Présentation PIC16
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LES MICROCONTRÔLEURS PIC 16 Introduction Ce chapitre consacré à la présentation des microcontrôleurs PIC est entièrement décrit dans la présentation Powerpoint "Présentation_PIC16.pps". Afin de pouvoir apprécier les caractéristiques propres aux PIC, de nombreux points sont abordés en comparaison avec un système minimum à microprocesseur à 6809. Systèmes microprogrammés Clic simple → Animation suivante Clic sur → Sommaire Présentation réalisée par BERNARD Bruno adaptée et modifiée par Marc JOUBERT Sommaire Travail à effectuer Compléter le document support à l'aide de la présentation Powerpoint "Présentation_PIC16.pps". Les réponses apportées devront être développées clairement, précisément et avec soin. A noter que ce document constituera par la suite un document de référence. Cette étude fera l'objet d'une synthèse commune à l'issu du travail. E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 1 Marc JOUBERT 1. Microcontrôleur ou Microprocesseur ? Quelles sont les deux types de structures (circuits) les plus répandus dans les systèmes microprogrammés ? Donner un exemple de chaque. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quelles contraintes présente le système minimum à microprocesseur ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Expliquer en quoi un microcontrôleur tel que le PIC permet de s'affranchir de ces contraintes. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Lister les différentes ressources externes nécessaires au microprocesseur pour le bon fonctionnement du système minimum. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Donner les différentes ressources internes proposées par les microcontrôleurs PIC. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... En comparant les ressources dont disposent les deux types de structures microprogrammées, peut-on conclure qu'un microcontrôleur PIC est en fait un système minimum à lui tout seul ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 2 Marc JOUBERT 2. Architecture interne: Von Neumann ou Harvard ? Qu'est-ce que l'architecture interne d'un circuit ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Comment s'appellent les deux types d'architectures les plus rencontrées ? Donner un exemple de circuits possédant ces architectures. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Pour les deux types d'architecture, que contient le circuit appelé mémoire de programme ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Considérons une ligne de programme assembleur dont le rôle est de charger un registre avec l'octet $FF. Dans le cas d'un système minimum à 6809 et d'un microcontrôleur PIC : o Identifier l'instruction et l'opérande associée. o Donner le codage en langage machine correspondant. o Ranger cette instruction et son opérande en mémoire de programme à l'adresse $0100. 6809 (Von Neumann) PIC (Harvard) Reg A Å $FF Reg W Å $FF LDA # $FF MOVLW $FF $ 0100 E.M.E 1STI $ 0100 LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 3 Marc JOUBERT Dans les deux cas précédents, combien de cases mémoire sont nécessaires pour stocker cette instruction et son opérande ? ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………... Lorsque le programme est exécuté par le système minimum : o Par quoi est acheminée l'instruction jusqu'au 6809 ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... o Par quoi est acheminé l'opérande jusqu'au 6809 ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... o L'instruction et son opérande sont-elles acheminées au 6809 de façon simultanée ou l'une après l'autre ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Lorsque le programme est exécuté par le PIC : o Par quoi est acheminée l'instruction jusqu'à l'unité de calculs ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... o Par quoi est acheminée l'opérande jusqu'à l'unité de calculs ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... o L'instruction et son opérande sont-elles acheminées à l'unité de calcul de façon simultanée ou l'une après l'autre ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quel est le rôle du décodeur d'instructions ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quelle architecture semble être la plus rapide pour exécuter une instruction et son opérande ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 4 Marc JOUBERT 3. Les registres internes Citer les 5 registres internes des microcontrôleurs PIC les plus souvent utilisés. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... 3.1 Registre de travail (W) Quel est le rôle du registre de travail W ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quelle est sa taille ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Qu'est-ce qu'un littéral ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Donner un exemple de chargement du registre W avec la valeur 6B. ………………………………………………………….………………….…………... W ………………………………………………………………….…….………………... 3.2 Registres d'entrées/sorties (PORT) Quel est le rôle des registres d'entrées / sorties PORT ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 5 Marc JOUBERT Quelle est leur taille ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... A quoi sont utilisés les 3 ports A, B et C dans l'exemple ci-contre : ………………………………………………………….………………... PIC ………………………………………………………….………………... Afficheur Port A ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………… Port B ………………………………………………………….………………... ………………………………………………………….………………... Port C Clavier ………………………………………………………….………………… ………………………………………………………….………………... Périphérique Que faut-il faire pour transmettre la valeur 3A à l'afficheur par l'intermédiaire du port B ? Compléter le registre correspondant. ………………………………………………………….………………….…………... ………………………………………………………………….…….………………... PORT B ………………………………………………………….…………….………………... ……………………………………………………………….……….………………… ……………………………………………………………….……….………………… Que faut-il faire pour récupérer la valeur transmise par le clavier par l'intermédiaire du port C ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... En quoi le port A est-il différent des ports B et C ? En déduire alors la particularité du registre PORTA. Compléter le schéma représentant le registre PORTA. ………………………………………………………….………………….…………... ………………………………………………………………….…….………………... PORT A ………………………………………………………….…………….………………... ……………………………………………………………….……….………………… E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 6 Marc JOUBERT 3.3 Registres de direction (TRIS) Quel est le rôle des registres de direction TRIS ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quelle est leur taille ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Comment programme-t-on une ligne de port en entrée ou en sortie ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Compléter les registres de direction TRISA et TRISB pour avoir la configuration des ports d'entrées / sorties suivante : TRISA PIC Port A RA0 TRISA = $ ........... Port B RA3 RB0 RB7 TRISB TRISB = $........... 3.4 Registre d'état (STATUS) Quel est le rôle du registre d'état STATUS ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quelle est sa taille ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... STATUS Identifier sur le registre STATUS les bits Zéro (Z) et Carry (C). E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 7 Marc JOUBERT Quel est le rôle du bit Zéro ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quel est le rôle du bit Carry ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... 3.5 Registre compteur programme (PC) Quelle est sa taille ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... A quoi correspond le mot binaire contenu dans le registre PC ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Considérons le programme objet ci-contre contenu par la mémoire de programme du microcontrôleur PIC : Compléter le contenu du registre PC au moment de l'exécution de chacune des instructions du programme. PC Instruction exécutée : …………. PC Adresse Prog. $ 000 0100 $ 001 30FF $ 002 3E01 $ 003 0085 $ 004 … $ 005 … Instruction exécutée : …………. PC Instruction exécutée : …………. PC Instruction exécutée : …………. PC Instruction exécutée : …………. Définir alors la relation à l'instant t entre l'instruction exécutée et le contenu du registre PC. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 8 Marc JOUBERT 4. La base de temps Donner les 4 versions de PIC existant en fonction de l'oscillateur associé. Préciser les caractéristiques de l'oscillateur. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quel rôle la base de temps (horloge) joue-t-elle dans les microcontrôleurs PIC ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Dessiner l'allure du signal du signal d'horloge fourni au PIC par son oscillateur. Repérer sa période. Signal d'horloge Temps t Qu'est-ce qu'un cycle machine ? Les mettre en évidence sur le précédent schéma. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Quelles sont les 3 actions réalisées simultanément au sein du PIC au cours d'un même cycle machine ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 9 Marc JOUBERT Combien de cycles machine faut-il pour exécuter une instruction ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Combien de périodes d'horloge faut-il pour exécuter une instruction ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Calculer la durée théorique d'exécution d'une instruction par un PIC dans le cas où le signal d'horloge est délivré par un oscillateur à quartz à 4MHz. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 10 Marc JOUBERT 5. Le jeu d'instructions et les modes d'adressage. Que signifie le terme architecture RISC ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Combien d'instructions contient le jeu d'instructions du microcontrôleur PIC ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Que représente le symbole k utilisé par les mnémoniques ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Que représente le symbole f utilisé par les mnémoniques ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... Que représente le symbole b utilisé par les mnémoniques ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 11 Marc JOUBERT Que représente le symbole d utilisé par les mnémoniques ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... En quoi consiste l'adressage immédiat ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... En quoi consiste l'adressage direct ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... En quoi consiste l'adressage bit à bit ? Donner un exemple. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... En quoi consiste l'adressage indirect ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... E.M.E 1STI LES MICROCONTROLEURS PIC16 Page 12 Marc JOUBERT
