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Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instru

Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 1 "Microprocesseur 6809" Plan du cours I.1 Introduction I.2 Architecture du microprocesseur I.3 Architecture externe  Le schéma fonctionnel  L’UAL  L’accumulateur  Le compteur d'instructions  Le registre d'adresses  Le registre d'instructions  Le registre d'état  Les registres temporaires de l'UAL  Les registres généraux  La logique de contrôle II. Introduction au jeu d'instructions du microprocesseur  Le jeu d'instructions  Le code mnémonique  Les modes d'adressage  la pile III. Les interruptions IV. Les interfaces  le P.I.A. (Interface parallèle)  Les mémoires  l'A.C.I.A. (Interface série) Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 2 Historique Le microprocesseur est l'aboutissement de progrès technologiques tant dans les domaines mécanique, informatique et électronique. Quelques dates :  1690 : Pascal invente la machine à calculer entièrement mécanique (addition et soustraction)  1800 : Jacquart invente le métier à tisser avec cartes perforées.  1810 : Invention de l'orgue de barbarie (succession de cartes perforées).  1940 : Premier ordinateur à relais mécaniques (Navy)  1946 : Premier ordinateur à tubes à vide (1800).  1948 : Progrès de la physique quantique avec découverte de l'effet transistor.  1950 : Réalisation des premières mémoires à ferrites.  1958 : Développement du premier circuit intégré (4 à 5 tr/puce).  1964 : Ordinateur à transistors (à base de circuits TTL : 50 transistors dans une puce).  1970 : Premiers circuits L.S.I.- naissance du premier microprocesseur 4 bits avec 1000 transistors sur une puce.  1975 : Naissance du microprocesseur Motorola 6800 (8 bits).  1980 : Apparition du microprocesseur 16 bits avec 50000 transistors sur la puce.  1984 : Apparition du microprocesseur 32 bits avec un million de transistor sur la puce.  1994 : Apparition du Pentium avec 3,5 millions de transistors. C'est en 1971 que le premier microprocesseur est sorti des laboratoires d'Intel. Travaillant sur 4 bits et d'une puissance faible, l'intérêt de ce nouveau composant électronique ne fut pas évident jusqu'à ce que l'idée de le transformer en calculatrice fut trouvée. Sept ans plus tard, l'arrivée du 8088 multiplie déjà cette puissance de calcul par 200. Cette date correspond à la naissance des véritables micro-ordinateurs. Arrivent ensuite les microprocesseurs 68000 et 80286 (16 bits) avec les Macintosh et P.C. que nous connaissons. Ils ont introduit l'image et le son. Ensuite, tout n'est plus qu'une question de course à la puissance de calcul. Chaque bond technologique apporte sont innovation. Aujourd'hui, le multimédia puis le 3 D et le temps réel. Demain, le monde virtuel. Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 3 Principes de base Les premiers automatismes étaient réalisés à partir de la logique câblée selon le synoptique suivant : Les systèmes à logique câblée sont conçus à l'aide de circuits intégrés logiques. Certains de ces circuits font appel à : (Les sorties sont définies uniquement à partir des variables d'entrée) (Les sorties dépendent toujours des entrées mais aussi des états antérieurs) Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 4 Le fonctionnement n'est plus défini par un ensemble de circuits logiques, câblés entre eux, mais par une suite ordonnée d'instructions stockées en mémoire et gérées par cet élément. Nouveau synoptique : Principe de la logique programmée Illustration à partir d'un circuit simple constitué de 3 cases mémoires et 3 portes logique ET, OU et NON. On se propose de réaliser la fonction : A exclusif B Schéma : Initialisation [M1] = A et [M2] = B Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 5 Déroulement : Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 6 Le microprocesseur Définition : Le microprocesseur, noté aussi M.P.U. (Microprocessor unit) ou encore C.P.U. (Central Processing Unit) est un circuit intégré complexe appartenant à la famille des VLSI (Very Large Scale Intégration) capable d'effectuer séquentiellement et automatiquement des suites d'opérations élémentaires. Son rôle : Ce circuit remplit deux fonctions essentielles :  Le traitement des données On parle d'unité de traitement. Cette fonction est dédiée à l'U.A.L. Elle concerne la manipulation des données sous formes de transfert, opérations arithmétiques, opérations logiques....  Le contrôle du système Cette fonction se traduit par des opérations de décodage et d'exécution des ordres exprimés sous forme d'instruction. Puissance d'un microprocesseur Définition : La notion de puissance est la capacité de traiter un grand nombre d'opérations par seconde sur de grands nombres et en grande quantité. Intrinsèquement la puissance se joue donc sur les trois critères suivants:  La longueur des mots : données et instructions (on parle de largeur du bus des données).  Le nombre d'octets que le microprocesseur peut adresser (on parle de largeur du bus des adresses).  La vitesse d'exécution des instructions liée à la fréquence de fonctionnement de l'horloge de synchronisation exprimée en MHZ. L’aspect dimensionnel renseigne assez bien de la puissance du composant. Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 7 Familles des Microprocesseurs: Système à base du microprocesseur 6809. Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 8 Description du microprocesseur 6809 : Le microprocesseur 6809 est un processeur à 8 bits, de haute gamme, dont l'organisation interne est orientée 16 bits. Il est fabriqué en technologie MOS canal N et se présente sous la forme d'un boîtier DIL 40 broches. Il est mono- tension (5V). Il existe en deux versions différenciées par l'horloge. Le 6809 est rythmé par une horloge interne (f=1 MHZ, 1.5 MHZ et 2 MHZ). Le 6809E est rythmé par une horloge externe. Ce dernier est adapté aux applications multiprocesseur. Il présente la particularité de pouvoir être synchronisé par une horloge extérieure. Compatibilité complète entre les deux versions. Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 9 Présentation du brochage :  L’alimentation (Vss - Vcc )  Le bus des données 8 bits (Do à D7) : Ces huit broches sont bidirectionnelles. Elles permettent la communication avec le bus des données interne du microprocesseur. Chaque broche peut "piloter" une (1) Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 10 charge TTL et 8 entrées de circuits appartenant à la famille 6800. Le bus est en logique à trois (03) états.  Le bus des adresses 16 bits (Ao à A15) : Ces broches unidirectionnelles transfèrent l'adresse 16 bits fournie par le microprocesseur au bus d'adresse du système. Mêmes caractéristiques électriques que pour le bus des données. Bus en logique trois états. NB : les adresses sont validées sur le front montant de Q.  Le bus de contrôle : - : Cette broche indique le sens de transfert des données sur le bus des données. Ligne à logique 3 états. Cette ligne est validée sur le front montant de Q. - Les lignes d'état du bus : BA (Bus Available) et BS (Bus State) Information qui permet de connaître l'état du microprocesseur à tout moment. 1er cas : Le microprocesseur est en fonctionnement normal, il gère les bus d'adresses et de données. 2eme cas : Le microprocesseur est en phase de reconnaissance d'interruption pendant deux cycles. Cet état correspond à la recherche des vecteurs d'interruption : set Re , NMI , IRQ , SW1, 2 et 3. 3eme cas : Ce signal apparaît lorsque le microprocesseur rencontre l'instruction de synchronisation externe (niveau bas sur SYNC). Il attend alors cette Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 11 synchronisation sur une des lignes d'interruption. Les bus sont en haute impédance pendant ce temps. 4eme cas : Correspond à l'arrêt du microprocesseur (niveau bas sur HALT ). Le microprocesseur laisse la gestion des bus des données et des adresses à un circuit annexe (contrôleur de DMA). Les bus sont en haute impédance. La ligne BA au niveau haut indique que les bus sont en haute impédance.  Broche d'initialisation set Re : Un niveau bas sur cette broche entraîne une réinitialisation complète du circuit. Conséquences : L’instruction en cours est arrêtée ; Le registre de pagination (DP) est mis à zéro ; Les interruptions IRQ et FIRQ sont masquées ; L’interruption non masquable NMI est désarmée ; Pour que cette ligne soit active, elle doit être maintenue à un niveau bas durant un temps suffisamment long (plusieurs cycles d'horloge). Le schéma adopté est généralement le suivant : Le P.C. est initialisé avec le contenu des vecteurs d'initialisation qui se Trouvent aux adresses $FFFE et $FFFF. Ce contenu représente l'adresse du début du programme qui sera Exécuté par le microprocesseur. Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 12 La broche : HALT (Arrêt du microprocesseur). Un niveau bas sur cette broche provoque l'arrêt du microprocesseur (mais à la fin de l'exécution de l'instruction en cours). Il n'y a pas perte des données. (BA = BS = 1) Dans ce uploads/Philosophie/ cours-6809-ci 1 .pdf