3 Kế hoạch thực hiện

06/11/2016

07/11/201613/11/2016



Viết code và hoàn thiện sản phẩm



04/12/2016 –

10/12/2016



26/12/2016 –

01/01/2017



Khắc phục lỗi về thẩm mỹ cho ô tô



Hoàn thành báo cáo và in bản cứng



Bảng 1: Kế hoạch thực hiện



Đồ án thiết kế I



Trang 9



CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN MSP430

2.1. Cấu trúc

Vi điều khiển (Micro Controller Unit – MCU) là đơn vị xử lý nhỏ, nó được tích

hợp toàn bộ các bộ nhớ như ROM, RAM, các cổng truy xuất, giao tiếp ngoại vi trực

tiếp trên một con chip hết sức nhỏ gọn. MSP430 là tên của một dòng vi điều khiển do

hãng Texas Instruments (TI) sản xuất.

MSP430 chứa 16 bit RISC CPU, các ngoại vi và hệ thống bộ định thời linh hoạt

được kết nối với nhau theo cấu trúc Von-Neumann, có các bus liên kết như: bus địa

chỉ bộ nhớ (Memory Address Bus –MAB), bus dữ liệu bộ nhớ (Memory Data Bus –

MDB). Đây là một bộ xử lý hiện đại với các mô đun bộ nhớ tương tự và những kết nối

ngoại vi tín hiệu số, MSP430 đã đưa ra được những giải pháp tốt cho những nhu cầu

ứng dụng với tín hiệu hỗn tạp.



Hình 1: Cấu trúc MSP430



Đồ án thiết kế I



Trang 10



MSP430



có



một



số



phiên



bản



như:



MSP430x1xx,



MSP430x2xx,



MSP430x3xx,MSP430x4xx, MSP430x5xx. Dưới đây là những đặc điểm tổng quát của

họ vi điều khiểnMSP430:





Cấu trúc sử dụng nguồn thấp giúp kéo dài tuổi thọ của Pin



-



Duy trì 0.1µA dòng nuôi RAM.



-



Chỉ 0.8µA real-time clock.



-



250 µA/MIPS.







Bộ tương tự hiệu suất cao cho các phép đo chính xác



-



12 bit hoặc 10 bit ADC với tốc độ lấy mẫu 200 ksps, cảm biến nhiệt độ,



-



12 bit DAC.



-



Bộ giám sát điện áp nguồn.







16 bit RISC CPU cho phép được nhiều ứng dụng, thể hiện một phần ở



VREF



kích thước code lập trình.

-



Thanh ghi lớn nên loại trừ được trường hợp tắt nghẽn tập tin khi đang



làm việc.

-



Thiết kế nhỏ gọn làm giảm lượng tiêu thụ điện và giảm giá thành.



-



Tối ưu hóa cho những chương trình ngôn ngữ bậc cao như C, C++



-



Có 7 chế độ định địa chỉ.



-



Khả năng ngắt theo véc tơ lớn.







Trong lập trình cho bộ nhớ Flash cho phép thay đổi Code một cách linh



hoạt, phạm vi rộng, bộ nhớ Flash còn có thể lưu lại như nhật ký của dữ liệu.

Đồ án thiết kế I



Trang 11



2.2. Hệ thống định thời (clock) linh hoạt

Hệ thống clock được thiết kế một cách đặc biệt cho những ứng dụng sử dụng

nguồn cung cấp là pin. Một bộ tạo xung nhịp phụ tần số thấp (A low-frequency

auxiliary clock – ACLK) được cung cấp trực tiếp từ một bộ dao động thạch anh 32

KHz. ACLK được sử dụng như là một real-time clock nền để kích hoạt các tính năng.

Một bộ dao động kĩ thuật số tốc độ cao (Digital controlled oscillator – DCO) có thể

làm nguồn xung đồng hồ chính (Master clock – MCLK) sử dụng cho CPU và những

kết nối ngoại vi tốc độ cao. Bởi thiết kế này, DCO có thể hoạt động ổn định 1MHz

trong thời gian ít hơn 2µS. MSP430 được thiết kế dựa trên những giải pháp có hiệu quả

sử dụng một RISC CPU 16 bít hiệu suất cao.





ACLK: Hoạt động ở chế độ sẵn sang sử dụng nguồn cực thấp.







DCO: Hoạt động xử lý tín hiệu hiệu suất cao.



2.3. Không gian địa chỉ

Cấu trúc Von-Neumann của vi điều khiển MSP430 có một địa chỉ không gian

nhớ được chia sẻ với các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFRs), các bộ ngoại vi, RAM,

và bộ nhớ Flash/ROM được biểu diễn trên hình vẽ. Việc truy cập mã chương trình luôn

luôn được thực hiện trên một địa chỉ chẵn. Dữ liệu có thể được truy cập như là những

byte hay những từ.



Đồ án thiết kế I



Trang 12



Hình 2: Sơ đồ bộ nhớ

2.3.1. Flash/ROM

Địa chỉ bắt đầu của Flash/ROM phụ thuộc vào số lượng Flash/ROM hiện có và

thay đổi tùy theo loại chip. Địa chỉ kết thúc cho Flash/ROM là 0FFFFh. Flash có thể

được sử dụng cho cả mã và chương trình. Những bảng từ hay byte có thể được cất và

sử dụng trong Flash/ROM mà không cần bảng sao chép tới RAM trước khi sử dụng

chúng.

2.3.2. RAM

RAM có địa chỉ bắt đầu tại 0200h. Địa chỉ kết thúc của RAM phụ thuộc vào số

lượng RAM có và thay đổi tùy thuộc vào từng dòng vi điều khiển. RAM có thể được

sử dụng cho cả mã và dữ liệu.



Đồ án thiết kế I



Trang 13



2.3.3. Những khối ngoại vi

Những module giao tiếp ngoại vi được xắp xếp vào không gian địa chỉ. Không

gian địa chỉ từ 0100h tới 01FFh được dành riêng cho module ngoại vi 16 bit. Những

module này có thể được truy cập với những từ chỉ dẫn(lệnh).

Không gian địa chỉ từ 010h tới 0FFh được dành riêng cho module ngoại vi 8bit.

2.3.4. Những thanh ghi chức năng đặc biệt (SFRs)

Một vài chức năng ngoại vi được cấu hình trong thanh ghi chức năng đặc biệt.

Những thanh ghi chức năng đặc biệt được nằm trong 16 byte thấp của không gian địa

chỉ. Những SFR phải được truy cập bằng việc sử dụng câu lệnh byte.

2.3.5. Truy cập bộ nhớ

Những byte được nằm tại những địa chỉ chẵn hay lẻ. Những từ chỉ nằm tại địa chỉ

chẵn được biểu diễn trong hình 1-3. Khi sử dụng từ chỉ dẫn, chỉ những địa chỉ chẵn có

thể được sử dụng. Những byte thấp của một từ luôn luôn là một địa chỉ chẵn. Byte cao

ở tại địa chỉ lẻ tiếp theo. Ví dụ, nếu một từ dữ liệu nằm tại địa chỉ xxx4h, kết thúc byte

thấp của từ dữ liệu nằm tại địa chỉ xxx4h, và byte cao của từ đó nằm tại địa chỉ xxx5h.



Đồ án thiết kế I



Trang 14



Hình 3: Những bit, byte và những từ trong một bộ nhớ có trật tự

2.4. MSP430 LaunchPad Value Line Development Kit và chip MSP430G2553

MSP430 LaunchPad Value Line Development Kit (MSP-EXP430G2 LaunchPad)

thuộc dòng kit giá rẻ từ hãng sản xuất TI, MSP-EXP430G2 LaunchPadlà loại kit rất

phổ biến hiện nay, đặc biệt trong giảng dạy, học tập và nghiên cứu.



Hình 4: Hình ảnh thực tế của MSP-EXP430G2 LaunchPad

Đồ án thiết kế I



Trang 15



Các đặc điểm nổi bật của MSP-EXP430G2 LaunchPad:

 Tích hợp phần mô phỏng: Người dùng có thể nạp chương trình và gỡ lỗi project mà

không cần thêm công cụ nào khác. Đặc biệt hơn là bạn có thể dùng kit để nạp và gỡ lỗi

cho tất cả các chip MSP430 nằm trên một mạch khác.

 Tương thích với các module hỗ trợ: Các chân của MSP-EXP430G2 LaunchPad được

thiết kế rất thoáng. Các chân này giúp cho việc cắm các module hỗ trợ khác rất dễ

dàng, để thêm các tính năng như wireless, capacitive touch…

 Hỗ trợ các vi điều khiển MSP430G2xx: Kit hỗ trợ các vi điều hiển dòng

MSP430G2xx. Đây là các vi điều khiển tần số dao động có thể lên đến 16MHz, bộ nhớ

lên đên 16KB Flash, 512B RAM, có tích hợp ADC, timer và các module giao tiếp…

Chúng em lựa chọn sử dụng chip MSP430G2553 được bán kèm theo kit với các thông

số như sau:

CPU

Tần số (MHz)



MSP430

16 MHz



Bộ nhớ bất biến

(Non-volatile

Memory)

RAM



16 KB



512 B



Giao tiếp vào ra cơ

bản

(GPIO)



24



I2C



1



SPI



2



UART



1



DMA



0



Đồ án thiết kế I



Điện Áp Tối Đa



3,6V



Công suất tiêu thụ



330 µA/MHZ



Công suất dự phòng 0,7 µA

(LPM3)

Thời gian wake up



1,5 µs



Tính năng bổ sung



Watchdog

Cảm biến nhiệt độ

Brown-out reset

IrDA



Vào ra đặc biệt



Vào ra cảm ứng

điện dung



Trang 16



ADC



ADC10 – 8ch



Bộ so sánh



8 đầu vào



BSL



UART



Điện áp tối thiểu



1,8V



Nhiệt độ hoạt động



-40oC đến 85oC



Cách thức đóng gói 20TSSOP

Kích thước đóng

gói



28,6 mm2

4,4 mm × 6,5 mm



Bảng 2: Thông số chip MSP430G2553



Hình 5: Sơ đồ cấu trúc vi điều khiển MSP430G2553

2.5. Công cụ lập trình

Để lập trình cho MSP430, ngoài cách sử dụng hợp ngữ bậc thấp Assembly như

các dòng vi xử lý khác, chúng ta còn có thể sử dụng ngôn ngữ bậc cao C/C++. Việc sử

dụng ngôn ngữ bậc cao – gần với ngôn ngữ tự nhiên hơn – tạo điều kiện thuận lợi cho

người dùng trong việc tư duy và triển khai thuật toán.Đây cũng chính là ưu điểm khiến

họ vi điều khiển MSP430 trở nên phổ biến.

Lập trình cho MSP430 sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ được thực hiện nhờ

các trình biên dịch, trong đó có 3 trình biên dịch phổ biến nhất hiện nay:

Đồ án thiết kế I



Trang 17



 Code Composer Studio do chính TI phát hành, dùng cho tất cả các vi điều khiển mà

hãng sản xuất.

 IAR Embedded Workbench for MSP430 do IAR phát hành.

 Energia thuộc dự án mã nguồn mở Energia.

Chúng em lựa chọn trình biên dịch Energia với những ưu điểm sau:

 Đây là trình biên dịch miễn phí phát hành dưới dạng phần mềm nguồn mở.

 Hỗ trợ đầy đủ việc biên dịch ngôn ngữ C/C++

 Sử dụng phương pháp lập trình dành cho Arduino (một board mạch vi xử lý rất phổ

biến), bằng việc kế thừa thư viện đồ sộ của Arduino, kết hợp với thư viện có sẵn của

MSP430, việc lập trình cho MSP430 càng trở nên đơn giản hơn rất nhiều.



Đồ án thiết kế I



Trang 18



CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH, GIAO TIẾP NGOẠI VI VÀ IC

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L293D

3.1. Công nghệ không dây Bluetooth

3.1.1. Khái niệm

Bluetooth là công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau mà không cần

dây dẫn. Nó là một chuẩn điện tử, điều đó có nghĩa là các hãng sản xuất muốn có đặc

tính này trong sản phẩm của thì họ phải tuân theo yêu cầu chuẩn này cho sản phẩm của

mình. Những tiêu chuẩn kỹ thuật này đảm bảo cho các thiết bị có thể nhận ra và tương

tác với nhau khi sử dụng công nghệ Bluetooth.

Ngày nay phần lớn các nhà máy đều sản xuất các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth.

Các thiết bị này gồm có điện thoại di động, máy tính và thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA

(Prosonal Digital Assiistant) . Công nghệ Bluetooth là một công nghệ dựa trên tần số

vô tuyến và bất cứ một thiết bị nào có tích hơp bên trong công nghệ này có thể truyền

thông với các thiết bị khácvới khoảng cách nhất định về cự ly để đảm bảo công suất

cho việc phát và nhận song. Công nghệ này thường được sử dụng để truyền giữa hai

loại thiết bị khác nhau.



Logo Bluetooth là sự kết hợp của 2 ký tự Rune cổ (Hagall) và (Bjarkan) tương đương

với 2 ký tự H và B trong chữ Latin làviết tắt của Harald Bluetooth.



Đồ án thiết kế I



Trang 19