Ứng dụng kit arm điều khiển thiết bị điện trong nhà

NỘI DUNG CHƯƠNG I: DẪN NHẬP

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong bối cảnh internet ngày càng phổ biến và công nghệ phát triển mạnh mẽ, việc xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua mạng internet trở nên cần thiết để nâng cao chất lượng cuộc sống và tiết kiệm thời gian Công nghệ điện tử, đặc biệt là kỹ thuật điều khiển từ xa, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quản lý, công nghiệp và truyền tải dữ liệu Sinh viên ngành điện tử cần nắm bắt và ứng dụng những công nghệ này một cách hiệu quả, góp phần vào sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật và thúc đẩy nền kinh tế đất nước.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Kit ARM Cortex M3 là một sản phẩm mới trên thị trường, cho phép điều khiển các thiết bị điện trong nhà thông qua màn hình cảm ứng LCD và mạng internet Đây là một đề tài nghiên cứu chưa từng được sinh viên nào thực hiện, mở ra hướng đi mới trong việc điều khiển thiết bị Với mong muốn ứng dụng công nghệ mới vào thực tiễn, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn đề tài này cho nghiên cứu tốt nghiệp, nhằm mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.

Hệ thống thiết bị điện thông minh được điều khiển từ xa qua internet, cho phép người dùng quản lý các thiết bị như bóng đèn, quạt, tivi, máy giặt và tủ lạnh thông qua màn hình cảm ứng LCD hoặc webserver đã lập trình Khi lắp đặt trong tòa nhà, hệ thống này tạo thành một ngôi nhà thông minh, nơi các thiết bị giao tiếp dữ liệu với nhau thông qua bộ vi xử lý được lập trình sẵn Người dùng có thể dễ dàng điều khiển thiết bị từ xa, chẳng hạn như tắt quạt, đèn hay bật máy điều hòa chỉ với một thao tác trên điện thoại thông minh Hệ thống còn đảm bảo tính bảo mật bằng cách yêu cầu mật khẩu để truy cập vào chức năng điều khiển.

Trước những yêu cầu và đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng 3G và internet, chúng em đã quyết định chọn đề tài này.

Ứng dụng Kit ARM trong việc điều khiển các thiết bị điện trong nhà đang ngày càng trở nên phổ biến, nhằm đáp ứng nhu cầu cao của người tiêu dùng Sự phát triển này không chỉ nâng cao tiện nghi trong cuộc sống hàng ngày mà còn góp phần vào sự tiến bộ và hiện đại hóa xã hội.

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, ngày càng nhiều thiết bị điện tử với đa dạng chủng loại và tính năng ra đời Nhu cầu sử dụng các thiết bị tiện ích và thẩm mỹ ngày càng tăng cao, con người mong muốn sở hữu nhiều thiết bị giải trí và sinh hoạt hiện đại Mặc dù Việt Nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này, nhưng trên thế giới, đặc biệt là ở châu Âu và Mỹ, mô hình điều khiển thiết bị điện từ xa đã trở nên phổ biến và phát triển mạnh mẽ.

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, nhóm tôi quyết định áp dụng các kỹ thuật hiện đại vào điều kiện thực tế trong nước, nhằm phát triển hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua webserver.

− Lập trình một webserver đơn giản để điều khiển thiết bị

− Với thời lƣợng và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em chỉ thực hiện đƣợc điều khiển thiết bị cơ bản

Sử dụng mạng WiFi qua giao diện web để điều khiển các thiết bị và nhận dữ liệu phản hồi về trạng thái hoạt động ON/OFF của chúng Đồng thời, thiết kế màn hình điều khiển trên màn hình LCD cảm ứng của bộ kit giúp người dùng dễ dàng quản lý và giám sát các thiết bị.

Trong đề tài này nhóm tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

− Phương pháp tham khảo tài liệu : Bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ internet

− Phương pháp quan sát : Khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ internet

Nhóm tôi đã kết hợp ý tưởng và kiến thức sẵn có với sự hướng dẫn của giáo viên để lập trình và thử nghiệm các phương pháp điều khiển.

Dựa vào phương hướng thực hiện đề tài, các nội dung chính cần được tìm hiểu và thực hiện nhƣ sau:

- Chương 1: Giới thiệu - đưa ra lý do chọn đề tài, mục tiêu và hướng giải quyết đề tài

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết – nêu ra các lý thuyết liên quan đến đề tài

- Chương 3: Thiết kế xây dựng hệ thống – trình bày thiết kế của từng khối

- Chương 4: Thi công, kết quả đạt được và nhận xét

- Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

− Lập trình một webserver đơn giản để điều khiển thiết bị

− Với thời lƣợng và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em chỉ thực hiện đƣợc điều khiển thiết bị cơ bản.

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

Sử dụng mạng Wi-Fi qua giao diện web để điều khiển các thiết bị, người dùng có thể nhận dữ liệu phản hồi về trạng thái hoạt động ON/OFF của thiết bị Đồng thời, thiết kế màn hình điều khiển trên LCD cảm ứng của kit giúp quản lý các thiết bị một cách hiệu quả và tiện lợi.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong đề tài này nhóm tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

− Phương pháp tham khảo tài liệu : Bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ internet

− Phương pháp quan sát : Khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ internet

Nhóm tôi đã kết hợp ý tưởng và kiến thức của mình với sự hướng dẫn của giáo viên để lập trình và thử nghiệm phương pháp điều khiển thực nghiệm.

BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Dựa vào phương hướng thực hiện đề tài, các nội dung chính cần được tìm hiểu và thực hiện nhƣ sau:

- Chương 1: Giới thiệu - đưa ra lý do chọn đề tài, mục tiêu và hướng giải quyết đề tài

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết – nêu ra các lý thuyết liên quan đến đề tài

- Chương 3: Thiết kế xây dựng hệ thống – trình bày thiết kế của từng khối

- Chương 4: Thi công, kết quả đạt được và nhận xét

- Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ

2.1.1 Giới thiệu điều khiển thiết bị trong nhà

Hình 2.1: mô hình điều khiển thiết bị trong nhà [7]

Hệ thống thiết bị điện tử gia dụng được kết nối thành một mạng lưới, hoạt động theo kịch bản tùy chỉnh để mang lại môi trường sống tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng.

Một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà cơ bản bao gồm:

- Một kit điều khiển trung tâm ( home server ), có nhiệm vụ kết nối các thiết bị với nhau và điều khiển toàn bộ hệ thống nhà

Các thiết bị gia dụng đầu cuối bao gồm những vật dụng điện tử thiết yếu trong gia đình, chẳng hạn như điều hòa không khí, hệ thống chiếu sáng, quạt thông gió, tivi và tủ lạnh.

Hệ thống mạng thiết bị kết nối các thiết bị qua công nghệ truyền dữ liệu, sử dụng đường điện hoặc không dây, và kết nối trực tiếp đến Home Server Người dùng có thể dễ dàng kiểm soát và điều khiển ngôi nhà cùng các thiết bị bằng điện thoại thông minh hoặc laptop, mọi lúc mọi nơi.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 5

 Các yếu tố tiện lợi khi áp dụng vào điều khiển thiết bị của ngôi nhà Chẳng hạn:

Thẩm mỹ đóng vai trò quan trọng trong ngôi nhà của bạn, vì vậy việc sử dụng giao diện điều khiển đẹp mắt trên kit có thể thay thế cho hệ thống công tắc phức tạp của đèn, ti vi, quạt và tủ lạnh trong gia đình.

Bạn có thể dễ dàng điều khiển các thiết bị như đèn hoặc tivi chỉ bằng cách sử dụng điện thoại thông minh hoặc laptop kết nối wifi.

2.1.2 Các phương pháp điều khiển

Chúng ta có thể điều khiển và giám sát nó thông qua một thiết bị kết nối không dây ( Laptop, Điện thoại di động thông minh…)

Có rất nhiều phương pháp điều khiển các thiết bị điện trong ngôi nhà như : Wifi, Ethernet, internet và 3G

2.1.3 Ưu và nhược điểm của từng phương pháp

Bảng 2.1: Ưu nhược điểm các phương pháp điều khiển thiết bị điện trong nhà

Phương pháp điều khiển Ƣu điểm Nhƣợc điểm

Wifi Cho phép người dùng truy cập mạng ở bất cứ nơi đâu trong khu vực phủ sóng, số lượng người sử dụng đƣợc nhiều

Chỉ hoạt động tốt trong phạm vi vài chục mét, dễ bị nhiễu và tính bảo mật không cao

Internet Tốc độ truyền nhanh Truyền thông qua dây, chỉ sử dụng cố định ở một nơi nhất định

Bluetooth Cho phép người dùng truy cập trong phạm vi phủ sóng, số lƣợng người sử dụng được nhiều

Phạm vi truyền chỉ khoảng 10 mét, bảo mật không cao

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 6

SMS sử dụng mạng điện thoại di động, mang lại sự ổn định cao và có phạm vi hoạt động rộng rãi, gần như có mặt ở hầu hết mọi nơi, ngoại trừ một số khu vực không có sóng điện thoại.

Tốc độ truyền phụ thuộc sóng của mạng điện thoại, tốn phí

3G Kết nối với internet ở bất cứ nơi đâu có mạng điện thoại di động, phạm vi hoạt động rộng

Tốn phí thuê bao, tốc độ không cao thường từ 600 Kbit/giây đến 1,4Mbit/giây

Trong đề tài nhóm chọn phương pháp điều khiển thông qua internet

TỔNG QUAN VỀ WEBSERVER VÀ ENC28J60

Máy chủ Web là thiết bị chứa phần mềm chạy Website, đôi khi phần mềm này cũng được gọi là Web Server Tất cả các Web Server đều có khả năng hiểu và xử lý các file *.htm và *.html, nhưng mỗi loại máy chủ lại hỗ trợ các kiểu file đặc thù khác nhau, như IIS của Microsoft cho các file *.asp và *.aspx, hay Apache dành cho file *.php, và Sun Java System Web Server của SUN cho các file định dạng khác.

Máy chủ Web Server là loại máy chủ có dung lượng lớn và tốc độ cao, được sử dụng để lưu trữ thông tin như ngân hàng dữ liệu Nó chứa các website đã được thiết kế cùng với những thông tin liên quan khác.

Web Server có khả năng truyền tải các trang Web đến máy khách qua Internet hoặc Intranet thông qua giao thức HTTP, được thiết kế đặc biệt để gửi file đến trình duyệt Web và các giao thức khác.

Every web server has an IP address or a domain name For instance, when you enter http://www.abc.com.vn in your browser's address bar and press Enter, you send a request to the server associated with the domain name www.abc.com.vn The server then locates the website and sends it back to your browser.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 7

Khi máy tính của bạn kết nối với Web Server để truy cập thông tin từ một trang web, phần mềm Web Server sẽ tiếp nhận yêu cầu và trả về cho bạn những thông tin mà bạn cần.

Giống như các phần mềm khác, Web Server Software là một ứng dụng được cài đặt và chạy trên máy chủ để phục vụ việc truy cập thông tin từ các trang web Nhờ có phần mềm này, người dùng có thể dễ dàng truy cập vào nội dung trang web từ bất kỳ máy tính nào trên mạng Internet hoặc Intranet.

Phần mềm máy chủ web có khả năng tích hợp với cơ sở dữ liệu (CSDL) và quản lý kết nối đến CSDL, giúp truy cập và xuất thông tin từ CSDL lên các trang web để truyền tải đến người dùng.

2.2.2 Hoạt động của webserver a Nguyên tắc hoạt động của webserver

Các bước cơ bản trong tiến trình truyền tải trang web đến màn hình của bạn được thể hiện theo mô hình sau:

Hình 2.2: Nguyên tắc hoạt động của webserver [7]

Các tiến trình cơ bản

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 8

Theo mô hình này, trình duyệt web bên trái kết nối với máy chủ web bên phải để yêu cầu một trang web và nhận lại nội dung Dưới đây là các bước cơ bản diễn ra sau màn hình của bạn.

Trình duyệt web tách địa chỉ website làm 3 phần:

Tên miền của máy chủ web: “https://www.noip.com/”

Tên tệp HTML: “web-server.htm”

Trình duyệt liên hệ với máy chủ tên miền (DNS Server) để chuyển đổi tên miền

Khi người dùng truy cập vào “https://www.noip.com/”, trình duyệt sẽ xác định địa chỉ IP tương ứng và thiết lập kết nối đến máy chủ qua cổng 80 Dựa trên giao thức HTTP, trình duyệt gửi yêu cầu GET đến máy chủ để lấy tệp HTML “web-server.htm” Lưu ý rằng một cookie cũng được gửi từ trình duyệt đến máy chủ trong quá trình này.

Máy chủ sẽ gửi một file văn bản chứa các thẻ HTML đến trình duyệt web của bạn, cùng với một cookie được gửi kèm theo từ máy chủ Cookie này sẽ được ghi trên đầu trang của mỗi trang web.

Trình duyệt web đọc các thẻ HTML để xác lập định dạng (hình thức trình bày) trang web và kết xuất nội dung trang ra màn hình của bạn

Trong giao thức HTTP nguyên bản, bạn cần cung cấp đầy đủ đường dẫn tệp như “/” hoặc “/tên tệp.htm”, từ đó giao thức sẽ tự động điều chỉnh để tạo ra một địa chỉ URL đầy đủ Điều này cho phép các công ty dịch vụ lưu trữ duy trì nhiều tên miền ảo trên cùng một máy chủ với một địa chỉ IP duy nhất Chẳng hạn, trên máy chủ của Máy chủ Việt Nam, địa chỉ IP 123.30.171.44 có thể phục vụ hàng trăm tên miền khác nhau.

Nhiều máy chủ web hiện nay tích hợp các chế độ bảo mật trong quá trình xử lý Khi bạn truy cập vào một trang web và trình duyệt yêu cầu bạn nhập tên truy cập và mật khẩu, điều đó có nghĩa là trang web đã được bảo vệ bằng mật khẩu Máy chủ web giúp quản trị viên duy trì danh sách tên và mật khẩu để chỉ những người được phép mới có thể truy cập vào trang web.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 9 chuyên nghiệp, yêu cầu mức độ bảo mật lớn hơn, chỉ cho phép những kết nối đã đƣợc mã hóa giữa máy chủ và trình duyệt, do đó những thông tin nhạy cảm nhƣ mã số thẻ tín dụng… có thể đƣợc truyền tải tên Internet Đó là tất cả những vấn đề cơ bản mà máy chủ Web họat động để truyền tải các trang web chuẩn hay còn gọi là trang web tĩnh Các trang web tĩnh là những trang web không thay đổi, trừ khi người tạo ra trang web đó thay đổi lại b Dịch vụ web

Dịch vụ web (WS: Web Service) là một phương pháp tích hợp các ứng dụng trên nền tảng web, cho phép các ứng dụng khác nhau tương tác và sử dụng các thành phần đa dạng để xây dựng nên một dịch vụ hoàn chỉnh.

Dòng tiến trình của một dịch vụ web bao gồm các bước sau:

Hinh 2.3: Quy trình công nghệ của dịch vụ web[7]

Dòng tiến trình của một dịch vụ web:

1 Phát hiện – Tìm kiếm các dịch vụ web thích hợp trên một Web Site UDDI

2 Mô tả – Web Site UDDI trả lời bằng một tệp WSDL mô tả về dịch vụ web thích hợp cho ứng dụng client

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 10

3 Tạo Proxy – Tạo ra một Proxy cục bộ cho dịch vụ từ xa Hiện nay không có chuẩn cho việc này

Proxy chuyển một phương tiện khởi động phương thức (method invocation) của đối tượng thành một thông báo XML và ngƣợc lại

4 Tạo thông báo SOAP – Tạo ra một thông báo SOAP/XML và gửi đến địa chỉ URL đƣợc xác định trong tệp WSDL

5 Thực hiện – Dịch vụ Web thực hiện các chức năng của mình và trả kết quả về cho client, thông qua listener và proxy

ENC28J60 là IC giao tiếp mạng Ethernet ở lớp vật lý tương ứng trong mô hình OSI

ENC28J60 hỗ trợ truyền song công trên kênh có băng thông từ 10-20Mbps, giúp giảm thiểu xung đột bằng cách sử dụng giao thức CSMA/CD Thiết bị này giao tiếp với các thiết bị khác thông qua chuẩn SPI, đảm bảo hiệu suất truyền dữ liệu ổn định và hiệu quả.

Tổng quan về ARM

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 13

Cấu trúc ARM, viết tắt của Acorn RISC Machine, là một kiến trúc vi xử lý 32-bit kiểu RISC, nổi bật trong các thiết kế nhúng Với đặc tính tiết kiệm năng lượng, bộ CPU ARM trở thành lựa chọn hàng đầu cho các sản phẩm điện tử di động, nơi tiêu thụ công suất thấp là một mục tiêu thiết kế quan trọng.

Hiện nay, hơn 75% CPU nhúng 32-bit thuộc họ ARM, khiến ARM trở thành kiến trúc 32-bit phổ biến nhất trên toàn cầu CPU ARM xuất hiện rộng rãi trong các sản phẩm thương mại điện tử, bao gồm thiết bị cầm tay như PDA, điện thoại di động, máy đa phương tiện, máy trò chơi cầm tay và máy tính xách tay, cũng như các thiết bị ngoại vi máy tính như ổ đĩa cứng và bộ định tuyến để bàn Một trong những dòng vi xử lý nổi bật của họ ARM là Xscale của Intel.

2.3.2 Dòng vi điều khiển cortex

Dòng ARM Cortex là bộ xử lý thế hệ mới, cung cấp kiến trúc chuẩn cho nhu cầu công nghệ đa dạng Khác với các chip ARM trước đây, Cortex là một lõi xử lý hoàn thiện, thiết lập chuẩn CPU và kiến trúc hệ thống chung Dòng Cortex bao gồm nhiều loại lõi khác nhau, phục vụ cho các ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp.

Dòng sản phẩm STM32 của STMicroelectronics bao gồm ba phân nhánh chính: dòng A cho ứng dụng cao cấp, dòng R cho ứng dụng thời gian thực như đầu đọc, và dòng M cho ứng dụng vi điều khiển với chi phí thấp Đây là sản phẩm vi điều khiển đầu tiên dựa trên lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới nhất, cải tiến từ lõi ARM7 truyền thống STM32 nổi bật với hiệu suất cao, chi phí thấp, khả năng tiêu thụ năng lượng hiệu quả và đáp ứng tốt các yêu cầu điều khiển thời gian thực khắt khe.

Khối trung tâm của STM32 là bộ vi xử lý Cortex-M3, một lõi vi điều khiển tiêu chuẩn hóa Cortex-M3 tích hợp hệ thống ngắt, bộ đếm thời gian SysTick cho hệ điều hành thời gian thực, hệ thống kiểm lỗi và bản đồ bộ nhớ Không gian địa chỉ 4Gbyte của Cortex-M3 được phân chia thành các vùng cho mã.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 14 chương trình, SRAM, ngoại vi và ngoại vi hệ thống Không giống với ARM7 được thiết kế theo kiến trúc Von Neumann (bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu chung với nhau), Cortex-M3 được thiết kế dựa theo kiến trúc Harvard (bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu tách biệt với nhau), và có nhiều bus cho phép thực hiện các thao tác song song với nhau, do đó làm tăng hiệu suất của chip Không giống với các kiến trúc ARM trước đó, dòng Cortex cho phép truy cập dữ liệu không xếp hàng (unaligned data, vì chip ARM là kiến trúc 32bit, do đó tất cả các dữ liệu hoặc mã chương trình đều được sắp xếp khít với vùng bộ nhớ là bội số của 4byte)

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 15

Cấu trúc của VĐK Cortex-M3 cho phép sử dụng hiệu quả bộ nhớ SRAM nội, nhờ vào khả năng hỗ trợ đặt và xoá các bit trong hai vùng 1Mbyte của bộ nhớ thông qua phương pháp bit banding Điều này giúp truy cập hiệu quả đến các thanh ghi ngoại vi và các cờ trên bộ nhớ SRAM mà không cần sử dụng bộ xử lý logic.

Khối trung tâm của VĐK STM32 trong đề tài là bộ xử lý Cortex-M3, một vi điều khiển tiêu chuẩn hóa với CPU 32bit, cấu trúc bus, và đơn vị xử lý ngắt hỗ trợ tính năng ngắt lồng vào nhau NVIC Nó cũng tích hợp hệ thống kiểm lỗi và tiêu chuẩn bố trí bộ nhớ.

Lõi Cortex-M3 tích hợp NVIC (Nested Vector Interrupt Controller), một thành phần quan trọng cung cấp cấu trúc ngắt tiêu chuẩn cho các vi điều khiển dựa trên lõi này NVIC hỗ trợ lên tới 240 nguồn ngắt từ ngoại vi, cho phép ưu tiên từng nguồn ngắt với các mức độ riêng biệt Đặc biệt, NVIC được thiết kế để xử lý các ngắt với thời gian đáp ứng cực nhanh, chỉ mất 12 chu kỳ xung nhịp từ khi nhận tín hiệu ngắt đến khi bắt đầu thực thi lệnh trong trình phục vụ ngắt Quá trình này được thực hiện tự động nhờ vào vi chương trình (microcode) đã được cài sẵn trong CPU Trong trường hợp có ngắt lồng nhau, NVIC áp dụng phương thức xử lý phù hợp để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

"Tail chain" cho phép thực hiện ngắt liên tiếp với độ trễ chỉ 6 chu kỳ xung nhịp Trong quá trình lưu trữ dữ liệu lên vùng nhớ stack để thực thi chương trình phục vụ ngắt, một ngắt có mức ưu tiên cao hơn có thể cạnh tranh với ngắt hiện tại mà không bị trì hoãn Cấu trúc ngắt này cũng tích hợp chế độ tiết kiệm năng lượng trong lõi Cortex-M3, cho phép CPU tự động chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng sau khi thoát khỏi ngắt, và tiếp tục ở trạng thái ngủ cho đến khi một ngắt đặc biệt xuất hiện.

Cortex-M3 là một lõi CPU 32-bit chi phí thấp, hỗ trợ hai chế độ hoạt động là Thread và Handler Mỗi chế độ có thể được cấu hình với vùng stack riêng biệt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 16 các phần mềm phức tạp và hỗ trợ các hệ điều hành thời gian thực Lõi Cortex có hỗ trợ một timer 24-bit tự động nạp lại giá trị, nó sẽ cung cấp một ngắt timer đều đặn cho một nhận RTOS (Real Time Operating System) Các chip ARM7 và ARM9 có hai tập lệnh (tập lệnh ARM 32-bit và tập lệnh Thumb 16-bit), trong khi đó dòng Cortex đƣợc thiết kế hỗ trợ tập lệnh ARM Thumb-2, tập lệnh này đƣợc pha trộn giữa tập lệnh 16 và 32-bit, nhằm đạt đƣợc hiệu suất cao của của tập lệnh ARM 32-bit với mật độ mã chương trình tối ưu của tập lệnh Thumb 16-bit Tập lệnh Thumb-2 đƣợc thiết kế đặc biệt dành cho trình biên dịch C/C++, tức là các ứng dụng dựa trên nền Cortex hoàn toàn có thể đƣợc viết bằng ngôn ngữ C mà không cần đến chương trình khởi động viết bằng assembler như ARM7 và ARM9

2.3.3 Giới thiệu về kit Arm Cortex M3

Hình 2.7:Ảnh Thực Tế Kit ARM STM32F103 [1]

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 17

STM32F103VET6 là 1 sản phẩm trong họ STM32F1 có các đặc điểm sau:

 Nguồn cấp 2.0-3.6V, tần số hoạt động max là 72MHz 512 Kb bộ nhớ Flash, 64 Kb bộ nhớ SRAM

 Tổng cộng 48 pins gồm 5 pins nguồn, 4 pin GND và 37 chân I/O đều có thể sử dụng để làm ngắt ngoài

 2 bộ ADC quản lý 10 kênh với độ phân giải 12 bits

 12 kênh DMA với các ngoại vi hỗ trợ gồm: Timers, ADC, SPIs, I2Cs, USARTs

 Tổng cộng 4 Timers bao gồm 3 General-purpose Timers và 1 Advanced-control Timer

 3 SPI, 2 I2C, 5 USART, 1 USB và 1 CAN

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 18

STM32 được trang bị 5 cổng I/O đa dụng với tổng cộng 80 chân điều khiển Mỗi chân điều khiển có khả năng được cấu hình linh hoạt như GPIO hoặc đảm nhận các chức năng thay thế khác, đồng thời có thể hoạt động như nguồn ngắt ngoại.

Các cổng I/O được đánh số từ A đến E với mức điện áp tiêu thụ 5V, cho phép nhiều chân được cấu hình linh hoạt như input/output để tương tác với các thiết bị ngoại vi như USART hoặc I2C Ngoài ra, các chân này còn có thể được thiết lập làm nguồn ngắt ngoại, kết hợp với các cổng GPIO khác.

Mỗi cổng GPIO được điều khiển bởi 2 thanh ghi 32 bit, tổng cộng tạo ra 64 bit để cấu hình 16 chân Mỗi chân GPIO có 4 bit điều khiển: 2 bit xác định hướng dữ liệu (đầu vào/đầu ra) và 2 bit còn lại quy định đặc tính của dữ liệu.

Configuration mode CNF1 CNF0 MOD0 MOD1

01: output speed 10 MHz 10: output speed 2 MHz 11: output speed 50 MHz

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 19

Hình 2.9: Cấu hình đầu vào

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

THI CÔNG,KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ NHẬN XÉT