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COMPTE-RENDU TP4 : Initiation aux interruptions INDP2-B Realisé par : Saidani W

COMPTE-RENDU TP4 : Initiation aux interruptions INDP2-B Realisé par : Saidani Wael Jmour Mohamed TP4 : Initiation aux interruptions 1 Objectif 4. Manipuler les API destinées aux GPIO, 5. Gérer les interruptions, 6. Configurer le NVIC. 2 Principe Une interruption matérielle (en anglais InterruptReQuest ou IRQ) est une interruption déclenchée par un périphérique d'entrée-sortie d'un microprocesseur ou d'un microcontrôleur. Les interruptions matérielles sont utilisées en informatique lorsqu’il est nécessaire de réagir en temps réel à un événement asynchrone, ou bien, de manière plus générale, afin d’économiser le temps d’exécution lié à une boucle de consultation (polling loop). Les étapes d’une interruption sont résumées par la figure suivante : 1. Une interruption peut être activée d’une manière asynchrone au déroulement du programme principal. Ici symbolisée par un éclair jaune sur la figure, 2. Après sauvegarde de contexte le processeur passe en mode exception et exécute la fonction qui correspond à l’exception activée (une interruption est une exception). Le processeur récupère l’adresse de la fonction « handler » à partir du « vector table » qui contient les adresses des fonctions qui gèrent toutes les exceptions software et matérielles. 3. Une fois l’interruption est servie, il y a restauration de contexte, 4. Retour au programme principal. Le processeur Cortex ARM contient un composant nommé « NestedVectoredInterrupt Controller (NVIC) ». Il supporte jusqu’à 240 interruptions. Il offre 255 niveaux de priorités programmables de 0 à 255 avec 255 la priorité la plus faible. Les priorités sont hiérarchisées en deux groupes. Un premier groupe de priorité de 0 à 15. De la même manière chacun de ces groupes contient un sous- groupe de priorité de 0 à 15. Le NVIC est sensible aux niveaux de tensions et aux différents fronts, montant ou descendant. Le travail demandé dans ce TP permettra de tester une solution avec polling pour commander une diode LED avec un bouton utilisateur puis avec une solution basée sur une interruption hardware. Dans la troisième partie le NVIC sera programmé pour donner deux priorités différentes au bouton utilisateur et au « system tickhandler » responsable d’incrémenter le « system tickcounter » chaque 1 ms. 3 Création d’un projet 18. Suivre les mêmes étapes du TP initiation aux GPIO pour créer un projet, 19. Sélectionner sous le menu « Project »-> « Manage »-> « Run-Time Environment », sélectionner « LED API » et « Button API » et il est important de préciser la board« STM32F4- Discovery » (voir figure suivante). Cliquer sur « Resolve » et cocher « Classic » sous « STM32Cube Framework (API) » puis sur « OK ». 20. Suivre les mêmes étapes du TP initiation aux GPIO pour ajouter les dossiers « sources » et « headers », ajouter les fichiers « main.c » , « main.h », «stm32f4xx_it.c » et «stm32f4xx_it.h » 21. Cliquer sur l’icône « options for target » , ensuite sur l’onglet « Debug » afin de configurer les options de la carte cible sur laquelle le programme sera exécuté. Cette fenêtre fait apparaître deux options de test : par simulation (à gauche), ou par émulation (à droite), en utilisant la carte STM32F407VG.Selectionner l’option émulation (à droite), cocher le bouton « use » et sélectionner « ST-Link Debugger ». Cliquer sur le bouton « Settings » et vérifier, sous l’onglet « Debug », que le port utilisé et de type « SW », sinon le changer. Cliquer sur l’onglet « Flash Download » de la même fenêtre, et vérifier que la taille de la mémoire Flash de la cible est de 1 M on Chip. Cliquer sur l’onglet C/C++ et ajouter le macro « HSE_VALUE=8000000 » qui indique la fréquence du Crystal installé sur la carte à la fonction « SystemClock_Config(); » qui se trouve par défaut dans le « Template » du « main.c » Cliquer sur « OK » pour valider les options de configuration du Debugger choisies. Re-cliquer sur l’icône « options for target » , ensuite sur l’onglet « Debug ». Cliquer sur « Settings » puis « Trace » changer la fréquence « CoreClock » à 168MHz et cocher la case « Trace Enable » puis sur « OK ». A ce stade le code doit être compilable sans fautes. 4 Travail demandé Partie 1 : Solution avec pooling 4. Au niveau de la ligne 109 du fichier « main.c » ajouter l’appel des fonction suivantes : « Buttons_Initialize() » et « LED_Initialize() ». Ceci permettra ensuite l’utilisation des LEDs et du Bouton utilisateur de la carte d’évaluation. 5. A l’aide d’une boucle infinie dans le fichier « main.c » tester la valeur du bouton utilisateur puis inverser l’état de la LED0. Identifier dans le fichier « Buttons_F4Discovery.c » la fonction qui retourne la valeur du bouton utilisateur. Remarquer qu’avec cette solution le processeur est entièrement dédié à la lecture de l’état de la pin relative au bouton utilisateur. Ceci est un gaspillage des cycles processeur et c’est pour cela on se propose d’utiliser une solution avec interruption dans la partie 2. Partie 2 : Solution avec interruption 6. Copier le contenu de la fonction « int32_t Buttons_Initialize (void); » pour créer dans le fichier main une nouvelle fonction appelée « int32_t Buttons_Initialize_Int(void); » 7. Dans le corps de la nouvelle fonction cliquer sur le bouton droit de la souris sur la macro qui définit le mode de la pin PA0 relative au bouton utilisateur puis sur « Go to Definition ». 8. Choisir le bon paramètre pour configurer la pin PA0 en mode interruption sur front montant. En changeant le mode «GPIO_MODE_INPUT » par « GPIO_MODE_IT_RISING » définis dans le fichier « stm32F4ww_hal_gpio.h ». 9. Ouvrir le fichier « stm32F4xx_it.c » , lire attentivement le commentaire qui se trouve à la ligne 176. Puis aller sur le fichier indiqué par le commentaire et ajouter une fonction vide avec la signature adéquate pour gérer l’interruption du bouton PA0. Noter bien que les interruptions générées par les GPIO sont considérées comme des interruptions Externes et que toutes les pins du même index sont connectées à la même ligne d’interruption. 10. Ouvrir l’onglet « {}function »trouver la fonction du driver HAL qui gère les interruptions des GPIOs et faire appel à cette fonction dans le corps de celle créée au point 4. 11. Dans le fichier main.c redéfinir la fonction la fonction « voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin); ». A l’intérieur de cette fonction utiliser « voidHAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) » pour changer la valeur de la LED0. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD , GPIO_PIN_12); } 12. Ouvrir l’onglet « {}functions » et trouver dans le driver HAL Cortex qui gère le NVIC la fonction nécessaire pour activer l’interruption relative à la pin PA0 du bouton utilisateur. 13. Appeler cette fonction dans la fonction « int main(void) » après l’initialisation du bouton utilisateur. Trouver le bon argument à cette fonction en faisant un clic droit sur le type de l’argument puis « Go to definition ». 14. Dans la boucle « while(1) » de la fonction « int main(void)» utiliser la fonction « voidHAL_Delay( IO uint32_t Delay) » pour faire clignoter la LED1 avec une période de 500ms. Ceci permettra de vérifier que le programme fonctionne. 15. Complier et charger le programme dans la carte. Appuyer sur le bouton Reset (bouton noir). Vérifier que la LED1 (Led orangée ) clignote et que le bouton utilisateur (bouton bleu) permet de changer l’état de la LED0 (Led verte). 16. Ajouter une temporisation de 5ms dans la fonction « voidHAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin); ». re-exécuter le programme. Appuyer sur le bouton et constater. 17. En effet, le programme arrête de tourner car les priorités de l’interruption du bouton utilisateur et de l’interruption qui incrémente le compteur « system tick » (voir la fonction « SysTick_Handler » à la ligne 170 du fichier « stm32F4xx_it.c ») n’ont pas été modifiées pour donner la priorité à l’incrémentation du temps par rapport au bouton utilisateur. Ajouter les deux lignes suivantes juste après l’activation de l’interruption du bouton utilisateur : En effet, ceci permet de donner une priorité supérieure à l’incrémentation du temps par rapport à l’interruption du bouton. 18. Re-exécuter le programme et vérifier que le programme continue à tourner malgré l’appel de la fonction « HAL_Delay() » dans la fonction call-back. Partie 3: Filtre anti-rebonds Les boutons poussoirs peuvent engendrer des rebondissements électriques à l’entrée de la pine (voir figure suivant) HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,15,15); HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 14 ,0); Pour éviter ce problème on va ajouter un filtre de temps pour ne considérer que les impulsions dont la durée est supérieure à 20ms. 1. De la même façon que le point 1 de la partie 2 créer une fonction « int32_t Buttons_Initialize_Int2(void); ». Cette fonction permet de configurer le bouton utilisateur d’une manière à générer une interruption sur les deux fronts montant et descendant. 2. Ajouter deux variables globales : volatile unsigned char Button_status=GPIO_PIN_RESET; volatile unsigned int Button_Count=0; La première permettra de lire l’état du bouton utilisateur et la deuxième de compter la durée du bouton à l’état ‘1’ logique. Le mot clé « uploads/Industriel/ tp-4-jmour-mohamed-saidani-weal-indp2-b.pdf