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Formation 21/21 sur le thème : Assurée par : ZAIDI Abdelaziz et Hmidène Ali 1 I

Formation 21/21 sur le thème : Assurée par : ZAIDI Abdelaziz et Hmidène Ali 1 Institut Supèrieur des Etudes Technologiques de Sousse Microcontrôleurs PIC16FXX 2006/2007 Sommaire A- Les microprocesseurs et les microcontrôleurs 1- Historique ………………………………………………………………………. 2- L’actualité………………………………………………………………………. 3- Architectures d'une Machine…………………………………………………… 4- Différence entre un microprocesseur et un microcontrôleur ………………….. 5- Quelques microcontrôleurs connus ……………………………………………. 6- Microcontrôleurs et applications ……………………………………………….. 3 3 3 4 4 9 B- Composition et fonctionnement des PICs 1- Qu’est-ce qu’un PIC ?........................................................................................... 2- Les différentes familles des PICs………………………………………………. 1 0 11 C- Le PIC 16F84 1- Caractéristiques générales du microcontrôleur…………………………………. 2- Architecture interne…………………………………………………………….. 3- Organisation du 16F84…………………………………………………………. 4- Les ports d’entrée/sortie…………..…………………………………………… 5- Les SFR (registres à fonction spéciale)……………………………………….. 6- Organisation des instructions……………………………….…………………… 7- Organisation d’un fichier « .asm »……………………………………………… 8- Les modes d’adressage…………………………………………………………. 9- Réalisation d’un programme embarqué ……………………………………….. 10- Les interruptions ……………………………………………………………… 11-Timer0 ………………………………………………………………………… 12- Les accès en mémoire « eeprom »……………………………………………. 13- Le watchdog (chien de garde)………………………………………………… 14- Le mode Sleep (veille)………………………………………………………… 11 1 2 1 3 1 5 1 6 1 6 2 0 2 7 2 9 3 6 4 1 4 5 4 7 4 8 2 D- Le PIC 16F877 1- Introduction ……………………………………………………………………. 2- Les Ports du 16F877 …………………………………………………………… 3- La mémoire du Pic ……………………………………………………………… 4- Les modules internes du 16F877……………………………………………….. 4.1. Les Trois timers / compteurs……………………………………………. 4.2. Un convertisseur analogique-numérique (CAN) 10 bits ………………. 4.3. Les deux modules CCP et la génération (PWM) ……………………… 4.4 Le module MSSP en mode SPI …………………………………………. 4.5. Le module USART …………………………………………………… 4.6. Port D en mode PSP…………………………………………………… 4.7. liaison I2C ……………………………………………………………… 5- Les Interruptions du 16F877 …………………………………………………… 5 0 5 2 5 4 5 5 5 6 6 0 6 8 7 2 7 3 7 9 8 0 8 5 A-Les microprocesseurs et les microcontrôleurs 1-Historique Avant les années 50 John Mauchley et Prespert Eckert, construisent l'ENIAC : 18000 tubes, 1500 relais, consomme 140 kW. La mémoire de programme est un panneau de câblage. La mémoire des données comporte 20 mots de 10 chiffres décimaux. L'Eckert-Mauchly Corporation lance son premier ordinateur, l'UNIVAC, en 1951. BULL lance son premier ordinateur, le Gamma 2, en 1951. IBM lance son premier ordinateur, le 701, en 1953. L'invention du transistor en 1948 marque le vrai départ de l’industrie informatique. DEC lance le premier mini-ordinateur, le PDP-1 en 1961. IBM lance le 7090 en 1961. Le plus gros du moment. CDC lance le CDC 6600 en 1964. Le premier ordinateur parallèle (conçu par Seymour Cray) restera longtemps le plus puissant. IBM lance la même année la série 360. Le premier ordinateur doté d'une unité de commande microprogrammée et d'un vrai système d'exploitation (la première catastrophe logicielle). DEC invente le bus et lance le PDP-8 en 1965. INTEL invente le microprocesseur en 1971. 3 2-L’actualité Deux marques se partagent le marché des processeurs destinés aux ordinateurs : • INTEL, grâce à IBM, ses PC et tous les compatibles qui sont apparus. • MOTOROLA, grâce à Apple Computers et son Macintosh. 3-Architectures d'une Machine 3.1 Architecture de Von Neumann John Von Neumann : Brillant mathématicien, il fixe pour jusqu'à présent l'architecture d'un ordinateur (à son époque, le mot n'est pas encore inventé). constitution : Mémoire, Unité centrale, Communications. Dans ce cas, le traitement d’une instruction et son opérande nécessite donc la lecture d’au moins deux cases mémoires (3 si l’opérande est codée sur deux octets). Cela correspond à une durée de 2 ou 3 cycles machine. 3.2 Architecture de Harvard Cette architecture repose sur le principe de séparation de la mémoire-données de la mémoire- programme. Dans ce cas, la lecture d’une seule case mémoire permet le traitement entier d’une instruction et de son opérande. Un seul cycle machine est donc nécessaire. 3.3 Architectures Parallèles • Amélioration de l'unité centrale d'une architecture de Von Neumann ou de Harvard. • Nouvelles architectures de machine. 4-Différence entre un microprocesseur et un microcontrôleur Avec un microprocesseur d’usage général, pour réaliser une application bien déterminée, le microprocesseur et ses composants annexes (mémoire RAM, ROM,) doivent être reliés à des circuits périphériques spécialisés tels que des ports parallèles (entrées/sorties logiques), des convertisseurs analogiques/numériques, des transmetteurs/récepteurs série (UART)… Afin de répondre à ces besoins, les fabricants de semiconducteurs on eu l’idée de regrouper toutes ces fonctions dans un seul circuit spécialisé : le microcontrôleur. 4 5-Quelques microcontrôleurs connus 5.1 Le 80C552 de PHILIPS (noyau 8051 de Intel): Le 80C552 est un microcontrôleur de 8bits. Il est fabriqué dans un processus supérieur de CMOS et c'est un dérivé de la famille des microcontrôleurs 80C51. Il utilise les instructions mises pour le 80C51 en addition des registres de la fonction spéciale qui sont incorporés pour contrôler les périphériques. 5 Microcontrôleur Le schéma synoptique de la figure au dessous, présente les différents blocs internes du microcontrôleur qui sont les suivants: - 8 koctets de ROM interne (mémoire programme) extensible jusqu'à 64Koctets. - 256 octets de RAM (mémoire données) interne extensible jusqu'à 64Koctets. - 2 Timers 16 bits standard (T0 et Tl). - Un troisième Timer de 16 bits (T2) couplé à quatre registres de capture et à trois registres de comparaison. - Convertisseur analogique numérique équipé de huit entrées dont la résolution est de 10 bits. - 2 sorties (PWM) de résolution 8 bits. - 5 ports bidirectionnels. - Un port unidirectionnel. -Un système de gestion d'interruption sur deux niveaux de priorité. -Un port série du type USART. -Un module watchdog. La fréquence maximale d’horloge est de 24 MHz. Pour un quartz de 12 MHz, la durée d’un cycle machine est d’une microseconde. 6 5.2 Le 68HC11 de Motorola : • Structure interne Le microcontrôleur Motorola 68HC11 peut fonctionner avec des horloges allant jusqu'a 12MHz. Tous les registres étant statiques, une coupure d'horloge n'entraîne pas de perte de donnée. Le 68HC11 intègre de puissants périphériques : • Jusqu'a 12KO de ROM ou d'EPROM (mémoire programme) • Jusqu'a 1 KO de RAM (mémoire donnée) • Jusqu'a 8KO d'EEPROM (mémoire donnée) • Ports paralélles • Port de communication série asynchrone • Port de communication série synchrone • Ports analogiques • Timers • Chien de garde • Génération d'interruptions temps réel 7 Le 68HC11 est disponible suivant les versions en boîtier DIP ou PLCC. Le modèle fonctionnel du 68HC11Ex est donné ci-dessus. Des blocs fonctionnels peuvent être différents ou absents dans certaines versions. • Modes de fonctionnement - Single-Ship: Fonctionnement autonome, tous les ports du microcontrôleur sont disponibles, par contre la memoire est limite à la capacité interne - Expended multiplexed: Ce mode permet d'étendre la capacité mémoire ainsi que les peripheriques. L'ensemble devient plus puissant mais le matériel est plus complexe et deux ports 8 bits sont perdus sur Ie microcontrôleur - Special Bootstrap : Lors du RESET un logiciel interne appelé BOOTLOADER télécharge automatiquement en RAM un programme provenant de la liaison série asynchrone (SCI) et exécute celui-ci. Ce mode est utilisé pour stocker à distance des valeurs de consigne (pour une régulation par exemple) ou pour Ie développement . - Special Test: Destiné au départ aux tests de production de Motorola, ce mode peut être utilisé pour le développement, en particulier pour I'émulation, il permet entre autre de modifier le registre CONFIG après le RESET 5.3 Le AT90S8535 de ATMEL • Description : Le microcontrôleur AT90S8535 est produit par ATMEL. Il s’agit d’un microcontrôleur 8 bits, qui intègre de nombreux périphériques, ainsi que différents types de mémoire. La figure suivante présente l’architecture interne du microcontrôleur. • Constitution: - CPU 8 Bits capable d’exécuter une instruction par cycle d’horloge. - 8 Koctets de mémoire programme EEPROM FLASH programmable in situ. - 512 Octets d’EEPROM (Stockage de données non volatiles) - 512 Octets de RAM (données) statique. - Convertisseur Analogique Numérique 10 bits à 8 entrées multiplexées. - Liaisons séries synchrone (SPI) et asynchrone (SCI) - 2 TIMERS 8 bits (dont 1 utilisable en RTC a l’aide d’un oscillateur externe) - 1 TIMER 16 bits. - 1 Comparateur de tensions analogiques. - 2 entrées d’interruptions externes et une entrée de RESET. - 4 Ports d’entrées/sorties 8 bits. La fréquence maximale d’horloge est de 8MHz ce qui donne 8MIPS (8 Milliers d’Instructions Par Seconde). Le boîtier peut être un boîtier DIL ou PLCC. 7 • Espace mémoire : La taille du bus de données est de 8 bits, les mémoires de données (SRAM et EEPROM) sont donc organisées en mot de 8 bits. Les instructions exécutables par l’unité arithmétique et logique sont codées sur 16 bits, la mémoire de programme (FLASH) est donc organisée en mots de 16 bits. L’espace de données est complètement séparé de l’espace adressable de la mémoire programme, ils possèdent chacun leur propre bus d’adresses et de données (Architecture de HARVARD). • Le CPU : Le microprocesseur du AT90S8535 comporte : - Un bloc de 32 registres, contenant les données à traiter, - Une unité arithmétique et logique (ALU) rapide, qui est capable d’exécuter une instruction, (de registre à registre) par cycle d’horloge, - Un compteur programme, - Un registre d’instruction et un décodeur d’instruction, et un cache d’instruction. 8 6- Microcontrôleurs et applications D’autres fabricants proposent uploads/Management/ coursmicroreduit 2 .pdf