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Roger D. HERSCH : Professeur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne Département d’informatique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les microcontrôleurs sont et continueront à être largement utilisés pour les applications de régulation et de commande de processus. Ce sont de véritables micro-ordinateurs intégrés sur une puce de silicium qui comportent une unité centrale, de la mémoire ou une interface à de la mémoire externe, des ports d’entrée-sortie, une interface pour lignes série (RS-232) ainsi qu’une unité de gestion de temps et d’événements. Les signaux d’entrée-sortie du microcontrôleur peuvent être facilement interfacés à des coupleurs optiques afin d’interfacer des capteurs et des actuateurs industriels.
Pratiquement tous les fabricants de microprocesseurs (Motorola, Intel, Hitachi, Texas Instrument, Toshiba, ST Microélectronique-ex SGS-Thomson, etc.) proposent une ou plusieurs gammes de microcontrôleurs. Les microcontrôleurs 4 bits servent essentiellement à des tâches simples. De tels microcontrôleurs sont par exemple utilisés au sein d’objets ménagers grand public, tels que des cuisinières, machines à laver ou aspirateurs. Les microcontrôleurs 8 bits sont capables de répondre à des exigences plus élevées et sont utilisés pour la commande de dispositifs informa-tiques tels que des joysticks, tablettes graphiques et modems. Ils sont également utilisés pour la programmation de petits robots ainsi que pour l’acquisition de données (convertisseurs A/D, etc.). Les microcontrôleurs 16/32 bits sont utilisés pour la commande de machines ou le contrôle de processus, lorsque les contraintes temps réel sont sévères ou lorsque les algorithmes de régulation nécessitent une puissance de calcul importante. Des variantes de microcontrôleurs avec canaux d’accès mémoire direct offrant un grand débit entre mémoire et entrées-sorties sont utilisés dans les applications multimédia et pour le contrôle d’imprimantes laser.
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4. Gestion du temps et des événements
4.1 Principes
Tout système de commande industriel doit être capable de maintenir une horloge indiquant avec précision le temps courant, d’engendrer des signaux de période et de durée données, de compter le nombre d’impulsions d’un signal extérieur et de savoir exactement quand un événement a eu lieu.
Les microcontrôleurs disposent généralement d’un compteur libre (par exemple un compteur 16 bits) qui incrémente sa valeur à chaque flanc d’un signal d’horloge. Lors du passage du compteur de sa valeur maximale à zéro, une interruption est engendrée. La routine d’interruption associée à cette interruption peut maintenir un compteur logiciel de résolution plus élevée (32 ou 64 bits par exemple), afin de disposer à tout moment d’une valeur de temps absolue.
Pour engendrer des signaux de durée programmable par microcontrôleur, le programme lit la valeur courante du compteur libre, calcule la valeur cible en effectuant la sommation de la valeur courante et de l’intervalle de temps considéré et inscrit la valeur cible dans un registre de comparaison. Le flanc de début du signal à synthétiser peut, par exemple, être engendré en activant le bit du port de sortie sélectionné. L’unité de comparaison engendre une interruption dès que le compteur libre atteint la valeur cible. La routine d’interruption correspondante peut donc engendrer le flanc de fin de signal en désactivant le bit qui avait été précédemment activé. Le schéma de principe d’une unité de comparaison est donné à la figure 42.
Le décompte d’événements extérieurs (par exemple flancs montants successifs d’un signal extérieur) peut s’effectuer soit par logiciel, soit à l’aide d’un compteur matériel spécialement prévu à cet effet. Si l’option logicielle est retenue, une interruption est engendrée à chaque flanc (montant, descendant ou les deux) du signal extérieur qui représente l’événement. La routine d’interruption correspondante incrémente un compteur d’événements ce qui permet au programme principal de savoir à tout moment le nombre d’événements qui ont eu lieu.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CLEMENTS (A.) - Microprocessor Systems Design : 68000 Hardware - . Software and Interfacing, PWS Publishing Company, 1997.
-
(2) - HERSCH (R.D.) - Informatique Industrielle - . Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 1997.
-
(3) - MC68331 User’s Manual - . Motorola Inc., 1991 : http://ebus.motsps.com/mcu/documentation/pdf/331umr1.pdf
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(4) - PREDKO (M.) - * - Handbook of Microcontrollers, McGraw Hill, July 1998.
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