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Programmation in-situ de la mémoire flash du HC08 ________________________________________ 1
Programmation in-situ de la mémoire flash du HC08
Sommaire
PROGRAMMATION IN-SITU DE LA MEMOIRE FLASH DU HC08 ................. 1
INTRODUCTION.......................................................................................... 1
LA MEMOIRE FLASH ..................................................................................... 2
PROGRAMMATION IN-SITU EN MODE MONITEUR .................................................... 2
LA PRISE RS232 DU PC ............................................................................... 3
PROGRAMMATEUR COMMERCIAL ...................................................................... 4
0BPROGRAMMATEUR « MAISON » ................................................................... 6
LOGICIEL CODE WARRIOR............................................................................. 7
CARTE MICROCONTROLEUR TYPE MC68HC908GP32 ............................................ 9
CARTES D’APPLICATION .............................................................................. 11
⇨ Carte d’affichage sur LCD 2x16 alphanumérique .............................. 11
⇨ Carte de visualisation sur LCD graphique 128x64 pixels .................... 12
⇨ Interface permettant de dialoguer en duplex entre PC et micro .......... 14
⇨ Interface d’un clavier matriciel 16 touches ...................................... 15
Introduction Lors du développement d’une application électronique basée sur des systèmes à microcontrôleur, il est nécessaire de reprogrammer à plusieurs reprises les composants, surtout pendant la phase de mise au point de l’application. Or il est pénible de sortir le composant de son support, le placer sur le programmateur, le replacer dans le circuit, pour finalement s’apercevoir que le soft ne marche pas et qu’il faut réitérer la manœuvre !!! En effet, à cette occasion, il peut subir plusieurs
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dommages : pattes qui se tordent, dessoudage nécessaire quand il s’agit d’une technologie CMS. On voit vite l’intérêt de pouvoir reprogrammer le composant sans le sortir de sa carte cible. Afin de pouvoir programmer un composant logique, il va falloir aménager les cartes cibles. Néanmoins, nous voulons que l’encombrement supplémentaire et le nombre de composant soient minimisés le plus possible. Il faut aussi ne pas perdre trop de pattes d’entrées-sorties sur les composants. Afin de réaliser tout ceci, on va prévoir des connecteurs sur la carte qui nous permettront de relier un programmateur in-situ à nos microcontrôleurs. Nous utilisons essentiellement des microcontrôleurs HC08 de la firme Freescale. Le programmateur doit permettre la programmation in-situ des microcontrôleurs, et aussi leur debugging, procédure bien pratique en phase de développement d’une application.
La mémoire flash La mémoire Flash des microcontrôleurs HC08 de la firme Freescale peut être programmée ou effacée, selon l’utilisation des routines fonctionnant dans le mode autonome ou le mode moniteur.
• En mode autonome le micro exécute les codes qui ont été programmés par l’utilisateur, dans sa mémoire Flash. C'est le mode de fonctionnement habituel d’un processeur.
• En mode moniteur, le micro exécute les routines qui ont été figées, au cours de sa fabrication, dans une zone de sa mémoire. Ce mode est employé pour gérer une communication sérielle, via une seule broche (PTA0 pour HC08GP32), avec un équipement extérieur. L’effacement et la reprogrammation de la mémoire flash du micro font aussi appel à ce mode.
Les niveaux logiques appliqués sur quelques broches du micro utilisé déterminent, après une mise sous tension, son mode de fonctionnement. Pour le HC08GP32 voir le tableau 1 suivant :
Mode moniteur du HC08GP32 Nom VDD IRQ\ PTA0 PTA7 PTC0 PTC1 PTC3 Quartz Transmission
Niveau ou
tension 5V De 7V
à 9V « 1 » « 0 » « 1 » « 0 » « 1 » 9.8304 MHz 9600 Bauds
Tableau 1 Conditions de mise en mode moniteur du HC08GP32. Le dialogue avec un PC se fait via la ligne bidirectionnelle PTA0.
Pour plus de détails se référer à la section « Monitor ROM » ici .
Programmation in-situ en mode moniteur Pour programmer, in-situ (‘sur place’, ou ICP, pour : In-Circuit Programming), un microcontrôleur de la famille HC08 de chez Freescale, on doit disposer de l’équipement suivant (Figure 1) :
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Figure 1 Plate-forme de programmation in-situ du HC08.
Cette plate-forme comprend :
• Un PC possédant un port série à la norme RS 232.
• Un logiciel (compilateur/debugger) capable de contrôler le cycle dit « power off/on » pendant lequel le micro doit être mis hors tension (VDD du micro < 100mV, voir aussi Tableau 1). Ce cycle est nécessaire pour que le micro démarre en mode moniteur.
• Une interface (programmateur) qui assure une mise en dialogue correct entre le PC et le micro.
• Une carte micro montée en mode moniteur (tableau 1).
La prise RS232 du PC
La prise RS 232 du PC est en général au format DB9 (9 broches) de type femelle. Du côté de l’application, il est de type mâle.
Le tableau 2 suivant exprime les différentes broches de ce connecteur :
N° Nom E/S Description
1 CD E Carrier Detect: Déclare que l'autre équipement reçoit une réponse.
2 RD E Received Data : Entrée de réception des données
3 TD S Transmitted Data : Sortie d'émission des données
4 DTR S Data Terminal Ready : Indique à l'autre équipement que l'on souhaite communiquer.
5 SG Signal Ground : Masse
6 DSR E Data Set Ready : Indique que l'équipement opposé est prêt.
7 RTS S Request To Send : Demande à l'autre équipement de se tenir prêt à recevoir.
8 CTS E Clear To Send : Indique que l'autre équipement est prêt à recevoir.
9 RI E Ring Indicator : Annonce que le modem reçoit un appel.
Tableau 2 Les 9 Broches de la prise RS 232 du PC
Les quatre broches principales utilisées par notre programmateur sont évidemment les broches de transmission des données 2 et 3, la broche 4 (DTR) dont on verra plus loin le rôle, et naturellement la masse (broche 5). Les niveaux logiques de ces broches sont représentés par:
• Niveau « 1 » logique est une tension de -12V. • Niveau « 0 » logique est une tension de +12V.
Carte
d’application
Programmateur
HC08
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A noter que les tensions logiques sur un système informatique sont en général de 0 et 5V, et c’est le cas de notre microcontrôleur HC08. Un circuit d'adaptation s’avère nécessaire pour convertir ces tension en ± 12V et réciproquement.
Figure 2 Le circuit MAX232 de chez MAXIM. On y voit les valeurs des condensateurs à adopter. Le circuit MAX232 de la figure 2 est conçu pour réaliser cette fonction. Les 4 condensateurs dont il est équipé permettent de générer les tensions de 10V et -10V à partir du 5V. En pratique, la mesure réelle donne ±9,3V.
Programmateur commercial Le programmateur doit répondre aux exigences suivantes :
• Au repos, il doit mettre le microcontrôleur en mode moniteur (cf. Tableau 1) et de ce fait :
1. alimenter le micro sous une tension VDD=5V,
2. appliquer à l’entrée IRQ\ une tension entre 7 et 9V,
3. positionner data (PTA0 pour HC08GP32) à une tension de 5V.
• A l’arrivée d’une impulsion (-12V) sur la ligne DTR du port série du PC :
1. couper l’alimentation (VDD≤100mV) du micro,
2. mettre l’entrée IRQ\ à zéro,
3. positionner data à zéro.
Un schéma, dans sa version commerciale, accompagné de l’explication claire de son fonctionnement, a été publié par Freescale sous forme d’une note référencée (AN-HK-
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33 ). A cause de la mauvaise qualité de ce document nous nous sommes permis de le reproduire à la figure 3. Ce programmateur est destiné à fonctionner, sous Code Warrior, en CLASS 1(cycle power off/on contrôlé par le signal DTR) et une vitesse de transmission de 9600 bauds.
Tx_m
icro
Rx_
mic
r o
Rx_
PC
Tx_P
C
DTR
_ PC
T1IN
1 1
R1O
UT
12
T2IN
10
R2O
UT
9
T1O
UT
14
R1I
N13
T2O
UT
7
R2I
N8
C2+ 4
C2-
5
C1 +1
C1-
3
VS+
2
VS -
6
U1
MAX
232
C1 10u
C2 10u
C3 10u
C4 10u
D1 1N
4007
VI
1V
O3
GN
D
2U
2
7 80 5
C5 470u
C6 100n
GN
D
C7 100n
D2 LE
D
23
1 U3:
A74
HC
125
56
4
U3:
B74
HC
1 25
98
10
U3:
C74
HC
125
5v_ m
icro
C8 100n
1 2 3 4
J1
CO
NN
-SIL
4
1 2
J2 CO
NN
-H2
Vtst
5v_m
icro
Vtst
5v_ m
icro
Dat
a
Dat
a
D4 1N
9 14
D5 1N
914
C9 4.7u
IRQ
\VD
D d
u m
icro
Dat
a
De
9v à
12v
Mas
se
Pris
e fe
mel
le
5 v f i
x e
Vers
mic
ro H
C08
Buf
fers
3 é
tats
DTR
_PC
= -1
2v
Po w
e r o
ffDTR
_PC
= -1
2v
Pow
er o
ff
1/2
wat
t min
VCC
VCC
Cot
é PC
Prog
ram
mat
eur F
ree s
cale
HC
08
D'a
près
la n
ote
AN-H
K-3
3
R12 1 k
R11 10k
R3 330
R1 2.2k
R2 10k
R9 10k
R10 1k
R4 10k
R6 10k
R5 10k
R7 180
162738495J5 C
ON
N-D
9F
Q2 2N
3906
Q4 2N
3 904
Q3 2N
3 906
C10 10u
RV1
2.2k
De
7.5V
à 8
.5V
Figure 3 Schéma fonctionnel, d’après la note AN-HK-33H ,
du programmateur Freescale HC08.
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La figure 4 montre une réalisation fonctionnelle de ce programmateur.
Figure 4 Un produit fini du programmateur Freescale réalisé par
Christian CAZAUBON et Christian PECOSTE (GEII Bordeaux-2002).
Programmateur « maison » Il pourrait être techniquement intéressant de développer notre propre programmateur. Dans ce but en nous inspirant du schéma commercial donné plus haut, et d’autres programmateurs présentés sur le site http://www.68hc08.net , nous avons élaboré un schéma simplifié qui le rend plus compact et plus économique car il minimise le nombre de composants utilisés, tout en préservant ses qualités fonctionnelles. Ce dernier est présenté, ci-dessous, dans le schéma de la figure (5). Son originalité réside dans l’utilisation du signal DTR pour contrôler, à la sortie IRQ\, le cycle power off/on, ce qui économise un boîtier de buffers et un transistor.
Rx_microRx_PC
Tx_PC
DTR_PC
D1
VI1 VO 3
GND
2
U1
7805D2LED
GND
D31N4148
Q12N2905
D48.2V
T1IN 2
R1OUT 3
T2IN 1
R2OUT 20
T1OUT5
R1IN4
T2OUT18
R2IN19
VS+14
VSa-12
VSb-17
C1+
8
C1-
13
C2a+ 11
C2b+ 15
C2a- 16
C2b- 10
U2
MAX233
R1330
162738495
J1
CONN-D9F
R2
1k
R31k
12
J2
CONN-H2
R510k
R610k
R74.7k
DATA
R81k
Vtst
5V_micro
1234
J3
CONN-SIL4
Vtst5v_micro
DATA
IRQ\5v_microDATAMasse
Vers micro HC08
Prise femelle
De 9 à 12V
Coté PC
12
J4
CONN-H2
VCC
VCC
VCCMasse
N. AL HOSSRI
C410u
R10
1k
+5V
C1100n
Programmateur simplifié HC08
De 7 à 9V
Figure 5 Schéma fonctionnel de notre programmateur « maison »
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Notre collègue Martial Leyney s’est empressé de réaliser, tester et valider le bon fonctionnement de ce programmateur simplifié. Vous trouvez sur la figure 6 le montage final (à gauche), connecté à une carte d’application (à droite) à base de microcontrôleur type MC68HC908JL3.
Figure 6 Un produit fini du programmateur « maison » réalisé par
Martial Leyney (GEII Bordeaux-2008).
Logiciel Code Warrior Le logiciel utilisé est Code Warrior. C’est un éditeur de la firme FREESCALE, d'environnement de développement (IDE) spécifique aux microcontrôleurs appartenant à
la famille HC(S)08 (voir ici ). Au début de chargement, en classe 1, d’un programme, Code Warrior envoie, via la ligne DTR (cf. Tableau 2), une impulsion (-12V), de durée programmable par l’utilisateur. Cette impulsion doit être traduite par le programmateur par un cycle power off/on, ce qui met, on l’a vu, le micro en mode moniteur (effacement et reprogrammation de sa mémoire flash). La durée de l’impulsion DTR doit être suffisante pour que le programmateur puisse exécuter correctement le cycle power off/on. Dans le cas d’un programmateur, compte tenu de son temps de réponse, la durée programmée présentant le meilleur compromis est d’environ 900ms.
Les démarches à suivre, sous Code Warrior, pour programmer la durée de l’impulsion DTR sont :
• au chargement d’un projet sous Code Warrior, le menu suivant s’ouvre :
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• un clic sur la flèche verte permet de lancer le debugger et de faire apparaître la fenêtre ci-dessous :
1. Sélectionnez la classe 1 à l’aide de la commande Add A Connection 2. Pour un premier effacement de la mémoire flash du micro, cochez la case
« Ignore Security… » et exécutez manuellement le cycle power off/on.
• cliquez sur le bouton Advanced Settings… et remplissez le tableau comme ci-dessous:
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• validez le tout avec le bouton « Contact Target with These Settings »
• finalisez avec le bouton « Yes ». Patientez lors du chargement. It’s over!
Carte microcontrôleur type MC68HC908GP32 Cette carte doit répondre aux exigences suivantes :
• disposer évidemment d’un microcontrôleur, par exemple, dans notre cas, du type MC68HC908GP32, monté en mode moniteur (voir Tableau 1).
• être munie d’un connecteur 4 broches lui permettant de dialoguer (effacement et reprogrammation de la mémoire flash du micro) avec le programmateur de la Figure 4.
• être munie des connecteurs permettant de piloter une carte d’application.
Ces exigences aboutissent alors à un schéma représenté par la Figure 6.
5v_microIRQ
PTA0
CGMXFC3
PTE0/TXD12
PTE1/RXD13
PTA033
PTA134
PTA235
PTA336
PTA437
PTA538
PTA639
PTA740
PTB0/AD0 23
PTB1/AD1 24
PTB2/AD2 25
PTB3/AD3 26
PTB4/AD4 27
PTB5/AD5 28
PTB6/AD6 29
PTB7/AD7 30
OSC15 OSC24
IRQ14
PTC0 7
PTC1 8
PTC2 9
PTC3 10
PTC4 11
VDDAD 31
VSSAD 32
PTD0/SS 15
PTD1/MISO 16
PTD2/MOSI 17
PTD3/SPSCK 18
PTD4/T1CH0 21
VDDA1
VSSA2
VDD20
VSS19
PTD5/T1CH1 22
RST6
U1
MC68HC908GP32
1234
J1
Vtst5v_micro
DATAMasse
X19.8304
R1
2.2M
R2
10kR3
10k
R4
10k
R5
10k
32 4
1
BOU1
Retirer le fil d'alimentation extérieure +5v avant de brancher le câble de programmation
12J2
Aalimentation extérieure de +5V
Connecteur de programmation
Reset du micro
C1100n
C2
470n
C3
22p
C4
22p
PTB0PTB1PTB2PTB3PTB4PTB5PTB6PTB7
PTC0PTC1
PTC2
PTC4PTC3
PTD0PTD1PTD2PTD3
PTD4PTD5
PTA0PTA1PTA2PTA3PTA4PTA5PTA6PTA7
PTE0PTE1
IRQ
R6
220
D1
LED
1 2
J8
Schéma du câblage du microcontrôleur MC68HC908GP32 à insérer dans une application en vu de programmation in-situ (voir tableau 1).
Figure 6 MC68HC908GP32 (40 broches) mis en mode moniteur.
La résistance PULLUP de la ligne PTA0 se trouve dans le programmateur de la Figure 3
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Pour simplifier son insertion dans une application, on peut l’encapsuler dans un sous-circuit comme le montre la Figure 7. C’est vrai, les connecteurs, dans cette carte, sont bien présents, mais il faut voir que dans une application ils ne sont pas tous utilisés. Notre souci était de créer une carte micro universelle que l’on puisse exploiter quelle que soit la nature de l’application. Ainsi les ports A et B sont divisés en deux demi-octets (connecteurs de j9 à j12) et les deux sorties PTD4 et PTD5 de PWM sont isolées et disponibles aussi sur le connecteur j13.
PTA0PTA1PTA2PTA3PTA4PTA5PTA6PTA7
PTD4PTD5 PTB0
PTB1PTB2PTB3PTB4PTB5PTB6PTB7
PTE0PTE1
MC
68H
C90
8GP3
2
CCT001
PTA0
PTA2PTA3PTA4PTA5PTA6
PTA1
PTA7
PTB0PTB1PTB2PTB3PTB4PTB5PTB6PTB7
PTC0PTC1PTC2PTC3
PTD0PTD1PTD2PTD3
PTD5
PTC4
PTE0PTE1
12345678
J4
12345
J3
PTD4
123456
J6
12345678
J7
Port APort B
Port CPort E
Port D
1 2 3 4
J9
PTA7
PTA6
PTA5
PTA4
1 2 3 4
J10
PTA3
PTA2
PTA1
PTA0
1 2 3 4
J11
PTB7
PTB6
PTB5
PTB4
1 2 3 4
J12
PTB3
PTB2
PTB1
PTB0
1 2
J13
PTD
5PT
D4
123
J5
1 2
J14
PTE0
PTE1
Figure 7 Sous circuit de la carte MC68HC908GP32 (40 broches).
Tous les ports sont disponibles sur des connecteurs. La figure 8 donne une idée du typon que l’on peut réaliser sous le routeur ARES.
Figure 8 A titre indicatif voici comment se présente le typon du
schéma précédent, avec les différents connecteurs.
Si la fabrication de cette carte vous intéresse, vous pouvez imprimer à l’échelle 1 les fichiers :
o Implantation des composants .
o Top copper .
o Bottom copper .
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Cartes d’application Les applications sont trop vastes pour que l’on puisse les énumérer ici. Il suffit en réalité d’avoir de l’imagination et un besoin à satisfaire pour en créer une. Cependant, nous allons vous présenter dans la suite quelques applications courantes :
Carte d’affichage sur LCD 2x16 alphanumérique (pour avoir plus
d’informations, clic ici )
Son schéma d’adaptation avec notre carte universelle HC08 est illustré sur la figure 9.
VSS
VDD
VEE
RS
RWED0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7AK
1216 3456789101112131415
LCD1
RV147k
12
J1C1
100n
12
J2
VDD
R1180
D1LED
Port A ou B
Port A, B, C ou D
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0 E
RW RS
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1 2 3
J4
ER
W RS
1 2 3 4
J5
Port A, B, C ou D
D7
D6
D5
D4
VDD
Bonjour
12345678
J3
+5v
+5v
0
0
Figure 9 Interface d’affichage sur LCD alphanumérique.
Il couvre trois possibilités de fonctionnement du LCD :
o la première possibilité en mode 4 bits, dont les données et les signaux de contrôle sont connectés sur deux ports différents ;
o la deuxième, toujours en mode 4 bits, mais dont les données et les signaux de contrôle sont connectés sur le même port ;
o enfin, évidemment, en mode 8 bits, forcément sur deux ports distincts. Cette carte est facilement routée sur la figure 10.
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Figure 10 Le typon de l’interface LCD 2x16 alphanumérique. Cette fois ci le « Bonjour » est dans le bon sens !..
Dépêchez-vous maintenant d’aller voir les imprimables correspondants :
o Implantation des composants .
o Top copper .
o Bottom copper .
Carte de visualisation sur LCD graphique 128x64 pixels (pour plus de
précisions, clic ici ) : Son schéma d’adaptation avec notre carte universelle HC08 est illustré sur la figure 11. La figure 12 représente le typon correspondant (ce qui prouve qu’on peut vraiment faire afficher ce qu’on veut et aller jusqu’à manipuler le temps !)
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K A
DB
7
VEE
RST
DB
6D
B5
DB
4D
B3
DB
2D
B1
DB
0 ER
W RS V0
VDD
VSS
CS2
CS1
12345678910111213141516171820 19
LCD1GDM128X64A
VDD
RV147k
SW1
12345678
J1
123456
J2
Port A ou B Port A, B ou D
C1100n
24:39:35Duree du jour solaire martien :
Données Commandes
R1
471/2W
12
J3
VDD
12
J4
VDD
Figure 11 Le schéma de l’interface LCD 128x64 pixels.
Figure 12 Le typon de la carte d’adaptation entre le HC08 et le LCD 128x64 pixels.
Les imprimables :
o Implantation des composants .
o Top copper .
o Bottom copper .
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Interface permettant de dialoguer en duplex entre PC et micro (pour plus
de précisions, clic ici ) :
C’est un montage simple et facile à réaliser. Elle permet au micro de communiquer avec un PC via le port série RS 232. Son schéma est le suivant :
Rx_PC
Tx_PC
Tx_microRx_microT1IN 11
R1OUT 12
T2IN 10
R2OUT 9
T1OUT14
R1IN13
T2OUT7
R2IN8
C2+
4
C2-
5
C1+
1
C1-
3
VS+2
VS-6
U1
MAX232
C1
10uF
C2
10uFC3
10uF
C4
10uF
VCC
VCC
GND
162738495
J1
CONN-D9F
123
J2
PTE0
12
J3
PC
PTE1
C5100n
Vers micro
+5v0
Ce qui peut aboutir au typon ci-dessous :
Ainsi les imprimables sont :
o Implantation des composants .
o Top copper .
o Bottom copper .
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Interface d’un clavier matriciel 16 touches
En général ce type de clavier possède sa propre carte adaptatrice qui est constituée d’un connecteur huit broches (voir image ci-contre). Ce dernier peut être facilement connecté à notre carte universelle HC08. Pour exploiter la fonctionnalité KBI de notre micro, le clavier doit
être connecté au port A (voir explication ici ).
Enfin pour disposer de plus d’idées et de cartes d’application supplémentaires, il suffit de cliquer sur les liens suivants :
o Écriture lumineuse .
o Asservissement numérique de la température .
o Horloge temps réel – Réveil, pilotés par microcontrôleur MC68HC908JL3 .
o Ouverture automatique d'un portail coulissant . o Décodage d’un clavier de PC standard par microcontrôleur MC68HC908GP32
.
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