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GELE5343 Chapitre 1 :Introduction aux systemes a microprocesseurs
Gabriel Cormier, Ph.D., ing.
Universite de Moncton
Hiver 2013
Gabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 1 / 26
Introduction
Contenu
1 Introduction
2 Definition
3 Marche
4 Caracteristiques
5 PIC32
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Definition
Systeme embarque
Dispositif contenant un microprocesseur
Parfois invisible a l’utilisateur
Pas necessaire d’avoir un systeme a la fine pointe
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Definition
Systeme embarque
Utile pour :
Flexibilite : plus facile a modifier le logiciel (software) que le materiel(hardware)
Plus facile a corriger les erreurs
Permet d’ajouter de la fonctionnalite plus tard (peut etre une sourcede revenus)
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Definition
Exemples
Sonicare Elite : Brosse a dent electrique (8 bit)
Imprimantes
Carte de controle de disque dur
Automobiles, avions
Camera numerique
Sante : pacemaker, equipement de diagnostique
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Marche
Marche
Selon certains estimes : 100 fois plus de microcontroleurs vendus quede microprocesseurs de PC
Marche de gros volume, mais moins grand revenus
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Marche
Marche des microprocesseurs en 2002
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Volume Dollars
32-Bit
16-Bit
8-Bit
4-Bit
DSP
Marche en 2002
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Marche
Marche des microprocesseurs en 2006
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Type
64-Bit
32-Bit
16-Bit
8-Bit
4-Bit
Marche en 2006
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Marche
Marche des microprocesseurs en 2012
DSP; 7%
4/8 bit; 6%
16 bit; 7%
32 bit; 10%
MPU; 70%
PART DU MARCHÉ DES MICROPROCESSEURS, 2012(73.8 G$)
Source : IC Insights
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Marche
Marche des microprocesseurs en 2011
0
5000
10000
15000
20000
25000
2005 2010 2011 2016
Marché des microcontrolleurs (M$)
4/8 bit 16 bit 32 bit
Source : IC InsightsGabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 10 / 26
Marche
Langage de programmation des microprocesseurs en 2006
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%
C
C++
C#
Java
Assembleur
Autres
Langages de programmation en 2006
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Marche
Langage de programmation des microprocesseurs en 2011
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%
C
C++
.NET
Java
Assembleur
Autres
Source : Embedded.comGabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 12 / 26
Marche
Croissance prevue du marche 2011 – 2016
0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0% 10.0% 12.0% 14.0% 16.0%
Communications
Automobile
Total
Industriel
Gov./Mil.
Ordinateur
Consommateur
Source : IC InsightsGabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 13 / 26
Marche
Vendeurs principaux en 2011
Entreprise Rang 2011 Marche % changement de 2010
Renesas Electronics 1 17.3% -1%
Freescale Semiconductor 2 10.1% 4%
Atmel 3 7.4% 25%
Microchip 4 6.7% 6%
Infineon 5 6.6% 18%
Texas Instruments 6 5.5% 4%
Fujitsu 7 5.5% -17%
NXP Semiconductors 8 4.8% -2%
ST Microlectronics 9 4.4% -3%
Samsung 10 3.4% -1%
Autres 28.4% 2%
Source : Databeans
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Caracteristiques
Microcontroleurs : Caracteristiques
Tres souvent des systemes a temps reel
Contraintes de minutage tres importantes
Deux categories : Critique et non critique
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Caracteristiques
Systemes critiques
Defaillance peut etre catastrophique : freins dans voiture, systeme decoussins gonflables, stimulateur cardiaque, etc.
Le microprocesseur doit detecter correctement les entrees et appliquerla sortie appropriee selon le delai prescrit.
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Caracteristiques
Systemes non critiques
Systeme ou la defaillance n’est pas catastrophique
Erreurs de minutage ou de fonctionnement pas critiques
Ex : lecteur MP3
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Caracteristiques
Autres caracteristiques
Auto-demarrage
Horloge de surveillance
Cout
Fiabilite
Consommation de puissance
Performance
Design et developpement
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Caracteristiques
Design et developpement
Generalement, a base d’evenements
Communiques au processeur par des interruptions (interrupt)
Doit gerer ces interruptions (ex : plus d’un en meme temps) ; priorites
Controle des exceptions (ex : division par zero ?)
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Caracteristiques
Design et developpement
Generalement, choisir le microcontroleur le moins cher qui fait letravail.
Ne pas negliger l’experience avec un manufacturier
Verifier si du code peut etre reutilise
Verifier la facilite et cout des outils de developpement
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Caracteristiques
Design et developpement
Souvent, les microcontroleurs n’ont pas de systeme d’exploitation(operating system)
Si oui, c’est un systeme d’exploitation en temps reel (SETR ou RTOS)
Reagit a des evenements de facon consistante (delai toujours lememe)
Pas comme Windows qui vous dit d’attendre !
Quelques exemples :
INTEGRITYLynxOSOSEWindows CE
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Caracteristiques
Erreur logicielles catastrophiques
Attention aux erreurs logiciels
Therac-25 (1985 – 1987) : quelques patients morts a cause de dosesmassives de radiation, due a une mauvaise sequence de clavier dansun intervalle de 8 s lors de traitements pour le cancer.
Ariane 5 - vol 501 (1996) : fusee et satellite de 500M$ detruit a caused’erreur de conversion d’une valeur 64 bit virgule flottante a 16 bitentier (overflow ou depassement).
Phobos 1 (1998) : code de debogage a ete active par erreur de 1caractere, et la sonde n’a pas pu recharger ses batteries et a eteperdue.
Gabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 22 / 26
Caracteristiques
Erreur logicielles catastrophiques
Apollo 11 (1969) : Armstrong a ete force de faire un atterrissagemanuel a cause d’une erreur dans le manuel.
Missile Patriot (1991) : Un missile Patriot n’a pas intercepte un Scudirakien causant la mort de 28 personnes, due a une erreurd’arrondissement de 1/1011. Le systeme n’etait pas concu pour operercontinuellement, et l’erreur d’arrondissement s’est multipliee et acause une erreur de minutage.
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Caracteristiques
Manufacturiers
AMD : www.amd.com
Analog Devices : www.analog.com/processors
ARM : www.arm.com/products/CPUs/embedded.html (IP)
ATMEL : www.atmel.com/products
Freescale : www.freescale.com (Motorola)
Intel : www.intel.com/design/embedded/solutions
Microchip : www.microchip.com (PIC)
MIPS : www.mips.com/products/processors (IP)
TI : focus.ti.com
ZiLOG : www.zilog.com
Gabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 24 / 26
PIC32
PIC32
Caracteristiques :
80 MHz, 1.56 DMIPS/MHz
Multiplication en 1 cycle
Cache 256 Bytes
Controleur DMA 8 canaux
Convertisseur A/N 10 bit
Port parallele 16 bit pour video (QVGA)
USB, Ethernet
Unite arithmetique en entier (pas de FPU)
512 KB memoire, 128KB RAM (PIC32MX460F512L)
Gabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 25 / 26
PIC32
Gabriel Cormier (UdeM) GELE5343 Chapitre 1 Hiver 2013 26 / 26