Qu’est-ce qu’une carte d’évaluation de microcontrôleur ?
Une carte d’évaluation de microcontrôleur est une carte utilisée pour développer des logiciels pour un microcontrôleur à puce unique destiné à la commande d’appareils ; elle est généralement fournie par le fabricant du microcontrôleur.
Le développement d’un logiciel pour un microcontrôleur n’est généralement possible qu’après avoir conçu le circuit, y compris les circuits périphériques, et l’avoir monté sur une carte. Cependant, en raison de la possibilité de défauts dans la conception du circuit, il faut beaucoup de temps pour que le logiciel commence à fonctionner correctement, car la réparation des défauts dans la conception du circuit et le débogage du logiciel développé par l’utilisateur doivent être effectués en même temps.
Les cartes d’évaluation de microcontrôleurs étant fournies par le fabricant, elles garantissent naturellement un fonctionnement normal, ce qui présente l’avantage de pouvoir commencer le débogage du logiciel le plus tôt possible.
Utilisations des cartes d’évaluation de microcontrôleurs
Les cartes d’évaluation de microcontrôleurs sont utilisées lors du développement de logiciels pour les microcontrôleurs à une puce servant à contrôler des appareils. Leur rôle est particulièrement important dans les premières phases de développement. Aux premiers stades du développement, l’appareil cible final équipé d’un microcontrôleur n’existe pas.
En effet, la conception du boîtier et des circuits s’effectue parallèlement au développement du microcontrôleur au cours de la création du produit. Ainsi, dans le cadre du développement d’un produit, il arrive souvent que le microcontrôleur doive être développé en l’absence d’un dispositif cible.
Dans ce cas, le logiciel du microcontrôleur est développé en supposant que la carte d’évaluation de microcontrôleur est un appareil cible virtuel.
Principe des cartes d’évaluation de microcontrôleurs
La carte d’évaluation de microcontrôleur contient le matériel minimum requis en tant que composants périphériques du microcontrôleur. Il s’agit notamment d’un circuit de réinitialisation, d’un bouton de réinitialisation et d’un oscillateur pour le circuit émetteur. Le but étant de faire fonctionner le microcontrôleur, d’une DEL à 7 segments ou d’un affichage à cristaux liquides pour vérifier le fonctionnement à l’extrémité du port de sortie, de commutateurs à l’extrémité du port d’entrée, d’un circuit intégré de pilotage de la communication série et d’un connecteur de communication à l’extrémité du port de communication série.
Les émulateurs suivants peuvent être connectés aux cartes d’évaluation de microcontrôleurs :
1. ICE (In Circuit Emurator)
Cet émulateur peut assumer les fonctions d’un CPU et peut être connecté à la carte en cours de développement à la place du CPU pour permettre la vérification du fonctionnement du programme. Comme il n’y a pas de microcontrôleur sur la carte cible, l’ICE lui-même dispose d’une puce d’émulation et d’une mémoire, et la carte cible est responsable du fonctionnement des circuits périphériques.
Des fonctions de débogage avancées telles que le traçage en temps réel peuvent être utilisées. En général, des exemples de programmes permettant de faire fonctionner la carte d’évaluation du microcontrôleur sont souvent inclus.
2. Émulateurs sur puce
Certains microcontrôleurs avec mémoire flash intégrée disposent de modules internes pour le débogage. Des commandes telles que l’exécution du programme peuvent être émises à partir du PC hôte à l’aide de l’environnement de développement intégré, et les commandes de sortie sont converties en instructions par un câble de débogage ou un convertisseur de commandes dans la carte cible.
Comme les commandes converties sont des instructions qui peuvent être interprétées par le module de débogage, les commandes correspondant aux commandes reçues sont envoyées à l’unité centrale pour être exécutées. Un câble ou un dispositif connecté entre le PC hôte et le microcontrôleur cible et doté d’une fonction de convertisseur de commandes est appelé émulateur sur puce.
3. Émulateur JTAG
JTAG est une norme pour le Boundary Scan Test et TAP (Test Access Port) pour le test des circuits intégrés et des cartes. Les émulateurs JTAG sont un type d’émulateur sur puce avec des fonctions de débogage du processeur.
Même sur les cartes avec des boîtiers BGA montés, etc., où il est difficile d’appliquer des sondes sur les bornes, les défauts de montage peuvent être inspectés sans problème. Dans le cadre du développement de produits, il est parfois nécessaire de développer un logiciel de contrôle pour du matériel qui n’est pas monté sur une carte d’évaluation de microcontrôleur.
Dans ce cas, une carte supplémentaire avec le matériel nécessaire est préparée et connectée à la carte d’évaluation demicrocontrôleur. Les méthodes de connexion varient. Dans certains cas, la carte est directement connectée aux ports E/S du microcontrôleur, tandis que dans d’autres cas, elle est connectée via une communication série.
Autres informations sur les cartes d’évaluation de microcontrôleurs
1. Comment utiliser les cartes d’évaluation de microcontrôleurs ?
Les cartes d’évaluation de microcontrôleur peuvent émettre des signaux électriques sur chaque port de sortie en écrivant un programme dans la mémoire morte du microcontrôleur. Outre les ports de sortie, certains produits disposent d’un module de communication réseau intégré, qui peut être utilisé pour les tests de communication.
Le langage de programmation utilisé dépend du produit, mais la plupart des cartes d’évaluation de microcontrôleur peuvent être contrôlées à l’aide du langage C.
2. Cartes d’évaluation de microcontrôleurs FPGA
Les FPGA (Field Programmable Gate Arrays) sont des dispositifs qui peuvent être utilisés pour corriger les erreurs dans les circuits logiques conçus sur place en utilisant le langage matériel.
Langage matériel
Le langage matériel est un langage utilisé pour décrire les circuits semi-conducteurs. Le type de circuit à concevoir et à décrire en langage matériel.
Circuits logiques
Les trois types de circuits logiques les plus élémentaires sont les suivants
- Circuits AND : circuits logiques de produit
- Circuits OR: circuits logiques OR
- Circuits NOT : circuits négatifs
Les circuits logiques suivants sont réalisés en combinant ces trois types de circuits logiques.
- NAND : AND négatif
- NOR : OR négatif
- EXOR : disjonction exclusive.
Ces circuits logiques peuvent être utilisés en les réécrivant en langage matériel.
2. Différence avec les cartes de développement à microcontrôleur
Les cartes de développement à microcontrôleur sont principalement utilisées pour le développement de dispositifs embarqués et de dispositifs IoT, et sont disponibles dans une large gamme de produits allant de 8 à 64 bits, dont certains peuvent être équipés d’un OS en temps réel pour dispositifs embarqués ou d’un OS tel que Linux.
Les principales utilisations faites sont le contrôle des capteurs et des systèmes d’entraînement (moteurs) et le développement de l’IoT (Internet des objets = un système dans lequel les objets sont connectés à l’internet de manière autonome et échangent des informations de contrôle et des collections), qui est actuellement en train de devenir le courant dominant. Les cartes d’évaluation n’étant pas des dispositifs spécifiques à un produit, elles peuvent être utilisées de manière universelle dans une certaine mesure. Elles sont donc utilisées pour tester les programmes et les circuits aux premiers stades du développement.