support microprocesseurs - Issam Mabrouk enseignant à L`ISET

Support de cours
Microprocesseurs et
microcontrôleurs
Niveau : deuxième année Licence appliquée génie électrique
parcours Automatismes et Informatique Industrielle
UE : 4.4
Circuits programmables Code ECUE : 4.4.1
Réalisé par : MABROUK Issam
Année universitaire 2013-2014
REPUBLIQUE TUNISIENNE
Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique
Direction générale des études technologiques
ISET Rades

Avant propos
Ce cours est dédié aux étudiants de l’ISET inscrits en deuxième année licence
appliquée en génie électrique (parcours Automatismes et Informatique Industrielle). Il
est enseigné en tant que cours intégré en semestre 4 pour une charge horaire totale de
22,5 heures soit une séance d’une heure et demie par semaine. Il porte sur des notions
avancées de l’étude et de la programmation des microprocesseurs, et en particuliers le
8086 d’Intel, ainsi que sur des notions de bases sur les microcontrôleurs.
Nous commençons le cours avec une présentation générale des
microprocesseurs ancêtres des microprocesseurs actuels, dans un second lieu, nous
traitons les architectures et les fonctions de base des microprocesseurs, passant par une
explication des différents types de mémoires. Une fois les connaissances de bases
assimilées, nous continuant avec l’étude et la programmation du 8086 d’Intel ainsi que
la manière dont ce dernier s’interface avec les modules externes tels que l’interface
parallèle 8255 et l’interface série 8250. Nous terminons ce cours avec l’étude et la
programmation des microcontrôleurs en prenant comme exemple le PIC 16F 877 de
Microchip.
Ce support est réalisé en collaboration avec d’autres enseignants qui n’ont pas
hésité à porter leur soutien et leur savoir faire à commencer par Mme CHAOUCH
Khadouja enseignant technologue à l’ISET de Rades ainsi que Mr RHAIEM Ramzi
ancien assistant technologue à l’ISET de Rades.
Enfin, ce cours est entièrement disponible sur le Web, à l’adresse suivante :
http://issammabrouk.weebly.com/ ou vous trouverez également d’autres cours et
documents utiles.

Sommaire
Titre Page Volume
horaire
Avant propos
Sommaire
Liste des figures
Liste des tableaux
1. Généralités sur les microprocesseurs 1
1.1. Définition d'un microprocesseur 1
1.2. Historique 1
1.3. LES ANCÊTRES 3
1.3.1. Les 4 bits : 3
1.3.2. Les 8 bits : 3
1.3.3. Les 16 bits 4
2. Architecture et fonctions de base des microprocesseurs 5
2.1. Architecture de base d’un ordinateur 5
2.2. Structure de la mémoire principale (MP) 6
2.3. L’unité arithmétique et logique 6
2.4. L’unité de commande et de contrôle 7
2.5. Les registres et l'accumulateur 8
2.6. Exécution d’un programme : 8
3. Les mémoires 10
3.1. Organisation d’une mémoire 10
3.2. Caractéristiques d’une mémoire 11
3.3. Différents types de mémoires 12
3.3.1. Les ROMs : Mémoire Morte, la ROM (Read Only Memory) 12
3.3.2. Les RAMs : Mémoire Vive, la RAM (Random Access Memory) 13
4. Etude et programmation d’un microprocesseur (8086) 15
4.1. LE MICROPROCESSEUR 8086 15
4.2. La segmentation de la mémoire 17
4.3. Les registres du 8086 18
4.3.1. Les registres généraux 19
4.3.2. Les registres d'adressage (offset) 19
4.3.3. Les registres de segments 19
4.3.4. Le registre d'état (flags) 20
4.4. Les modes d’adressage 21
4.5. Taille des échanges avec la mémoire 23
1h 30
4h 30
3h
6h

4.6. La pile : 24
4.6.1. Notion de pile 24
4.6.2. Instructions PUSH et POP 24
4.6.3. Registres SS et SP 25
4.7. Les instructions du 8086 25
4.7.1. Les instructions de transfert 25
4.7.2. Les instructions Arithmétiques 26
4.7.3. Les instructions logiques 27
4.7.4. Les masques logiques : 28
4.7.5. Les instructions de décalage 29
4.7.6. Instructions agissant sur les indicateurs 30
4.7.7. Les instructions de contrôle de boucle 31
4.7.8. Les instructions de branchement 31
4.8. Procédures 33
4.8.1. Notion de procédure 33
4.8.2. Déclaration d’une procédure 34
4.9. Méthodes de programmation 34
4.9.1. Les étapes de réalisation 34
4.9.2. Langage machine et assembleur : 34
4.9.3. Réalisation pratique d’un programme : 34
4.9.4. Structure d’un fichier source en assembleur : 35
4.9.5. Directives pour l’assembleur : 35
4.10. Les interruptions 36
4.10.1. Les interruptions matérielles (externes) 36
4.10.2. Les interruptions logicielles 36
4.10.3. Les exceptions 37
5. Interfaçage des microprocesseurs 38
5.1. Adressage des ports d’E/S 39
5.2. L’interface parallèle 8255 41
5.3. L’interface série 8250 42
6. Etude et programmation des microcontrôleurs 45
6.1. Définition 45
6.2. Les composants d’un microcontrôleur : (PIC 16F877) 46
6.2.1. Présentation du PIC 16F877 46
6.2.2. Organisation de la mémoire du 16F877 48
6.2.3. Présentation de quelques registres internes 49
6.2.4. LES PORTS ENTREE / SORTIE 50
6.2.5. CONVERTISSEUR A/D 51
6.2.6. Les timers 53
6.2.7. LE CHIEN DE GARDE (Le Watchdog Timer WDT) 53
6.3. Les étapes de réalisation d’une application à base de pic : 54
6.3.1. Les outils nécessaires 54
6.3.2. Architecture d’un programme C pour mikroC 55
6.3.3. miKroC et exemple 56
6.3.4. Quelques applications classiques : 57
Bibliographie
3h
4h 30

Liste des figures
Figure 1: Architecture Von Neumann 1
Figure 2: Architecture de base d'un ordinateur 5
Figure 3: structure de la mémoire principale 6
Figure 4: Unité arithmétique et logique 7
Figure 5: exemples d'instructions dans leurs différentes formes 9
Figure 6: schéma d'une mémoire 10
Figure 7: Chronogramme d’un cycle de lecture 11
Figure 8: les mémoires ROM 12
Figure 9: brochage du 8086 16
Figure 10: fonctionnement d’une pile 25
Figure 11: fonctionnement d'une procédure 33
Figure 12: les interfaces d'E/S 38
Figure 13: Schéma synoptique d'un circuit d'E/S 39
Figure 14: adressage des E/S par le 8086 40
Figure 15: Brochage du 8255 41
Figure 16: schéma synoptique du 8255 42
Figure 17: exemple de transmission série 43
Figure 18: Principe d’une interface série 43
Figure 19: les composants d'un microcontrôleur 46
Figure 20: organisation de l'espace mémoire du 16F877 48
Figure 21: Brochage du 16F877 48
Figure 22: le registre OPTION 49
Figure 23: configuration des ports d'E/S 51
Figure 24: configuration du registre ADCON1 53
Figure 25: Schéma sous ISIS 57