Systèmes à Microprocesseurs

Ministre de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université
Faculté des Sciences
Département d’Electronique
Systèmes
Manuscrit élaboré selon le programme officiellement
agréé et confirmé par le
Public ciblé :
o Deuxième année
Socle Commun (S4)
o Troisième année
Licence Electronique (S5).
o Master I
: Electronique des Systèmes Embarqués
Ministre de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université
Mohamed Seddik BENYAHIA -
Jijel
Faculté des Sciences
& de la Technologie
Département d’Electronique
Support de cours
Systèmes
à
Microprocesseurs
Cours & Exercices
Réalisé par
Dr. Ammar SOUKKOU
[email protected]
Manuscrit élaboré selon le programme officiellement
agréé et confirmé par le
CPNDST .
Socle Commun (S4)
.
Licence Electronique (S5).
: Electronique des Systèmes Embarqués
.
Année Universitaire
2015/2016
Ministre de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Jijel
& de la Technologie
Microprocesseurs
Réalisé par
:
Dr. Ammar SOUKKOU
[email protected]

2015/2016
Contenu de la matière
Systèmes à Microprocesseurs
ii
CONTENU DE LA MATIERE
a. Description de la matière
b. Objectifs de l’enseignement
c. Connaissances préalables recommandées
d. Organisation
e. Références bibliographiques
a. Description de la matière
b. Objectifs de l’enseignement
c. Connaissances préalables recommandées
Logique combinatoire et séquentielle.
d. Sommaire
Introduction aux systèmes séquentiels
1
Chapitre 1 : Les Registres (2 Semaine)
1.1. Définition 16
1.2. Classement des registres 16
1.3. Les registres à décalage 18
1.4. Registre universel : Le 74LS194A 22
1.5. Exercices 24
1.6. Les compteurs 25
1.7. Les compteurs à registres à décalage 31
1.8. Exercices 34
Chapitre 2 : Les mémoires à semi-conducteurs (3 Semaines)
2.1. Définitions 36
UE Fondamentale : UEF 3.1.1
Semestre: S5
Crédits
Coefficients
Volume horaire
hebdomadaire Volume
Horaire
Semestriel
(15 semaines)
Travail
Complémentaire
en Consultation
(15 semaines)
Mode d’évaluation
Intitulé de la matière Cours TD TP Contrôle
Continu Examen
Systèmes à
Microprocesseurs 6 3 3h00 1h30 67h30 82h30 40% 60%
Poursuivre l’étude des circuits séquentiels entamés dans le semestre S4. Enseigner à
l’étudiant l’architecture, le fonctionnement et la programmation d’un microprocesseur 8 bits, lui
faire enfin acquérir les mécanismes de fonctionnement d'un système à microprocesseur
(interfaçage, interruption) ainsi que sa programmation en assembleur.

2015/2016
Contenu de la matière
Systèmes à Microprocesseurs
iii
Chapitre 5 : Les interfaces d’entrées/sorties (4 Semaines)
5.1. Généralités 112
5.2. Les différentes types et architecture interne des interfaces 112
5.3. Programmation des interfaces d’E/S 125
5.4. Adressage des ports d’E/S 125
5.5. Exercices 126
Chapitre 6 : Les interruptions (2 Semaines)
6.1. Définition d’une interruption 128
6.2. Prise en charge d’une interruption par le microprocesseur 131
6.3. Processus de traitement d’une interruption 133
6.4. Exercices 140
e. Références bibliographiques 142
2.2. Caractéristiques générales des mémoires 38
2.3. Différents types de mémoires à semi-conducteurs - architecture interne 40
2.3.1. La mémoire vive : RAM 42
2.3.2. La mémoire morte : ROM 51
2.4. Décodage d'adresse – Interfaçage Microprocesseur/mémoire 54
2.7. Mémoires spéciaux : Piles 58
2.8. Exercices 61
Chapitre 3 : Architecture des ordinateurs (3 Semaines)
3.1. Introduction, historique et évolution 63
3.2. Concepts de base 65
3.3. Organisation d’un ordinateur en blocs fonctionnels 67
3.3.1. Mémoire centrale (MC) 67
3.3.2. Unité centrale (UC) 71
3.3.3. Unité d’échange (UE) 74
3.4. Fonctionnement de l’UC 76
3.4.1. Format d’une instruction 76
3.4.2. Etapes d’exécution des instructions 80
3.6. Notions d’architecture RISC et CISC 83
3.7. Exercices 84
Chapitre 4 : Etude d’un microprocesseur 8 bits (3 Semaines)
4.1. Généralités 86
4.2. Les différentes familles de microprocesseurs 8 bits 88
4.3. Etude
d’un microprocesseur 8 bits : Intel 8080 / 8085 89
4.3.1. Architecture externe : Brochage 89
4.3.2. Architecture interne 91
4.4. Jeu d’instruction du microprocesseur 8085 103
4.5. Programmation en assembleur 8085 108
4.6. Exercices 110

Chapitre 0
Introduction aux systèmes séquentiels
Systèmes à Microprocesseurs
1
INTRODUCTION AUX SYSTEMES SEQUENTIELS
0.1. Introduction
0.2. Système Synchrone / Asynchrone
0.3. Modélisation des systèmes séquentiels
0.4. Bascules
0.4.1. Bascules R S et
RS
0.4.2. Bascule J K synchrone
0.4.3. Bascule D
0.4.4. Bascule T (Symétrique : Toggle)
0.4.5. Entrées synchrones & asynchrones des FFs
0.4.6. Bascule Maitre-Esclave
0.5. Caractéristiques des bascules
0.1. Introduction
L’objectif est de savoir analyser et construire des systèmes séquentiels. L’élément de base
- Bascule – fera l’objet de la totalité de cette initiation aux systèmes séquentiels.
Soit le système combinatoire (SC) suivant :
Figure 0.1 : Structure d’un système combinatoire.
Remarques :
 Dans un SC la propagation des données est unidirectionnelle de l’entrée(s) vers la
sortie.
 Si
e
est fixée Sortie
s
connue.
(
)
efs
=
est traduite par la table des combinaisons (table de vérité).
Une autre classe des systèmes logiques : Les systèmes séquentiels, pour lesquels un
même vecteur d’entrée
(
)
T
n
eeee K
21
=
ne donnera pas toujours le même vecteur de
sortie. La valeur actuelle de la variable de sortie ne dépend pas seulement de la valeur actuelle
des variables d’entrées, mais aussi de la valeur précédente (historique), c’est- à-dire, il ya une
dépendance de l’état vis-à-vis des états précédents :
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
τ
−
=
tstetetefts
n
, , , ,
21
K
CHAP
I
TR
E
0
(SC)
1
2
Vecteur d'entrée
n
e
e
e
e
=
M
14243
1
2
Vecteur de sortie
m
s
s
s
s
=
M
14243
Sens de propagation des
informations

Chapitre 0
Introduction aux systèmes séquentiels
Systèmes à Microprocesseurs
2
Exemple : Prenons l'exemple suivant : on considère un système à 1 entrée e et une sortie
(
)
ts
.
La sortie
(
)
ts
du système doit changer de valeur à chaque front montant de l'entrée
(
)
te
. Ce
cahier des charges peut être représenté par le chronogramme suivant :
Figure 0.2 : Formes des signaux d’entrée/sortie.
Pour une même valeur de
(
)
te
,
(
)
ts
peut prendre deux valeurs O ou 1. Ce système n'est
pas combinatoire. Donc, on ne peut pas définir
(
)
(
)
(
)
tefts
=
.
Par contre la valeur de
(
)
ts
peut être déterminée en utilisant ce qui s'est passé auparavant.
Le système a en mémoire la valeur de
(
)
ts
avant changement.
Remarques :
 Un système séquentiel est un système dont les sorties à l'instant t dépendent à la fois des
entrées à cet instant, mais aussi de ce qui s'est passé auparavant : l'histoire du système.
Cette histoire sera représentée par une succession d'états que prend le système au cours
du temps.
 Le changement d'état sera provoqué par une variation des entrées. Les sorties sont
fonction de l’état du système.
 L’élément de base d’un système séquentiel est la bascule (bistable).
 Quand le nouvel état pourra être déterminé uniquement à partir de l'état immédiatement
précédent et des entrées, le système sera dit markovien (on s'intéressera uniquement à ce
type de système).
 Les variables qui permettent de définir l’état du système à un instant donné
t
, dites :
Variables internes ou secondaires. Elles apportent une information sur l’état du système à
un instant
t
. Cette information sur l’état du système doit ramenée vers l’entrée. Il ya,
donc, des boucles de réaction dans le système.
 Les variables du système séquentiel (Variables primaires -Variables internes) Permettant
de caractériser l’état du système.
Un système séquentiel pourra être représenté par le schéma suivant:
Figure 0.3 : Structure d’un système séquentiel.
t
t
(
)
te
(
)
ts
(SC)
Bloc
mémoire
(retard
τ
)
I
Y
y
Z
Vecteur de
sortie
Entrées
primaires
Entrées
secondaires Vecteur des excitations
secondaires
(
)
τ +ty
(
)
e t
(
)
s t