TD découverte des ordinateurs

Fonction : Traiter l’information

Structure fonctionnelle et matérielle d’un microcontrôleur

Objectifs :         - savoir analyser l’organisation fonctionnelle du système de traitement de l’information,

                - identifier les différents constituants qui  composent le système,

                - connaître les fonctions des différentes structures,

1 ) Introduction :

La micro-électronique a permis la mise au point de circuits très complexes, de dimensions réduites, et d’un faible coût. Le premier microprocesseur ( Intel 4004 ) est apparu en 1972, il ne savait faire que des opérations sur 4 bits. Le microprocesseur est un circuit programmable. Il sait reconnaître certains ordres et les exécuter. Seul le microprocesseur est inutilisable, il lui faut dialoguer avec d’autres pour devenir utilisable. Il existe des circuits intégrant dans un même boîtier un microprocesseur, des mémoires, des interfaces d’entrées-sorties. Ceux-ci sont appelés microcontrôleurs.

2 ) Structure interne d’un microcontrôleur  :

2.1 Schéma interne :

[pic 1]

[pic 2][pic 3]

- La mémoire RAM ( Random Access Memory ) : mémoire vive qui contiendra les résultats intermédiaires et finaux de traitement ( appelée alors mémoire de données).

- l’interface I/O ( Input/Output ) port parallèle ou série ( synchrone ou asynchrone ) , qui permettra au système de communiquer avec l’extérieur.

Les liaisons entre les différents éléments sont assurées par 3 bus :

- le bus d’adresse : il  permet de véhiculer les différentes adresses fixées par le microprocesseur. Une adresse spécifie l’origine ou la destination des données qui transitent. Il est unidirectionnel.

Un seul composant (ROM, RAM …) est sélectionné ( par son adresse) à la fois. Le décodage du bus d’adresse permet de valider le composant sélectionné.

- le bus de contrôle : Il est bidirectionnel. C’est un ensemble de lignes « relativement indépendantes » qui permettent soit de :

- synchroniser le système : Horloge

- réaliser l’initialisation de l’unité centrale (Reset)

- contrôler les échanges (lecture, écriture)

- provoquer des exécutions de programmes particuliers (interruptions)

- le bus de données : il  permet le transit de toutes les informations échangées entre le microprocesseur et les autres composants. Il est bidirectionnel.

Autres éléments que l’on peut trouver dans un microcontrôleur :

- des timers : ils permettent de générer ou mesurer des signaux avec une grande précision temporelle

- des CAN : ( Convertisseur Analogique Numérique ) ils permettent le traitement de signaux analogiques.

- des CNA : ( Convertisseur Numérique Analogique) ils permettent de générer un signal analogique à partir du microprocesseur.

3 ) Architecture des microcontrôleurs :

Il existe deux types principaux d’architecture :

        - l’architecture de Von Neuman et l’architecture de Harvard.

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