Topic outline

  • Systèmes Embarqués

    MCU

    Micro Controller Unit

    mcu jpg

    L'objectif de cet enseignement est de réaliser un premier pas vers le vaste domaine des Systèmes Embarqués. Nous découvrirons sa place autour des domaines de l'Electronique et de l'Informatique pour nous intéresser plus en détail au monde des architectures processeurs. Les mécanismes de fonctionnement de tout processeur numérique à CPU (Central Processing Unit) ainsi que les méthodologies de développement d'applications et de bibliothèques pilotes en milieu industriel seront illustrés sur processeur MCU (Micro Controller Unit ou microcontrôleur). Ces processeurs sont généralement dédiés à la supervision des systèmes et procédés physiques imposants de fortes contraintes (coût, encombrement, poids, consommation, dissipation, robustesse, etc). Cette famille de processeur est de loin la plus fabriquée et utilisée à notre époque dans des systèmes électroniques avec plus de 30 milliards de MCU livrés en 2016 (source IC Insigths)

    Programme

    - Introduction aux Systèmes Embarqués

    - Découverte de la famille processeur MCU

    - Illustration sur architecture MCU 8bits PIC18 de Microchip

    - Chaîne de compilation C (compilation, assemblage et édition des liens) et illustrations sous gcc et xc8 de Microhip

    - Architecture matérielle processeur PIC18 (CPU, modèle mémoire, périphériques et interruptions)

    - Assembleur PIC18 et illustration sur un applicatif simple

    - Gestion des fonctions matérielles spécialisées périphériques internes sur PIC18

    - Développement d'une application embarquée (workflow, bibliothèques drivers et scheduling) et off-line scheduling

    - Introduction aux bus de communication pour PCB (I2C, SPI, UART, etc)

  • EVALUATION

    Informations pour le jour de l'épreuve :


    Format de l'épreuve :
    • Questions ouvertes (7pts) : Attente de schémas (illustrations) précis et exhaustifs commentés (définitions)
    • Traduction d'un programme C vers ASM (13pts) : Se référer à l'exercice (chapitre Assembleur PIC18) et aux premiers TP réalisés en présentiels 
    • Pour s'entraîner : Se référer aux répertoires mcu/cm/eval et mcu/cm/demo de l'archive de travail

    • SIMULATEUR

      picsimlab_1

      PICSimLab est un émulateur temps réel open source développé par Luis Claudio Gambôa Lopes ( https://lcgamboa.github.io/ ), un professeur d'université en électronique au Brésil. PICSimLab intègre notamment un debugger MPLABX et est apte à exécuter sur carte électronique virtuelle des fichiers binaires exécutables au format hex générés depuis l'IDE MPLABX de Microchip.

      Télécharger l'archive picsimlab_win64.zip ci-dessous, l'extraire puis lire les fichiers suivants (la version windows possède quelques bugs légers) :

      • picsimlab_win64\README.md
      • picsimlab_win64\tuto-picsimlab.pdf

      Support ENSICAEN (période Janvier 2021) : abdessamade.mounir@ecole.ensicaen.fr


    • Outils de Développement

      Les outils de développement proposés par Microchip sont libres d'utilisation du moment que nous utilisons les versions dîtes Free ou Lite  (outils sans options d'optimisation). Chaque exercice de TP peut être pré-compilé à la maison avant l'arrivée en séance. De même, l'installation des outils puis l'utilisation en mode simulation pour une analyse de traduction de programmes C vers ASM PIC18 est sans aucun doute l'une des solutions d'apprentissage et de révision les plus efficaces lorsque nous n'avons pas en possession les plateformes matérielles. Vous trouverez les démonstrations de cours dans l'archive de travail (download > <année_courante> > mcu.zip > mcu/cm/demo). Après installation des outils, vous avez juste à ouvrir les démonstrations puis les exécuter (sous MPLAB X > File > Open Project... > mcu/cm/demo/<demo_path>/pjct) :

      • IDE MPLAB X - Environnement de Développement Logiciel (v5.15)
      • Toolchain C XC8 (v1.45 en Free mode) 
      • Toolchain C C18 (v3.47 en Lite mode) :

      • Lien vers les archives de téléchargement des outils Microchip (IDE MPLAB, toolchain XC8, etc) :
      https://www.microchip.com/development-tools/pic-and-dspic-downloads-archive

      Pour information, il est possible de valider le fonctionnement d'une bonne partie de vos programmes depuis chez vous en mode Simulateur, notamment les parties GPIO, delay (hors mesure temporelle), Timer (hors mesure temporelle), UART en transmission, ordonnancement (hors mesure temporelle) et génération des bibliothèques. Voici la procédure pour configurer votre simulateur sous MPLABX : 

      • Ouvrir les propriétés du projet : fenêtre Project > clic droit sur le nom du projet > Properties
      • Sélectionner le simulateur : Hardware Tool > Simulator
      • Compiler et exécuter le projet en mode Debug : Debug > Debug Main Project

      La suite concerne la procédure de test d'une UART en transmission (adapter le numéro du module UART à vos besoins) :

      • Configurer le simulateur : Simulator > Options Categories [UART1 IO Options]  > Enable UART1 IO
      • Sauvegarder les propriétés du projet : Apply > OK
      • Ouvrir une console de debug : Window > Debugging > Debug Console
      • Compiler et exécuter le projet en mode Debug : Debug > Debug Main Project
      • Visualiser la console de sortie : sélectionner la nouvelle fenêtre de sortie "UART 1 Output" et hop c'est magique normalement, si votre UART est bien configurée !

      Pour les étudiants souhaitant réaliser la trame de TP sur leur machine personnelle en séance, concernant la partie traitant de l'UART, vous aurez également besoin de drivers pour module USB/RS232. FTDI étant le leader du marché et proposant des drivers stables, nous sommes localement prudent à bien acheter des câbles utilisant leurs solutions. De même, sous Windows, nous préconisons l'utilisation de TeraTerm Pro ou PuTTY comme terminal de communication avec les ports COM virtuels ou réels de la machine host  : 


      • TP groupe 1

        Préparations de TP

        encadrant : Isabelle Lartigau

        Pour déposer un devoir, il faut s'inscrire au cours : 

        Administration du cours-> s'inscrire dans le cours


      • TP groupe 2

        Préparations de TP

        encadrant : Hugo DESCOUBES

        Pour déposer un devoir, il faut s'inscrire au cours : 

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      • TP groupe 3

        Préparations de TP

        encadrant : Matthieu DENOUAL

        Pour déposer un devoir, il faut s'inscrire au cours : 

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      • TP groupe 4

        Préparations de TP

        encadrant :  Isabelle  LARTIGAU

        Pour déposer un devoir, il faut s'inscrire au cours : 

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      • TP groupe 5

        Préparations de TP

        encadrant : Ahmed AOUCHAR

        Pour déposer un devoir, il faut s'inscrire au cours : 

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