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Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 1 Centre de BTS BTS S

Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 1 Centre de BTS BTS SYSTEMES ELECTRONIQUES RAPPORT DE PROJET FIN D’ETUDE Maquette de bus I2C Réalisé par : - LIDARI AIMAD - MAAKOUL OTHMANE - OUAANABI ABDERRAHMAN Encadré par : Mr .ZIREG Année scolaire : 2012/2013 Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 2 Centre de BTS Sommaire…………………………………………………………..2 Introduction générale……………………………………………...4 I : bus I2C …………………………………………………………5 1) Généralité sur le bus I2C …………………………………………..……5 2) Les constitutions de la trame du bus ………………………………… 6 a) Start condition………………………………………………………6 b) Transmission d'un bit…………………………………………..……6 c) Stop condition……………………………………………………… 7 d) L’acquittement………………………………………………..…… 7 e) L'adresse et le bit R/W ………………………………………………7 II : analyse du projet…………………………………………….....8 1) Cahier de charge ………………………………………………………….8 2) Analyse fonctionnel ……………………………………………………….8 3) Schéma fonctionnel…………………………………………..…………..10 III : acquisitions et configurations………………………………10 1. PIC16f877 en mode I2C ……………………………………….. ………..10 2. Organisation et configuration …………………………………………….19 a) Maître du bus I2C (master) ………………………………………..19 a.1 - organigramme …………………………………….....…..19 a.2 - configuration des registres du PIC ………………...........20 b) Esclaves du bus I2C………………………………………………….22 Mesure de la température : esclave température………………………………22 - Etude du capteur LM355Z……………………………………..22 Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 3 Centre de BTS - organigramme………………………………………….……23 - configuration des registres du PIC…………………………24 - Mesure de la fréquence : esclave fréquence…………………………………..25 - méthode de mesure de la fréquence………………………… ....25 - organigramme…………………………………………………...27 - configuration des registres du PIC…………………………….27 - Mesure de la luminosité : esclave luminosité…………………………………...29 - Etude du capteur…………………………………………….29 - organigramme ………………………………………………31 - configuration des registres du PIC ………………………...31 III : simulation de fonctionnement……………………………….32 1- Simulation du schéma principal ……………………………………….32 2- Algorithme de fonctionnement…………………………………………33 - Maître ………………………………………………………………..33 - Esclave de température …………………………………………… .33 - Esclave de fréquence ……………………………………………..…34 - Esclave de luminosité………………………………………………..34 3- Programmation ……………..…………………………………………35 IV: Réalisation…………………………………………………….35 1- Circuit imprimé……………………………………………………………….35 2- Réalisation………………………………………………………………….…35 V : Conclusion…………………………………………………….40 VII : Annexes……………………………………………………..41 Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 4 Centre de BTS Introduction générale : Dans le cadre de notre formation Brevet de Technicien Supérieur (BTS) , les étudiants de 2éme année systèmes électroniques doivent réaliser un projet de fin d’étude. Suite à notre programme d’étude, le bus I2C est un cour du microcontrôleur en électronique, consiste à réaliser une communication entre les circuits électroniques (les Pics, les circuits programmables FPGIA….),et nous on a le choix de faire comme projet une maquette didactique I2C qui a le but de faire des Travaux Pratiques de ce cour pour les étudiants de notre spécialité. Notre projet consiste à mesurer la fréquence, température et la luminosité à l’aide des capteurs liés aux pics esclaves communiquent avec un pic maître qui affiche les valeurs des grandeurs dans un afficheur LCD. Le bus I2C est un bus de type série a été développé pour les communications de très courtes distances (de l’ordre du mètre) et pour un débit maximum de 100kbits/sec. Une extension a par la suite été apportée, appelée Fast I2C, permettant d’atteindre un débit de 400kbits/sec. pour réaliser le bus I2C il suffit de pondre deux registres à décalage l’un en émission et l’autre en réception de même fréquence d’horloge. Ou peut se fait à l’aide des circuits programmable PLD, FPGA. De programme intelligent VHDL. Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 5 Centre de BTS I. bus I2C Le bus I2C, dont le sigle signifie Inter Integrated Circuit ce qui donne IIC et par contraction I2C. Le protocole est initialement proposé par Philips mais adopté de nos jours par des très nombreux fabricants. C'est un bus de communication de type série. 1) Généralité sur le bus I 2C Le bus I2C utilise deux lignes de signal permet à un certain nombre d'appareils d'échanger des informations sous forme série avec un débit pouvant atteindre 100 Kbps ou 400 Kbps pour les versions les plus récentes Ceci étant précisé, quels points forts du bus I2C : C'est un bus série bifilaire utilisant une ligne de données appelée SDA (Serial Data) et une ligne d'horloge appelée SCL (Serial Clock). Les données peuvent être échangées dans les deux sens sans restriction . Le bus est multi-maître. Le bus peut travailler à une vitesse maximum de 100 Kbps (ou 400 Kbps) le protocole permet de ralentir automatiquement l'équipement le plus rapide pour s'adapter à la vitesse de l'élément le plus lent lors d’un transfert Un acquittement est généré pour chaque octet de donnée transférée Chaque abonné dispose d'une adresse codée sur 7 bits. On peut donc connecter simultanément 128 abonnés d'adresses différentes sur le même bus, sous réserve de ne pas le surcharger électriquement. Les niveaux électriques permettent l'utilisation de circuits en technologies CMOS, NMOS ou TTL. Figure1 : bus I2C Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 6 Centre de BTS C’est toujours le maître qui génère l’horloge quel que soit le sens du transfert des données. Chaque ligne peut avoir deux états :  ‘0’, qui correspond à l’´etat dominant,  ‘1’, qui correspond à l’état récessif, 2) Les constitutions de la trame du bus  Start condition Au début d’une séquence d’échange, le maitre génère un start condition(S) avant de commencer l’échange de données. Au repos les lignes SCK et SDA sont à l’état haut(relâchées, pour générer un start le maître place d’abord la ligne SDA à 0 en suite il place SCK à 0.  Transmission d’un bit : On place le bit à transmettre sur la ligne SDA ensuite on envoie une impulsion d'horloge sur la ligne SCK. C'est cette impulsion qui informe le slave qu'il doit lire la donnée sur SDA . Figure2 : Positionnement du bus I2C par rapport `a d’autres bus et réseaux Figure 3 : communication entre des circuits par bus I2C Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 7 Centre de BTS  Stop condition : A la fin d'une séquence d'échange, le master génère un stop condition (P) après lequel le bus est de nouveau libre. Pour cela, à partir de la situation SDA=0, SCK=0, le master commence par placer SCK à 1 et place ensuite SDA à 1.  L’acquittement : L’acquittement est l'accusé de réception. Il est placé par le circuit qui reçoit sur la ligne SDA juste après la réception du 8ème bit. C'est l'émetteur qui le lit de la même façon qu'on lit un bit ordinaire. SDA=0 acquittement positif (ACK), SDA=1 acquittement négatif (NOACK),  L’adresse et le bit R/W : Comme on peut brancher plusieurs composants sur un bus I2C, il est nécessaire de définir une adresse unique pour chacun. Elle est codée sur 7 bits A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0. Le maitre qui démarre une séquence d'échange envoie l'adresse du slave juste après le start condition. Comme il y a seulement 7 bits, le maitre envoie à la 8ème position le bit R/W pour indiquer au esclave s'il désire une émission (R/W=0) ou une réception (R/W=1). Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 8 Centre de BTS Le standard I2C supporte maintenant l'adressage sur 10 bits. Comme avec 7 bits on peut adresser jusqu'à 128 composants, cela nous suffira largement. : II. Analyse de projet 1) Cahier de charge Le projet consiste à réaliser une maquette de bus i2c, pour faire une liaison série synchrone entre quatre pics 16f877, le premier joue le rôle de maître (master) , relié à trois boutons et une afficheur LCD qui affiche les informations désirées (température, fréquence et luminosité), c’est lui qui gère la communication entre les autres pic s (esclave). le premier esclave relié à un capteur de température (LM355). le deuxième relié à une source de fréquence Le troisième relié à un capteur de luminosité (lDR) 2) Analyse fonctionnel a) Bête à cornes L’étudiant Les travaux practiques Maquette didactique du Bus I2C La réalisation des Travaux pratiques du bus I2C Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 9 Centre de BTS b) Diagramme pieuvre FP 1 Réaliser des TP de bus I2C pour les étudiants. FC1 La sécurité des matériels et des utilisateurs. FC 2 La consommation de l’énergie électrique. FC3 Il ne faut pas avoir des risques sur le milieu de travail (les salles des TP). c) Diagramme SADT FC2 FC3 FC1 FP1 Maquette de bus I2C Sécurité Les travaux pratiques Étudiants Energie électrique L’environnement Energie électriqu e Commande La réalisation des Travaux pratiques du bus I2C TP I2C TP I2C réalisé Maquette du bus I2C Brevet Technicien Supérieur – Systèmes Electroniques Page 10 Centre de BTS 3) Schéma fonctionnelle : III. Acquisition et configuration 1) PIC 16F877 en mode I2C Le mode I2C du PIC 16F877 peut être configuré en master ou en slave. Il utilise les broches RC3/SCL (Horloge) et RC4/SDA (données). Ces broches doivent être configurées en ENTREE à l'aide du registre TRISC et doivent être munie de résistances de pull-up externes nécessaire au fonctionnement I2C. Les fréquences d'horloges supportées sont 100 kHz, 400 kHz et 1 MHz. L’accès au module en lecture et écriture se fait à l'aide du registre tampon (buffer) SSPBUFF. La transmission et la réception se fait à l'aide du registre à décalage SSPSR auquel nous n’avons pas directement accès. Figure 4 : schéma synoptique de mode i2c en pic16f877  Transmission d’un octet Figure 3 : schéma uploads/Management/ rapport-de-projert-de-fin-d-x27-etude.pdf