TP microcontrˆoleur 16 bits : MSP430

(1)

TP microcontrˆ oleur 16 bits : MSP430

J.-M Friedt, 5 avril 2015 Objectif de ce TP :

— pr´esentation de GNU/Linux et de commandes unix

— faire clignoter des diodes, exemples en C

— communication RS232, communication de donn´ees en ASCII

— timer, processus p´eriodiques, interruptions

— conversion numérique-analogique de données, échantillonnage

— communication SPI, acc`es `a la carte SD

1 GNU/Linux

L’arborescence de GNU/Linux et comment s’y retrouver : dans l’ordre de priorit´e :

— /est la racine de l’arborescence. Le s´eparateur entre r´epertoire sera toujours le/.

— /home contient les répertoires des utilisateurs. Unix, et Linux en particulier, impose un confinement strict des fichiers de chaque utilisateur dans son répertoire. Seul l’administrateur (root) peut accéder aux fichiers du système en écriture :ne jamais travailler en tant qu’administrateur.

— /usrcontient les programmes locaux à un ordinateur : applications, entêtes de compilation (/usr/include), sources du système (/usr/src)

— /lib contient les biblioth`eques du syst`eme d’exploitation

— /proccontient des pseudo fichiers fournissant des informations sur la configuration et l’état du matériel et du système d’exploitation. Par exemple,cat /proc/cpuinfo.

— /etccontient les fichiers de configuration du système ou la configuration par défaut des logiciels utilisés par les utilisateurs en l’absence de fichier de configuration locale (par exemplecat /etc/profile).

— /bin contient les outils du système accessibles aux utilisateurs et/sbin contient les outils du systèmes qu’a prioriseul l’administrateur a à utiliser.

Les commandes de base :

— ls: list, afficher le contenu d’un r´epertoire

— mv: move, d´eplacer ou renommer un fichier.mv source dest

— cd: change directory, se d´eplacer dans l’arborescence. Pour remonter dans l’arborescence :cd ..

— rm: remove, effacer un fichier

— cp: copy, copier un fichier.cp source destAfin de copier un r´epertoire et son contenu, cp -r repertoire destination.

— cat: afficher le contenu d’un fichier.cat fichier

— man, manuel, est la commande la plus importante sous Unix, qui donne la liste des options et le mode d’emploi de chaque commande.

Afin de remonter dans l’historique, utiliser SHIFT+PgUp. Toute commande est lancée en tâche de fond lorsqu’elle est terminée par&.

L’interface graphique est une sur-couche qui ralentit le système d’exploitation et occupe des ressources, mais peut parfois faciliter la vie en proposant de travailler dans plusieurs fenêtres simultanément. Elle se lance au moyen destartx.

Parmi les outils mis à disposition, un éditeur de texte (scite), un clone opensource de matlab nomméoctave, un outil pour tracer des courbes (gnuplot), affichage des fichiers au format PDF par xpdf, un gestionnaire de fichiers (pcmanfm).

La liste des modules noyaux (équivalent des pilotes, chargés de réaliser l’interface logicielle entre le noyau Linux et l’espace utilisateur) s’obtient par/sbin/lsmod.

2 Premier pas avec gcc

Dans un ´editeur de texte (scite), taper le programme suivant :

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main() {printf("hello world %d\n",getpid());}

Nous n’utiliserons pas d’environnement intégré de développement (IDE) : un éditeur de texte sert à entrer son programme, et une fenêtre de commande (xtermou Terminal) servira à la compilation.

Une fois le programme tapé, sauver dans un fichier exemple1.c et compiler dans un terminal en entrant la ligne de commande : gcc -o exemple1 exemple1.c (compiler le programme C exemple1.c résultant en l’exécutableexemple1).

(2)

Exercice :ex´ecuter le programme par./exemple1.

3 Premier pas sur MSP430

L’exemple précédent était une compilation de programme : l’architecture sur laquelle le programme sera exécuté est la même que celle sur laquelle le programme est compilé (ici, Intel x86).

Nous allons désormais compiler des programmes à destination du microcontrôleur : il s’agit de cross- compilation.

GND

100n

VDD

GND 1n 1n

GND

2k

>22µ

GND

VDD

2k

100n

F/TMB

RACON12 RACON12 RACON12 LE33CZ

GMSTBA2 5_Ohms

VDD

GND

VDD

GND 74HC245DW

74HC245DW VDD

VDD

GND

HD-H103

GND VDD GND

VDD

GND

VDD

GND VDD

100n

10k

10k 10k 10k10k

10k 10k

10k

10k 10k

10k

10k 10k 10k

3k

10k

10k 10k

4k7

10k

10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k

10k 74LS47N

VDD

GND

100n 100n

100n GND OP11D

OP11D

OP11D GND

VDD

DVCCP$1P6.3/A3P$2P6.4/A4P$3P6.5/A5P$4P6.6/A7P$5P6.7/A7P$6VREF+P$7XINP$8XOUTP$9VEREF+P$10VREF-P$11P1.0/TACLKP$12P1.1/TA0P$13P1.2/TA1P$14P1.3/TA2P$15P1.4/SMCLKP$16

P1.5/TA0 P$17

P1.6/TA1 P$18

P1.7/TA2 P$19

P2.0/ACLK P$20

P2.1/TAINCLK P$21

P2.2/CAOUT P$22

P2.3/TA1 P$23

P2.4/TA2 P$24

P2.5/ROSC P$25

P2.6/ADC12CLK P$26

P2.7/TA0 P$27

P3.0/STE0 P$28

P3.1/SIMO0 P$29

P3.2/SOMI0 P$30

P3.3/UCLK0 P$31

P3.4/UTXD0 P$32

P3.5/URXD0P$33 P3.6P$34 P3.7P$35 P4.0/TB0P$36 P4.1/TB1P$37 P4.2/TB2P$38 P4.3P$39 P4.4P$40 P4.5P$41 P4.6P$42 P4.7/TBCLKP$43 P5.0P$44 P5.1P$45 P5.2P$46 P5.3P$47 P5.4/MCLKP$48 P5.5/SMCLKP$49 P5.6/ACLKP$50 P5.7/TBOUTHP$51 XT2OUTP$52 XT2INP$53 TDO/TDIP$54 TDI/TCLKP$55 TMSP$56 TCKP$57 RST#/NMIP$58 P6.0/A0P$59 P6.1/A1P$60 P6.2/A2P$61 AVSSP$62 DVSSP$63 AVCCP$64

MSP430H149C1C2 C3 21Q1 C4C5 C6

C7 12345678

JP1

VCCIO 4 20 VCC

USBDM 16

USBDP 15

8 NC _RESET 19 24 NC 27 OSCI 28 OSCO

3V3OUT 17

TXD 1

RXD 5

_RTS 3

_CTS 11

_DTR2

_DSR9

_DCD10

_RI 6

CBUS0 23

CBUS1 22

CBUS2 13

CBUS3 14

CBUS4 12

AGND25 GND7 GND18 GND21 TEST26 IC1

FT232RL

R3

C8

D1

1 2 3 4

X1 R5

C9

LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8

910 11 12 13 14 1516 12 3 4 5 6 78 S1

LEDALIM

BUZZER -+

1 3 4 S2

2

1 3 4 S3

2

1 3 4 S4

2 3VI

2

VO1

IC2 GND X2-1 1

X2-2 2 RESMES1

C10

1 JP2

1 JP3

1 DIR 2 A1 3 A2 4 A3 5 A4 6 A5 7 A6 8 A7 9 A8 B8B7B6B5B4B3B2B1 1112131415161718

19 G

1020

IC3P

GNDVCC

1 DIR 2 A1 3 A2 4 A3 5 A4 6 A5 7 A6 8 A7 9 A8 B8B7B6B5B4B3B2B1 1112131415161718

19 G

1020

IC4P

GNDVCC

1

2 3

4 5

6 7

8

JP5

10 9 2 6

7 3

DIS1

4 1

5

8 CC CC dp

a b c d e f g

109 2

67 3

DIS2 4 1

5 8 CC CC

dp a b c d e f g CSDI 12

GNDVCCSCK 345 GND1IRQDO 678

WP WP

CD CD

SW SW

SHIELD 14

1 23 4 5 6 7 8 SV2

C11 12 RN2A3 RN2B4 RN2C5 RN2D

12 RN1A3 RN1B4 RN1C5 RN1D6 RN1E7 RN1F8 RN1G9 RN1H

R6

R9 R10 R8R11

R12 R25

R26

R27 R28

R29 R30

R31

R32 R33 R1

R2

R34

R21 R22

R4

R23

R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20

R24 816

IC6G$2

GNDVCC

1 IB 2 IC

3 LT BI/RBO 4 5 RBI 6 ID 7 IA

E 9

D 10

C 11

B 12

A 13

GF 1415 IC6 1

2 3 4

5SV3

Q3

C12 C13

C14

DVCC1P6.3/A32P6.4/A43P6.5/A54P6.6/A65P6.7/A76VREF+7XIN8XOUT/TCLK9VEREF+10VEREF-11P1.0/TACLK12P1.1/TA013P1.2/TA114P1.3/TA215P1.4/SMCLK16

P1.5/TA0 17

P1.6/TA1 18

P1.7/TA2 19

P2.0/ACLK 20

P2.1/TAINCLK 21

P2.2/CAOUT/TA0 22

P2.3/CA0/TA1 23

P2.4/CA1/TA2 24

P2.5/ROSC 25

P2.6/ADC12CLK 26

P2.7/TA0 27

P3.0/STE0 28

P3.1/SIMO0 29

P3.2/SOMI0 30

P3.3/UCLK 31

P3.4/UTXD0 32

P3.5/URXD033 P3.6/UTXD134 P3.7/URXD135 P4.0/TB036 P4.1/TB137 P4.2/TB238 P4.3/TB339 P4.4/TB440 P4.5/TB541 P4.6/TB642 P4.7/TBCLK43 P5.0/STE144 P5.1/SIMO145 P5.2/SOMI146 P5.3/UCLK147 P5.4/MCLK48 P5.5/SMCLKP5.6/ALK 4950 P5.7/TBOUTHRST/NMIXT2OUTTDO/TDIP6.0/A0P6.1/A1P6.2/A2XT2INAVSSDVSSAVCCTMSTCKTDI 5152535455565758596061626364

2 3 1 IC7A

6 5 7 IC7B

9 8 10 IC7C

4 11

R7

R35

R36 R37

R38

R39 R40

R41

R42 1 2 JP4

1 2 JP6

12 JP7

USB ON

12345678

+

Le MSP430¹se programme en C au moyen du même compilateur que vu précédemment (gcc), mais configuré pour générer du code à destination de la nouvelle architecture cible (MSP430), différente de l’architecture hôte (Intel 32 bits). Il s’agit donc decrosscompilation.

XOR 0 0 1

1

1 0

1

#include <msp430x14x.h> 0

#include <string.h>

#include <legacymsp430.h> // #include <signal.h>

#include <msp430.h> // #include <io.h>

#include <stdio.h>

void init_PORT(void){

P1SEL = 0x00;

P1DIR = 0xFF;

P1OUT = 0x00;

}

int main (void) {

unsigned int led1=0x01,sens=0,k;

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT

1. focus.ti.com/lit/ds/symlink/msp430f149.pdfethttp://focus.ti.com/lit/ug/slau049f/slau049f.pdf

(3)

init_PORT();

while (1) { P1OUT=led1;

if(led1==0x80) {sens=1;}

if(sens==0) {led1<<=1;}

if(sens==1) {led1>>=1;}

for(k=0;k<50000;k++) {}

}

return(0);

}

Compilation du programme :

msp430-gcc -Os -mmcu=msp430f149 -o sortie.elf entree.c pour g´en´erer le listing correspondant :

msp430-objdump -dSt sortie.elf > sortie.lst

et la liste d’instructions au format hexad´ecimal Intel `a partir du fichier ELF : msp430-objcopy -O ihex sortie.elf sortie.hex

Rappel :gcc -Sarrête la compilation à la génération de l’assembleur (fichier .s),gcc -oarrête la compilation

`

a la g´en´eration des objets (avant le linker).

Une fois le programme compilé, il est transféré au MSP430 par l’interface JTAG, ici émulée par le port parallèle (imprimante) du PC. La commande pour transférer par le convertisseur parallèle-JTAG le programme sortie.elf est :

msp430-jtag -e sortie.elf

Chaque port d’entrée sortie nécessite de définir :

— la fonction de chaque broche avec le registre PxSEL : 0 pour du GPIO, 1 pour la fonction sp´ecifique

— la direction du port dans PxDIR : 0 pour une entr´ee, 1 pour une sortie

— le niveau de la broche, 1 pour un niveau haut (3,3 V) et 0 pour le niveau bas (masse)

Exercices

1. analyser le schéma du circuit et identifier le port auquel sont connectées les diodes électroluminescentes (LED).

2. les composants 74245 (IC3 et IC4) se comportent comme des latchs : quelle est leur utilit´e dans ce circuit ?

Les ports du MSP430 sont capables d’absorber ou fournir la vingtaine de milliampères nécessaires à alimenter une LED.

Cet exemple exploite la fonction de décalage pour périodiquement changer l’état du port et donc allumer ou

´

eteindre les diodes qui y sont connect´ees.

Exercices :

— au lieu de faire d´efiler les diodes, faire clignoter l’ensemble des 8 diodes simultan´ement.

— visualiser le code assembleur généré

— Comment s’´ecrit 2048 en hexad´ecimal ?

— comment est initialis´e le pointeur de pile (R1) ? commenter ce choix, sachant que la RAM commence `a l’adresse 0x200 (page 1-4 de slau049) et que ce processeur contient 2048 octets de RAM.

— modifier les options d’optimisation en modifiant l’option -Os par -O1, -O2 et -O3. Comparer les codes assembleur r´esultant.

4 Communiquer par RS232

Initialisation d’un port s´erie : pour le port 0, avec un d´ebit de 9600 bauds

#include <msp430x14x.h>

#include <string.h>

#include <stdio.h>

void init_rs1_9600(){

UCTL1=SWRST; // SetupUART1: mov.b #SWRST,&UCTL1 UCTL1|=CHAR; // bis.b #CHAR,&UCTL1

UTCTL1=SSEL0; // mov.b #SSEL0,&UTCTL1 UBR01=0x03; // mov.b #0x03,&UBR01 UBR11=0x00; // mov.b #0x00,&UBR11 UMCTL1=0x4A; // mov.b #0x4A,&UMCTL1 UCTL1&=~SWRST; // bic.b #SWRST,&UCTL1

(4)

ME2|=UTXE1+URXE1; // bis.b #UTXE1+URXE1,&ME2 }

void snd_rs1(char cara)

{while ((IFG2 & UTXIFG1)==0); // jz rs_tx1 TXBUF1=cara;

}

void str_rs1(char* cara) {int k=0;

do {snd_rs1(cara[k]);k++;} while (cara[k]!=0);

}

P3SEL=0xFE; // ; P3.6,7 = USART select P3DIR=0x5B; // ; P3.6 = output direction P3OUT=0x01; // ; P3.6 = output val }

int main (void) { char chaine[30];

unsigned long k;

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT init_PORT();

init_rs1_9600();

while (1) {

snd_rs1(’!’);snd_rs1(33);

sprintf(chaine,"Hello World\r\n");

str_rs1(chaine);

for(k=0;k<8000;k++) {}

}

return(0);

}

Le MSP430 possède un module de communication asynchrone (RS232) matériel. Les paramètres de configuration incluent le débit de communication (dans cet exemple 9600 bauds), le nombre de bits par trame transmise et l’encapsulation de ces trames. Les ordinateurs étant de moins en moins souvent équipés de port série, nous exploitons un composant convertisseur du format RS232 vers l’USB.

Exercice :

identifier le composant permettant la conversion RS232 vers USB sur le sch´ema de la carte.

Côté PC, la communication par port série se fait au moyen de minicom : CTRL A-O pour définir le port (/dev/ttyUSB0) et le contrôle de flux (ni matériel, ni logiciel).CTRL A-Ppour définir la vitesse (ici 9600 bauds, N81).

Exercices :

1. envoyer une valeur hexad´ecimale (par exemple 0x55 et 0xAA) en ASCII 2. envoyer une valeur en d´ecimal (par exemple 250) en ASCII

3. sachant qu’une chaˆıne de caractères est représentée en C par un tableau de caractères se terminant par le caractère de valeur 0, expliquer le fonctionnement de la procédurestr rs1.

4. dans le programme en C faisant clignoter les diodes, communiquer la valeur courante d’une variable.

Idle

MSB Stop Bit

LSB Start Bit

(5)

5 Exploitation d’une interruption

Nous avons vu que le code assembleur généré depuis un programme C dépend des options d’optimisation.

Cela signifie notamment que la durée d’exécution d’une boucle vide dépend de ces options, et évidemment de la nature du compilateur.

Le microcontrôleur possède en interne des compteurs (timers) qui permettent de mesurer avec précision un intervalle de temps selon une horloge cadencée sur un oscillateur externe et donc indépendant du code exécuté. Cette stratégie rend la durée d’exécution du programme indépendante de la nature des optimisa- tions.

La fréquence de déclenchement du timer est définie par la variable TBCCR0. Le timer compte de 0 à TBCCR0, et lorsque la valeur stockée dans ce registre est atteinte, l’interruption se déclenche. Noter que de cette fa¸con, le timer compte TBCCR0+1 fois. La cadence de l’horloge dans notre configuration est 32768 Hz.

Par ailleurs, le microcontrôleur peut être placé en mode de veille au moyen des instructions LPM (Low Power Mode) terminées par le numéro du mode de veille. Plus le numéro est élevé, plus le nombre de périphériques désactivés est important, mais plus le nombre de sources d’interruption devient réduit. Ainsi, une utilisation très utile du timer est la sortie périodique du mode veille dans lequel on place le microcontrôleur afin d’économiser l’énergie.

Extrait du manuel de l’utilisateur du MSP430

#include <string.h>

#include <stdio.h>

void Sommeil(void);

void Pause_TIMERB(unsigned short Compteur);

void Pause_ms(unsigned short ms);

interrupt(TIMERB0_VECTOR ) wakeup Vector_TIMERB0(void);

void init_horloge(void);

void init_PORT(void);

void init_TIMER(void);

unsigned char TIMERB=0;

void Sommeil(void) {LPM3;}

void Pause_TIMERB(unsigned short Compteur) {TIMERB=0;

TBCCR0=Compteur;

TBCTL=TBSSEL0+TBCLR + MC_1;

while(TIMERB==0) Sommeil();

}

void Pause_ms(unsigned short ms)

{Pause_TIMERB((unsigned short)(ms*32768/1000));}

interrupt(TIMERB0_VECTOR ) wakeup Vector_TIMERB0(void) {TIMERB=1;}

void init_horloge(void){

BCSCTL1 = 0x87;

BCSCTL2 = SELM1 + SELS;

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

}

P1SEL = 0x00;

P1DIR = 0xFF;

P1OUT = 0x00;

}

void init_TIMER(void) {TBCTL=TBSSEL0 + TBCLR;

TBCCTL0|=CCIE; // CCR0 interrupt enabled TBCCR0=16000;

TBCTL|= MC_0;

}

int main (void)

{unsigned int led1=0x01,sens=0,pause;

init_horloge();

init_PORT();

init_TIMER();

eint();

pause=15;

while (1) { P1OUT=led1;

if(sens==0) {led1<<=1;}

if(sens==1) {led1>>=1;}

Pause_ms(pause);

if(pause>80) pause=1; else pause++;

}

return(0);

}

(6)

Exercices :

1. exploiter une interruption timer pour faire clignoter une diode à fréquence précisément déterminée depuis la fréquence du résonateur à quartz

2. écrire une fonction d’horloge temps-réel capable d’afficher le temps en secondes et minutes 3. modifier la vitesse de défilement du chenillard

Réduire la période d’oscillation des LEDs se traduit à terme par la perte de sensation de clignotement par persistance rétinienne. Cependant, si au lieu de commuter l’état d’une diode, nous commutons un haut parleur, un signal sonore de fréquence égale au signal d’excitation se fait entendre. Ce haut parleur est connecté à la broche P4.0. Un second timer (le MSP430 possède deux timers, TimerA et TimerB) permet de régler la durée des notes ainsi générées.

#include <string.h>

#include <stdio.h>

void Sommeil(void);

void Pause_TIMERB(unsigned short Compteur);

void Pause_ms(unsigned short ms);

interrupt(TIMERB0_VECTOR ) wakeup Vector_TIMERB0(void);

void init_horloge(void);

void init_PORT(void);

void init_TIMER(void);

unsigned int PWM=0;

unsigned int ma_note=0;

unsigned int note[14]={74,66,63,56,50,47,42,37,35, \ 33,31,27,25,23};

#define labas 0

#define sibas 1

#define do 2

#define re 3

#define mi 4

#define fa 5

#define sol 6

#define la 7

#define sid 8

#define si 9

#define dohaut 10

#define rehaut 11

#define mihaut 12

#define fahaut 13

#define solhaut 14

#define A3 labas

#define B3 sibas

#define C3 do

#define D3 re

#define E3 mi

#define F3 fa

#define G3 sol

#define A4 la

#define B4x sid

#define B4 si

#define C4 dohaut

#define D4 rehaut

#define E4 mihaut

#define F4 fahaut

#define G4 solhaut // #define Nbr_Max 16

// unsigned int musique[Nbr_Max]={sol,sol,sol,la,si,si,la,la,sol,\

// si,la,la,sol,sol,sol,sol};

#define Nbr_Max 98

unsigned int musique[Nbr_Max]= \

{A4 ,A4 ,E3 ,F3 ,G3 ,G3 ,F3 ,E3 ,D3 ,D3 ,D3 ,D3 ,F3 ,A4 ,A4 , \

G3, F3 ,E3 ,E3 ,E3 ,E3 ,F3 ,G3,G3,A4,A4,F3,F3,D3,D3,D3,D3,\

B4x,B4x,B4x,B4x,C4 ,D4 ,D4 ,C4 ,B4x,A4 ,A4 ,A4 ,A4 ,F3 ,A4 , \ A4, G3 ,F3 ,E3 ,E3 ,E3 ,E3 ,F3,G3,G3,A4,A4,F3,F3,D3,D3,D3,D3,\

B4x,B4x,B4x,B4x,C4 ,D4 ,D4 ,C4 ,B4x,A4 ,A4 ,A4 ,A4 ,F3 ,A4 ,A4\

,G3 ,F3 ,E3 ,E3 ,E3 ,E3 ,F3,G3,G3,A4,A4,F3,F3,D3,D3,D3,D3};

interrupt(TIMERA0_VECTOR ) /*wakeup*/ Vector_TIMERA0(void) {ma_note++;

if(ma_note==Nbr_Max) ma_note=0;

P1OUT=(1<<(musique[ma_note]-D3));

TBCCR0=note[musique[ma_note]];

}

interrupt(TIMERB0_VECTOR ) /*wakeup*/ Vector_TIMERB0(void) {P4OUT^=0x01;}

void init_horloge(void){

BCSCTL1 = 0x87;

BCSCTL2 = SELM1 + SELS;

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

}

P1SEL = 0x00;

P1DIR = 0xFF;

P1OUT = 0x00;

P4SEL=0x00;

P4DIR=0xFF;

P4OUT=0x00;

}

void init_TIMER(void){

TACTL=TASSEL0 + TACLR;

TACCTL0|=CCIE; // CCR0 interrupt enabled TACCR0=8192;

TACTL|= MC_0;

TBCTL=TBSSEL0 + TBCLR;

TBCCTL0|=CCIE;

TBCCR0=PWM;

TBCTL|= MC_0;

}

int main (void) {init_horloge();

init_PORT();

init_TIMER();

eint();

TACTL|= MC_1 + TACLR;

TBCTL|= MC_1 + TBCLR;

TBCCR0=note[musique[0]];

while (1) {LPM3;}

return(0);

}

(7)

6 Lire une valeur analogique

Tous les programmes réalisés jusqu’ici vont nous permettre d’atteindre le but de ce TP : mesurer une grandeur physique à intervalles de temps réguliers et retranscrire ces informations pour les rendre exploitables par un utilisateur.

#include <string.h>

#include <stdio.h>

void init_rs1_9600(){

UCTL1=SWRST; // SetupUART1: mov.b #SWRST,&UCTL1 UCTL1|=CHAR; // bis.b #CHAR,&UCTL1

UTCTL1=SSEL0; // mov.b #SSEL0,&UTCTL1 UBR01=0x03; // mov.b #0x03,&UBR01 UBR11=0x00; // mov.b #0x00,&UBR11 UMCTL1=0x4A; // mov.b #0x4A,&UMCTL1 UCTL1&=~SWRST; // bic.b #SWRST,&UCTL1 ME2|=UTXE1+URXE1; // bis.b #UTXE1+URXE1,&ME2 }

void snd_rs1(char cara)

{while ((IFG2 & UTXIFG1)==0); // jz rs_tx1 TXBUF1=cara;

}

void str_rs1(char* cara) {int k=0;

do {snd_rs1(cara[k]);k++;} while (cara[k]!=0);

}

P1SEL = 0x00;

P1DIR = 0xFF;

P1OUT = 0x00;

P3SEL=0xFE; // ; P3.6,7 = USART select P3DIR=0x5B; // ; P3.6 = output direction P3OUT=0x01; // ; P3.6 = output val }

void init_ADC(void){

ADC12CTL0=SHT0_6+REFON+ADC12ON; // V_REF=1.5 V ADC12CTL1=SHP;

ADC12MCTL0=INCH_10+SREF_1; // p.17-11: single conversion ADC12CTL0|=ENC;

}

unsigned short temperature()

{ADC12CTL0|=ADC12SC; // start conversion do {} while ((ADC12CTL1 & 1)!=0);

return(ADC12MEM0);

}

int main (void) { char chaine[30];

unsigned short t;

unsigned int temp;

unsigned long k;

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT init_PORT();

init_ADC();

init_rs1_9600();

while (1) {

t=0;for (k=0;k<16;k++) t+=temperature();

t/=16;

temp=(int)(((float)t*1.5/4096.-0.986)/0.00355*10.);

sprintf(chaine,"Temperature=%x\r\n",temp);

str_rs1(chaine);

for(k=0;k<8000;k++) {}

}

return(0);

}

Le canal 10 (INCH 10) est un cas particulier : il s’agit d’une sonde interne de temp´erature.

Exercice :

lire la température et la transmettre sous forme hexadécimale (caractères ASCII) sur le port série.

La conversion s’obtient (User Manual p.17-16) parVT emp = 0,00355×T empdegC+ 0,986. Nous observons expérimentalement un décalage entre la température et la valeur du microcontrôleur qu’il semble nécessaire de calibrer pour chaque nouveau composant.

La température est une grandeur qui varie lentement. Un microcontrôleur travaille à une fréquence élevée et est donc susceptible de mesurer des phénomènes se déroulant à des fréquences du même ordre de grandeur que les fréquences audibles.

Afin de générer des signaux de l’ordre de quelques dizaines de Hz à quelques kilohertz, nous allons exploiter la carte son qui équipe la majorité des ordinateurs personnels. Un logiciel,audacity² propose de synthétiser un signal et de l’émettre sur la sortie de sa carte son.

2. disponible pour GNU/Linux, MacOS X et MS-Windows `ahttp://audacity.sourceforge.net/

(8)

Nous nous contenterons pour le moment de g´en´erer une sinuso¨ıde, pour n’exploiter que plus tard les formes d’ondes plus complexes (chirp).

Exercices :

1. enregistrer une s´equence issue de la carte son du PC

2. visualiser au moyen de GNU/Octave le r´esultat de l’acquisition (commandes identiques `a celles de Matlab, voir section 8 pour un rappel)

3. établir la fréquence d’échantillonnage.

Nous pouvons suivre deux stratégies pour établir la fréquence d’échantillonnagefe: temporelle ou fréquentielle.

Dans le premier cas nous comptons le nombre M d’échantillons dansN périodes et établissons, connaissant la fréquencefs du signal mesuré, alors

f_e= M Nf_s

D’un point de vue fréquentiel, la transformée de Fou- rier sur M points d’un signal numérisé à f_e s’étend de

−f_e/2 à +f_e/2. Connaissant la fréquence de ce signal numérisé qui se présente dans la transformée de Fourier comme une raie de puissance maximale en position N, nous déduisons que

N/M =fs/fe⇔fe=M

Nfs ⁵⁰⁰

1000 1500 2000 2500 3000 3500

0 20 40 60 80 100

tension (V)

echantillon (?)

signal a 440 Hz : plot

"minicom.cap" u 2

7 Acc` es carte m´ emoire

Les microcontrôleurs 8 et 16 bits ne fournissent pas une puissance de calcul importante mais sont capable d’effectuer un certain nombre d’opérations simples telles qu’asservissements et acquisitions de données. Dans tous les cas, par soucis de contrôlea posterioriou de dupliquer en local les données transmises en temps réel, les applications de ces microcontrôleurs sont étendues par la possibilité de stocker ces informations sur un support peu coûteux et consommant peu de courant en mode veille (Fig. 2). Nous nous proposons d’étudier le stockage d’informations sur cartes mémoires de type MutliMediaCard (MMC) ou Secure Digital (SD).

Afin de gagner du temps, nous ne détaillerons pas le protocole d’initialisation et de communication d’une carte SD : nous utiliserons une bibliothèque mise à disposition par son auteur pour conserver et relire des données sur support de stockage de masse non volatile³. L’utilisation d’une bibliothèque opensource ne prive cependant pas d’en lire le contenu en vue d’en comprendre le fonctionnement.

1 = CS 2= MOSI 3=GND 5=CK 6=GND 7=MISO 4=Vcc=3,3 V

1 2 3 4 5 6 7 8 9

8,9 : NC (SD)

Figure 1 – Assignation des broches d’une carte SD. Les broches 8 et 9 n’existent pas dans les cartes MMC, qui fonctionnent sinon de la mˆeme fa¸con.

Les cartes SD fonctionnent en deux mode : le mode natif, rapide et supportant l’encryption des donn´ees, et le mode SPI, plus lent mais facilement accessible depuis n’importe quel microcontrˆoleur. Nous utiliserons ce second mode, dans lequel seules 4 broches sont utiles (fig. 1).

3. http://www.true-random.com/homepage/projects/msp430_mmc/

(9)

Après initialisation parif (initMMC() == MMC SUCCESS), deux commandes de base nous servent à écrire (mmcWriteBlock(adresse)) et lire (mmcReadBlock(adresse, taille)) des données sur la carte. Il s’agit d’écritures non-formatées : la carte n’est pas lisible depuis un PC qui s’attend à trouver un système de fichier. Toute transaction sur une carte SD se fait par blocs de 512 octets (tableaummc buffer). Les informations ne sont pas stockées en zone non-volatile tant que l’acquittement d’écriture n’est pas émis : lors des acquisitions lentes, une partie de la dernière séquence d’acquisitions pourra être perdue lors de la mise hors tension du circuit.

Afin de compiler notre programmeprogramme.c avec les bibliothèques d’accès à la carte SD : msp430-gcc -mmcu=msp430f149 -o sd.elf test_jmf.c led.o mmc.o

Pour programmer et voir imm´ediatement le r´esultat :

msp430-jtag -e sd.elf && stty -F /dev/ttyUSB0 9600 && cat < /dev/ttyUSB0

Exercices :

— valider quelques fonctions de debuggage dont nous devons ˆetre certain du bon fonctionnement : allu- mage/extinction des diodes, transmission de donn´ees en RS232

— écrire dans un bloc de la carte SD une série de valeurs, réinitialiser le tableau de caractères et lire les valeurs stockées. Vérifier qu’il s’agit des valeurs écrites.

— écrire et relire sur plusieurs blocs mémoire. Attention : les adresses doivent toujours être multiples de 512.

— écrire des valeurs issues de la conversion analogique-numérique ou de la lecture d’un port série. Que se passe-t-il lors du passage d’un bloc de la carte SD au suivant ?

47.225 47.23 47.235 47.24 47.245 47.25

6.014 6.016 6.018 6.02 6.022 6.024 6.026 6.028 6.03 6.032 6.034 6.036

latitude (deg.)

longitude (deg.)

"080920_msp430.asc" u 1:2

6.014 6.016 6.018 6.02 6.022 6.024 6.026 6.028 6.03 6.032 6.034 6.036

47.225 47.23 47.235 47.24 47.245 47.25 250

300 350 altitude (m) 400

"080920_msp430.asc" u 1:2:3

longitude (deg.)

latitude (deg.) altitude (m)

Figure 2 – Exemple d’acquisition de trames GPS avec une fr´equence de 1 Hz, et restitution du trac´e en 2D (gauche) et 3D (droite) sousgnuplot.

8 Afficher des donn´ ees

Deux outils sont mis `a disposition pour afficher des courbes : gnuplotetoctave⁴. gnuplotaffiche des courbes lues dans des fichiers :

plot "fichier"

on peut préciser les colonnes à afficher, l’axe des abscisses et ordonnées... : plot "fichier" using 2:3 with lines

pour utiliser la seconde colonne comme abscisse et la troisième colonne comme ordonnée, les points étant reliés par des lignes.help plotpour toutes les options.

octaveest une version opensource de Matlab et en reprend toutes les syntaxes. Seule fonctionnalité nouvelle qui nous sera utile ici : octavepeut lire des données au format hexadécimal :

f=fopen("fichier","r");d=fscanf("%x");fclose(d);

La variabledcontient alors les informations qui étaient stockées dans le fichierfichierau format hexadécimal.

Si le fichier contenaitNlignes, les donn´ees sont lues par colonne et les informations d’une colonne donn´ee d’ob- tiennent par d(1:N:length(d)).

4. Pour une description plus exaustive des fonctionnalit´es degnuplotetoctave, on pourra consulterhttp://jmfriedt.free.

fr/lm_octave.pdf.

(10)

>22µ100n

carte TP MSP430 2009

RS232-USB

analog IN

32 kHz

JTAG BCD-7seg

buzzer

1

corrige 18/08/09

E L E C T R O N I C S

1 2 3 4 5 6 7 8

12 34

12 34 12 34

1 2

1 8

1

5

C1 C2

C3 Q1

C4

C5 JP1C6 C7

IC1

R3 D1

X1

R5

C9

S1

LEDALIM BUZZER

S2

S3 S4

IC2

X2

RESMES1

C10

JP2JP3

IC3

IC4 JP5

DIS1DIS2 SV2

RN2

RN1

R6 R8 R9

R10 R11 R12 R25

R26 R27

R28 R29 R30

R31

R32

R33

R1

R2

R34

R21

R22

R4

R23

R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20

R24

IC6 SV3

Q3

C12

C13

C14

IC5

R7 IC7

R35 R36

R37

R38 R39

R40

R41

R42

JP4

JP6 JP7 100n

1n 1n FT232RL

2k 2k

100n

F/TMB

RACON12

RACON12 RACON12

LE33CZ

GMSTBA2

5_Ohms 74HC245DW74HC245DW

HD-H103HD-H103

10k 10k 10k

10k 10k 10k 10k

10k 10k

10k 10k 10k

10k10k

10k

3k

10k 10k10k

4k7

10k

10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k

10k

74LS47N

100n

F147

OP11D

Routage de la face sup´erieure et implantation des composants

>22µ100n

SD

E L E C T R O N I C S

1 2 3 4 5 6 7 8

12 34

12 34 12 34

1 2

1 8

1

5

C1 C2

C3 Q1

C4

C5 JP1C6 C7

IC1

R3 D1

X1

R5

C9

S1

LEDALIM BUZZER

S2

S3 S4

IC2

X2

RESMES1

C10

JP2JP3

IC3

IC4 JP5

DIS1DIS2 SV2

RN2

RN1

R6 R8 R9

R10 R11 R12 R25

R26 R27

R28 R29 R30

R31

R32

R33

R1

R2

R34

R21

R22

R4

R23

R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20

R24

IC6 SV3

Q3

C12

C13

C14

IC5

R7 IC7

R35 R36

R37

R38 R39

R40

R41

R42

JP4

JP6 JP7 100n

1n 1n FT232RL

2k 2k

100n

F/TMB

RACON12

RACON12 RACON12

LE33CZ

GMSTBA2

5_Ohms 74HC245DW74HC245DW

HD-H103HD-H103

10k 10k 10k

10k 10k 10k 10k

10k 10k

10k 10k 10k

10k10k

10k

3k

10k 10k10k

4k7

10k

10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k

10k

74LS47N

100n

F147

OP11D

Routage de la face inf´erieure et implantation des composants