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RÉSUMÉ
Cet article rappelle l’architecture globale d’une chaîne d’acquisition et de traitement de données par microprocesseur avant de se focaliser sur le traitement matériel et logiciel de l’information. Il situe tout d’abord le microprocesseur dans son environnement, décrit les différents circuits périphériques existants (servitude, d’interface…), et la conception de la partie relative à leur exploitation. Sont détaillées ensuite les particularités relatives à la programmation : l’exécution en temps réel, le choix important du langage de programmation et la gestion des interrupteurs.
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This article recalls the overall architecture of an acquisition and data processing chain via a microprocessor before focusing on information processing hardware and software. The microprocessor is presented in its environment, the various existing peripheral circuits (slave, interface, etc.) are described and the design of the part related to their operation is explained. The specificities of programming are then detailed: the real-time operation, as well as the importance of choice of the programming language and switch management.
Auteur(s)
-
Paul SENTE : Ingénieur principal, chef de service à l'Université catholique de Louvain (UCL, Belgique) - Responsable du laboratoire LACTION (actionneurs et capteurs intelligents) - Membre du centre de recherche en mécatronique (CEREM) - Chargé de cours à l'ECAM (Haute École Léonard de Vinci, Belgique)
INTRODUCTION
Dans cet article, on se propose de rappeler l'architecture d'une chaîne d'acquisition et de traitement de données par microprocesseur en y distinguant les composantes fondamentales et en illustrant leurs rôles particuliers par des exemples choisis. Ce large tour d'horizon comprend deux fascicules : le premier [R 525v2] était consacré aux capteurs et aux chaînes de mesure qui y sont associées tandis que celui-ci se focalise sur le traitement matériel de l'information tout en soulignant quelques précautions particulières relatives à la mise en œuvre du logiciel.
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2. Particularités relatives à la programmation
2.1 Travail en « temps réel »
L’exécution des programmes « en temps réel » suppose simplement que les informations soient traitées par le microprocesseur au moins à la même cadence que celle à laquelle le monde réel les fait varier ou, à tout le moins, celle à laquelle il est nécessaire de les numériser pour qu’elles permettent une perception correcte de la grandeur à mesurer. A contrario, le traitement en temps différé concerne des données préalablement stockées et qui n’ont donc plus rien à voir avec l’état actuel des grandeurs mesurées.
À notre niveau de complexité algorithmique relativement faible, le principal problème sera de garantir qu’un échantillon de mesure est bien lu avant de disparaître. Ceci implique une organisation du programme telle qu’une tâche donnée, bien qu’initiée par un évènement extérieur, ne puisse pas empêcher l’exécution des autres tâches. On résout généralement facilement ce problème en faisant traiter les évènements dont la survenance n’est pas prévisible à un instant donné, par une interruption (voir § 2.3). S’il y en a plusieurs (fin de conversion de CAN, demande d’émission d’une donnée vers l’extérieur, échéance de temps de la RTC...) on aura intérêt à disposer d’un microcontrôleur muni d’une gestion d’interruption à plusieurs niveaux de priorité. Le cas échéant, les tâches pourront être subdivisée chacune en une fraction d’exécution rapide qui libère les entrées-sorties, et un traitement éventuellement plus lourd qui pourra être étalé dans le temps et interrompu par d’autres tâches (ou leur fraction d’exécution rapide).
D’autre part, si les évènements à gérer (ou une partie d’entre eux) se présentent de façon séquentielle et correspondent à des modes de fonctionnement différents, on pourra utilement faire appel à une machine à états : il suffit pour cela de pouvoir définir les états correspondant aux différents modes de fonctionnement ainsi que les conditions et évènements qui doivent...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BUYSE (H.), LABRIQUE (F.), SENTE (P.) - Introduction à l’électronique et à ses applications en instrumentation - Tech. & Doc./Lavoisier, 422 pages (2001).
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(2) - HAUSSER-HAUW (Ch.) - Manuel d'électroencéphalogramme de l'adulte - Masson, 331 pages (2006).
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(3) - MANGIANTE (J.-M.) - Analyse et synthèse des filtres actifs analogiques - Tec & Doc/Lavoisier, 378 pages (2005).
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(4) - BOITE (R.), LEICH (H.) - Les filtres numériques. Analyse et synthèse des filtres unidimensionnels - Technique et Scientifique des Télécommunications/Dunod, 421 pages (1997).
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(5) - KUNT (M.) - Traitement numérique des signaux - Traité d’Électricité volume XX, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR), 416 pages (3ème édition) (1999).
-
(6) - BALL...
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