Exercice 1 : scooter électrique.

UTBM. Département GESC.    DUREE 2 HEURES. 

UTBM IF40. Examen final.    Page 1 

NOM : PRENOM :

Calculatrices et documents non autorisés.

Exercice 1 : scooter électrique.

Le support de cet exercice est un scooter électrique comportant un variateur de vitesse piloté par un DSP. Afin d’augmenter l’autonomie du scooter, il a été décidé de favoriser la récupération d’énergie électrique en utilisant des supers condensateurs.

Le schéma de puissance simplifié de la chaîne d’énergie est le suivant :

Les interrupteurs Ki sont constitués d’un transistor avec une diode en antiparallèle.

La commande de ce montage est assurée par un DSP contrôleur TMF320LF2407 cadencé à 40MHz.

Les sorties PWM7 et PWM8 du DSP sont appliquées aux commandes des transistors par l’intermédiaire de drivers adaptés. PWM7 est reliée à K7 et K10 et PWM8 est reliée à K8 et K9.

Un capteur à effet Hall mesure l’intensité du courant IC. Cette sonde de courant délivre une tension proportionnelle à I_C et variant de 0 à 3V pour un courant allant de 0 à 300A. Cette sonde est reliée à l’entrée ADCIN1 du DSP et le résultat de la conversion analogique numérique doit être stocké dans la variable I_CAPA déclarée en .bss.

Un capteur de tension mesure la tension VC et délivre une tension proportionnelle à VC et variant de 0 à 3V pour une tension VC allant de 0 à 21V. Ce capteur de tension est relié à l’entrée ADCIN2 du DSP et le résultat de la conversion analogique numérique doit être stocké dans la variable U_CAPA déclarée en .bss.

Un capteur de tension identique mesure la tension E. Il est relié à l’entrée ADCIN3 du DSP et le résultat de la conversion analogique numérique doit être stocké dans la variable U_BAT déclarée en .bss.

On admettra que les variables U_BAT, U_CAPA et I_CAPA sont stockées dans la même page de l’esp ace DATA.

L’exercice comporte plusieurs parties indépendantes. Il est conseillé de lire entièrement le sujet avant de composer. Les programmes assembleur que vous réaliserez devront être commentés.

Partie 1 :

Charge des condensateurs.

A la mise sous tension du système, la tension VC est nulle. Le scooter ne peut fonctionner que si cette tension est égale à la tension E. Le pont en H, constitué des interrupteurs K7 à K10, doit donc assurer la charge des condensateurs. Il permet de contrôler le courant de charge IC, en ajustant le rapport cyclique α des signaux PWM. La charge de termine lorsque VC=E.

La fréquence PWM est de 10kHz et les interrupteurs requièrent un temps mort (ou délai de sécurité) de 2μs.

E : batterie de 18V.

C : supers condensateurs.

M : moteur à courant continu.

C E M

V_C V_M

IB

K1 K7

K8

K9

K10

I_M IC

K2

UTBM IF40. Examen final.    Page 2  Configuration.

Question 1 : écrire en assembleur le sous programme INITADC réalisant l’initialisation du module ADC en mode start/stop et cascadé, pour permettre la conversion des voies 1, 2 et 3. Les conversions seront déclenchées logiciellement. La calibration et le test du module ADC ne sont pas effectués.

Question 2 : écrire en assembleur le sous-programme INITEVB réalisant l’activation du module EVB et des broches PWM utilisées, et l’initialisation des signaux PWM asymétriques possédant une fréquence de 10kHz et les délais de sécurité requis.

Commande du pont en H.

Le fonctionnement simplifié du pont en H est le suivant : - si IC < 200A alors α=0,9 ;

- si IC ≥ 200A alors α=0,6 ;

- si UC ≥ E alors α=0,5 (condition prioritaire sur les 2 précédentes).

Question 3 : tracer l’allure de VC pour α=0,6.

Question 4 : indiquer quel registre permet de modifier le rapport cyclique des signaux PWM.

Question 5 : calculer le contenu de ce registre pour les valeurs de α indiquées ci-dessus.

Question 6 : calculer la valeur de I_CAPA correspondant à I_C=200A.

Question 7 : donner l’organigramme du sous-programme CHARGE qui réalise les conversions analogiques numériques et qui commande le pont en H en fonction des mesures.

Question 8 : écrire en assembleur le sous-programme CHARGE.

Partie 2 :

Protection contre les surintensités

Un contact de sécurité S est commandé par la sortie IOPA₀ du DSP selon le fonctionnement suivant : - IOPA0=0 : S fermé

- IOPA0=1 : S ouvert.

Le contact S est fermé lorsque la variable I_CAPA est inférieure à 800 et il est ouvert dans le cas contraire.

Question 9 : écrire en assembleur le sous programme INITPORTA initialisant le port A.

Question 10 : donner l’organigramme du sous-programme SECURITE qui commande le contact S en fonction de la valeur de I_CAPA.

Question 11 : écrire en assembleur le sous-programme SECURITE.

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Exercice 2 : Interfaçage et décodage d’adresses

On donne page suivante le schéma partiel d’une carte 6809. Seuls sont représentés les mémoires et le microprocesseur ainsi que le bus d’adresse.

2.1) Pour les mémoires MEM1, MEM2, MEM3, MEM4 et MEM5, indiquer la capacité mémoire en bits, la capacité mémoire en kbits et l’organisation en nombre de mots et taille des mots (N mots de M bits).

Présenter le résultat sous forme de tableau.

2.2) Compléter le tableau ci-dessous en justifiant vos résultats.

Zone occupée Zone utile (si ≠ zone

occupée) Zone de recouvrement Adresse

mini

Adresse maxi

Adresse mini

Adresse maxi

Adresse mini

Adresse maxi

Taille occupée

Taille utilisée

(si≠)

MEM1

MEM2

MEM3

MEM4

MEM5

Rappel : Table de vérité du 74LS138.

Entrées

Sorties Valid Select

G1 G_2A G_2B C B A Y₀ Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ Y₅ Y₆ Y₇

0 X X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 X X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

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39 X1

38 EX2 RESET 37 2 NMI

40 HALT 3 IRQ

4 FIRQ 36 MRDY 33 DMAB

A08 A19 A210 A311 A412 A513 A614 A715 A816 A917 A1018 A1119 A1220 A1321 A1422 A1523

D031 D130 D229 D328 D427 D526 D625 D724

E34 Q35 BA6 BS5 RW32 7 VCC

1 VSS

CI1 6809 circuit 40 br

1 A 2 B 3 C

6 G1 4 G2A 5 G2B

Y015 Y114 Y213 Y312 Y411 Y510 Y69 Y77 VCC16 GND8

CI2 74LS138

1 A 2 B 3 C

6 G1 4 G2A 5 G2B

Y015 Y114 Y213 Y312 Y411 Y510 Y69 Y77 VCC16 GND8

CI3 74LS138

10 A0 9 A1 8 A2 7 A3 6 A4 5 A5 4 A6 3 A7 24 A8 25 A9 21 A10 23 A11 2 A12

20 CE 22 OE 27 WE

D011 D112 D213 D315 D416 D517 D618 D719

RDY1

VCC28 GND14

MEM2

10 A0 11 A1 12 A2 13 A3 14 A4 15 CE

O11 O22 O33 O44 O55 O66 O77 O89 VCC16 GND8

MEM4

10 A0 9 A1 8 A2 7 A3 6 A4 5 A5 4 A6 3 A7 24 A8 25 A9 21 A10 23 A11 2 A12

20 CE 22 OE 27 WE

D011 D112 D213 D315 D416 D517 D618 D719

RDY1

VCC28 GND14

MEM3

8 A0 7 A1 6 A2 5 A3 4 A4 3 A5 2 A6 1 A7 23 A8 22 A9 19 A10

18 CE 20 OE 21 WE

D09 D110 D211 D313 D414 D515 D616 D717

VCC24 GND12

MEM1

5 A0 6 A1 7 A2 4 A3 3 A4 2 A5 1 A6 17 A7 16 A8 15 A9

8 CS 10 WE

D014 D113 D212 D311

VCC18 GND9

MEM5

GND Vcc

Vcc

GND A15

A14 A13

A12 A11 A10

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A9 A8 A10

A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A1

A0 A0

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

A0 A1 A2 A3 A4

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 S2

S3

S5 S1

S4

S4

S5 S3

S2 S1

Bus d’adresse