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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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3. Interruptions
3.1 Principes
L’état des signaux de sortie d’un microcontrôleur est connu, car ceux-ci sont engendrés par programme, puis mémorisés sur les ports de sortie. Par contre, l’état d’un signal à l’entrée du microcontrôleur n’est connu qu’au moment où il est échantillonné, c’est-à-dire au moment où le programme lit la valeur du signal sur le port d’entrée considéré. Par conséquent, si le processeur doit réagir rapidement à une modification d’état d’un signal d’entrée, il devrait lire de manière répétitive le port d’entrée correspondant (scrutation continue). Cependant, dans un système temps réel, il est interdit de gaspiller le temps de calcul du processeur dans des boucles d’attente actives.
Afin d’agir sur un événement extérieur sans nécessiter de scrutation continue, les processeurs possèdent un mécanisme d’interruption. Celui-ci offre la possibilité de modifier le déroulement du programme lors de l’occurrence d’un événement extérieur. L’adjonction au processeur d’une ligne spéciale intitulée ligne d’interruption permet, lorsque cette ligne devient active, d’engendrer une requête d’interruption. Lors d’une interruption, le processeur appelle automatiquement une procédure qui se trouve à une position prédéfinie, intitulée routine d’interruption.
Tout se passe comme si une instruction CALL était insérée juste après l’instruction en cours au moment où la requête d’interruption devient active. La position dans le programme où la routine d’interruption est appelée est inconnue. La routine d’interruption doit s’exécuter de manière transparente : après retour au programme interrompu l’état du processeur doit être exactement le même qu’avant l’interruption. Ceci implique que ladite routine d’interruption doit sauver au début de son exécution tous les registres qu’elle va utiliser, y compris le registre d’état contenant les fanions.
En spécifiant au processeur l’adresse de la routine d’interruption et en introduisant la possibilité d’inhiber temporairement le mécanisme d’interruption, on obtient un système d’interruption minimal parfaitement fonctionnel.
Lors d’une requête d’interruption, le processeur sauve...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CLEMENTS (A.) - Microprocessor Systems Design : 68000 Hardware - . Software and Interfacing, PWS Publishing Company, 1997.
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(2) - HERSCH (R.D.) - Informatique Industrielle - . Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 1997.
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(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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