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ADC Microcontrôleur MSC1210

ADC Microcontrôleur MSC1210. Contenu du module __ 1) Notions de bases en électronique numérique - Technologie des circuits intégrés logiques. - Matrices à diodes, codeurs, décodeurs, transcodeurs, PAL, EPLD, mémoires mortes ROM , PROM , EPROM, EEPROM, FLASH…

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ADC Microcontrôleur MSC1210

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Presentation Transcript

  1. ADC • Microcontrôleur • MSC1210

  2. Contenu du module __ 1) Notions de bases en électronique numérique - Technologie des circuits intégrés logiques. - Matrices à diodes, codeurs, décodeurs, transcodeurs, PAL, EPLD, mémoires mortes ROM , PROM , EPROM, EEPROM, FLASH… - Bascules D , registres et mémoire vive RAM 2) Microcontrôleurs - Généralités sur les architectures - Etude de l'architecture Von Newman. - Instructions et modes d'adressage de la famille 8051 - Les ports d'entrées/sorties numériques - Les entrées analogiques - Les timers - Les sorties PWM - Les entrées de capture - Les ports d'entrées sorties séries SCI et SPI

  3. Technologie des circuits intégrés logiques. _____ Niveaux logiques en électronique Fonctions logiques avec des composants discrets - Diodes et résistances - Transistors bipolaires en commutation - Transistor MOS Fonctions logiques en circuits intégrés - Notion de famille - Les circuits intégrés TTL - Les circuits intégrés CMOS - ECL10k et ECL100K et autres technologies

  4. Les circuits intégrés TTL • (Transistor to Transistor Logic) • ____ • Alimentation • -Vcc = 5 volts tolérance 5% • 2)Etage d'entrée • - transistor à plusieurs émetteurs • - intensité d’entrée • 3)Etages de sortie • - Sortie push-pull • - Sortie à trois états • - Sortie à collecteur ouvert • 4) Niveaux logiques • - des entrées • - des sorties • 5)Rapidité, temps de transfert • 6)Les sous-familles L , H, S, LS, F

  5. Circuit intégrés 7400 ____

  6. Circuit intégrés 7400 ____

  7. Les circuits intégrés CMOS • (Complementary Metal Oxide Semiconductor) • ____ • Alimentation de 3 à 18Volts • Niveaux logiques • Propriétés électriques • Description d’un inverseur logique • Les sous-familles HC et HCT • LVCMOS 3.3V, 3.0, 2.5, 1.5, 1.2 et 1.0V

  8. Autres technologies ECL10k et ECL100K I2L

  9. Décodeurs, encodeurs, transcodeurs ROM, PAL, FPLA, FPGA Décodeur - Définition - Exemple - Réalisation avec une matrice à diodes 'ET', - Application au décodage d'adresses (voir Td) Encodeur - Définition - Exemple - Réalisation avec une matrice à diode 'OU' - Application encodage des touches d'un clavier (voir Td) Transcodeurs - Définition - Exemple : BCD -> 7 segments ( voir Td) - Applications: - Mémoires mortes ROM, PROM, UVPROM, EEPROM, FLASH - Réseaux logiques PAL, GAL ... - Réseaux logiques FPLA

  10. Registres et mémoires vives. • A) Bascules (rappels) • - RS • - RSH • - D active sur niveau d'horloge • - D active sur front d'horloge • B) Registres • - à chargement et lecture parallèle • - à décalage • - Utilisations des registres : • - mémoires de travail dans les mP • - organes d'entrées sorties • - convertisseur parallèle - série et série -parallèle • C) Les mémoires vives (RAM) • - Description, organisation, capacité • - Bipolaires ou CMOS • - Statique ou dynamique

  11. Conversion de données Généralités - Grandeur binaire - " analogique - " numérique (ou digitale) Convertisseur analogique-numérique (CAN ou ADC) - Définition - Exemple simple - Pas, quantum, résolution, précision et linéarité Convertisseur numérique-analogique (CNA ou DAC) - Définition - Exemple Fonctionnement des CNA - Le réseau R/2R à commutation de tension - Le réseau R/2R à commutation de courant Fonctionnement des CAN - Convertisseur à simple rampe - Convertisseur à double rampe (précis mais lent) - Par comptage (pas utilisé) - Par approximations successives - Convertisseur FLASH - Sigma-delta

  12. Fin de conversion Tension à convertir + Comparateur - Compteur binaire H Raz 20 21 22 2n-1 Générateur de rampe & Raz N Horloge Top départ Convertisseur à simple rampe

  13. K C -Vref Vr = a.t avec a =Vref/RC R Générateur de rampe

  14. n Compteur binaire H Raz Horloge & N Logique de contrôle Top départ K1 V 1 K2 -Vref 2 Fin C R Convertisseur à double rampes

  15. Q0 Compteur n bits CNA Réseau R/2R H Horloge & Comparateur Fin Départ Raz Qn-1 V Tension à convertir Sortie numérique Convertisseur par comptage

  16. Q0 RAS n bits D CNA Réseau R/2R Horloge H Fin Départ Raz Qn-1 V Tension à convertir Sortie numérique Convertisseur à registre à approximations successives

  17. Vcc= 10 V U Transcodeur C D0 V3 B V2 A D1 U C B A D1 D0 V1 0 < U < V1 0 0 V1 < U < V2 0 1 V2 < U < V3 1 0 V3 < U < Vcc 1 1 Convertisseur "flash" (Principe)

  18. Microcontrôleurs Architectures - Von Neumann - Harvard Jeu d'instructions - complexe CISC - réduit RISC Programme - Localisation, adresse de démarrage (reset) - Déroulement d'un programme Langages - langage machine, assembleur - langage C, compilateur, éditeur de liens(linker)… Mise au point et transfert dans la cible - programmateur - simulateur - émulateur

  19. Adresses Mémoire Données Unité de Traitement Données Périphériques Mémoire Programme Architecture Von Neumann

  20. Mémoire Données et Périphériques Adresses Instructions Adresses Données Unité de Traitement Mémoire Programme Instructions ou Constantes Données Architecture Harvard

  21. Les périphériques intégrés aux microcontrôleurs Ports d’entrées/sorties parallèles Ports d’entrées/sorties séries -Synchrones (SPI) -Asynchrone (SCI , I2C,CAN…) Compteurs ou Timers Générateurs PWM Entrées de capture Convertisseurs analogiques/numériques

  22. 0 Bus De DONNEES Broches SORTIES Ou ENTREES 1 1 0 1 0 0 1 Signal de Validation Port d’entrées/sorties parallèles

  23. Sélection Direction Bus de données Broche d'entrée/sortie D Q D Q Validation écriture H H Sélection Direction Bus de données Broche d'entrée/sortie Principe de fonctionnement d'un bit du port // SORTIE ENTREE

  24. Registre d'émission Registre de réception Données Commande de décalage Horloge Communication série synchrone A chaque front d’horloge un bit est envoyé, il faut 8 fronts pour transférer les 8 bits

  25. Buffer d'émission Buffer de réception Données 1 0 0 1 1 1 0 1 S F P Registre d'émission TX Registre de réception RX Horloge de décalage 1 Horloge de décalage 2 Registres de configuration Registres de configuration Communication série asynchrone L’horloge 2 se synchronise grâce aux bits « s » et « f » (start et stop)

  26. Entrée externe Compteur 8 ou 16bits Prédiviseur Horloge système Débordement Vers le bus de données registres de contrôle Compteur / Timer

  27. Valeur à comparer CMP Comparateur patte de sortie PWM R Q S Horloge système Compteur/Timer Prédiviseur RAZ Comparateur Période PR Autorisation Timer PR CMP Sortie PWM Ton T Génération automatique d'un signal PWM

  28. Le microcontrôleur MSC 1210Y5 • Architecture dérivé du 8051 (mais 3 fois plus rapide) • Bus de données 8 bits • Bus d'adresses 16 bits commun aux données et aux instructions • Jeu d'instructions complexe (CISC) • - 32k mémoire flash (programme) • - 1280 octets de RAM interne (256 octets + 1024 octets) • Périphériques : • Entrées/sorties numériques, entrées analogiques • Timers • Ports de communication série • etc.. • Tcycle = 4.Thorloge

  29. Documentation (Datasheets) • msc1210ug.pdf documentation détaillée • msc1210y5.pdf description du circuit intégré • 80C51_FAM_PROG_GUIDE_1.pdf Instructions du 8051 • sbau073.pdf carte de développement (schéma, borniers…) • A51.pdf assembleur, editeur de liens, etc… • C51.pdf compilateur

  30. FFFF F800 F7FF 8000 7FFF 0000 FFFF 0000 2k Boot ROM Mémoire programme Externe(/PSEN=0) Mémoire programme Interne (FLASH) 32k octets Mémoire programme Externe(/PSEN=0) Mémoire programme Adresse de la première instruction (RESET) : 0x0000 Mode microcontrôleur Mode microprocesseur (patte /EA=1) (patte /EA=0)

  31. FFFF 0400 03FF 0000 SRAM externe MOVX SRAM interne (1k) MOVX FF 80 7F 07 00 RAM Accès indirect MOV @R0/R1 RAM Accès direct ou indirect MOV 00-FF R0…R7 R0…R7 FF 80 Registres Périphériques Accès direct MOV 80-FF Mémoires données (RAM)

  32. Les principaux registres - Le registre A est un accumulateur 8bits. - Le registre B est utilisé par MUL et DIV ou comme registre auxiliaire. - Les registres auxiliaires R0, R1….R7 sont situés par défaut aux adresses 00…07 de la RAM mais on peut les affecter à d'autres adresses 08..0F, 10..17 ou 18..20. - Le compteur ordinal PC (16 bits) contient l'adresse de l'instruction à exécuter. - Les 2 registres DPTR0 et DPTR1 sont des registres 16 bits surtout utilisés pour l'adressage indirect externe. - Le registre de statut PSW se positionne en fonction du résultat des opérations - Le pointeur de pile SP (8bits) .

  33. Modes d'adressage Immédiat: la donnée est codée à la suite de l'instruction Ex : MOV A, #55h Direct: la donnée se trouve à une adresse de la RAM Ex : MOV A,30h Indirect: l'adresse de la donnée est dans un registre auxiliaire R0 ou R1 Ex : MOV R0, #30h MOV A,@R0 Externe indirect: l'adresse de la donnée est dans le registre DPTR Ex : MOV DTPR,#02A9h MOVX A,@DPTR On peut utiliser R0 si l'adresse est comprise entre 0000 et 00ff MOVX A,@R0 Code indirect : permet accéder à la mémoire programme (utile pour des données fixes : tables , chaînes..) Ex : MOVC A,@A+DPTR l'adresse est calculée en ajoutant A et DPTR

  34. Mode d'adressage « bit » • On peut positionner individuellement certains bits • les 128 bits des adresses RAM : 20…2F bits 00..7F • les bits des registres : 80, 88,90,98,….F8  bits 80..FF • EX : SETB 87h ; met à 1 le bit 7 du port P0 • CLRB 04h ; met à 0 le bit 4 de l'adresse 20h

  35. Le jeu d'instructions • Arithmétiques: • ADD, ADDC, SUBB, INC, DEC,MUL, DIV, DA • Logiques: • ANL, ORL,XRL,CLR,CPL, RL,RLC,RR,RRC,SWAP • Transfert de données: • MOV, MOVX, MOVC, PUSH, POP, XCH,XCHD • Bit : • SETB, CLR, CPL… • Branchements et sauts : • SJMP,LJMP, JZ, JNZ, JC,JNB,JC,JNC,CJNE,DJNZ… • LCALL, RET… • NOP

  36. Déroulement d'un programme - Exécution séquentielle des instructions à partir de l'adresse 0x0000 - Sauts, sauts conditionnels - Sous-programmes - Interruptions

  37. Ecriture d'un programme • Edition: Ecriture des Fichiers SOURCES • - en langage machine (.a51) • - en langage C (.c) • Assemblage: Transformation des fichiers SOURCES en BINAIRES • Edition des liens: Création du fichier EXECUTABLE (.hex) • Programmation: Transfert dans la mémoire programme du composant • Mise au point (débogage): • - Simulation • - Emulation

  38. Outils de développement pour 8051

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