Affichage pilote par microcontroleur SGS-THOMSON ST62E65

La famille des microcontrôleurs 8 bits ST62XX SGS-THOMSON comporte de nombreuses références allant du ST6200 jusqu'au ST6285, en passant par les ST622X, les ST624X (qui comportent des 'drivers de LCD' en interne comme les ST628X), les tous nouveaux ST623X et les ST626X. Ces différents membres se distinguent par le nombre et la complexité de leurs périphériques internes; ainsi, l'utilisateur peut choisir le meilleur pour son application sans investir dans un autre dont il n'éprouve pas le besoin.

Description du schéma

Le montage décrit dans cet article utilise le microcontrôleur ST62E65, E signifiant qu'il s'agit de la version EPROM donc effaçable par les ultra-violets puis reprogrammable, à la différence avec la version T qui ne peut être programmée qu'une seule fois. Nous allons dans un premier temps décrire les caractéristiques principales de ce circuit sans trop entrer dans les détails (le lecteur souhaitant plus d'informations pourra consulter le Data Book du fabricant), puis nous expliquerons ensuite le fonctionnement du circuit qui réalise une horloge programmable par l'utilisateur.

Fonctionnant entre 3 et 6V à une fréquence maximale de 8 MHz et possédant un brochage de 28 broches, la structure interne du ST62E65 est commune à tous les circuits de la famille. Ils sont conçus selon la même approche par blocs: une centrale d'exécution (8 bits core) entourée par de nombreux périphériques intégrés. On y distingue:

La structure interne du ST62E65

Une centrale d'exécution

Trois ports d'entrée-sortie:

Le port A comporte 8 bits pouvant être programmés individuellement en entrée ou en sortie, mais aussi en entrée analogique pour le convertisseur analogique-numérique interne.

Le port B de 8 bits programmables aussi en entrée ou en sortie, mais aussi capables de fournir directement un courant de 20 mA pour des afficheurs (comme dans notre montage); de plus, PB6 et PB7 peuvent aussi servir de broches d'entrée et de sortie pour le TIMER interne.

Le port C ne comporte que 5 bits pouvant servir d'entrée ou de sortie, d'entrée analogique pour le convertisseur analogique-numérique interne; PC1 peut aussi servir d'entrée-sortie pour le TIMER, tandis que PC2-PC3-PC4 peuvent être utilisées respectivement comme entrée, sortie et horloge pour le périphérique SPI interne.

Un TIMER qui comporte un compteur sur 8 bits ainsi qu'un pré-diviseur sur 7 bits, et pouvant fonctionner selon trois modes différents: Gated Mode, Clock Input Mode et Output Mode.

Un AUTO-RELOAD TIMER qui est constitué d'un compteur sur 8 bits avec des possibilités de comparaison et de capture/rechargement, ainsi que d'un pré-diviseur sur 7 bits avec une entrée horloge multiplexée et capable de fonctionner selon quatre modes différents:

* auto-rechargeable avec génération PWM,

* en sortie de comparaison avec rechargement sur un événement extérieur pour la génération d'une PLL,

* en entrée avec capture

* et en sortie de comparaison pour la mesure d'une fréquence ou d'une période.

- Un convertisseur analogique-numérique offrant une résolution sur 8 bits avec un temps

conversion typique de 70 µs pour une fréquence d'horloge de 8 MHz.

- Le périphérique SPI (pour Serial Peripheral Interface) est une interface série optimisée avec différents modes de transmission programmables, des possibilités maître/esclave, et supportant une grande variété de standards de transmission série de l'industrie.

- Le Digital Watchdog est un périphérique qui comporte un décompteur rechargeable pouvant être utilisé pour contrôler le bon déroulement du programme.

Bien sûr, tous les périphériques cités comportent des registres programmables permettant de les configurer suivant le mode désiré.

Le ST62E65 comporte une broche NMI qui est une entrée d'interruption non masquable. Ce circuit comporte aussi quatre sources d'interruptions masquables associées aux périphériques, et dont on peut programmer individuellement l'inhibition et le niveau de déclenchement. L'interruption NMI est prioritaire, puis le vecteur #1 a la plus haute priorité, le vecteur #4 la plus basse.

Le diagramme de l'adressage mémoire

Le ST62E65 opère dans trois espaces mémoire séparés: l'espace programme, l'espace données et l'espace de la pile (Stack). Le diagramme de l'adressage mémoire se résume en disant que l'espace programme qui comporte 3884 octets, contient le code du programme écrit par l'utilisateur et est adressé par le compteur programme de 12 bits. L'espace données contient toutes les données nécessaires pour exécuter le programme utilisateur, c'est-à-dire les ressources en RAM, le coeur du microcontrôleur (l'accumulateur, les registres X, Y, V, W, ...), les registres des périphériques ainsi que des données à lecture seule comme des constantes ou des tableaux en OTP/EPROM. L'espace de la pile contient six registres de 12 bits utilisés pour stocker les adresses de retour des sous-programmes et des interruptions ainsi que le contenu du compteur programme courant.

La programmation du ST6 a été conçue de façon à utiliser au mieux la structure interne du microcontrôleur, tout en utilisant un minimun d'octets pour la description. Ainsi, neuf modes d'adressage sont possibles (immédiat, direct, direct court, étendu, relatif au compteur programme, direct sur un bit, test d'un bit et branchement, indirect, inhérent), avec trois espaces d'adressage différents (programme, données, pile).

Le schéma du circuit de l'horloge programmable

Sur le schéma du circuit de l'horloge programmable on trouve douze boutons-poussoir permettant à l'utilisateur la réinitialisation de la carte (Reset), la programmation de l'affichage (0 - 9), et la validation de l'affichage programmé (Start). Les boutons de programmation des afficheurs sont gérés par le port A programmé en entrée. Les nombres programmés sont indiqués sur quatre afficheurs; on utilise ici la possibilité du port B de fournir directement le courant nécessaire aux afficheurs, les résistances R1 à R8 ne servant que pour diminuer volontairement ce courant. Puisque les quatre afficheurs sont en parallèle sur le port B, ils seront allumés l'un après l'autre grâce aux sorties du port C via les transistors Q1 à Q4 qui servent à écouler le courant issu des afficheurs. Le principe de fonctionnement est le suivant: à la mise sous tension ou après avoir appuyé sur le bouton Reset, l'utilisateur entre les quatre chiffres désirés et valide par le bouton Start qui déclenche la gestion de l'affichage.