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Année universitaire 2020/2021 NOM :…………………………………… PRENOM :…………………………… Consignes

Année universitaire 2020/2021 NOM :…………………………………… PRENOM :…………………………… Consignes relatives au déroulement de l’épreuve Date : 20 janvier 2022 Devoir Module Bases des systèmes embarqués – Session 1 - Partie COURS Durée: 1H30 Professeurs responsables : François Joly Documents :  autorisés non autorisés Si oui : type(s) de documents autorisés : Polycopié Fiche technique du 8051F020 uniquement Calculatrices :  autorisées non autorisées Si oui : type(s) de calculatrices autorisées : alphanumériques LES TELEPHONES PORTABLES ET AUTRES APPAREILS DE STOCKAGE DE DONNEES NUMERIQUES NE SONT PAS AUTORISES. Les téléphones portables doivent être éteints pendant toute la durée de l’épreuve et rangés dans les cartables. S’agissant de contrôle sans document, les trousses doivent être rangées dans les cartables. Les cartables doivent être fermés et posés au sol. Les oreilles des candidats doivent être dégagées. Rappels importants sur la discipline lors des examens La présence à tous les examens est strictement obligatoire ; tout élève présent à une épreuve doit rendre une copie, même blanche, portant son nom, son prénom et la nature de l’épreuve. Une absence non justifiée à un examen invalide automatiquement le module concerné. Toute suspicion sur la régularité et le caractère équitable d’une épreuve est signalée à la direction des études qui pourra décider l’annulation de l’épreuve; tous les élèves concernés par l’épreuve sont alors convoqués à une épreuve de remplacement à une date fixée par le responsable d’année. Toute fraude ou tentative de fraude est portée à la connaissance de la direction des études qui pourra réunir le Conseil de Discipline. Les sanctions prises peuvent aller jusqu’à l’exclusion définitive du (des) élève(s) mis en cause. 2/7 Devoir du module « Bases des systèmes embarqués » Session 1 CPE Lyon – 4ETI Ver : 12/01/2022 13:55 Devoir Session 1 – BSE - Partie Cours Durée de l’épreuve : 1H30 Contexte : • Tous les exercices de cet examen sont basés sur l’emploi du microcontrôleur 8051F020 étudié dans le module BSE. • On considère que le microcontrôleur est configuré pour fonctionner à une SYSCLK de 22,1184 MHz. • Tous les exercices sont indépendants, il est donc possible d’utiliser le même périphérique dans plusieurs exercices. IMPORTANT : vous ne devez traiter que 3 exercices que vous choisirez parmi les 4 proposés. Si vous en traitez 4, l’évaluation sera faite sur les 3 premiers exercices qui apparaitront sur votre copie. Précisions sur l’évaluation : Les exercices de conception peuvent être traités de différentes manières. Toutefois l’évaluation sera maximale pour des solutions qui sollicitent le moins possible le processeur et utilisent au mieux les périphériques. Vous serez évalué sur la pertinence de vos solutions (répondent-elles aux besoins ?) sur la clarté de vos explications (avec vos explications saurai-je coder votre solution ?) sur leur justification (montrer que compte tenu des différentes contraintes, votre solution est viable) ainsi que sur le degré de détail dans la description de vos solutions. Stratégie recommandée : Il est recommandé de traiter les 3 exercices en 2 temps. Dans une première phase, donnez, en l’expliquant la solution globale et ce pour les 3 exercices que vous allez traiter, puis dans un second temps, en fonction du temps restant vous pourrez affiner votre solution. En tout cas, présentez des solutions que vous maitrisez bien, soyez concis et synthétique et abstenez-vous d’écrire des lignes de code, à fortiori, sans aucun commentaire. 3/7 Devoir du module « Bases des systèmes embarqués » Session 1 CPE Lyon – 4ETI Ver : 12/01/2022 13:55 1 - Fonctionnalité Conversion « valeur numérique 8 bits vers Fréquence » - (7 points) Rappel : ne traiter que 3 exercices, parmi les 4 proposés On souhaite, grâce au microcontrôleur, convertir une valeur numérique codée sur 8 bits (INFO_IN) en une fréquence sur un signal numérique SIG_OUT. La valeur numérique sera fournie par un commutateur roue codeuse qui fournit un code 8 bits BCD (Binary Coded Decimal) et qui sera branché sur le microcontrôleur. Le signal SIG_OUT sera un signal numérique 0-3,3V de rapport cyclique 50% et sera produit par une broche du microcontrôleur. La loi de conversion sera la suivante : Fréquence SIG_OUT (Hz) = (N+1) * 100 avec N valeur numérique lue sur la roue codeuse. Par exemple, pour une valeur « 22 » (code binaire: 0010 0010) la fréquence produite devra être de 2300Hz. Proposez une solution globale (câblage – Périphériques et codes) pour résoudre ce problème. Expliquez comment vous allez procéder pour obtenir ce résultat. Pour y parvenir, il faut donc penser aux éventuels points suivants : • Quelles broches du microcontrôleur ? • Quel câblage (compléter le schéma) • Quel(s) périphériques ? quels modes de fonctionnement ? Pourquoi ? • Quelles déclarations au niveau du code ? Pourquoi ? • Quelles fonctions à coder (configuration ? Interruption ? Utilisation ?)? • Si cet exercice requiert des algorigrammes, inspirez-vous des recommandations données en annexe. Remarque : vous n’êtes pas obligé de traiter les points ci-dessus dans cet ordre Unités 8051F020 ? Roue Codeuse SIG_OUT 1 2 4 8 1 2 4 8 8 8 Dizaines ? ? ? ? ? ? ? ? Valeur Numérique sur 8 bits Fréquence 4/7 Devoir du module « Bases des systèmes embarqués » Session 1 CPE Lyon – 4ETI Ver : 12/01/2022 13:55 2 - Fonctionnalité Conversion fréquence-Tension (7 points). Rappel : ne traiter que 3 exercices, parmi les 4 proposés On souhaite faire réaliser au microcontrôleur un convertisseur Fréquence-Tension. Le signal d’entrée est un signal numérique nommé SIG_IN (0-3,3V) de rapport cyclique quelconque. On souhaite mesurer sa fréquence et l’exprimer ensuite sous forme d’une tension analogique au travers d’un signal analogique Vout. La fréquence du signal d’entrée est comprise entre 100Hz et 10Khz La loi de conversion est la suivante : Vout(V) = FSIG_IN(Hz)/10000 (par exemple une fréquence d’entrée de 1500Hz produit sur Vout un signal d’amplitude 0,15V). Proposez une solution globale (câblage – Périphériques et codes) pour résoudre ce problème. Pour cet exercice, il faut penser aux éventuels points suivants : • Quelles broches du microcontrôleur ? • Quel câblage (compléter le schéma) • Quel(s) périphériques ? quels modes de fonctionnement ? Pourquoi ? • Quelles déclarations au niveau du code ? Pourquoi ? • Quelles fonctions à coder (configuration ? Interruption ? Utilisation ?)? • Si cet exercice requiert des algorigrammes, inspirez-vous des recommandations données en annexe. Remarque : vous n’êtes pas obligé de traiter les points ci-dessus dans cet ordre 8051F020 ? SIG_IN Vout ? Fréquence Tension 5/7 Devoir du module « Bases des systèmes embarqués » Session 1 CPE Lyon – 4ETI Ver : 12/01/2022 13:55 3 - Fonctionnalité – Machine de pesée (7 points). Rappel : ne traiter que 3 exercices, parmi les 4 proposés On souhaite faire gérer au microcontrôleur un dispositif de pesée. Le dispositif de pesée est constitué de 4 jauges de contrainte placées sous le plateau de pesée. Chaque jauge de contrainte est branchée dans un pont de Wheatstone comme dans le schéma donné ci-dessous. Chaque pont délivre sur ses bornes de sortie une tension différentielle linéairement proportionnelle à la force appliquée. La masse totale sera calculée en sommant les masses mesurées sur chaque capteur (masse maximale 4kg). 3V VA VB VAB_J1 VAB max = +/-1000mV Pour un poids de 0 à 1Kg appliqué sur ce capteur: VAB = -1000mV -> Poids = 0 Kg VAB = 0mV -> Poids = 0,5 Kg VAB = +1000mV -> Poids = 1 Kg J1 J1 J2 J3 J4 Plateau de Pesée Équipé de 4 jauges Schéma simplifié d’un capteur Jauge de Contrainte Le déclenchement de la pesée sera produit par une action sur un bouton poussoir. A l’issue de la pesée le résultat sera transmis à un PC via une liaison série asynchrone type RS232. On cherchera à transmettre vers le PC à une vitesse maximale, et avec un minimum d’octets émis. Proposez une solution de configuration et de protocole. Proposez une solution globale (câblage – Périphériques et codes) pour résoudre ce problème. Pour cet exercice, il faut penser aux éventuels points suivants : • Quelles broches du microcontrôleur ? • Quel câblage (compléter le schéma) • Quel(s) périphériques ? quels modes de fonctionnement ? Pourquoi ? • Quelles déclarations au niveau du code ? Pourquoi ? • Quelles fonctions à coder (configuration ? Interruption ? Utilisation ?)? • Si cet exercice requiert des algorigrammes, inspirez-vous des recommandations données en annexe. Remarque : vous n’êtes pas obligé de traiter les points ci-dessus dans cet ordre BP 8051F020 ? 4 Jauges de contrainte + - + - + - + - ? ? ? ? ? ? ? ? PC ? ? Pont 1 Pont 2 Pont 3 Pont 4 +/- 1V 6/7 Devoir du module « Bases des systèmes embarqués » Session 1 CPE Lyon – 4ETI Ver : 12/01/2022 13:55 4 - Fonctionnalité Comptage d’évènements (7 points). Rappel : ne traiter que 3 exercices, parmi les 4 proposés Dans cet exercice, on se propose de mettre en place une solution de comptage d’évènements dans notre microcontrôleur. Ces « évènements » (le signal SIG_IN) arrivent au microcontrôleur sous forme uploads/s1/ devoir-bse2021-session1-sujet-cours 1 .pdf