Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek "Microprocesseur 6809" Plan

Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek "Microprocesseur 6809" Plan du cours I.1 Introduction I.2 Architecture du microprocesseur I.3 Architecture externe Le schéma fonctionnel L’UAL L’accumulateur Le compteur d instructions Le registre d adr sses Le registre d instructions Le registre d état Les registres temporaires de l UAL Les registres généraux La logique de contrôle II. Introduction au jeu d instructio ns du microprocesseur Le jeu d instructions Le code mnémonique Les modes d adressa ge la pile III. Les interruptions IV. Les interfaces le P.I.A. (Interface parallèl e) Les mémoires l A.C.I.A. (Interface série) Master en Contrôle et instrumentation Page 1 Cours Microprocesseur 6809 Historique Dr. Lachouri Abderrazek Le microprocesseur est l aboutissement de progrès technologiques tant dans les dom aines mécanique, informatique et électronique. Quelques dates : 1690 : Pascal invent e la machine à calculer entièrement mécanique (addition et soustraction) 1800 : Jacqua rt invente le métier à tisser avec cartes perforées. 1810 : Invention de l orgue de ba rbarie (succession de cartes perforées). 1940 : Premier ordinateur à relais mécaniques (Navy) 1946 : Premier ordinateur à tubes à vide (1800). 1948 : Progrès de la physique quantique avec découverte de l effet transistor. 1950 : Réalisation des premières mémoi res à ferrites. 1958 : Développement du premier circuit intégré (4 à 5 tr/puce). 1964 : O dinateur à transistors (à base de circuits TTL : 50 transistors dans une puce). 1970 : Premiers circuits L.S.I.- naissance du premier microprocesseur 4 bits avec 10 00 transistors sur une puce. 1975 : Naissance du microprocesseur Motorola 6800 ( 8 bits). 1980 : Apparition du microprocesseur 16 bits avec 50000 transistors sur la puce. 1984 : Apparition du microprocesseur 32 bits avec un million de transi stor sur la puce. 1994 : Apparition du Pentium avec 3,5 millions de transistors. C est en 1971 que le premier microprocesseur est sorti des laboratoires d Intel . Travaillant sur 4 bits et d une puissance faible, l intérêt de ce nouveau composan t électronique ne fut pas évident jusqu à ce que l idée de le transformer en calculatric e fut trouvée. Sept ans plus tard, l arrivée du 8088 multiplie déjà cette puissance de c alcul par 200. Cette date correspond à la naissance des véritables micro-ordinateurs . Arrivent ensuite les microprocesseurs 68000 et 80286 (16 bits) avec les Macint osh et P.C. que nous connaissons. Ils ont introduit l image et le son. Ensuite, tout n est plus qu une question de course à la puissance de calcul. Chaque bond te chnologique apporte sont innovation. Aujourd hui, le multimédia puis le 3 D et le temps réel. Demain, le monde virtuel. Master en Contrôle et instrumentation Page 2 Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Principes de base Les premiers automatismes étaient réalisés à partir de la logique câblée selon le synoptique suivant : Les systèmes à logique câblée sont conçus à l aide de circuits intégrés logiques. Certains de s circuits font appel à : (Les sorties sont définies uniquement à partir des variables d entrée) (Les sorties dépendent toujours des entrées mais aussi des états antérieurs) Master en Contrôle et instrumentation Page 3 Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Le fonctionnement n est plus défini par un ensemble de circuits logiques, câblés entre eux, mais par une suite ordonnée d instructions stockées en mémoire et gérées par cet élémen . Nouveau synoptique : Principe de la logique programmée Illustration à partir d un circuit simple constitué de 3 cases mémoires et 3 portes lo gique ET, OU et NON. On se propose de réaliser la fonction : A exclusif B Schéma : Initialisation [M1] = A et [M2] = B Master en Contrôle et instrumentation Page 4 Cours Microprocesseur 6809 Déroulement : Dr. Lachouri Abderrazek Master en Contrôle et instrumentation Page 5 Cours Microprocesseur 6809 Le microprocesseur Dr. Lachouri Abderrazek Définition : Le microprocesseur, noté aussi M.P.U. (Microprocessor unit) ou encore C.P.U. (Central Processing Unit) est un circuit intégré complexe appartenant à la famille des VLSI (Very Large Scale Intégration) capable d effectuer séquentiellem ent et automatiquement des suites d opérations élémentaires. Son rôle : Ce circuit rempl it deux fonctions essentielles : Le traitement des données On parle d unité de traitement. Cette fonction est dédiée à l U.A.L. Elle concerne la ma nipulation des données sous formes de transfert, opérations arithmétiques, opérations lo giques.... Le contrôle du système Cette fonction se traduit par des opérations de décodage et d exécution des ordres exp rimés sous forme d instruction. Puissance d un microprocesseur Définition : La notion de puissance est la capacité d e traiter un grand nombre d opérations par seconde sur de grands nombres et en grande quantité. Intrinsèquement la puissance se joue donc sur les trois critères suivants: La longueur des mots : données et instructions (on parle de largeur du bus des données). Le nombre d octets que le microprocesseur peut adresser (on parle de largeur du bus des adresses). La vitesse d exécution des instructions liée à la fréquence de fonctionnement de l horl oge de synchronisation exprimée en MHZ. L’aspect dimensionnel renseigne assez bien d e la puissance du composant. Master en Contrôle et instrumentation Page 6 Cours Microprocesseur 6809 Familles des Microprocesseurs: Dr. Lachouri Abderrazek Système à base du microprocesseur 6809. Master en Contrôle et instrumentation Page 7 Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek Description du microprocesseur 6809 : Le microprocesseur 6809 est un processeur à 8 bits, de haute gamme, dont l organis ation interne est orientée 16 bits. Il est fabriqué en technologie MOS canal N et se présente sous la forme d un boîtier DIL 40 broches. Il est mono- tension (5V). Il e xiste en deux versions différenciées par l horloge. Le 6809 est rythmé par une horloge interne (f=1 MHZ, 1.5 MHZ et 2 MHZ). Le 6809E est rythmé par une horloge externe. Ce dernier est adapté aux applications multiprocesseur. Il présente la particularité de pouvoir être synchronisé par une horloge extérieure. Compatibilité complète entre les d eux versions. Master en Contrôle et instrumentation Page 8 Cours Microprocesseur 6809 Présentation du brochage : Dr. Lachouri Abderrazek L’alimentation (Vss - Vcc ) Le bus des données 8 bits (Do à D7) : Ces huit broches son t bidirectionnelles. Elles permettent la communication avec le bus des données int erne du microprocesseur. Chaque broche peut "piloter" une (1) Master en Contrôle et instrumentation Page 9 Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek charge TTL et 8 entrées de circuits appartenant à la famille 6800. Le bus est en log ique à trois (03) états. Le bus des adresses 16 bits (Ao à A15) : Ces broches unidirec tionnelles transfèrent l adresse 16 bits fournie par le microprocesseur au bus d a dresse du système. Mêmes caractéristiques électriques que pour le bus des données. Bus en logique trois états. NB : les adresses sont validées sur le front montant de Q. Le b us de contrôle : des : Cette broche indique le sens de transfert données sur le bus des données. Ligne à logique 3 états. Cette ligne est validée sur le front montant de Q. - Les lignes d état du bus : BA ( Bus Available) et BS (Bus State) Information qui permet de connaître l état du micro processeur à tout moment. 1er cas : Le microprocesseur est en fonctionnement normal, il gère les bus d adres ses et de données. 2eme cas : Le microprocesseur est en phase de reconnaissance d interruption pendant deux cycles. Cet état correspond à la recherche des vecteurs d interruption : Re set , NMI , IRQ , SW1, 2 et 3. 3eme cas : Ce signal apparaît lor sque le microprocesseur rencontre l instruction de synchronisation externe (nive au bas sur SYNC). Il attend alors cette Master en Contrôle et instrumentation Page 10 Cours Microprocesseur 6809 Dr. Lachouri Abderrazek synchronisation sur une des lignes d interruption. Les bus sont en haute impédance pendant ce temps. 4eme cas : Correspond à l arrêt du microprocesseur (niveau bas su r HALT ). Le microprocesseur laisse la gestion des bus des données et des adresses à un circuit annexe (contrôleur de DMA). Les bus sont en haute impédance. La ligne BA au niveau haut indique que les bus sont en haute impédance. Broche d initialisati on Re set : Un niveau bas sur cette broche entraîne une réinitialisation complète du c ircuit. Conséquences : L’instruction en cours est arrêtée ; Le registre de pagination (D P) est mis à zéro ; Les interruptions IRQ et FIRQ sont masquées ; L’interruption non mas quable NMI est désarmée ; Pour que cette ligne soit active, elle doit être maintenue à u n niveau bas durant un temps suffisamment long (plusieurs cycles uploads/Philosophie/ cours-6809-ci.pdf

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