Ce module vise à former les étudiants à la conception et à la programmation de systèmes embarqués à base de microcontrôleurs. Partant des concepts fondamentaux des architectures de processeurs, il permet d’acquérir une maîtrise complète du fonctionnement interne d’un microcontrôleur, de sa programmation en langage bas niveau (assembleur) jusqu’à la mise en œuvre de ses périphériques avancés (gestion du temps, interruptions, interfaces de communication). L’étudiant sera ainsi capable de développer, déboguer et optimiser des applications embarquées en environnement professionnel (IDE), en s’appuyant sur des cartes de développement concrètes utilisées en travaux pratiques.
Contenu détaillé :
Le module s’articule autour de six grands axes progressifs :
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Fondements et choix technologiques : Il débute par une introduction aux systèmes microprogrammés, comparant les architectures de Von Neumann et Harvard, les jeux d’instructions CISC et RISC, ainsi que la notion de pipeline. L’objectif est de distinguer clairement un microprocesseur d’un microcontrôleur et d’établir les critères de choix d’un composant en fonction des besoins applicatifs. Le cours s’adapte ensuite aux cartes de développement disponibles dans l’établissement.
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Architecture interne : L’architecture du microcontrôleur est analysée en détail, tant du point de vue matériel (organisation de la mémoire, bus, structure interne du processeur) que logiciel (modes d’adressage, jeu d’instructions spécifique). Cette compréhension fine est essentielle pour une programmation efficace.
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Programmation bas niveau : Les étudiants apprennent à programmer en langage assembleur, en étudiant la structure des programmes, en développant des exemples concrets et en se concentrant sur des techniques d’optimisation de code pour des ressources contraintes.
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Environnement de développement : Une mise en situation professionnelle est proposée à travers l’utilisation d’un environnement de développement intégré (IDE). Ce volet couvre tout le cycle de développement : compilation/assemblage, édition de liens, chargement du programme sur la cible, ainsi que les phases cruciales de débogage, de test et de correction d’erreurs.
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Périphériques avancés et gestion du temps : Ce cœur du module traite des périphériques essentiels des systèmes embarqués. Les étudiants configurent et programment les entrées-sorties parallèles, les temporisateurs (Timers) pour la gestion du temps, le mécanisme des interruptions pour le traitement d’événements asynchrones, et le convertisseur analogique-numérique (ADC). Chaque périphérique est abordé par la configuration de ses registres d’état et de contrôle, illustrée par des applications pratiques.
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Interfaces de communication : Enfin, le module aborde les interfaces qui permettent au microcontrôleur d’interagir avec son environnement : la mémoire EEPROM pour le stockage de données non volatiles, et les liaisons séries (USART, SPI, I2C) pour les communications avec des capteurs, actionneurs ou autres systèmes.
- Teacher: mohamed fekir