Programme Formation Concevoir un système embarqué à base de microcontrôleurs

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Gérard Dumais
il y a 7 ans
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1 Durée Programme Formation Concevoir un système embarqué à base de microcontrôleurs 3 jours Synopsis L offre des microcontrôleurs 8, 16, et 32 bits permet de concevoir tous les types de systèmes embarqués allant des plus simples ou plus performants. L objectif de la formation est d abord de comprendre leurs spécificités et leur fonctionnement afin de faire un choix judicieux parmi les références existantes en termes de consommation, prix et performance. Dans une second temps, nous mettrons en œuvre quelques périphérique des microcontrôleur (Liaison série, SPI, Convertisseur A/N ) Une application (fil rouge) permettra d introduire chacun des thèmes abordés de façon pratique. Prérequis Quelques bases de programmation en C pourront aidée à la réalisation des applications. Programme sur 6 demi-journées (6 séances) 1. Caractéristiques principales des microprocesseurs / microcontrôleurs (1 séance) Architecture interne des Microcontrôleurs (1 séance) Echanges de données série (1 séance) Critère de choix d une architecture à microprocesseur / microcontrôleur (1 séance) Les microcontrôleurs 16 et 32 bits (2 séances)... 4 Support pédagogique Power Point Diapo en format papier Datasheet de microcontrôleur Microchip Vidéo commerciale NXP (I2C) Vidéo See How the CPU Works Matériel pour les applications et les démonstrations PC portable Oscilloscope, sonde, picoscope Logisim MikroC Pro for PIC, EasyPic v7, PIC16F877

2 Ecran LCD Câble USB/Série Module de liaison sans fil ZigBee Carte ARM Cortex M4 Carte PIC32 Carte PC embarquée Raspberry PI Plan détaillé : 1. Caractéristiques principales des microprocesseurs / microcontrôleurs (1 séance) Comprendre le fonctionnement global d un microprocesseur Savoir discerner les périphériques qui nous seront utiles pour une application Comprendre la chaîne de développement logicielle : Du langage de programmation au langage machine. Architecture interne d un microprocesseur. Jeux d instruction et exécution des instructions dans un microprocesseur. La chaîne de développement logicielle. Exercice : Etude des instructions assembleurs présentées dans la datasheet du PIC16F877 (Doc datasheet PIC 16F877). Appréhender les notions de code source, code machine, librairies Architecture interne des Microcontrôleurs (1 séance) Comprendre la différence entre un microcontrôleur et un microprocesseur Appréhender les différents périphériques internes que peut posséder un microprocesseur L organisation matériel d un microcontrôleur : CPU, ports série/parallèle, compteurs/temporisateurs, convertisseurs analogique/numérique, Watchdog, etc. Les type de mémoires ROM / RAM Notions de debuggage Exercice : Extraction de quelques caractéristiques importantes issues de la datasheet. Sur la carte MikroE EasyPIC 7, repérage des périphériques externes du microcontrôleur. (Doc TD_reperage EasyPIC 7) Travaux pratiques : (Doc TP_ADC)

3 FIL ROUGE : Mesure d une tension de charge d une batterie par conversion A/N puis affichage sur un écran LCD. Activation d un bit d un PORT si la valeur numérisée dépasse un seuil. 3. Echanges de données série (1 séance) Appréhender les différentes caractéristiques d une transmission de donnée série. Choisir sa liaison numérique en fonction de son application. Programme Les liaisons séries Synchrones et Asynchrones Caractéristiques d une liaison : Débit, Half/Full duplex, mono/multi master, mono/multi slaves. Le contrôle de l intégrité des données : Parité, CRC, code de Hamming. Les différents bus existants et leurs applications : RS232, SPI, I2C, CAN (Doc datasheet et Application Notes) Travaux pratiques : (Doc TP_RS232) Communication entre un PC et un microcontrôleur. Communication entre un PC et la carte ATMEL ZigBee (FIL ROUGE). 4. Critère de choix d une architecture à microprocesseur / microcontrôleur (1 séance) Comprendre où se situe le microprocesseur parmi les multitudes de systèmes numériques existants Connaitre les grands acteurs du domaine de l électronique numérique Retrouver un processeur répondant à un cahier des charges. Les différentes architectures numériques : Du microcontrôleur à l ASIC (Doc architecture_reconfigurable) Les architectures : ARM, MIPS, X86 Les grands fabricants de microcontrôleurs : FREESCALE, MICROCHIP, ATMEL, TI, NXP, ST, etc Critères de choix : E/S, CAN, bus de communications, PWM, consommation, performance, taille du programme, taille des données Démonstration : Visite des sites internet constructeurs et découverte des familles de processeurs proposées. Décryptage des informations visualisées dans les tableaux comparatifs en ligne. Distinction entre les informations technique/technologique et les informations marketing. Travaux Pratiques :

4 Sélectionner le microcontrôleur correspondant à votre application via les informations et datasheet disponible sur le site web des fabricants. (Doc choix_µc) 5. Les microcontrôleurs 16 et 32 bits (2 séances) Comprendre les avantages et inconvénients que vont apporter les processeurs 16 bits et 32 bits. Faire la différence entre microcontrôleur / microprocesseur / SOC Travaux Pratiques : Réalisation du système de réception ZigBee et de serveur Web en utilisant un processeur 32 bits ARM Cortex M4.

5 Module 0 : Batterie Tension analogique Carte 1 : Microcontrôleur Conversion Analogique/Numérique Pilotage du module Zigbee Transmission série RS232 Module 2 : Zigbee émission Module autonome Transmission sans fil ZIGBEE Module 3 : Zigbee réception Module autonome Transmission série RS232 Carte 4 : Processeur ARM 32 bits Réception des valeurs de tension Envoi des informations en Ethernet Transmission série Ethernet PC 5 : Client web Envoi d une requête web Réception de la valeur dans le navigateur

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