ARCHITECTURE GLOBALECAPTAGEDES GRANDEURSPHYSIQUES

Adaptation, ConditionnementConversionAnalogiqueNumrique

Traitement des donnesNumriques

Mmorisation

Visualisation CommandesActionneursConversionNumriqueAnalogique

LE SYSTEME MINIMUMMICROPROCESSEURMmoireNonVolatileEPROM, EEPROMMmoireVive(RAM)Interface dentre/SortieProgrammeDonnesDcodage dadresseCS A0 An D0 DnCS A0 An D0 DnBus de donnesBus dadresse

Le Microprocesseur: Architecture interneUALRegistres de travailAccumulateursRegistres dadressagePC, Index, pointeurDe pilesRegistres DinstructionsCircuits squencementInterne et contrle decommandeRegistre dtatBus de donnesBUS ADRESSELes lignes de commandesQuartzCircuit dhorloge

LES BUS : GENERALITESDEFINITION: Ensemble de lignes destines au transport dinformations binaires dont le format correspond au nombre de fils du bus.Exemple : bus de donnes 8 bits D0 D7 Linformation est disponible en parallle:Chaque bit du mot binaire est disponible au simultanment .Mot binaire transport : 4C(hexa)

D7D6D5D4D3D2D1D001001100

Les bus du microprocesseurLe bus des donnes: permet dchanger des informations binaires entre le microprocesseur et les circuits priphriquescritureLecture

Les bus du microprocesseur 2Le bus des adresses: permet de choisir la case mmoire du circuit priphrique qui contient linformation que le microprocesseur veut lire ou modifierCapacit dadressage du microprocesseur: 216 adresses (64Ko)Capacit dadressage de la mmoire: 213 adresses (8Ko)Le microprocesseur impose ladresse

Les bus du microprocesseur 3Le bus de commande: ensemble de signaux permettant au systme (microprocesseur et priphriques) de fonctionnerSignaux de commandes entrants depuis les priphriquesSignaux de commandes sortants vers les priphriques

Le p 6809 : structure logicielle

Les diffrents registres et leur format b 7 b0 b7 b 0 A B Accumulateurs A et B 8 bits b15 D b 0 ou D registre de 16 bits15 X 0 Registre dindex X de 16 bits15 Y 0 Registre dindex Y de 16 bits15 U 0 Pointeur de pile utilisateur15 S 0 Pointeur de pile systme7 DP 0 Registre dadresse de page 15 PC 0 compteur programme7 CCR 0 Registre dtat

Le p 6809 : le jeu dinstruction

6809 Instruction Set

Instruction

Mnemonic

Addressing Mode

Description

CC bit

Immediate

Direct

Indexed

Extended

Inherent

5

3

2

1

0

Op

~

#

Op

~

#

Op

~

#

Op

~

#

Op

~

#

H

N

Z

V

C

ABX

3A

3

1

X = B+X (Unsigned)

ADC

ADCA

89

2

2

99

4

2

A9

4+

2+

B9

5

3

A = A+M+C

++

++

++

++

++

ADCB

C9

2

2

D9

4

2

E9

4+

2+

F9

5

3

B = B+M+C

+

+

+

+

+

ADD

ADDA

8B

2

2

9B

4

2

AB

4+

2+

BB

5

3

A = A+M

+

+

+

+

+

ADDB

CB

2

2

DB

4

2

EB

4+

2+

FB

5

3

B = B+M

+

+

+

+

+

ADDD

C3

4

3

D3

6

2

E3

6+

2+

F3

7

3

D = D+M:M+1

+

+

+

+

AND

ANDA

84

2

2

94

4

2

A4

4+

2+

B4

5

3

A = A && M

+

+

0

ANDB

C4

2

2

D4

4

2

E4

4+

2+

F4

5

3

B = B && M

+

+

0

ANDCC

1C

3

2

C = CC && IMM

?

?

?

?

?

LD

LDA

86

2

2

96

4

2

A6

4+

2+

B6

5

3

A = M

+

+

0

LDB

C6

2

2

D6

4

2

E6

4+

2+

F6

5

3

B = M

+

+

0

LDD

CC

3

3

DC

5

2

EC

5+

2+

FC

6

3

D = M:M+1

+

+

0

ST

STA

97

4

2

A7

4+

2+

B7

5

3

M = A

+

+

0

STB

D7

4

2

E7

4+

2+

F7

5

3

M = B

+

+

0

STD

DD

5

2

ED

5+

2+

FD

6

3

M:M+1 = D

+

+

0

STS

10DF

6

3

10EF

6+

3+

10 FF

7

4

M:M+1 = S

+

+

0

Instruction : Format et caractristiquesPour chaque microprocesseur le code dfinissant linstruction un format spcifi.Pour le 6809, deux champs obligatoires : code opration et oprande

PREMIER CHAMP DEUXIEME CHAMP CODE OPERATION OPERANDE 1 Octet 1 ou 2 octets

Exemple : LDA $C007Les deux caractristiques essentielles sont la dure en nombre de cycles machines et la taille en octets

Instruction : Mcanisme dexcution 1re tapeLe PC contient ladresse de linstruction excuter.

PCB0

B16

Instruction : Mcanisme dexcution 2me tapeLa donne contenu dans la case mmoire dont ladresse tait point par le PC est transfre dans le registre dinstruction pour y tre dcode

Registre dinstructionb7b0

Instruction : Mcanisme dexcution 3me tapeLinstruction est excute avec positionnement des bus adresses, donnes et signaux de commande, le PC contient alors ladresse de la prochaine instruction excuter .

Les modes dadressages n1Inhrent : un seul octet, le code oprationImmdiat : code opration Adresse de LEprom ex:C007Oprande Adresse suivanteContenu mmoire programme Mmoire

96 Instruction 42

Accumulateur A 7F

LDA < $42 7F D342

Registre DP D3 Direct : Exemple : NOP Exemple : LDA#$C9 Exemple : LDA

Les modes dadressages n2Etendu : code opration Adresse de LEprom ex:C007Oprande Adresse $C908Cette adresse peut tre dans nimporte quel circuit priphriques, ladressage tendu permet de travailler sur toute la plae dadressage du microprocesseurContenu mmoire programme Exemple : LDA$C908Contient les poids forts de ladresse de loprande: C9Contient les poids faibles de ladresse de loprande: 08

B7B0B7B0B7B0

B7B0

b7b0

Les modes dadressages n3Index : Exemple : LDA,X +

Les sous programmesUn sous programme est une partie rptitive de programme qui peut tre appele plusieurs fois dans le programme principal

Mcanisme dappel sous programme Contenu de la pile Temps 1 Temps 2 Temps 3 Temps 4 $103 $103 $103 $303 Programme principal$100 Appel SPG1$103 retour SPG1 1 SPG1 $280 SPG2 $300 Appel SPG2 2 $900 $303 retour SPG2 4 retour 3 retour

Les interruptionsBut : interrompre le droulement du programme pour traiter par le droulement dun programme dinterruption spcifique une tche devenant prioritaire

Mmoire

Microprocesseur BUS

E/S E/S

IRQ IRQ IRQ

Ligne dinterruption sur le bus de commande

Le vecteur dinterruption est ladresse fixe par le constructeur dont le contenu sera charg dans le PC lors du dclenchement de linterruption, ce contenu doit tre ladresse de dbut du programme dinterruption

Le dcodage dadresseTous les priphriques tant relis sur le mme bus de donnes, lorsque le microprocesseur accde en lecture sur lun deux, un conflit de bus peut se produire

Ralisation pratique du dcodageU?Sorties haute impdance (dconnectes)

Le microcontrleur : architecture interneESET

Le Pic 16F877 : architecture interne

Les registres de la partie microprocesseur 1re partieProgramme counter (13 bits)Pile 8 niveaux (13 bits)UAL 8bitsRegistre W (accumulateur 8 bits)Registre dtat (status register)Registre FSR (adressage indirect)

Les registres de la partie microprocesseur 2me partieRegistre dinstructionRegistre de contrle et dcodage de linstructionTiming gnration(circuit dhorloge)Multiplexeur donnes et adresse

Gnralits sur les circuits mmoires n1Structure interne

Gnralits sur les circuits mmoires n2Les diffrents types de mmoireMmoire non volatile , avec accs en lecture uniquement , programme par lutilisateur, elle peut tre efface lectriquement et reprogramme un certain nombre de fois. (106) sans matriel spcifique et partir de son alimentation (cest presque une RAM non volatile)

E.E.P.R.O.M : Electrical erasable Programmable read only mmoryMmoire non volatile , avec accs en lecture uniquement , programme par lutilisateur, elle peut tre efface par rayonnement ultra violet et reprogramme un certain nombre de fois(quelques centaines) par un matriel spcifiqueE.P.R.O.M : Erasable Programmable read only mmory

Mmoire non volatile , avec accs en lecture uniquement et programme par lutilisateur de faon dfinitive

P.R.O.M : Programmable read only mmoryMmoire non volatile , avec accs en lecture uniquement et programme par le constructeur de faon dfinitiveR.O.M : read only mmoryMmoire volatile ou lon peut lire et crire dans nimporte quelle case mmoire sans ordre prcisR.A.M : ramdom access mmory

Gnralits sur les circuits mmoires n3 Les caractristiques essentielles dune mmoire sont: - le temps daccs qui est le temps entre linstant o ladresse est positionne sur le bus dadresse et linstant o la donne est disponible en sortie

Gnralits sur les circuits mmoires n3 bis- la capacit et le format des donnes

Capacit = 2n mots o n est le nombre de fils du bus adresseFormat du mot = nombre de fils du bus de donnesnombre de bit = Format du mot x 2n

Les priphriques du microcontrleur: la mmoire programmeDe type Flash EEPROMFlash : accs rapide en criture, la programmation est faite directement sur la carte dmulation : programmation in situOrganisation: mmory map ou plan mmoireAccs : utilise des bus spcifiques spars de la mmoire des donnes

Les priphriques du microcontrleur: la mmoire des donnesScinde en deux parties: une RAM et une EEPROM0h7Fh80hFFh100h17Fh180h1FFh368 octetsData EEPROM256 octets

La RAM dataOrganise en banks elle contient les registres de gestion des circuits priphriques et les registres spcifiquesAccs chaque bank par les bits RP0 et RP1 du registre STATUS

Accs logiciel la mmoire Programme

Accs logiciel EEPROM DATA

Les registres grant laccs aux EEPROM data et programme

Les priphriques du microcontrleur: les ports dentre/sortieCertaines lignes de port en plus de pouvoir tre configures en entre ou en sortie , ont la particularit de pouvoir remplir dautres fonctions comme sortie PWM, ligne usart, ligne I2C, lignes SPI

Le port A: Structure lectrique

Le port A: configurationLes registres de configuration du port A Exemple de programme dinitialisation

Les fonctions du port A

Le port B: Structure lectrique

Le port B: configuration et fonctionsLes registres de configuration du port B Les fonctions de chaque ligne

Le port C: Structure lectrique

Le port C: configuration et fonctions

Les registres de configuration du port C Les fonctions de chaque ligne

Le port D: Structure lectrique

Le port D: configuration et fonctions

Les registres de configuration du port D Les fonctions de chaque ligne

Le port E: Structure lectrique

Le port E: configuration et fonctions

Les registres de configuration du port E Les fonctions de chaque ligne

le convertisseur analogique numrique: gnralits et dfinitionsRle : convertir une tension analogique en une combinaison numrique sur n bitsPrincipe et gnralit : CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE (C.A.N.)

/ format N bits

Les tensions de rfrence fixant la dynamique du signal dentre convertir sont des donnes constructeur (Vref+ et Vref-)

La valeur de quantification ou QUANTUM est dtermin par le nombre n de bits du convertisseur.

q= (Vref+ - Vref-)1/2n

le convertisseur analogique numrique du microcontrleur PIC16F877: structure

le convertisseur analogique numrique du microcontrleur PIC16F877: configuration ,slection de lentre

le convertisseur analogique numrique du microcontrleur PIC16F877: configuration dentre et de vref+ et vref-

le convertisseur analogique numrique du microcontrleur PIC16F877: rsultat de conversionLe rsultat est obtenu sur un format de 10 bits

Les timers : gnralitsLes Timer permettent de raliser les fonctions suivantes :w Gnration dun signal priodique modul ou non en largeur dimpulsion,w Gnration dune impulsion calibre,w Temporisation,w Comptage d'vnements.Plusieurs registres associs aux Timers permettent de configurer les diffrents modes dcrits prcdemment.

Le timer 0 du pic 16F877 : structure et fonctionnalitsCompteur 8 bitsAvec possibilit de gnrer une interruption au passage de FFh 0hPossde un prdiviseur interne

Le timer 0 du pic 16F877 : configuration et registres associs

Le timer1 du pic 16F877 : structure et fonctionnalitsCompteur 16 bitsAvec possibilit de fonctionner en compteur ou mesure de durePossde un prdiviseur interne

Le timer 1 du pic 16F877 : configuration et registres associs

Le timer 2 du pic 16F877 : structure et fonctionnalitsCompteur 8 bitsPossde un prdiviseur et un postdiviseur interne

Le timer 2 du pic 16F877 : configuration et registres associs

Le module CCP (comparaison, capture, PWM) : mode captureDans le mode capture les registres CCPR1H et L retiennent le contenu du timer1 par rapport un front dtect sur RC2

Le module CCP (comparaison, capture, PWM) : mode comparaisonDans le mode comparaison les registres CCPR1H et L sont compars en permanence avec le contenu du timer1.A lgalit, un front est gnr sur RC2.

Le module CCP (comparaison, capture, PWM) : mode PWMPWM duty cycle =(CCPR1L:CCP1CON) TOSC (TMR2 prescale value)Le mode PWM permet de gnrer un signal modul en largeur dimpulsion sur la sortie RC2

Le module CCP (comparaison, capture, PWM) :les registres de configuration

Le module CCP (comparaison, capture, PWM) :les registres associs

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:gnralitsDans ce dispositif la transmission est synchronis par un signal dhorloge mis par lunit matre.

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:module MSSPLe PIC16F877 permet par son module MASTER SYNCHRONOUS SERIAL PORT De communiquer suivant deux protocoles: Serial Peripheral Interface (SPI) Inter-Integrated Circuit (I2C)Pour chacun de ces protocoles existent deux modes, le mode MASTER et le mode SLAVE.. En mode Master cest le microcontrleur qui gre la ligne SCK, alors quen mode SLAVE, cette horloge est pilot par un matre externe et de ce fait le microcontrleur ne pilote pas la transmission mais la subit.

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:module MSSP les registres de configuration

module MSSP les registres de configuration sspcon

module MSSP les registres de configuration sspcon2

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:la SPI

Les registres associ la liaison SPI

La liaison I2C : gnralits n1MatreEsclave n1Esclave n2Emetteur : cest le composant qui envoie des donnes sur le busRcepteur : cest le composant dont ladresse correspond celle contenue dans le messageMatre: cest le composant qui initialise le transfert, qui dlivre lhorloge et qui termine le transfertEsclave: cest le composant adress par un matreSDA :ligne des donnesSCL : ligne dhorloge

SDASCLMasse

La liaison I2C : gnralits n2

La liaison I2C : exemple de lecture Start DEVICE SELECT R/W DATA OUT No ACK Stop 1 1 0 1 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 1 0 0 0

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:lI2C

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:lI2C emission

Les liaisons sries synchrones du microcontrleur:lI2C rception

Les registres associ la liaison I2C

La liaison srie asynchrone du microcontrleur:gnralits Liaison srie asynchrone.Ce dispositif ne possde pas de signal dhorloge de synchronisation. Les units en liaison possdent chacune une horloge interne cadence la mme frquence. Lorsquune unit veut mettre un mot binaire, elle gnre un front descendant sur sa ligne mettrice. A la fin de lmission de ce mot, la ligne repasse au niveau haut. La donne transmettre peut contenir un bit supplmentaire appel parit et servant la correction derreurs.Paramtres rentrant en jeu pour la norme RS232 :w Longueur des mots : 7 bits (ex : caractre ascii) ou 8 bits w La vitesse de transmission : elle est dfini en bits par seconde ou bauds. Elle peut prendre des valeurs allant de 110 115 200 bds. w Parit : le mot transmis peut tre suivi ou non d'un bit de parit qui sert dtecter les erreurs ventuelles de transmission. w Bit de start : la ligne au repos est l'tat logique 1 pour indiquer qu'un mot va tre transmis la ligne passe l'tat bas avant de commencer le transfert. Ce bit permet de synchroniser l'horloge du rcepteur. w Bit de stop : aprs la transmission, la ligne est positionne au repos pendant 1, 2 ou 1,5 priodes d'horloge selon le nombre de bits de stop.w Niveau de tension : Un 0 logique est matrialis par une tension comprise entre 3 et 25V, un 1 par une tension comprise entre -25 et -3 V. Des circuits spcialiss comme le MAX 232 ralise la conversion partir de niveau TTL.

La liaison srie asynchrone du microcontrleur:gnralits

La liaison srie asynchrone du microcontrleur : lUSART

La liaison srie asynchrone: chronogramme dmission et de rception

La liaison srie asynchrone: les registres de configuration

La liaison srie asynchrone: les registres de configuration 2

La liaison srie asynchrone: les registres de configuration 3

Spcificit du pic 16F877: mot de configuration

Spcificit du pic 16F877: circuit dhorloge

Spcificit du pic 16F877: resetIl existe diffrentes situation pouvant entraner un reset du circuit: Power on reset: la tension dalimentation descend en dessous du seuil de 1,2 1,7v. Brown on reset: la tension dalimentation reste vers un niveau de 4 v pendant un temps assez long Watchdog reset: action du chien de garde MCLR/ activ: action sur lentre MCLR

Spcificit du pic 16F877: le chien de garde watchdogPermet de relancer le microcontrleur en gnrant un reset lorsque le programme ne se droule pas normalement

Spcificit du pic 16F877: Les interruptions

Le jeu dinstructions

Exemple de programmeInitialisations des lignes de port;***************************************************************DEBUT MOVLWH'FF' BSFSTATUS,RP0; Definition du sens des ports slection bank1MOVLWB'00100001';MOVWFTRISC; port RC en sortie sauf RC5, RC0 BCFPORTC,ACCL; accs afficheurBSFPORTC,VTCH1; dvalidation clavierBSFPORTC,VTCH2MOVLWB'11111111'; MOVWFTRISB; port RB en entreMOVLWB'00001110'; entre RA0 en analogiqueMOVWFADCON1;MOVLWB'11111111'; port A en entreMOVWFTRISA;MOVLWB'11111000'; port E en sortieMOVWFTRISEMOVLWB'00000000'; port D en SortieMOVWFTRISDBCFSTATUS,RP0; fin de Definition du sens des ports slection bank0;;;; Initialisation de la conversion A/N;***************************************************************BANKSEL ADCON1; slection bankMOVLWB'00001110'; config RA0 en ana vref=vdd -vref=vssMOVWFADCON1;MOVLWB'11111111';MOVWFTRISA; port A en entre