LABORATÓRIO DE ARQUITETURA DE COMPUTADORES PREPARAÇÃO 03: INTERRUPÇÕES

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1 AEVSF Autarquia Educacional do Vale do São Francisco FACAPE Faculdade de Ciências Aplicadas e Sociais de Petrolina Curso de Ciência da Computação LABORATÓRIO DE ARQUITETURA DE COMPUTADORES Prof. Sérgio F. Ribeiro PREPARAÇÃO 03: INTERRUPÇÕES 1. Objetivos - estudar o sistema de interrupções do PIC18. - entender a prioridade de interrupções. - construir rotinas de tratamento de interrupção. 2. Interrupção Uma interrupção é um evento de hardware que, quando ocorre, provoca um desvio no programa para que o evento seja tratado. Ao término do tratamento do evento que deu origem à interrupção, o programa retorna ao ponto em que parou quando ocorreu o desvio. O PIC18F4550 possui 20 fontes de interrupção independentes. Para saber quais são, consulte o datasheet do PIC ou a apostila no site (CursoMicrocontroladoresPIC18Exsto.pdf ). A Figura 1, obtida do datasheet, mostra o registrador INTCON responsável pela configuração de algumas fontes de interrupção. Figura 1. Registrador de controle de interrupção INTCON. Toda interrupção tem associada a ela três bits: bit de habilitação: indica se a interrupção está ativa (0 = desativada, 1 = interrupção ativa). bit de flag: indica se ocorreu o evento associado à interrupção (0 = não ocorreu, 1 = ocorreu). bit de prioridade: indica a prioridade da interrupção (0 = baixa prioridade, 1 = alta prioridade). Existem vários "eventos" causadores de interrupção, como, por exemplo, uma transição em alguns pinos, o estouro de um timer, a recepção de um dado pela porta serial, etc. A ocorrência de um evento destes faz com que um bit de flag vá para 1. Caso contrário, ele permanecerá em 0. A interrupção pode ser tratada ou não. Para que uma interrupção seja tratada, ela precisa estar habilitada. A habilitação é feita da seguinte forma: 1 habilitar a chave individual por meio do registrador INTCON ou PIE1. 2 habilitar a interrupção de periférico (INTCON<6>) se a fonte for um periférico. 3 habilitar a chave geral de interrupção (INTCON<7>). 1

2 Cada interrupção pode ser habilitada individualmente e independente das demais. Essa habilitação é feita por meio dos registradores INTCON e PIE1 como indicado na Tabela 1. Tabela 1. Forma de habilitar interrupções por meio de bits do registrador INTCON. Bit Evento TMR0IE = 1 habilita interrupção de estouro de TMR0 INT0IE = 1 RBIE = 1 habilita interrupção externa RB0/INT0 habilita interrupção de mudança de estado num dos pinos RB7:RB4 Toda vez que ocorre um evento responsável por uma interrupção, é setado um bit ou flag de sinalização. Para cada uma das fontes de interrupção existe uma flag de sinalização. A Tabela 2 mostra os flags de sinalização das interrupções habilitadas via o registrador INTCON. Tabela 2. Forma de sinalizar interrupções por meio de bits do registrador INTCON. Bit TMR0IF = 1 estouro de TMR0 INT0IF = 1 RBIF = 1 Evento interrupção externa RB0/INT0 mudança de estado num dos pinos RB7:RB4 Os flags de sinalização das interrupções são setados automaticamente pelo hardware do microcontrolador quando o evento responsável pela interrupção, mas precisam ser apagados manualmente (por software) dentro da rotina de interrupção. Cabe ao programador esta tarefa. Se isso não for feito, uma nova interrupção ocorrerá assim que houver o retorno ao programa principal, impedindo que ele seja executado. Resumidamente, podemos dizer que o tratamento de uma interrupção ocorre da seguinte forma: quando o microcontrolador detecta um evento que pode dar origem a uma interrupção, o flag de sinalização correspondente àquele evento é ativado. Depois ele verifica se as chaves geral, de periférico (se a fonte for um periférico) e individual estão habilitadas; se estiverem é porque a interrupção será tratada. A chave geral de interrupção (GIE) é então desligada para assegurar que outra interrupção não ocorra enquanto aquela estiver sendo tratada (isso caso não haja prioridade de interrupção). Depois disso, o endereço de retorno é guardado na pilha e o programa principal é então desviado para o endereço 0x08 ou 0x18, dependendo da configuração sobre o bit de prioridade. Quando a rotina de tratamento de interrupção é finalizada, a chave geral de interrupção é religada, o endereço de retorno é retirado da pilha e o processamento volta a ser realizado no programa principal. Para habilitar o sistema de prioridade de interrupção, o bit IPEN deve estar setado, caso contrário, o sistema comporta-se como se não houvesse prioridade, como ocorre nos PIC16. Neste caso, todas as interrupções convergem para o endereço 0x08. Estando habilitada a prioridade, existem duas habilitações globais: uma para a prioridade alta (GIEH) e outra para a baixa (GIEL). Caso contrário, existe uma habilitação global (GIE) e uma habilitação de periféricos (PEIE). A interrupção INT0 não tem ajuste de prioridade, ela é sempre de prioridade alta. Para maiores informações sobre prioridade de interrupções, consulte a apostila citada no início desta seção. 2

3 A Figura 2 apresenta um diagrama interno de interrupções. Figura 2. Diagrama de interrupções do PIC18F Software Segue como anexo a esta preparação um exemplo de programa C escrito no compilador MikroC que tem como finalidade fazer piscar leds do kit educacional em função da interrupção gerada. Basicamente, duas interrupções externas são usadas para piscar dois leds. Prioridades de interrupção foram usadas neste código. Leia atentamente os comentários presentes no programa. 4. Simulação Resolva o pré-relatório e realize todas as simulações possíveis deste experimento no Proteus antes da prática em laboratório. Utilize o simulador parcial do kit educacional disponível no site da disciplina. 5. Bibliografia Zanco, Wagner da S., Microcontroladores PIC, Uma Abordagem Prática e Objetiva - Editora Érica, Guia de Aprendizagem Microprocessadores e Microcontroladores PIC18-XM118 da Exsto Tecnologia. Datasheet do PIC18F4550 Microchip Technology Inc.,

4 PRÉ-RELATÓRIO Obs 1 : o pré-relatório deve ser resolvido usando o simulador Proteus e o compilador MikroC. Para cada questão, deve-se criar um projeto no MikroC e guardado em pasta (diretório) própria com o nome da questão (ex: Exp01Questao2a, o nome da pasta refere-se ao projeto desenvolvido para a questão 2, item a do experimento 01). Ao finalizar, compacte a pasta e envie o arquivo zipado ao do professor da disciplina até 1 dia antes do início da aula prática. Deve-se padronizar o assunto do (subject) para facilitar sua identificação (ex: Preparação01_LAC_Bancada01_Fulano,Cicrano,Beltrano basta o primeiro nome). A resolução e entrega deste pré-relatório é obrigatória, pois os experimentos a serem realizados em laboratório dependem fortemente do que foi feito no pré-relatório. sergio.faustino@facape.br Obs 2 : o trabalho é por equipe definida em aula. Caso seja identificada uma clareza de plágio nos códigos, as equipes envolvidas terão suas notas penalizadas. Obs 3 : o questionário deve ser resolvido escrito a mão, de caneta azul, e entregue no dia do experimento. Questionário: 1) O que é uma interrupção? 2) O que deve ser feito para que uma determinada interrupção seja tratada? 3) Quais são as primeiras coisas que devem ser feitas dentro da rotina de tratamento de interrupção? 4) Quando o firmware está sendo executado e uma interrupção de baixa prioridade é gerada, o que ocorre? 5) Se uma interrupção de alta prioridade é gerada durante a execução da RTI de baixa prioridade, o que acontece? Prática: 1) Implemente o projeto do software especificado na seção 3 desta preparação e rode no simulador. 2) Para demonstrar o funcionamento das interrupções, vamos desenvolver um programa que acione os LED s de forma diferente no programa principal e nas RTIs de baixa e alta prioridade. A interrupção de baixa prioridade será acionada pelo botão INT2, e a de alta prioridade pelo botão INT1. As ações são as seguintes: 4

5 No programa principal os LED s ficam todos piscando, ao mesmo tempo, a uma frequência de 2Hz. Quando é gerada uma interrupção de baixa prioridade, ocorre um deslocamento de LED s da esquerda para a direita e da direita para a esquerda por três vezes, e depois o processamento retorna normalmente ao programa principal. Cada LED permanece aceso por 200ms. Quando é gerada a interrupção de alta prioridade, os LED s serão acionados de forma intercalada (ex: ), e terão seus estados invertidos a cada 500ms por três vezes. Execute o programa no simulador do kit educacional. Teste inicialmente as interrupções separadamente. Em seguida tente gerar uma interrupção enquanto a outra está em andamento. Verifique os efeitos durante a simulação. Obs: essa questão é somente para fins didáticos. Na verdade, não se recomenda usar rotinas de atraso dentro de uma RTI. Neste problema, se permite seu uso apenas para que seja feita a análise dos efeitos decorrentes dos níveis de prioridades das interrupções. 3) Altere o programa anterior de forma que não haja mais prioridade de interrupção (IPEN = 0). Nesse caso, só estará ativa a interrupção de alta prioridade e as RTI devem ser reescritas. Execute o programa e acione uma chave por vez. Em seguida tente acionar uma enquanto a outra está sendo executada. Observe o que ocorre na simulação. 4) Escreva um programa que inverta o estado de RD0 a cada 500ms em sua rotina principal. O pino RD1 deve ter seu estado invertido conforme o valor de uma variável global Tempo. Quando ocorrer a interrupção INT1, que deve ser de alta prioridade, RD2 muda para estado alto e Tempo recebe um valor que faz o RD1 inverter de estado a cada 200ms. Quando ocorrer a interrupção INT2, que deve ser de baixa prioridade, RD2 muda para estado baixo e RD1 passa a inverter seu estado a cada 1s. 5

6 ANEXO Programa com prioridade de interrupção (faz piscar alguns LED s em função da interrupção gerada). 6