Objectifs - Université de Poitiers

Architecture des système à microprocesseur et microcontroleur 2

Objectifs

● Connaitre le vocabulaire associé aux microprocesseurs et microcontroleurs

● Etre capable de programmer un microcontroleur en langage C pour répondre à un cahier des charges

● Etre capable d'utiliser les outils de développement d'une application à microcontroleur


Organisation

➢ 7 CM➢11 TD➢9 TP notés➢2 Controles


Introduction Architecture des systèmesà microprocesseur Microcontrôleur

Pourquoi des système à microprocesseur ?

Besoin grandissant de systèmes intelligents capables de s'adapter rapidement à un changement ou une commande

Dans quels domaines ?

Tous les domaines, grand public et industriels● Automobile (ABS, commande au volant,etc.)●Industriel (automatisation des chaine de production),●Téléphonie,●Électromenager,●Domotique,●Ludique (console de jeu, jeu télécommandés, etc.),●Etc.



Objectifs des systèmes à microprocesseur ?●Acquérir des entrées (logiques et/ou analogiques) représentant l'état du système●Interpreter l'état actuel et calculer l'état futur du système●Agir sur des sorties (logiques et/ou analogiques) de façon à placer le système dans le nouvel état

Les besoins : un système capable de

●Communiquer avec le monde extérieur afin de ● Récupérer l'état du système (lire des entrées),● Placer le système dans son nouvel état (écrire sur des sorties)

●Réaliser des calculs



Comment ?●La logique cablée

● Rapide mais encombrante, durée d'étude longue, difficile à maintenir

●Les circuits logiques programmables : ● Gain de place en intégrant la solution en logique cablée dans un

même boitiers.

●Les systèmes à microprocesseur ou microcontroleur :● Moins rapide mais temps d'étude réduit et maintenance plus

facile



Constitution

CPU

MemoireProgramme

(ROM)

Décodage d'@

SYSTÈME MICROPROGRAMMÉ

MemoireDe Données

(RAM)

Décodage d'@

ADRESSE

DATA Décodage d'@

Périphériqued'E/S

Décodage d'@

Périphériqued'E/S

CPU : Central Processor Unit



Constitution

La communication entre les différents éléments est assurée par :

● Un bus d'adresse unidirectionnel CPU � périphériques

● Un bus de données bidirectionnel CPU � périphériques

● Des lignes de commande (R/W, OE, etc.) unidirectionnelles CPU � périphériques

BUS : ensemble de plusieurs lignes qui changent de valeurs en même temps



L'unité de traitement

A

PC

Registres Internes

DécodeurSéquenceurd'instructions

ADRESSECPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

DATA

UAL

UAL : Unité Arithmétique et Logique

Accumulateur : zone mémoire interne au microprocess eur utilisée par l'UAL pour stocker les données le temps d'un calcul.



Déroulement d'un programme

Addition de la valeur 3 à une variable V=12 stokée en mémoire de données

V�V+3




A

PC


Registres Internes

DATA

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

ADRESSE

12

E0E3




A

PC


Registres Internes

ADRESSE

DATA

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

R 12

E0E3

(E0E3)




A

PC


Registres Internes

ADRESSE

DATA

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

R12




12

PC


Registres Internes

ADRESSE

DATA

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

12

12




12

PC


Registres Internes

ADRESSE

DATA

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

12

3

3




15

PC


Registres Internes

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

ADRESSE

DATA

12




15

PC


Registres Internes

CPU

MemoireDe données

Memoireprogramme

ADRESSE

DATA

15




Pour effectuer l'opération V=V+3, le microprocesseur effectue 3 opérations :

● Charger le contenu de la RAM dans l'accumulateur A,● Additionner la valeur 3 au contenu de A et placer le résultat

dans A,● Écrire le contenu de A en mémoire RAM.

Chacune de ces opérations correspond à une instruction élémentaire du microprocesseur



Qu'est ce que c'est ?

Un microcontroleur est l'intégration sur une même puce, dans un seul boitier d'un microprocesseur et de ses périphériques.

MemoireProgramme

(ROM)Décodage d'@

MemoireDe Données

(RAM)

Décodage d'@

MICROCONTROLEUR Décodage d'@

Décodage d'@

ADRESSE

DATA

Périphériqued'E/S

Périphériqued'E/S

Microprocesseur



Sa mise en œuvre nécessite :

MemoireProgramme

(ROM)Décodage d'@

MemoireDe Données

(RAM)

Décodage d'@

MICROCONTROLEUR Décodage d'@

Décodage d'@

ADRESSE

DATA

Périphériqued'E/S

Périphériqued'E/S

Microprocesseur

ValimGND

Lignes deprogrammation



Critères de choix :

● Taille du bus de données● Taille de sa mémoire programme,● Fréquence max de fonctionnement,● Jeu d'instruction RISC ou CISC,● Périphériques disponibles,● Possibilités d 'extension mémoire

RISC : Reduce Instruction Set Computer, microcontroleur à jeu d'instruction réduit

CISC : Complex Instruction Set Computer, microcontroleur à jeu d'instruction complexe



Programmation

Le microcontroleur comprend le code machine : code binaire interprété par le décodeur d'instructions qui le divise :

● en code opération pour l'UAL,● Signaux de commandes,● valeurs des bus.

Code machine est complexe, non intuitif et très proche de la machine donc très rarement utilisé par le programmeur. Généralement une instruction en langage machine correspond à une opération élémentaire du microcontroleur.

On programme en langage évolué (C, JAVA, etc.) puis on utilise un compilateur pour traduire notre code en langage machine compris par le microcontroleur. Cela nécessite une chaine de développemnt adaptée.

Compilateur : logiciel qui traduit un programme sai si en langage évolué en langage machine



Programmation

Algorithme Langage C Assembleur Code machine en hexadécimal (binaire)

V��V+3 V=V+3 ; LDI R30, 0x33ADD R5,R30

E0E3 (1110000011100011)0E5E (0000111001011110)

Documents

Objectifs - Université de Poitiers