Que vous aimiez ou non la documentation, vous aurez à négocier pour l'utiliser. Les microcontrôleurs ont une documentation volumineuse, car, par rapport à d'autres dispositifs à semi-conducteurs plus simples, ils sont vraiment complexes. Dans cette série d'articles, nous allons examiner la documentation des microcontrôleurs, ce qui figure dans la fiche technique, ce qui n'y figure pas et où trouver les éléments détaillés manquants...
Les fiches techniques des microcontrôleurs peuvent facilement atteindre aujourd'hui plus de 600 pages. Heureusement, Elektor propose de nombreuses ressources, notamment des articles pour débutants et des livres pour vous mettre le pied à l'étrier. Cependant, à un moment donné, vous allez devoir vous familiariser avec la véritable documentation du microcontrôleur.
Bien qu'une fiche technique de microcontrôleur compte de nombreuses pages, il est peu probable que vous y trouviez toutes les informations que vous recherchez. Pour la compléter, vous devrez également trouver la documentation des outils chargés de transformer le code source en micrologiciel, mais aussi des outils de développement de code, de débogage et de programmation en série. Si l'univers des microcontrôleurs est une nouveauté pour vous, ce guide vous aidera à comprendre comment accéder aux documents nécessaires, de quelle manière décoder les arcanes de leur contenu et où trouver des informations s'il y avait des erreurs dans ce que vous avez lu.
Exemple de documentation sur les microcontrôleurs : PIC16F18877
Pour entamer la première partie de cette série de trois articles sur la documentation des microcontrôleurs, commençons par un microcontrôleur 8 bits simple tel que le PIC16F18877 de Microchip Technology, et sa documentation. Ouvrez ce lien et cliquez ensuite sur « Documents ». Vous verrez que l'on nous propose la fiche technique, la section « errata », des documentations techniques (Supporting Collateral) à propos d'articles spécifiques pour certaines applications et de cartes d'évaluation, les spécifications de programmation et une longue liste de notes d'application. Vous y trouverez aussi un code source accompagnant certaines des notes d'application, des brochures commerciales et un livre blanc sur les convertisseurs analogiques-numériques (CA/N).
Que contient la fiche technique du microcontrôleur ?
Nous allons commencer par télécharger la fiche technique du PIC16F18877. Les fiches techniques des microcontrôleurs peuvent être assez décourageantes. Surtout, elles ne contiennent pas nécessairement tout ce que vous avez à savoir. La figure 1 montre ce que vous devriez au minimum y trouver.
Figure 1 : Les premières pages énumèrent les fonctionnalités du microcontrôleur. (Source : Microchip Technology).
Informations détaillées sur un ou plusieurs microcontrôleurs — Souvent, plusieurs microcontrôleurs différents avec un nombre variable de broches et de boîtiers seront créés à partir d'une seule puce de silicium. Plutôt que de publier et de maintenir une documentation pour chaque variante, il est plus probable de trouver plusieurs dispositifs couverts par une seule fiche technique. C'est le cas ici, comme expliqué page 1, avec deux variantes abordées : le PIC16F18857 et le PIC16F18877.
Schéma de principe du microcontrôleur — Il comprend généralement le cœur de traitement (le niveau de détail varie ; plus le cœur est complexe, plus son implémentation schématique est simple), les mémoires, les bus et les périphériques. À partir de là, vous pouvez rapidement déterminer les capacités de base du microcontrôleur. Le schéma de principe du microcontrôleur (figure 2) se trouve page 18, tandis que celui du cœur de traitement figure page 33.
Figure 2 : Le schéma de principe est un bon point de départ pour déterminer les capacités globales du microcontrôleur (à gauche) et parfois du cœur de traitement (à droite). (Source : Microchip Technology)
Options de boîtiers — Elles vont des types pour trous traversants (s'ils sont encore disponibles) à une gamme d'options de montage en surface. Dans cet exemple, elles commencent à la page 4.
Options de taille de mémoire — Le microcontrôleur peut être proposé avec différentes tailles de mémoires RAM, flash, EEPROM et tout autre type de mémoire, comme les caches. Dans notre exemple, nous avons un aperçu rapide à la page 3. Le tableau énumère les tailles de mémoire ainsi que le nombre de chaque périphérique implémenté (figure 3).
Figure 3 : Jetez un coup d'œil aux options de mémoire pour les variantes du PIC16F18x7, ainsi qu'aux périphériques implémentés. (Source : Microchip Technology)
Schéma de principe des périphériques sur puce — Les fonctionnalités des périphériques sur puce s'expliquent plus facilement par des schémas que par des mots. Les schémas de principe forment une source essentielle de compréhension et de clarté concernant le raccordement des broches et les sources d'horloge. Le microcontrôleur peut disposer de plusieurs sorties d'horloge issues de son oscillateur et, le cas échéant, d'une PLL (boucle à verrouillage de phase). Nous examinerons quelques exemples dans la deuxième partie de cette série.
Description des registres — Chaque périphérique peut être configuré de manière spécifique. Par exemple, une UART (interface série universelle asynchrone d'émission/réception) peut souvent être configurée pour différents débits en bauds, nombre de bits, etc. La description du registre explique comment configurer le périphérique et vérifier son état suite à un événement, comme la réception d'un octet de données. Le décryptage de ces registres est abordé plus loin dans la deuxième partie de la série.
Spécifications électriques — Elles informent l'utilisateur des limites de tension et de courant qui peuvent être appliquées aux broches du microcontrôleur ou tirées de celles-ci. Elles sont généralement définies deux fois : une fois en tant que valeurs maximales absolues, et une autre fois en tant que valeurs minimales, typiques et maximales en fonctionnement normal. Il existe également des caractéristiques de synchronisation, comme le montre la figure 4, et vous pouvez les trouver à partir de la page 592 de cette fiche technique.
Figure 4 : Les spécifications électriques sont fournies sous forme de limites absolues, mais aussi de valeurs minimales, typiques et maximales pour les valeurs en courant continu et alternatif, et de limites de temps. (Source : Microchip Technology)
Recommandations d'outils – Vous aurez besoin d'outils pour convertir le code source en assembleur et d'outils de débogage des résultats. La plupart des fiches techniques contiennent sous une forme ou sous une autre des recommandations sur les outils disponibles. Elles sont abordées ici page 638.
Au-delà des schémas de principe
Maintenant que la structure de base d'une fiche technique de microcontrôleur est comprise, nous allons examiner comment les registres sont décrits et de quelle manière déchiffrer les schémas de principe. Nous allons également aborder en détail les deux blocs les plus importants de tout microcontrôleur - l'horloge et l'oscillateur - et la mise en œuvre du circuit de réinitialisation.
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