Danh mục: Kỹ thuật máy tính

Sơ đồ chân ESP8266 NodeMCU là một tài liệu quan trọng giúp bạn hiểu vị trí và chức năng của từng chân trên bo mạch. Sơ đồ này cung cấp một hình ảnh tổng quan về cấu trúc chân và các kết nối của ESP8266 NodeMCU.

Bằng cách nắm vững sơ đồ chân này, bạn có thể dễ dàng xác định và sử dụng các chức năng phù hợp cho từng chân GPIO, ADC, UART, SPI, I2C và các chân khác. Hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu chi tiết về sơ đồ chân ESP8266 NodeMCU và cách sử dụng nó để phát triển các ứng dụng hay ho cho riêng bạn.

Thiết bị ngoại vi và chân I/O ESP8266

NodeMCU ESP8266 là một module IoT dựa trên vi điều khiển ESP8266. Nó được tích hợp sẵn các chân I/O (Input/Output) và hỗ trợ các thiết bị ngoại vi để kết nối và tương tác với các linh kiện và cảm biến khác. Dưới đây là một số thiết bị ngoại vi và các chân I/O quan trọng trên ESP8266 NodeMCU:

17 chân GPIO	Được sử dụng để đọc dữ liệu từ các cảm biến, điều khiển các thiết bị đầu ra, hoặc giao tiếp với các thiết bị khác như LED, động cơ, nút nhấn, v.v.
1 kênh ADC	1 kênh ADC có độ chính xác 10 bit theo công nghệ SAR ADC.
2 giao tiếp UART	2 giao tiếp UART hỗ trợ điều khiển dòng dữ liệu.
4 đầu ra PWM	4 chân PWM để điều khiển tốc độ động cơ hoặc độ sáng của đèn LED.
2 giao tiếp SPI và 1 giao tiếp I2C	2 giao tiếp SPI và một giao tiếp I2C để kết nối các cảm biến và thiết bị ngoại vi khác.
Giao tiếp I2S	Một giao tiếp I2S để thêm âm thanh vào dự án của bạn.

Để biết thêm thông tin, các bạn có thể tham khảo Datasheet bên dưới.

Datasheet ESP8266

Sơ đồ chân ESP8266

Chân GPIO

NodeMCU ESP8266 có tổng cộng 17 chân GPIO (General Purpose Input/Output) mà bạn có thể sử dụng để đọc dữ liệu từ các cảm biến hoặc điều khiển các thiết bị khác. Mỗi GPIO có thể được cấu hình bên trong ở mức HIGH hoặc LOW.

Những chân GPIO ESP8266 nào an toàn để sử dụng?

Mặc dù ESP8266 có rất nhiều chân với nhiều chức năng khác nhau, nhưng một số chân có thể không phù hợp với các dự án của bạn. Bảng dưới đây cho biết những chân GPIO nào an toàn để sử dụng và những chân cần được lưu ý.

Nhãn	GPIO	Lý do
D0	GPIO16	Hỗ trợ chức năng wake-up và có khả năng deep sleep.
D1	GPIO5
D2	GPIO4
D3	GPIO0	GPIO này được sử dụng trong quá trình khởi động và nạp chương trình. Hạn chế sử dụng để tránh xung đột.
D4	GPIO2	Được sử dụng trong quá trình khởi động và nạp chương trình.
D5	GPIO14
D6	GPIO12
D7	GPIO13
D8	GPIO15	GPIO15 được sử dụng trong quá trình khởi động.
RX	GPIO3	Chân Rx, được sử dụng để flash và gỡ lỗi
TX	GPIO1	Chân Tx, được sử dụng để flash và gỡ lỗi
CLK	GPIO6	Đã kết nối với bộ nhớ Flash
SDO	GPIO7	Đã kết nối với bộ nhớ Flash
CMD	GPIO11	Đã kết nối với bộ nhớ Flash
SD1	GPIO8	Đã kết nối với bộ nhớ Flash
SD2	GPIO9	Đã kết nối với bộ nhớ Flash
SD3	GPIO10	Đã kết nối với bộ nhớ Flash
A0	ADC0	Chân đầu vào tương tự, không được cấu hình làm đầu ra

Chân ADC

ESP8266 NodeMCU có một chân ADC (Analog-to-Digital Converter) duy nhất, được ký hiệu là A0. Chân ADC này cho phép đọc giá trị Analog từ các cảm biến hoặc linh kiện có đầu ra Analog.

Chân ADC (A0) của ESP8266 NodeMCU có thể đọc các giá trị từ 0V đến 3.3V. Tuy nhiên, nó chỉ có độ phân giải 10 bit, nghĩa là có thể chia thành 1024 mức giá trị từ 0 đến 1023. Do đó, giá trị Analog được đọc từ chân ADC sẽ được chuyển đổi thành giá trị từ 0 đến 1023 tương ứng với dải điện áp từ 0V đến 3.3V.

Chân SPI

ESP8266 có hai giao tiếp SPI, đó là SPI chính (SPI) và SPI phụ (HSPI). Cả hai giao thức SPI này hỗ trợ các tính năng và cấu hình sau:

• Giao tiếp SPI cho phép bạn chọn từ 4 chế độ thời gian truyền dữ liệu khác nhau, cung cấp linh hoạt trong việc truyền và nhận dữ liệu qua SPI.
• ESP8266 hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu SPI lên đến 80 MHz, cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.
• Xung clock SPI có thể được chia để tạo ra tần số hoạt động chính xác cho giao thức SPI.
• Cả SPI chính và SPI phụ đều hỗ trợ FIFO (First-In-First-Out) với bộ đệm 64 byte. Điều này giúp đảm bảo truyền dữ liệu liên tục và ổn định trong quá trình truyền và nhận thông tin qua SPI.

Chân I2C

Phần cứng của ESP8266 không được tích hợp sẵn I2C, nhưng nó có thể được thực hiện bằng phương pháp ‘bitbanging’.

Theo mặc định, GPIO4 (SDA) và GPIO5 (SCL) được sử dụng làm chân giao tiếp I2C để giúp các bạn dễ dàng sử dụng các thư viện và code ví dụ Arduino.

Tuy nhiên, bạn có thể sử dụng bất kỳ hai chân GPIO khác để làm chân I2C bằng cách gọi wire.begin(SDA, SCL) trong Arduino IDE.

Chân UART

ESP8266 có hai giao tiếp UART, đó là UART0 và UART1, hỗ trợ giao tiếp không đồng bộ (RS232 và RS485) với tốc độ lên tới 4,5 Mbps.

Giao tiếp UART0 được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu thông qua các chân TXD0 (Transmit Data 0), RXD0 (Receive Data 0), RST0 (Reset 0) và CTS0 (Clear To Send 0). Giao thức này thường được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi hoặc kết nối với máy tính.

Giao tiếp UART1 chỉ có tín hiệu truyền dữ liệu thông qua chân TXD1 (Transmit Data 1). Thường được sử dụng để ‘printing logs’ hoặc gửi dữ liệu không đồng bộ.

Chân PWM

Tất cả các chân GPIO từ GPIO0 đến GPIO15 trên ESP8266 đều có khả năng lập trình và sử dụng để điều chế độ rộng xung (PWM).

Trên ESP8266, tín hiệu PWM có độ phân giải 10 bit, tức là có thể có đến 1024 mức điều chỉnh khác nhau. Dải tần số của tín hiệu PWM có thể điều chỉnh từ khoảng 100 Hz đến 1 kHz, tương ứng với khoảng thời gian từ 1000 μs đến 10000 μs.

Điều này cho phép bạn sử dụng các chân GPIO trên ESP8266 để điều khiển độ sáng của đèn LED, tốc độ động cơ và các ứng dụng khác sử dụng tín hiệu điều chế độ rộng xung.

Chân SDIO

ESP8266 có một SDIO phụ để kết nối thẻ nhớ SD. Hỗ trợ SDIO v1.1 (4-bit 25 MHz) và SDIO v2.0 (4-bit 50 MHz).

Chân nguồn

Chân VIN được sử dụng để cấp nguồn trực tiếp cho ESP8266 và các thiết bị ngoại vi.

Chân 3V3 là đầu ra được điều chỉnh từ IC ổn áp trên mạch.

GND là chân nối đất.

Chân ngắt (Interrupt)

Tất cả các chân GPIO của NodeMCU ESP8266 có thể được cấu hình như ngắt, trừ GPIO16.

Chân điều khiển

Chân EN (còn được gọi là CH_PD hoặc Chip Power Down) là chân kích hoạt cho ESP8266, mặc định được kéo lên mức cao. Khi kéo lên mức CAO, chip được kích hoạt; khi kéo xuống mức THẤP, chip bị vô hiệu hóa.

Chân RST là chân reset cho ESP8266, mặc định được kéo lên mức CAO. Khi kéo xuống mức THẤP trong một khoảng thời gian ngắn, nó sẽ khởi động lại ESP8266. Điều này giống như với việc nhấn nút RST trên bo mạch.

Chân FLASH được sử dụng để xác định khi nào khởi động vào chế độ nạp chương trình. Nếu chân này được giữ ở mức thấp trong quá trình khởi động, nó sẽ bắt đầu quá trình nạp chương trình! Điều này tương đương với việc nhấn nút FLASH trên bo mạch.

Chân WAKE được sử dụng để đánh thức ESP8266 từ chế độ ngủ sâu (deep sleep).

Bạn đang trên đường trở thành một chuyên gia về vi mạch, nhưng bạn muốn biết làm thế nào để học hiệu quả và nhanh chóng? Bạn đã tìm đúng nơi rồi đấy! Chào mừng đến với bài viết blog hôm nay, chúng tôi sẽ chia sẻ với bạn 7 bí quyết giúp bạn học vi mạch hiệu quả chỉ trong vòng 30 ngày. Học vi mạch có thể là một nhiệm vụ khá phức tạp và đòi hỏi sự kiên nhẫn và sự chú tâm.

Nhưng đừng lo lắng, chúng tôi đã tìm ra công thức thành công để bạn có thể trở thành một chuyên gia về vi mạch trong thời gian ngắn nhất. Trong bài viết này, bạn sẽ được tiết lộ những bí quyết học vi mạch độc đáo mà ít ai biết đến. Bạn sẽ tìm hiểu về cách tạo lập lịch học hiệu quả, sử dụng phương pháp học tập phù hợp với phong cách cá nhân của bạn, và tận dụng các nguồn tài liệu hữu ích để nâng cao kiến thức của mình.

Đừng bỏ lỡ cơ hội để trở thành một chuyên gia về vi mạch chỉ trong vòng 30 ngày! Tiếp tục đọc bài viết này để khám phá thêm về các bí quyết học vi mạch hiệu quả và biến giấc mơ của bạn thành hiện thực.

Học và thiết kế vi mạch Một nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi kiên nhẫn và chú tâm

Học vi mạch là một nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi kiên nhẫn và chú tâm. Vi mạch là một bộ phận quan trọng trong các thiết bị điện tử, từ điện thoại di động đến máy tính cá nhân. Học vi mạch giúp bạn hiểu cách các linh kiện điện tử được kết nối với nhau để tạo thành một hệ thống hoạt động.

Hiểu về vi mạch đòi hỏi sự kiên nhẫn. Bạn phải tìm hiểu về các linh kiện khác nhau và cách chúng hoạt động cùng nhau. Bạn cần phân tích sơ đồ mạch và nắm vững các nguyên lý hoạt động.

Chú tâm là một yếu tố khác quan trọng trong học vi mạch. Bạn cần tập trung vào từng chi tiết nhỏ trong mạch và các mối liên kết giữa chúng. Một sai sót nhỏ có thể ảnh hưởng đến hoạt động chung của mạch.

Học vi mạch không chỉ giúp bạn hiểu rõ về cấu trúc và hoạt động của các thiết bị điện tử. Nó còn giúp bạn phát triển kỹ năng tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề. Vi mạch là một lĩnh vực đầy thách thức, nhưng cũng đầy hứa hẹn cho những ai đam mê và kiên nhẫn.

Vì vậy, nếu bạn muốn thử sức với vi mạch, hãy chuẩn bị cho mình một tinh thần kiên nhẫn và sẵn sàng đối mặt với thách thức. Học vi mạch sẽ mở ra cho bạn một thế giới mới, nơi bạn có thể sáng tạo và khám phá những điều mới mẻ.

Bí quyết học vi mạch hiệu quả chỉ trong vòng 30 ngày

Để học vi mạch hiệu quả chỉ trong vòng một ngày, có những bí quyết sau đây:

• Xác định mục tiêu học: Đầu tiên, bạn cần xác định rõ mục tiêu học của mình. Điều này giúp bạn tập trung vào những kiến thức cần thiết và tránh lạc đề.
• Lập kế hoạch học: Hãy lên kế hoạch học cho mỗi phần trong vi mạch mà bạn muốn nắm vững. Chia thời gian một cách hợp lý để đảm bảo bạn có đủ thời gian ôn lại và thực hành các bài tập.
• Tìm tài liệu học phù hợp: Để học hiệu quả, bạn cần tìm hiểu và chọn những tài liệu học phù hợp với trình độ của mình. Sử dụng sách giáo trình, bài giảng trực tuyến, video hướng dẫn và các nguồn tài liệu khác để nắm vững kiến thức.
• Tạo môi trường học tập tốt: Hãy chọn một nơi yên tĩnh và thoáng đãng để học. Đảm bảo bạn có đủ ánh sáng và không gặp phải sự xao lạc từ bên ngoài.
• Luyện tập thường xuyên: Việc luyện tập và làm bài tập là cách tốt nhất để nắm vững kiến thức về vi mạch. Hãy thực hành các bài tập và giải đề thi thường xuyên để củng cố kiến thức và làm quen với các dạng câu hỏi.
• Hỏi đáp và ôn lại: Nếu có bất kỳ điều gì không hiểu, hãy hỏi đáp và tìm hiểu thêm. Ôn lại kiến thức trước khi bước vào bài học mới để đảm bảo bạn không bỏ sót điều gì quan trọng.
• Tự thưởng cho bản thân: Sau khi hoàn thành mục tiêu học của mình, hãy tự thưởng cho bản thân. Điều này sẽ giúp bạn cảm thấy động lực hơn và tiếp tục duy trì phong độ học tập.

Bằng việc áp dụng những bí quyết trên, bạn có thể học vi mạch hiệu quả trong vòng một ngày. Hãy lưu ý rằng việc học vẫn đòi hỏi sự kiên nhẫn, nỗ lực và sự đầu tư thời gian. Hãy kiên nhẫn và không bỏ cuộc, và kết quả sẽ đến với bạn.

Khám phá bí quyết học vi mạch độc đáo mà ít ai biết đến

Học vi mạch là một phương pháp học tập độc đáo và hiệu quả, tuy nhiên, ít người biết đến những bí quyết để áp dụng nó một cách tốt nhất. Dưới đây là một số gợi ý để bạn khám phá bí quyết học vi mạch mà ít ai biết đến.

• 1. Xác định mục tiêu: Trước khi bắt đầu học vi mạch, hãy xác định rõ mục tiêu học tập của bạn. Điều này giúp bạn tập trung vào những kiến thức quan trọng và tối ưu hóa quá trình học.
• Tạo môi trường học tập tốt: Đảm bảo bạn có một môi trường yên tĩnh và thoải mái để học tập. Loại bỏ các yếu tố gây xao lạc như điện thoại di động, ti vi hay âm nhạc ồn ào.
• Sử dụng flashcards: Viết các thuật ngữ và khái niệm quan trọng lên flashcards và ôn tập thường xuyên. Flashcards giúp ghi nhớ thông tin một cách nhanh chóng và dễ dàng.
• Tận dụng quy tắc 80/20: Quy tắc 80/20 cho rằng 80% kết quả đến từ 20% công sức. Áp dụng quy tắc này vào việc học vi mạch bằng cách tập trung vào những kiến thức quan trọng nhất để tiết kiệm thời gian và năng lượng.
• Sử dụng các phần mềm học tập: Có nhiều phần mềm học vi mạch hiện đại có thể giúp bạn tăng cường khả năng ghi nhớ và hiểu biết. Hãy tìm hiểu và sử dụng các công cụ này để tối ưu hóa quá trình học.
• Học cùng nhóm: Học vi mạch cùng nhóm bạn cùng quan tâm có thể giúp bạn chia sẻ kiến thức, giải đáp thắc mắc và tạo ra môi trường học tập tích cực.
• Thực hành thường xuyên: Hãy thực hành vi mạch một cách thường xuyên để làm quen với các khái niệm và kỹ thuật. Thực hành giúp củng cố kiến thức và nâng cao kỹ năng của bạn.

Nhớ áp dụng những bí quyết trên để tận dụng học vi mạch một cách hiệu quả. Hãy khám phá và áp dụng những phương pháp phù hợp với bạn và cải thiện khả năng học tập của mình.

Tìm hiểu thêm tại Wiki hoặc tại đây

Trong lập trình nhúng, kiến trúc vi điều khiển là rất quan trọng. Nếu nói lập trình là tạo ra trí thông minh cho máy tính, thì việc hiểu rõ cấu trúc, cấu tạo của máy tính sẽ giúp chúng ta hiểu cách vận hành của chúng. Từ đó điều khiển chúng một cách dễ dàng và mượt mà hơn.

Đây là những kiến thức bắt buộc phải học đối với mỗi một kĩ sư nhúng. Vậy, cùng tìm hiểu nhé!

Vi điều khiển là gì ?

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các module vào/ra, các module biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,…

Vi điều khiển thường được sử dụng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó cũng được sử dụng trong các thiết bị điện, điện tử như máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện hay dây chuyền sản xuất tự động,…

Các họ vi điều khiển

Họ vi điều khiển Atmel

Đây là một dòng đã quá quen thuộc khi các bạn học vi điều khiển trên ghế nhà trường, điển hình của nó là họ 8051. Ngoài ra còn có các dòng như sau:

• Dòng 8051 (8031, 8051, 8751, 8951, 8032, 8052, 8752, 8952)
• Dòng Atmel AT91 (Kiến trúc ARM THUMB)
• Dòng AT90, Tiny & Mega – AVR (Atmel Norway design)
• Dòng Atmel AT89 (Kiến trúc Intel 8051/MCS51)
• Dòng MARC4

Họ vi điều khiển STMicroelectronics

Đây là dòng chip chủ đạo trong các bài học của mình, đại diện chính là dòng STM32 huyền thoại

• ST 62
• ST7
• STM8
• STM32 (Cortex-Mx)

Họ vi điều khiển Microchip

Quá quen thuộc với các dòng PIC huyền thoại. VD:

• PIC 8-bit (xử lý dữ liệu 8-bit, 8-bit data bus)
  • Từ lệnh dài 12-bit (Base-line): PIC10F, PIC12F và một vài PIC16F
  • Từ lệnh dài 14-bit (Mid-Range và Enhance Mid-Range): PIC16Fxxx, PIC16F1xxx
  • Từ lệnh dài 16-bit (High Performance): PIC18F
• PIC 16-bit (xử lý dữ liệu 16-bit)
  • PIC điều khiển động cơ: dsPIC30F
  • PIC có DSC: dsPIC33F
  • Phổ thông: PIC24F, PIC24E, PIC24H
• PIC 32-bit (xử lý dữ liệu 32-bit): PIC32MX

Các dòng vi điều khiển khác

Ngoài ra còn có các dòng ít gặp của các hãng khác như:

• Họ vi điều khiển Cypress MicroSystems
• Họ vi điều khiển AMCC (Applied Micro Circuits Corporation)
• Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor.
• Họ vi điều khiển Intel
• Họ vi điều khiển National Semiconductor
• Họ vi điều khiển Philips Semiconductors

Phân loại vi điều khiển

Phân loại theo độ dài thanh ghi

Dựa vào độ dài của các thanh ghi và các lệnh của VĐK mà người ta chia ra các loại vi điều khiển 8 bit, 16 bit hay 32 bit …

Các loại VĐK 16 bit do có độ dài lệnh lớn hơn nên các tập lệnh cũng nhiều hơn, phong phú hơn. Tuy nhiên bất cứ chương trình nào viết băng VĐK 16 bit chúng ta đều có thể viết trên vi điều khiển 8 bit với chương trình thích hợp.

Phân loại theo kiến trúc CISC và RISC

Vi điều khiển CISC là vi điều khiển có tập lệnh phức tạp. Các VĐK này có một số lượng lớn các lệnh nên giúp cho người lập trình có thể linh hoạt và dễ dàng hơn khi viết chương trình.

Vi điều khiển RISC là vi điều khiển có tập lệnh đơn gian. Chúng có một số lượng nhỏ các lệnh đơn giản. Do đó, chúng đòi hỏi phần cứng ít hơn, giá thành thấp hơn, và nhanh hơn so với CISC. Tuy nhiên nó đòi hỏi người lập trình phải viết các chương trình phức tạp hơn, nhiều lệnh hơn.

Kiến trúc Harvard và kiến trúc Von-Neumann

Kiến trúc Harvard sử dụng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Bus địa chỉ và bus dữ liệu độc lập với nhau nên quá trình truyền nhận dữ liệu đơn giản hơn. Kiến trúc Von-Neumann sử dụng chung bộ nhớ cho chương trình và dữ liệu. Điều này làm cho VĐK gọn nhẹ hơn, giá thành rẻ hơn.

Tại sao chúng ta hay nhầm lẫn giữa vi điều khiển và vi xử lý

Chúng ta thường bị nhầm giữa vi điều khiển và vi xử lý. Vậy rốt cuộc chúng giống và khác nhau gì

Điểm giống nhau

Vi điều khiển và vi xử lý đều xử lý thông tin điều khiển sự hoạt động của máy tính hoặc mạch điện.

Chúng có kịch thước và hình dáng khá giống nhau.

Vì vậy nên sẽ rất dễ nhầm lẫn 2 khái niệm này với nhau. Vậy chúng khác nhau như thế nào?

Điểm khác biệt

Nếu ví vi điều khiển như một con người thì vi xử lý chính là bộ não.

• Vi điều khiển có thể hoạt động độc lập, tương tác với thế giới bên ngoài bằng các ngoại vi như ADC, các chân IO, các chuẩn giao tiếp I2C, SPI,…. Còn vi xử lý chỉ có thể tiếp nhận thông tin, phân tích và điều khiển qua các bus dữ liệu.
• Vi điều khiển là sự tích hợp của vi xử lý và nhiều các thành phần khác nhau nữa như bộ nhớ, ngoại vi, bộ định thời,… Đối với vi xử lý, để hoạt động được chúng cần có các bộ nhớ ngoài như RAM, ổ cứng,…. các bộ định thời như RTC…
• Lập trình vi điều khiển thường được sử dụng để làm các thiết bị tự động, còn lập trình vi xử lý thường để làm các hệ điều hành dùng trong máy tính hoặc các sản phẩm tương tự máy tính. Tuy vậy vi xử lý cũng có thể sử dụng trong các thiết bị như máy tính nhúng, có thể kể đến như Ras PI, Jetson…
• Vi xử lý sẽ quan trọng phần hiệu năng làm việc, vi xử lý càng có hiệu năng tốt thì càng mạnh mẽ, còn vi điều khiển sẽ quan trọng phần tối ưu giữa công xuất và hiệu năng, bởi các ứng dụng nhúng đôi khi không cần tốc độ làm việc quá cao mà sẽ quan tâm tới việc tiết kiệm năng lượng và ổn định.

Cấu trúc tổng quan của vi điều khiển

Cấu trúc vi điều khiển

CPU hay Vi xử lý

CPU (Center Programing Unit) hay bộ xử lý trung tâm là bộ não của vi điều khiển. CPU chịu trách nhiệm nạp lệnh, giải mã và thực thi. Tất cả những hành vi của vi điều khiển đều là do CPU điều khiển.

Chúng giao tiếp với các phần khác trong vi điều khiển thông qua hệ thống Bus.

Ocscillator Circuit

Nếu CPU là bộ não thì Ocscillator Circuit hay còn gọi là Clock được coi là trái tim của vi điều khiển. Để mọi thứ có thể hoạt động, bắt buộc chúng ta phải cấp xung, trái tim hoạt động mới có thể bơm máu cho toàn bộ cơ thể hoạt động được.

Chúng ta thường nghe quảng cáo dòng vi xư lý có tốc độ bao nhiêu Ghz gì gì đó, chính là tốc độ Clock mà vi xử lý đó có thể đáp ứng được, tốc độ xung càng cao thì tốc độ xử lý của CPU cũng tăng lên. Đương nhiên mọi thứ đều có giới hạn của nó.

Memory – Bộ nhớ

Bộ nhớ có thể coi là một phần không thể thiếu, chúng là nơi lưu trữ chương trình nạp lên hoặc dùng làm nơi chứa các thông tin tức thời mà CPU cần dùng tới. Có 2 kiểu bộ nhớ cơ bản:

• RAM (Random access memory) là bộ nhớ lưu các dữ liệu mà CPU cần dùng để tính toán, đưa ra quyết định, chúng sẽ bị xóa khi mất điện
• ROM/EPROM/EEPROM hoặc Flash: là bộ nhớ lưu trữ chương trình hay trí khôn của vi điều khiển, chúng được ghi khi chúng ta nạp chương trình vào vi điều khiển, không bị mất khi tắt điện hoặc reset.

Timer/counter

Một vi điều khiển có thể có nhiều bộ đếm thời gian và bộ đếm. Bộ đếm thời gian và bộ đếm có chức năng đếm thời gian tạo ra các sự kiện để vi điều khiển hoạt động đúng thời điểm.

Các ngoại vi của vi điều khiển

I/O Ports – Input/ouput

Có thể coi I/O Port là tay chân của vi điều khiển, chúng giúp cho vi điều khiển tương tác với các thành phần khác ngoài môi trường.

Cổng đầu vào / đầu ra được sử dụng chủ yếu điều khiển hoặc giao tiếp các thiết bị như màn hình LCD, đèn LED, máy in, …cho vi điều khiển.

Các chuẩn giao tiếp

Giống như miệng và tai vậy. Vi điều khiển sẽ sử dụng các chuẩn giao tiếp khác nhau để liên lạc với nhau hoặc liên lạc với các phâng tử khác trên mạch. Có thể kể đến như I2C, SPI, UART, USB, ….

Bộ chuyển đổi analog sang digital (ADC)

Bộ chuyển đổi ADC được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu analog sang dạng digital. Tín hiệu đầu vào trong bộ chuyển đổi này phải ở dạng analog (ví dụ: đầu ra cảm biến) và đầu ra từ thiết bị này ở dạng digital. Đầu ra digital có thể được sử dụng cho các ứng dụng kỹ thuật số (ví dụ: các thiết bị đo lường).

Bộ chuyển đổi Digital sang Analog (DAC)

Hoạt động của DAC là đảo ngược của ADC. DAC chuyển đổi tín hiệu digital thành định dạng analog. Nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị analog như động cơ DC, các ổ đĩa…

Interrupt control hay quản lý sự kiện

Ngoài việc thực thi chương trình, vi điều khiển còn phải tương tác với các tác nhân bên trong và bên ngoài. Các tác nhân này sẽ tạo ra các sự kiện gọi là Ngắt, để quản lý nó cần có một khối quản lý ngắt ( Interrupt control)

Special functioning block

Một số vi điều khiển chỉ được sử dụng cho một số ứng dụng đặc biệt (ví dụ: hệ thống không gian và rô bốt) các bộ điều khiển này có chứa các cổng bổ sung để thực hiện các hoạt động đặc biệt đó. Đây được coi là khối chức năng đặc biệt.

Tiếp cận với vi điều khiển như thế nào?

Vậy để bắt đầu lập trình vi điều khiển chúng ta cần làm những gì? Cùng tìm hiểu nhé!

Chọn dòng vi điều khiển nào?

Khi đặt câu hỏi này, chúng ta nghĩ ngay đến tính năng, số chân, và kích thước cần thiết của vi điều khiển. Và chúng ta phải lựa chọn được con vi điều khiển chúng ta cần dùng, tất nhiên kèm theo ngay sau đó là chúng ta có thể mua được nó nữa.

Tùy theo ứng dụng, giá cả, chức năng, độ ổn định chúng ta cần chọn cho mình một hoặc 2 loại để bắt đầu.

• Nếu bạn muốn học sâu về vi điều khiển mình khuyên các bạn nên học từ những con đơn giản như 8051, lập trình sử dụng thanh ghi của nó. Bạn sẽ hiểu sâu về vi điều khiển, sau đó thì có thể chuyển qua dòng khác một cách rất đơn giản.
• Nếu bạn muốn sử dụng nó để làm sản phẩm, các bạn có thể chọn STM32, STM8,…. Các dòng vi điều khiển này có bộ thư viện và công cụ giúp chúng ta làm sản phẩm 1 cách nhanh chóng.

Tham khảo: Học lập trình STM32 từ A tới Z

• Nếu bạn muốn làm các ứng dụng IOT các bạn nên sử dụngc các chip có hỗ trợ các chuẩn truyền thông không dây (wifi, ble, zigbee…) như ESP32, ESP8266, NRF52832….

Tham khảo: Học lập trình ESP32 từ A tới Z

• Còn nếu bạn chỉ muốn DIY các sản phẩm đơn giản hoặc dùng để làm quen với lập trình nhúng, các bạn có thể sử dụng Arduino hay các dòng có hỗ trợ thư viện Arduino.

Lập trình cho dòng vi điều khiển đó

Nếu vi điều khiển chỉ là thân xác, thì việc lập trình chính là các bạn đang tạo ra linh hồn cho nó.

Để lập trình vi điều khiển thì bắt buộc các bạn phải học ngôn ngữ C, vì ngôn ngữ C có thể can thiệp tới tầng thấp nhất của phần cứng, điều mà các ngôn ngữ khác không làm được.

Tham khảo: Lập trình C từ A tới Z

Bản chất của lập trình vi điều khiển chỉ là tạo ra các hành động cụ thể cho nó. Như việc con người chúng ta tương tác với thế giới xung quanh như thế nào vậy. Mọi thao tác đó được lập trình viên viết ra bằng ngôn ngữ lập trình C hoặc ngôn ngữ khác.
Sau đó ngôn ngữ đó được thông dịch lại cho vi điêu khiển hiểu, quá trình đó gọi là biên dịch. Thường thì sẽ tạo ra file .hex hoặc .bin

Muốn làm được điều này, các bạn cần có một trình biên dịch, hoặc môi trường lập trình tích hợp (IDE). Có thể kể đến như KeilC, Arduino, VScode, ….

Nạp chương trình

Bạn viết chương trình trên máy tính, bạn đã dịch ra được file thực thi .hex, để vi điều khiển có thể hiểu được bạn muốn làm gì. Vậy làm sao để đưa nội dung đó vào cho vi điều khiển?

Các bạn cần có một mạch nạp và một chương trình nạp phù hợp với mạch nạp đó. Công việc nạp được cụ thể hoá bằng việc cắm mạch nạp vào máy tính, bật chương trình nạp, load file .HEX vào chương trình nạp, lựa chọn vi điều khiển cần nạp, cài đặt các thông số nạp, và nạp vào vi điều khiên đó

Các mạch nạp có thể kể đến như: ST Link, JTAG, ISP, ….

Debug chương trình

Cuối cùng là công đoạn gian nan mà mỗi lập trình viên đều phải làm, đó là Debug. Hay nói các khác là sửa những lỗi lập trình khiển code của bạn không hoạt động đúng.

Một lập trình viên giỏi không phải là người viết code nhanh, viết đc nhiều code. Mà là người có thể fix đc hết Bug hoặc nhiều Bug nhất có thể.

Tham khảo: Các công cụ Debug trên Keil C

Ưu và nhược điểm của vi điều khiển

Ưu điểm của vi điều khiển

• Những ưu điểm chính của vi điều khiển là:
• Vi điều khiển hoạt động như một máy vi tính không có bất kỳ bộ phận kỹ thuật số nào.
• Tích hợp cao hơn bên trong vi điều khiển làm giảm chi phí và kích thước của hệ thống.
• Việc sử dụng vi điều khiển rất đơn giản, dễ khắc phục sự cố và bảo trì hệ thống.
• Hầu hết các chân được lập trình bởi người dùng để thực hiện các chức năng khác nhau.
• Dễ dàng kết nối thêm các cổng RAM, ROM, I/O.
• Cần ít thời gian để thực hiện các hoạt động.

Nhược điểm của vi điều khiển

• Vi điều khiển có kiến trúc phức tạp hơn so với vi xử lý.
• Chỉ thực hiện đồng thời một số lệnh thực thi giới hạn.
• Chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị vi mô.
• Không thể trực tiếp giao tiếp các thiết bị công suất cao.

Ưng dụng của vi điều khiển

Vi điều khiển hiện hữu trên rất nhiều mặt của cuộc sống.

Bạn có thể tìm thấy vi điều khiển trong tất cả các loại thiết bị điện tử hiện nay. Bất kỳ thiết bị nào liên quan đến đo lường, lưu trữ, điều khiển, tính toán hoặc hiển thị thông tin đều phải có chip vi điều khiển bên trong.

Ứng dụng lớn nhất của vi điều khiển là trong ngành công nghiệp ô tô (vi điều khiển được sử dụng rộng rãi để kiểm soát động cơ và điều khiển công suất trong ô tô).

Bạn cũng có thể tìm thấy vi điều khiển bên trong bàn phím, chuột, modem, máy in và các thiết bị ngoại vi khác. Trong thiết bị thử nghiệm, vi điều khiển giúp bạn dễ dàng thêm các tính năng như khả năng lưu trữ số đo, tạo và lưu trữ các thói quen của người dùng và hiển thị thông báo cũng như dạng sóng.

Sản phẩm tiêu dùng sử dụng bộ vi điều khiển bao gồm máy quay kỹ thuật số, đầu phát quang, màn hình LCD / LED…

Hay đến với thời đại 4.0 các bạn sẽ thấy vi điều khiển trong các thiết bị IOT, giúp con người kết nối mọi máy móc từ xa thông qua Internet

Kết

Hiểu được cấu trúc của vi điều khiển là một phần tất yếu khi học lập trình nhúng. Nếu bạn vẫn đang mông lung khi gặp các khái niệm mình đã nêu trên thì nên tìm hiểu kĩ càng lại từ đầu. Bởi nếu không hiểu chúng ta đang làm việc với cái gì, thì rất khó để làm nó chạy một cách chính xác, rất khó tìm ra lỗi, nguyên nhân khiến code của bạn không chạy.

Cám ơn bạn đã đón đọc, cùng vào hội Anh Em Nghiện Lập Trình để cùng trao đổi nhé