Cours de microcontrôleurs

Leçon 1 • Organisation de la mémoire et adressage

Couvre la mémoire flash, la SRAM, l'EEPROM et la disposition des registres. Les élèves cartographient les régions mémoire et comprennent comment l'adressage affecte le placement du code et des données.

Leçon 2 • Qu'est-ce qu'un microcontrôleur

Définit les microcontrôleurs et les oppose aux microprocesseurs et aux FPGA. Fournit la base conceptuelle pour tous les sujets matériels et logiciels ultérieurs.

Leçon 3 • Circuits d'alimentation et de réinitialisation

Explique la régulation de tension, les condensateurs de découplage et les exigences du signal de réinitialisation. Une conception d'alimentation adéquate prévient les comportements erratiques abordés dans les chapitres ultérieurs sur le débogage.

Leçon 4 • Introduction à l'écosystème de développement

Passe en revue les IDE, les compilateurs, les programmateurs et les débogueurs utilisés tout au long du cours. Les élèves mettent en place une chaîne d'outils fonctionnelle avant d'écrire leur premier programme.

Leçon 1 • Configuration des broches d'entrée

Aborde les entrées flottantes, les résistances de tirage vers le haut et vers le bas, et les entrées à déclencheur de Schmitt. Une configuration d'entrée adéquate prévient les fausses lectures induites par le bruit.

Leçon 2 • Techniques d'anti-rebond des interrupteurs

Enseigne les méthodes matérielles et logicielles pour éliminer le rebond mécanique des interrupteurs. Un anti-rebond fiable est essentiel avant d'implémenter une entrée pilotée par interruptions.

Leçon 3 • Configuration des broches de sortie

Couvre les modes de sortie push-pull et drain ouvert, la force de pilotage et la vitesse de balayage. Les élèves configurent les broches pour piloter correctement les DEL, les relais et les signaux logiques.

Leçon 4 • Circuits de pilotage des DEL et des indicateurs

Couvre le calcul de la résistance de limitation de courant, les matrices de DEL multiplexées et le charlieplexing. Les élèves construisent des circuits indicateurs pratiques utilisés dans les chapitres de projet ultérieurs.

Leçon 1 • Gestion de la latence et de la priorité des interruptions

Analyse les sources de latence des interruptions et les stratégies pour respecter les délais en temps réel. Les décisions d'affectation des priorités affectent directement la réactivité du système.

Leçon 2 • Configuration des interruptions externes

Configure les interruptions externes déclenchées par front et par niveau sur les broches GPIO. Les élèves remplacent les boucles de scrutation par une gestion d'entrée efficace pilotée par interruptions.

Leçon 3 • Drapeaux logiciels et traitement différé

Introduit le traitement en boucle principale basé sur des drapeaux pour décharger le travail des ISR. Ce patron évolue vers le modèle de tâches RTOS présenté dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 4 • Architecture du système d'interruptions

Explique les vecteurs d'interruption, le contrôleur d'interruptions et les niveaux de priorité. Cette architecture sous-tend toutes les techniques événementielles enseignées dans le chapitre.

Leçon 1 • Configuration du chien de garde

Configure le chien de garde pour réinitialiser le système en cas de blocage du micrologiciel. L'intégration du chien de garde est une pratique de fiabilité obligatoire pour les systèmes embarqués déployés.

Leçon 2 • Génération de signaux PWM

Configure les modes PWM rapide et à déphasage corrigé pour contrôler le cycle de service et la fréquence. La sortie PWM pilote les moteurs, les gradateurs et les signaux audio dans les chapitres de projet.

Leçon 3 • Génération de temporisations précises

Implémente des temporisations bloquantes et non bloquantes à l'aide de débordements de temporisateur et d'événements de comparaison. Les temporisations non bloquantes remplacent les boucles d'attente active dans un micrologiciel réactif.

Leçon 4 • Architecture matérielle du temporisateur

Décrit les pré-diviseurs, les registres de comptage et les unités de comparaison/capture à l'intérieur d'un périphérique temporisateur. La compréhension de l'architecture permet une sélection correcte du mode du temporisateur.

Leçon 1 • Communication asynchrone UART

Configure le débit en bauds, le format de trame et le contrôle de flux pour la transmission UART. L'UART est le protocole série le plus simple et le fondement de la comparaison des protocoles.

Leçon 2 • Protocole synchrone SPI

Explique les rôles maître et esclave SPI, la polarité et les modes de phase de l'horloge. Les élèves interfacent la mémoire flash SPI et les modules d'affichage utilisés dans les chapitres de projet.

Leçon 3 • Protocole à deux fils I2C

Couvre les conditions de démarrage et d'arrêt I2C, l'adressage et la gestion ACK/NACK. Les compétences de gestion du bus multi-dispositifs s'appliquent directement aux conceptions de concentrateurs de capteurs.

Leçon 4 • Tampons circulaires pour données série

Implémente des tampons en anneau pour découpler la réception de données des ISR du traitement en boucle principale. La conception du tampon prévient la perte de données à des débits en bauds et des vitesses de bus élevés.

Leçon 1 • Réduction du bruit et moyennage

Applique le suréchantillonnage, la décimation et les filtres à moyenne mobile pour réduire le bruit de l'ADC. Ces techniques améliorent la résolution des mesures au-delà des limites matérielles.

Leçon 2 • Architecture et configuration de l'ADC

Explique le fonctionnement de l'ADC à approximations successives, la tension de référence et la résolution. Une configuration correcte est un prérequis pour une acquisition précise des données du capteur.

Leçon 3 • Sortie DAC et génération de formes d'onde

Configure le périphérique DAC pour produire des tensions de référence CC et des formes d'onde arbitraires. La sortie DAC pilote les actionneurs et les circuits audio dans le travail de projet.

Leçon 4 • Modes d'échantillonnage et déclenchement de l'ADC

Configure les modes unique, continu et de balayage avec des déclencheurs de temporisateur et logiciels. L'échantillonnage déclenché synchronise l'acquisition de données avec les événements système.

Leçon 1 • Horloge temps réel et réveil programmé

Utilise le périphérique RTC pour programmer des événements de réveil périodiques à partir d'un sommeil profond. La planification basée sur RTC permet de réaliser des nœuds de capteurs à cycle de service réduit avec une longue durée de vie de la batterie.

Leçon 2 • Désactivation de l'horloge des périphériques

Désactive les horloges des périphériques inutilisés via les registres de contrôle d'horloge pour réduire la puissance dynamique. La désactivation de l'horloge complète les modes de veille pour une gestion fine de l'alimentation.

Leçon 3 • Réduction de la tension et de la fréquence

Réduit la tension du cœur et la fréquence du CPU en cours d'exécution pour diminuer la dissipation de puissance dynamique. Les élèves implémentent l'échelonnement dynamique de la tension et de la fréquence dans le micrologiciel.

Leçon 4 • Analyse de la consommation d'énergie

Mesure le courant en modes actif, inactif et veille à l'aide de fiches techniques et d'instruments de banc. Un budget de puissance précis est le fondement de la conception de systèmes basse consommation.

Leçon 1 • Mécanismes de communication entre tâches

Utilise des files d'attente, des sémaphores et des mutex pour partager des données et synchroniser les tâches en toute sécurité. Ces primitives préviennent les situations de compétition identifiées dans le chapitre sur les interruptions.

Leçon 2 • Patrons de conception de machines d'états

Implémente des machines d'états finis pour gérer un flux de contrôle complexe sans blocage. Les patrons FSM remplacent les conditionnels imbriqués dans les contextes d'interruptions et de RTOS.

Leçon 3 • Notions de RTOS et gestion des tâches

Introduit l'ordonnanceur RTOS, les tâches, les priorités et la commutation de contexte. La conception basée sur les tâches permet la gestion concurrente des périphériques dans les applications complexes.

Leçon 4 • Architecture de micrologiciel en couches

Organise le code en couches d'abstraction matérielle, de pilote, d'intergiciel et d'application. La stratification réduit le couplage et simplifie les tests et le portage entre plates-formes.