Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 1 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC NOTE Ce livre a été écrit afin de disposer de l'essentiel à connaître sur les principaux PICs. On peut le considérer comme un databook simplifié et en français. Le but de ce livre est donc de constituer en quelque sorte un livre de références pour comprendre, programmer et tester les PICs les plus performants & les plus répandus (12F683, 16F88, 18F2550 et par extension le 18F4550), lesquels peuvent répondre à de nombreux besoins. Un livre à la fois le plus simple & compréhensible possible, mais aussi, je l’espère, efficace. Le but n’est pas ici de faire un livre avec des tonnes de documentations ne servant jamais à rien, mais au contraire, un livre avec uniquement les informations utiles et nécessaires à la compréhension et à la mise en œuvre des principaux PICs. Nous ne nous attarderons donc pas sur des schémas détaillés, mais uniquement sur des représentations schématiques, suffisantes à son utilisation. Une fois cet ouvrage lu, à l'aide de ces PICs, vous pourrez alors concevoir nombre de montages. Il vous sera cependant nécessaire d’avoir un minimum de connaissances en électronique et informatique afin de comprendre l’intégralité de ce livre. Ce livre vous présentera un programmateur de PIC Mircochip, et un compilateur fort simple d'emploi qui rendra transparent à vos yeux l'utilisation des diverses fonctions du PIC. Ce livre s’adresse donc aussi bien aux amateurs avertis, qu’aux étudiant(e)s et/ou professionnels. Bonne lecture !!! Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 2 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC SOMMAIRE 1- Introduction P5 2- Généralités P9 2.1 Reset P10 2.2 Watchdog P10 2.3 RTCC P10 2.4 Mémoire flash P11 2.5 E²PROM P11 2.6 Divers P12 3- Le PIC 12F683 P13 3.1 Caractéristiques du PIC 12F683 P14 3.2 Fonctionnement du PIC 12F683 P15 3.2.1 Les entrées/sorties 3.2.2 Les différents mode d’horloge 3.2.3 Les interruptions 3.2.4 Les timers 3.2.5 Le comparateur 3.2.6 La PWM 3.2.7 Les CAN 3.2.8 La tension de référence interne 4- Le PIC 16F88 P26 4.1 Caractéristiques du PIC 16F88 P27 4.2 Fonctionnement du PIC 16F88 P29 4.2.1 Les entrées/sorties 4.2.2 Les différents mode d’horloge 4.2.3 Les interruptions 4.2.4 Les timers 4.2.5 L’USART, I²C, SPI 4.2.6 La tension de référence 4.2.7 Les comparateurs 4.2.8 La PWM 4.2.9 Les CAN 5- Le PIC 18F2550 P42 5.1 Caractéristiques du PIC 18F2550 P43 5.2 Fonctionnement du PIC 18F2550 P45 5.2.1 Les entrées/sorties 5.2.2 Les différents mode d’horloge 5.2.3 Les interruptions 5.2.4 Les timers 5.2.5 L’EUSART, I²C, SPI, USB 5.2.6 La tension de référence 5.2.7 Les comparateurs 5.2.8 La PWM 5.2.9 Les CAN Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 3 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC 6- Les protocoles de communication P61 6.1 Série asynchrone, RS 232 P62 6.2 I²C, de Philips P63 6.2.1 Principe 6.2.2 Les mémoires 6.3 SPI P69 6.4 USB, HID P70 6.5 RC5 P70 6.6 Les bases du CPL P72 7- La programmation des PICs P75 7.1 Nécessaire à la programmation P76 7.2 Choix d'un langage P77 7.3 Le BASIC pour PIC P78 7.4 Un programmateur de PIC ICSP et son logiciel P79 8- Conclusion P80 9- Lexique P81 10- Liens Internet utiles P82 11- Annexes P83 Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 4 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC 1- INTRODUCTION Deux exemples de microcontrôleurs Aujourd’hui, les microcontrôleurs sont partout : ordinateurs, portables… Assez faciles d’utilisation, pour la plupart, et programmables de fort nombreuses fois (plus de 1000), ou définitivement (OTP : One Time Programmable), leur souplesse d’utilisation a séduit rapidement les divers constructeurs de divers domaines. Aujourd’hui, un des géants mondiaux s’appelle Microchip. Mais il ne faut surtout pas confondre les microcontrôleurs et les microprocesseurs. Pour résumer, on peut dire qu’un microcontrôleur est un ordinateur extrêmement miniaturisé et possédant donc assez peu de mémoire, et dont le processeur est relativement simple, alors qu’un microprocesseur ne fait qu’exécuter des instructions qui lui sont communiquées, puis renvoie les résultats. Les principaux problèmes des microcontrôleurs sont la taille de leur mémoire et le nombre limité de périphériques qu’ils peuvent recevoir en même temps. Cependant, le nombre de ces derniers peut parfois être augmenté en associant, sur les mêmes pattes un périphérique d’entrée et un de sortie, permettant alors de doubler le nombre de périphériques connectables… Les microcontrôleurs sont tellement miniatures, que la plupart du temps, ils sont implantés sur l’application même qu’ils sont censés piloter, comme par exemple un clavier d’ordinateur, ou la souris. Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 5 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC Ces systèmes sont alors appelés « systèmes embarqués ». Ils exécutent alors tout le temps, en boucle, le même programme. Leur champ d’application ne connaît comme limite, que l’ingéniosité des divers concepteurs. Grâce à eux, la réception radio est de plus en plus fine; et leur avenir s’annonce radieux en ce début de XXI siècle. Un microcontrôleur se décompose en diverses parties : la mémoire de programme, la mémoire de données, le processeur, les ressources auxiliaires. Les modèles les plus vendus sont les PICs de chez Microchip, en raison d’un excellent rapport qualité/prix et qui sont utilisés par toute la communauté électronique, que ce soit amateur, ou même par certains professionnels. Facile à programmer et à utiliser, leur prix est relativement bas, avec des fréquences de fonctionnement élevées. Chez les PICs, il y a principalement 5 gammes (plus si on rajoute les DSPICs). Il existe la gamme 10F, 12F,14F,16F,18F. Pour des raisons de simplicité, il est évident qu'il est préférable d'avoir quelques références permettant de répondre aux diverses attentes. Dans cette optique, 3 références de PICs ont été retenues. Le 1er critère de sélection était le nombre de pattes (taille du CI), le 2nd était les caractéristiques techniques du PIC. Les PICs ainsi retenus sont le 12F683, le 16F88, le 18F2550. Par extension, les explications pour le 18F2550 seront valables pour le 18F4550, la différence étant au niveau des E/S. Jusqu’à une certaine époque, les microcontrôleurs respectaient l’architecture Von Neumann, inventeur de l’ENIAC, premier ordinateur au monde. Cependant, celle-ci présente des inconvénients. En effet, la vitesse d’exécution est limitée, les instructions et les données transitaient par le même bus. Pour résumer, son principal défaut était le fait qu’elle ne possédait qu’un bus pour, simultanément, la mémoire programme et la mémoire de données. Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 6 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC L’architecture de Von Neumann D’où l’architecture Harvard, utilisée maintenant par les PICs. Sa particularité tient dans le fait qu’il y a deux mémoires accessibles en même temps par le processeur, par l’intermédiaire de deux bus spécifiques. L’un sert pour les données, et l’autre pour les instructions. De ce fait, les deux peuvent être accessibles en même temps, d’où un gain de vitesse, au niveau exécution. L’architecture Harvard Ceci aidant, il existe depuis quelques années, un nouveau type de mémoires dites « flash », avec écriture et effacement électrique des données dans la mémoire. Elle est de type RAM, mais est associée à une mémoire E²PROM pour des données auxiliaires. Cependant, d’autres architectures existent, mais néanmoins moins répandues, comme par exemple, l’architecture Flynn développée en 1996. Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 7 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC Chaque microcontrôleur possède des registres. Il s’agit de mémoires intervenant dans les opérations de l’UAL (Unité Arithmétique et Logique). Celle-ci requiert deux opérandes (instructions) pour réaliser une opération. Quand un processeur exécute une instruction, il le fait en deux étapes : d’abord une phase de recherche, puis une phase d’exécution. En plus du programme, les microcontrôleurs ont besoin de ce qu’on appelle un mot de configuration, tenant compte du type d’oscillateur (RC, XT,…), de l’activation ou non du Watchdog (qui empêche un dysfonctionnement), d’une temporisation au démarrage ou non, du code P (non utilisé et explicité dans ce livre, le code P, pour Protection, sert à verrouiller la programmation du PIC ; c'est-à-dire que pour le programmer, il faut un mot de passe), ... Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 8 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC 2- Généralités 2.1 Reset 2.2 Watchdog 2.3 RTCC 2.4 Mémoire flash 2.5 E²PROM 2.6 Divers Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 9 Document écrit par Alexandre GALODÉ L'essentiel des PIC 2- GÉNÉRALITÉS 2.1 Reset Le schéma type du reset: une résistance de 1KOhms et un condensateur de 1 µF Ce système électronique, permet d'effectuer un reset automatique à la mise sous tension, et laisse l'opportunité d'effectuer un reset manuel par l'intermédiaire de l'interrupteur. IL existe cependant, une autre façon de faire un reset. En effet, dans les fusibles de configuration du PIC, existe le BODEN. Permettant s'il est activé d'effectuer un reset hardware automatique si le programme présente un problème d'exécution. Une autre solution est d'utiliser le WATCHDOG, qui assure également un reset en cas de problème du programme, mais ce reset est alors logiciel. 2.2 Watchdog Il s'agit d'une horloge interne. Cette horloge compte et est régulièrement remise à zéro. Dans le cas où le compteur de l'horloge ferait un ''overflow'', c'est-à-dire qu'il dépasserait sa valeur maximale, alors cela voudrait dire qu'il y a eu un problème dans l'exécution du programme. Le WATCHDOG effectue alors un reset logiciel. 2.3 RTCC Le RTCC est assez rarement utilisé pour les programmes classiques. Mais pour résumer il s'agit en fait d'une horloge temps réel Ce document est la propriété intellectuelle de son auteur 10