kiến trúc Harvard là độ rộng Bus bộ nhớ chương trình và Bus dữ liệu có thể khác nhau. Không phải tất cả các loại vi điều khiển có kiến trúc Harvard điều có lợi thế này, nhưng PIC thì có. Do Bus có độ rộng khác nhau nên độ rộng Bus bộ nhớ chương trình có thê rộng hơn bộ nhở dữ liệu. Với PIC-8bít thì Bus dự liệu luôn là 8-bit, tuy nhiên Bus bộ nhớ chương trình có thể rộng hơn, bao nhiêu tùy thuộc vào mục đích của loại PIC đó. Với PIC 8-bít thì có 3 loại được phân chia thành loại có độ rộng Bus bộ nhớ chương trình là 12-bit, 14-bit, và 16-bit. Bus bộ nhớ chương trình rộng hơn sẽ đưa dữ liệu từ bộ nhớ chương trình nhiều hơn cũng trong một chu kỳ máy.
