Programmation in-situ de la mémoire flash du HC08

Nabil AL HOSSRI
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Programmation in-situ de la mémoire flash du HC08
Nabil Al-HOSSRI, département GEII IUT Bordeaux1
E-mail: [email protected]
Sommaire
PROGRAMMATION IN-SITU DE LA MEMOIRE FLASH DU HC08 ........ 1
INTRODUCTION ................................................................................ 2
LA MEMOIRE FLASH ........................................................................... 2
PROGRAMMATION IN-SITU EN MODE MONITEUR ............................................ 3
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 ..13
Interface d’un clavier matriciel 16 touches ..............................14
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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
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
Niveau
ou
tension
VDD
IRQ\
PTA0
PTA7
PTC0
PTC1
PTC3
Quartz
Transmission
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
.
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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) :
Programmateur
HC08
Carte
d’application
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
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.
Signal Ground : Masse
Tableau 2 Les 9 Broches de la prise RS 232 du PC
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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.
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,
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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-
GND
4.7u
C9
1k
2N3906
10k
R11
Data
5v_micro
2N3904
100n
R3
330
LED
D2
C7
5v fixe
VCC
74HC125
6
C6
470u
C5
1N4007
CONN-H2
1
2
D1
1/2 watt min
De 9v à 12v
J2
Prise femelle
100n
1
U2
2
GND
7805
VO
VI
10u
4
C1
10u
10u
5
C3
C4
MAX232
VS+
VS2
6
C2+
CONN-D9F
Tx_PC
Rx_PC
C1-
T1OUT
R1IN
T2OUT
R2IN
14
13
7
8
DTR_PC
5
9
4
8
3
7
2
6
1
J5
C2-
T1IN
R1OUT
T2IN
R2OUT
C1+
U1
10u
Coté PC
180
3
C2
2.2k
1
RV1
R7
11
12
10
9
3
R5
10k
5
Tx_micro
Rx_micro
3
10k
R6
VCC
U3:B
U3:A
74HC125
10k
R4
2
1k
R10
8
74HC125
9
U3:C
Buffers 3 états
100n
10u
C10
10
C8
Q4
10k
R9
Q3
2.2k
R1
1N914
D5
1N914
D4
10k
R2
2N3906
R12
5v_micro
DTR_PC = -12v
Power off
CONN-SIL4
D'après la note AN-HK-33
IRQ\
VDD du micro
Data
Masse
J1
Vers micro HC08
Vtst
5v_micro
Data
1
2
3
4
DTR_PC = -12v
Power off
1
Programmateur Freescale HC08
4
Q2
De 7.5V à 8.5V
Vtst
33H
). 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.
Figure 3 Schéma fonctionnel, d’après la note AN-HK-33H
du programmateur Freescale HC08.
,
La figure 4 montre une réalisation fonctionnelle de ce programmateur.
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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.
Programmateur simplifié HC08
Vers micro HC08
J3
1
2
3
4
Vtst
5v_micro
DATA
C1
D4
100n
8.2V
R2
R10
1k
1k
CONN-SIL4
De 7 à 9V
Vtst
J4
1
2
VCC
R3
13
5
9
4
8
3
7
2
6
1
CONN-H2
5
4
18
19
DTR_PC
Tx_PC
C1-
C1+
T1OUT
R1IN
T2OUT
R2IN
T1IN
R1OUT
T2IN
R2OUT
MAX233
Rx_PC
14
12
17
CONN-D9F
Coté PC
Prise femelle
VS+
C2a+
C2b+
VSaVSb-
C2aC2b-
2
3
1
20
DATA
11
15
Rx_micro
D3
10k
R5
CONN-H2
1
VI
10k
+5V
U1
D1
1
2
1k
R6
VCC
J2
R8
1N4148
16
10
U2
De 9 à 12V
VCC
Masse
8
1k
J1
IRQ\
5v_micro
DATA
Masse
7805
VO
3
5V_micro
Q1
GND
2N2905
D2
LED
2
R1
330
R7
C4
4.7k
10u
GND
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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
). Au début de chargement, en classe 1, d’un programme,
la famille HC(S)08 (voir ici
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
la fenêtre ci-dessous :
permet de lancer le debugger et de faire apparaître
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 cidessous:
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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.
Retirer le fil d'alimentation
extérieure +5v avant de
brancher le câble de
programmation
J8
1
2
Aalimentation extérieure de +5V
Schéma du câblage du microcontrôleur
MC68HC908GP32 à insérer dans une
application en vu de programmation in-situ
(voir tableau 1).
R6
1
2
J2
D1
220
LED
Connecteur de programmation
1
2
3
4
Vtst
5v_micro
DATA
Masse
IRQ
5v_micro
PTA0
J1
U1
20
19
C3
22p
1
2
R1
X1
9.8304
2.2M
3
4
5
C4
6
14
22p
2
4
IRQ
C2
1
3
BOU1
470n
Reset du micro
33
34
35
36
37
38
39
40
PTA0
PTA1
PTA2
PTA3
PTA4
PTA5
PTA6
PTA7
R4
PTE0
PTE1
12
13
VDD
VSS
VDDA
VSSA
CGMXFC
OSC2
OSC1
RST
IRQ
PTA0
PTA1
PTA2
PTA3
PTA4
PTA5
PTA6
PTA7
PTE0/TXD
PTE1/RXD
C1
VDDAD
VSSAD
PTB0/AD0
PTB1/AD1
PTB2/AD2
PTB3/AD3
PTB4/AD4
PTB5/AD5
PTB6/AD6
PTB7/AD7
PTC0
PTC1
PTC2
PTC3
PTC4
PTD0/SS
PTD1/MISO
PTD2/MOSI
PTD3/SPSCK
PTD4/T1CH0
PTD5/T1CH1
31
32
23
24
25
26
27
28
29
30
7
8
9
10
11
100n
PTB0
PTB1
PTB2
PTB3
PTB4
PTB5
PTB6
PTB7
R2
R3
10k
10k
PTC0
PTC1
PTC2
PTC3
PTC4
15
16
17
18
PTD0
PTD1
PTD2
PTD3
21
22
PTD4
PTD5
R5
10k
10k
MC68HC908GP32
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 souscircuit 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.
J4
PTE0
PTE1
PTD4
PTD5
1
2
3
4
PTA3
PTA2
PTA1
PTA0
1
2
3
4
8
7
6
5
4
3
2
1
J7
J11
J12
1
2
3
4
PTD0
PTD1
PTD2
PTD3
PTD4
PTD5
PTB7
PTB6
PTB5
PTB4
PTB3
PTB2
PTB1
PTB0
Port B
Port D
1
2
3
4
5
6
PTB7
PTB6
PTB5
PTB4
PTB3
PTB2
PTB1
PTB0
J10
PTB3
PTB2
PTB1
PTB0
PTE0
PTE1
J9
PTA7
PTA6
PTA5
PTA4
PTE0
PTE1
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
1
2
3
PTA7
PTA6
PTA5
PTA4
PTA3
PTA2
PTA1
PTA0
PTB7
PTB6
PTB5
PTB4
1
2
PTD5
PTD4
Port E
J5
J6
J14
1
2
PTC0
PTC1
PTC2
PTC3
PTC4
PTA7
PTA6
PTA5
PTA4
PTA3
PTA2
PTA1
PTA0
Port A
Port C
1
2
3
4
5
MC68HC908GP32
J3
J13
CCT001
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.
7654
8.5x6cm
IRQ\
IRQ\
7
+5v
PTA0
3210
Port
A
Port A
0
76543210
0
7 6 5 44
7
7
0
33 2 1 0
Port
B
Port B
0
76543210
0
MC68HC908GP32
45
+5v
+5v
M
Reset
E
0 Port 4C Port
0 1 M
0 Port D 5
2 3C 4 Port
0 1 EM
01
Port
0 1Port
2 3D4 5
Figure 8 A titre indicatif voici comment se présente le typon du
schéma précédent, avec les différents connecteurs.
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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.
LCD1
Port A ou B
J3
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
K
A
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
E
RW
RS
VEE
VDD
VSS
8
7
6
5
4
3
2
1
Bonjour
J5
1
2
3
4
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
E
RW
RS
VDD
Port A, B, C ou D
VDD
D7
D6
D5
D4
RV1
J2
47k
2
1
0
+5v
R1
C1
180
J4
J1
2
1
100n
1
2
3
0
+5v
Port A, B, C ou D
D1
E
RW
RS
LED
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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11
7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
0
0
+5V
D4
D5
D6
D7
RS
RW
E
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16
RS
RW
E
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
1
Bonjour
8.5x5.7cm
Figure 10 Le typon de l’interface LCD 2x16 alphanumérique.
Cette fois ci le « Bonjour » est dans le bon sens !..
 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 !)
LCD1
GDM128X64A
24:00:01
VDD
H
2
1
J4
6
5
4
3
2
1
8
7
6
5
4
3
2
1
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
VDD
K
A
VEE
RST
CS2
CS1
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
E
RW
RS
V0
VDD
VSS
2
1
J3
J1
J2
Données
Port A ou B
R1
Commandes
Port A, B ou D
SW1
VDD
47
1/2W
C1
RV1
100n
47k
Figure 11 Le schéma de l’interface LCD 128x64 pixels.
Programmation in-situ de la mémoire flash du HC08 ________________________________________
12
Nabil AL HOSSRI
http://nalhossri.free.fr
_______________________________________________________________________________
10x10cm
H
24:00:01
RST
CS2
CS1
E
RW
RS
0 0
Commandes
0
0
Données
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
7
+5v +5V+5v
1
Contraste
20
Figure 12 Le typon de la carte d’adaptation entre le HC08 et le LCD 128x64 pixels.
 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 :
C4
PC
3
1
6
2
7
3
8
4
9
5
1
10uF
J1
C1Rx_PC
14
13
7
8
Tx_PC
2
6
Vers micro
C1+
T1OUT
R1IN
T2OUT
R2IN
VS+
VS-
U1
T1IN
R1OUT
T2IN
R2OUT
J2
11
12
10
9
Tx_micro
Rx_micro
1
2
3
PTE0
PTE1
MAX232
C5
CONN-D9F
C3
C2
10uF
10uF
C25
100n
C2+
C1
4
VCC
J3
1
2
+5v
0
GND
VCC
10uF
Ce qui peut aboutir au typon ci-dessous :
Programmation in-situ de la mémoire flash du HC08 ________________________________________
13
+5v
0
0
PTE1
PTE0
Nabil AL HOSSRI
http://nalhossri.free.fr
_______________________________________________________________________________
 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
H).
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