Connaître et programmer les microcontrôleurs par la pratique

Khamis Youssouf

Description

On rencontre ces vingt dernières années de plus en plus des systèmes àmicroprocesseurs qui ont envahi notre quotidien du domaine du grandpublic au démotique en passant par les domaines du bricolage. La miseen place de ces systèmes embarqués passe indispensablement par laconnaissance des microcontrôleurs notamment ARDUINO, STM32 etPIC. Dans les formations d’ingénieur ou technicien on initie souvent lesapprenants par la connaissance la programmation des microcontrôleurs8 bits afin de leur faciliter la connaissance des différents modules quepeut composer ce microcontrôleur 32 bits. Dans le cadre de cet ouvrage,nous présentons en détail les principaux modules des microcontrôleursde la famille PIC16F, notamment les entrée-sortie, numériques, leconvertisseur analogique numérique, les différents modules timer, lesprotocoles de communications notamment UART, SPI, I2C et lesdifférentes sources d’interruption (externe changement des états,débordements, timer...). Ces exemples et activités documentés etcorrigés sont associés à chacune des notions abordées dans cet ouvrage.

Sujets

• Littérature Tchadienne
• Ingénierie

Informations

• Publié par: Toumai Editions
• Date de parution: 01 juillet 2021
• Nombre de lectures: 23
• EAN13: 9782376701439
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

Connaître et programmer les
microcontrôleurs par la pratique

Cours et activités documentés et corrigés















































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KHAMIS YOUSSOUF













Connaître et programmer les
microcontrôleurs par la pratique

Cours et activités documentés et corrigés













Editions Toumaï
L’éditeur de nouveaux talents
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ISBN : 978-2-37670-143-9








Cet ouvrage a fait l’objet d’une deuxième publiation aux Éditions Toumaï en Juillet 2021
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Avant-propos

Durant les années cinquante la réalisation d’un cahier de
charge dans le domaine de l’ingénierie faisait appel à
l’association des relais électromécaniques et des organes
pneumatiques afin d’assurer un fonctionnement donné. Des
soucis refont surface dans la mesure où quelques spécifications
du cahier de charge changent ce qui oblige les ingénieurs de
l’époque de refaire en partie ou dans certains cas complètement
le câblage. Cette notion est connue sous le nom de la logique
câblée ce qui veut dire qu’à chaque cahier de charge un câblage
est dédié. Or ceci présente des inconvénients notamment le
temps d’exécution du câblage qui engendre de coûts
supplémentaires et le manque de flexibilité afin de s’adapter
conformément à un de cahier donné. Au début de la décennie
soixante un autre composant essentiel logeant des centaines
voire de milliers de transistors à l’époque voit le jour avec la
possibilité de réaliser plusieurs opérations logiques. Ce
composant est le processeur en anglais Central Processor Unit
qui présente la capacité d’adaptation d’un cahier de charge
donné par du simple codage informatique c’est ce qu’on appelle
la logique programmée. Un processeur est l’organe principal des
ordinateurs, tablettes et téléphones que nous rencontrons dans
notre quotidien et qui a la capacité d’exécuter des milliards
d’instructions en une seconde. De façon simpliste un processeur
est composé d’une unité arithmétique logique UAL (en anglais
Aritmetic Logic Unit) qui est chargée d’effectuer les opérations
arithmétiques (addition, soustraction...) et logiques
(comparaison), des mémoires qui stockent les données et des
bus de données/d’adresses. À ces éléments s’associent des
périphériques d’entrées et de sorties qui permettent d’interagir
avec le monde extérieur.
De nos jours on rencontre dans le même boîtier un
processeur, des périphériques d’entrées/sorties, des fonctions
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Timers/ADC, des interruptions afin de former ce qu’on appelle
microcontrôleur. Les grandes familles de microcontrôleurs sont
notamment celles de MICROCHIP scindés en deux groupes, qui
sont les PIC des plus standards par exemple les familles PIC10,
PIC12 ou PIC16-PIC18F aux plus sophistiqués telles que les
familles de PIC24 et PIC32MX. Le deuxième groupe de
microcontrôleurs de chez MICROCHIP est la famille AVR et
les plus célèbres d’entre eux sont les cartes ARDUINO utilisés
dans beaucoup d’application de types amateurs. On rencontre les
familles ST de chez STMicroelectronics qui est un constructeur
franco-italien avec des microcontrôleurs 8 bits et son célèbre
STM32 basé sur une architecture ARM que l’on trouve sur le
marché à des prix relativement faibles.
Dans le cadre de cet ouvrage nous allons nous intéresser
sur les premières familles des microcontrôleurs PIC et
particulièrement à la famille PIC16F nommée Mig-Range. Les
raisons de ce choix sont leur facilité de mise en œuvre en termes
de programmation car ils présentent des ressources minimales
mais nécessaires pour faciliter la compréhension aux débutants
et leur donner accès aux principales fonctions, ensuite leur
performance notamment la vitesse qui pourra attendre jusqu’à
20MHz avec une possibilité d’activer des horloges internes. Il
faut remarquer que la plupart des microcontrôleurs PIC16F
présentent de similitudes en ce qui concerne leurs ressources
internes tels que les modules Timer0, USART, ADC…bien
qu’ils puissent dans certains cas avoir des différences sur
certaines ressources et en particulier sur les registres associés à
ces derniers.
Cet ouvrage offre une large information sur l’architecture
interne des principaux modules des microcontrôleurs PIC16F, la
manière la plus détaillée possible pour activer les différents bits
des registres de ces modules afin de les programmer et rendre ce
programme portable, à chaque module un exemple d’application
pratique et des activités qui sont sous forme de mini-projets sont
proposés avec leurs corrigés documentés. Les microcontrôleurs
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PIC16F étant nombreux donc nous avons fait le choix sur le
PIC16F690 pour la présentation des différents modules et
l’expérimentation pour tester les codes développés.
Cet ouvrage est subdivisé en cinq principaux chapitres
répartis comme suit :
Chapitre I consacré aux entrées et sortie ou Input Output.
Il est de coutume qu’un microcontrôleur doit agir avec le monde
qui l’entoure afin de jouer pleinement son rôle dans un système
embarqué dans le cas contraire il ne servira à rien. Par exemple
pour contrôler un chauffage d’une enceinte et arrêter ce dernier
lorsqu’une consigne est atteinte, le système embarqué destiné
pour cette application aura nécessairement besoin d’une prise de
température et d’un mécanisme de coupure de courant ce qui
impose de connaître les entrées et sortie.
Chapitre II quant à lui est réservé à la conversion
analogique numérique, notion indispensable pour faciliter
l’interfaçage entre un microcontrôleur et un capteur analogique.
Par exemple contrôler le débit d’eau dans une installation
quelconque à l’aide d’un capteur analogique, le microcontrôleur
utilisera impérativement son convertisseur analogique
numérique pour assurer cette acquisition.
Chapitre III montre l’importance et les applications des
Timers dans un microcontrôleur. Ce sont des modules très
important dont le nombre varie d’un microcontrôleur à un autre
et qui permettent de compter des processus ou des durées. Par
exemple lorsqu’un utilisateur souhaite qu’après une durée
donnée un évènement se déclenche, le système embarqué
associé à cette tâche fait appel à des ressources comme des
Timers.
Un quatrième chapitre dédié aux protocoles de
communications est décrit. Dans le monde industriel il existe
plusieurs protocoles qu’on utilise de l’UART au SPI/I2C en
passant par les bus CAN/I2C pour communiquer entre différen