Introdução aos Microcontroladores PIC16Fxx (Material Incompleto)

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1 Introdução aos Microcontroladores PIC16Fxx (Material Incompleto) Luis Claudio Gambôa Lopes Engenharia de Controle e Automação ETN07 - Laboratório de Microprocessadores Informática Industrial/Automação SDM - Sistemas Digitais e Microprocessados CEFET-MG Campus III - Leopoldina 18 de agosto de 2011

2 Resumo Esse material tem como objetivo introduzir os conceitos básicos do uso de microcontroladores PIC e utilização das ferramentas de desenvolvimento de software e hardware. Os conceitos utilizados são válidos para outros microcontroladores e ferramentas de desenvolvimento. Maiores informações específicas sobre o microcontrolador PIC16F628A e seu uso podem ser obtidas no datasheet [1] ou nos livros [2, 3].

3 Conteúdo Introdução Introdução Microcontroladores Linguagem C PIC16Fxx (SDCC) Hardware PIC16Fxx Hardware Usando o Simulador PicsimLab

4 Introdução Atualmente com o avanço das tecnologias na área da eletrônica, é cada vez mais comum o uso de dispositivos baseados nessas tecnologias, cada vez é mais fácil encontrar dispositivos com tecnologia de processamento digital como computadores, calculadoras, palmtops, celulares entre outros. Entender como realmente funcionam estes dispositivos permite o melhor uso dos mesmos e até a idealização de outras aplicações para os mesmos.

5 Conteúdo Introdução Introdução Microcontroladores Linguagem C PIC16Fxx (SDCC) Hardware PIC16Fxx Hardware Usando o Simulador PicsimLab

6 Representação numérica - Conversão 123 = = 0x7B x 1 = 1 x 2 = 2 x 4 = 0 x 8 = = 0xB

7 Representação numérica - Complemento a 2 Positivo x7B Complemento x84 Complemento A x85 Negativo x85 Bit de sinal

8 Representação numérica - Figura 2x2 8 bits r:0x00 g:0x00 b:0x00 r:0xff g:0x00 b:0x00 r:0x00 g:0x00 b:0xff r:0xff g:0xff b:0xff r: g: b: r: g: b: r: g: b: r: g: b:

9 Representação numérica - Som 8 bits T 20 amostras (1ms) Para Fs=20Khz T=50us XE2 0x28 0xF6 0xEC 0xE2 0xD8 0xEC 0x14 0x28 0x28 0x0A 0xF6 0xE2 0xD8 0xE2 0xEC 0x14 0x28 0x0A 0xEC

10 Tabela ASCII 000 0x00 (nul) 032 0x x x01 (soh) 033 0x21! 065 0x41 A 097 0x61 a 002 0x02 (stx) 034 0x22 " 066 0x42 B 098 0x62 b 003 0x03 (etx) 035 0x23 # 067 0x43 C 099 0x63 c 004 0x04 (eot) 036 0x24 $ 068 0x44 D 100 0x64 d 005 0x05 (enq) 037 0x25 % 069 0x45 E 101 0x65 e 006 0x06 (ack) 038 0x26 & 070 0x46 F 102 0x66 f 007 0x07 (bel) 039 0x27 ' 071 0x47 G 103 0x67 g 008 0x08 (bs) 040 0x28 ( 072 0x48 H 104 0x68 h 009 0x09 (tab) 041 0x29 ) 073 0x49 I 105 0x69 i 010 0x0A (lf) 042 0x2A * 074 0x4A J 106 0x6A j 011 0x0B (vt) 043 0x2B x4B K 107 0x6B k 012 0x0C (np) 044 0x2C 076 0x4C L 108 0x6C l 013 0x0D (cr) 045 0x2D x4D M 109 0x6D m 014 0x0E (so) 046 0x2E x4E N 110 0x6E n 015 0x0F (si) 047 0x2F / 079 0x4F O 111 0x6F o 016 0x10 (dle) 048 0x x50 P 112 0x70 p 017 0x11 (dc1) 049 0x x51 Q 113 0x71 q 018 0x12 (dc2) 050 0x x52 R 114 0x72 r 019 0x13 (dc3) 051 0x x53 S 115 0x73 s 020 0x14 (dc4) 052 0x x54 T 116 0x74 t 021 0x15 (nak) 053 0x x55 U 117 0x75 u 022 0x16 (syn) 054 0x x56 V 118 0x76 v 023 0x17 (etb) 055 0x x57 W 119 0x77 w 024 0x18 (can) 056 0x x58 X 120 0x78 x 025 0x19 (em) 057 0x x59 Y 121 0x79 y 026 0x1A (eof) 058 0x3A : 090 0x5A Z 122 0x7A z 027 0x1B (esc) 059 0x3B ; 091 0x5B [ 123 0x7B { 028 0x1C (fs) 060 0x3C < 092 0x5C \ 124 0x7C 029 0x1D (gs) 061 0x3D = 093 0x5D ] 125 0x7D } 030 0x1E (rs) 062 0x3E > 094 0x5E ˆ 126 0x7E 031 0x1F (us) 063 0x3F? 095 0x5F _ 127 0x7F

11 Microprocessador Lógica digital versus lógica processada Processo: Entrada -> Processador -> Saída Diferenças: Microcontrolador Microprocessador Microcomputador

12 S V U1 +5V A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 ALE CLK OUT X1 X Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q A14 2 A12 21 A10 25 A8 4 A6 6 A4 8 A2 10 U OE GND CS 20 D7 D6 D5 D4 D3 D A0 11 Vcc VPP W27E U3 +5V 3 U V 40 Vcc GND 20 U4 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC TITLE FILE: PAGE +5V OF R2 R3 R4 R5 R6 R S4 S5 S3 S1 S2 1 R D1 D3 D4 D5 D6 D7 D8 REVISION: Luis Claudio Gamboa Lopes DRAWN BY: Sistema Mínimo Microprocessado U Processador 8 bits U2-74LS573 - Latch 8 bits U3 - W27E257 - Memória EEPROM 32k x 8 U Memória RAM estática 256 x 8 com Portas de E/S e Temporizador U Portas OU U Inversores R11 R10 R16 R17 D14 R22 C SOD 5 SID 7 RST7.5 8 RST6.5 9 RST5.5 6 TRAP 10 INTR 11 INTA 39 HOLD 38 HLDA 32 RD 31 WR 34 IO/M 33 S1 29 S0 3 RESETOUT 36 RESETIN 35 READY GND Vcc 40 C2 U6 2 D1 3 D2 4 D3 5 D4 6 D5 7 D6 8 D7 9 D8 1 OE 11 LE U2 26 A13 23 A11 24 A9 3 A7 5 A5 7 A3 9 A1 D1 12 D0 7 IO/M 19 AD7 18 AD6 17 AD5 16 AD4 15 AD3 14 AD2 13 AD1 12 AD0 8 CE 11 ALE 9 RD 10 WR 4 RESET 3 TIMER IN 6 TIMER OUT 8085 Basic System

13 1 2 +5V U1 RA2 RA3 RA4 MCLR/RA5 Vss RB0 RB1 RB2 RB3 RA1 RA0 RA7/OSC1 RA6/OSC2 Vdd RB7 RB6 RB5 RB V +5V TITLE FILE: PAGE OF REVISION: DRAWN BY: Sistema Microcontrolado U1 Microcontrolador PIC16F628A R11 R10 R16 R17 S4 S5 S3 S1 S7 R8 S2 D1 R1 D3 R2 R3 D4 R4 D5 R5 D6 R6 D7 R7 D8 PIC Basic System Luis Claudio Gamboa Lopes

14 Tipos de Memórias RAM Estática Dinâmica ROM ROM PROM EPROM EEPROM (FLASH)

15 Camadas de software (Tempo de Execução) Microcomputador Microcontrolador Aplicação Bibliotecas (dll) Aplicação Hardware Sistema Operacional Drivers Hardware

16 Etapas de processamento de um programa Linguagem gráfica (fluxograma) alto nível Tradutor Linguagem estruturada (c) Compilador (Compiler) Linguagem assembly baixo nível Assemblador (Assembler) Linguagem de máquina

17 Fluxograma Início Configuração hardware Inicialização Laço principal Botão 1 Pressionado S N Liga Saída Botão 2 Pressionado S N Desliga Saída

18 Fluxograma PIC Início CONFIG=0x2929 CMCON=0x07 TRISA=0xFE TRISB=0x00 RB0=0 Laço principal RA1 == 0 RB0=1 RA2 == 0 RB0=0

19 Programa em c: #include <pic16f628a.h> //configuração hardware typedef unsigned int word; word at 0x2007 CONFIG = 0x2929; void main() { //configuração hardware CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; //inicialização RB0=0; //laço principal while(1) { //liga saída if(ra1 == 0)RB0=1; //desliga saída if(ra2 == 0)RB0=0; } }

20 Programa em assembly: #include <p16f628a.inc> ;configuração hardware CONFIG 0x2929 org 0x00 inicio: ;configuração hardware MOVLW 0x07 MOVWF CMCON BSF STATUS,RP0 MOVLW 0xFE MOVWF TRISA CLRF TRISB BCF STATUS,RP0 ;inicialização BCF PORTB,0 ;laço principal laco: ;liga saída BTFSS PORTA,1 BSF PORTB,0 ;desliga saída BTFSS PORTA,2 BCF PORTB,0 GOTO END laco

21 Programa em linguagem de máquina: 0x3007 0x009F 0x1683 0x30FE 0x0085 0x0186 0x1283 0x1006 0x1C85 0x1406 0x1D05 0x1006 0x280A

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23 Modificadores Segue os mesmos padrões do Ansi c. Modificadores de tipo: short - divide número de bits por 2. long - dobra número de bits. unsigned - variável sem sinal. signed - variável com sinal. Modificadores de acesso: const - Variável não pode ser modificada pelo programa. volatile - Variável pode mudar de valor sem previsão (evita otimização de código). extern - Variável declarada em outro arquivo static - Variável local tem o valor mantido entre as chamadas da função a que pertence. register -Variável local deve ser armazenada nos registradores da CPU para aumentar velocidade de acesso.

24 Tamanho tipos inteiros Tipo N bits N bytes signed unsigned char > > +255 short int > > int > > long int > > float /- (3.4 e-38 -> 3.4 e+38)

25 Considerações Como o processador é de 8 bits, usar preferencialmente variáveis do tipo char. Utilizar declarações em condições booleanas como if(a) ao invés de if(a == 1).

26 Mascaramento variável & 0x0F if((porta & 0x1E)!= 0x1E)...

27 Atraso Código para gerar atraso em ms: /* atraso aproximado em ms para clock 4Mhz*/ void atraso(unsigned int valor) { unsigned int i,j; for (i =0; i< valor; i++) { for (j =0 ; j < 200; j++) //laço de 1ms aproximado { _asm NOP NOP NOP NOP NOP _endasm; } } }

28 Conteúdo Introdução Introdução Microcontroladores Linguagem C PIC16Fxx (SDCC) Hardware PIC16Fxx Hardware Usando o Simulador PicsimLab

29 Características especiais Oscillator Selection Reset Power-on Reset (POR) Power-up Timer (PWRT) Oscillator Start-up Timer (OST) Brown-out Reset (BOR) Interrupts Watchdog Timer (WDT) Sleep Code Protection ID Locations In-Circuit Serial Programming Low-Voltage In-Circuit Serial Programming In-Circuit Debugger (só no 877A)

30 Saídas O microcontrolador PIC16F628A possui duas portas de 8 bits (PORTA e PORTB), já microcontrolador PIC16F877A possui cinco portas, sendo 3 de 8 bits (PORTB, PORTC e PORTD), uma de 6 bits (PORTA) uma de 3 bits (PORTE). Os pinos das portas podem ser configurados com entrada e saída através dos registradores TRIS*, se o bit do TRIS* for 1 o pino e entrada e se for 0 é saída.

31 Saídas Código assembly para configurar as portas como entrada e saída: MOVLW 0X07 MOVWF CMCON BANKSEL TRISA MOVLW B MOVWF TRISA MOVLW B MOVWF TRISB BANKSEL PORTA Código equivalente em c: ;DESLIGA COMPARADORES PORTA CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; //só RA0 saída, o resto entrada (RA7, RA6... RA2 e RA1) //todos RB* com saída

32 Portas O acesso as portas é feito usando os registradores PORT*. Código assembly de escrita ao PORTB MOVLW 0X0F MOVWF PORTB Código equivalente em c: PORTB= 0X0F;

33 TMR0 O TMR0 é um timer de 8 bits, que gera uma interrupção quando há um estouro de contagem (255 -> 0). Fosc/4 T0CKI pin T0SE 0 T0CS 1 Divisor PS2 PS1 PS0 1 PSA 0 TMR0 Estouro FF S Q R T0IF T0IE Interrupção Borda de subida BCF INTCON,T0IF GIE

34 Registros utilizados pelo TMR0 Nome Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 TMR0 Registrador TMR0 INTCON GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF OPTION NOT_RBPU INTEDG T0CS T0SE PSA PS2 PS1 PS0 TRISA TRIS7 TRIS6 TRIS5 TRISA4 TRIS3 TRIS2 TRIS1 TRIS0

35 TMR0 A frequência e o período de estouro do TIMER0 é dado pela equação: F TMR0 = Fosc 4 Divisor (256 TMR0) T TMR0 = 4 Fosc Divisor (256 TMR0) (1)

36 Programa TMR0 Programa para piscar PORTB a cada segundo (aproximado )usando o TMR0(Fosc = 4Mhz): void main() { char a; CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; //disable analog comparators //configure input/output //Configura TMR0 T0CS=0; PSA=0; PS2=1; PS1=0; PS0=1; while(1) { for(a=0;a<125;a++) { TMR0=131; T0IF=0; while(!t0if); } PORTB^=0xFF; } }

37 TMR1 O TMR1 e um timer de 16 bits, que gera uma interrupção quando há um estouro de contagem ( > 0). Fosc/4 TMR1CS T1SYNC RB7 pin RB6 pin Osc. 0 1 Divisor T1CK PS1 PS0 Sincroniza 1 0 TMR1H TMR1 TMR1L Estouro FF S Q R TMR1IF Interrupção Borda de subida T1OSCEN TMR1ON BCF PIR1,TMR1IF TMR1IE GIE PEIE

38 Registros utilizados pelo TMR1 Nome Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 INTCON GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF PIR1 EEIF CMIF RCIF TXIF - CCP1IF TMR2IF TMR1IF PIE1 EEIE CMIE RCIE TXIE - CCP1IE TMR2IE TMR1IE TMR1L Parte baixa do registrador TMR1 TMR1H Parte alta do registrador TMR1 T1CON - - T1CKPS1 T1CKPS0 T1OSCEN T1SYNC TMR1CS TMR1ON

39 TMR1 A frequência e o período de estouro do TIMER1 é dado pela equação, onde (TMR1 = ((TMR1H << 8) TMR1L). F TMR1 = Fosc 4 Prescaler (65536 TMR1) T TMR1 = 4 Fosc Prescaler (65536 TMR1) (2)

40 TMR1 Programa Programa para piscar PORTB usando o TMR1 a cada segundo (aproximado) (Fosc = 4Mhz): void main() { char a; CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; //disable analog comparators //configure input/output //Configura TMR1 TMR1CS=0; T1CKPS1=1; T1CKPS0=1; while(1) { for(a=0;a<2;a++) { TMR1ON=0; TMR1H=0x0B; TMR1L=0xDC; TMR1IF=0; TMR1ON=1; while(!tmr1if); } PORTB^=0xFF; } }

41 TMR2 O TMR2 e um timer de 8 bits, que gera uma interrupção quando o valor do TMR2 é igual ao registrador PR2. Fosc/4 Divisor T2CK PS1 PS TMR2ON TMR2 COMP PR2 Estouro Divisor TOUT PS3 PS2 PS1 PS FF S R Q TMR2IF TMR2IE BCF PIR1,TMR2IF GIE PEIE Interrupção Borda de subida

42 Registros utilizados pelo TMR2 Nome Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 INTCON GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF PIR1 EEIF CMIF RCIF TXIF - CCP1IF TMR2IF TMR1IF PIE1 EEIE CMIE RCIE TXIE - CCP1IE TMR2IE TMR1IE TMR2 Registrador TMR2 PR2 Registrador PR2 T1CON - TOUTPS3 TOUTPS2 TOUTPS1 TOUTPS0 TMR2ON T2CKPS1 T2CKPS0

43 TMR2 A frequência e o período de estouro do TIMER2 é dado pela equação: F TMR2 = Fosc 4 Prescaler (PR2+1) Postscaler (3) T TMR2 = 4 Fosc Prescaler (PR2+1) Postscaler

44 TMR2 Programa Programa para piscar PORTB usando o TMR2 a cada segundo (aproximado) (Fosc = 4Mhz): void main() { char a; CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; //disable analog comparators //configure input/output //Configura TMR2 T2CKPS1=1; T2CKPS0=1; TOUTPS3=1; TOUTPS2=1; TOUTPS1=1; TOUTPS0=1; while(1) { for(a=0;a<15;a++) { TMR2ON=0; TMR2=0; PR2=255; TMR2IF=0; TMR2ON=1; while(!tmr2if); } PORTB^=0xFF; } }

45 Interrupções PIC16F628A Os pedidos de interrupção são gerados pelos periféricos e fazem o microcontrolador parar a execução do programa principal e pular para o endereço do vetor de interrupção (0x0004) para o tratamento da mesma. PIE1 e PIR1 INTCON PEIE GIE Interrupção EEPROM INT EEIE TMR0 INT T0IE Endereço 0x0004 EEIF T0IF Comparadores INT CMIE RB0 INT INTE CMIF INTF Serial RX INT RCIE PORTB INT RBIE RCIF RBIF Serial TX INT TXIE TXIF CCP1 INT CCP1IE CCP1IF TMR2 INT TMR2IE TMR2IF TMR1 INT TMR1IE TMR1IF

46 Registros utilizados pelas interrupções Nome Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 INTCON GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF PIR1 EEIF CMIF RCIF TXIF - CCP1IF TMR2IF TMR1IF PIE1 EEIE CMIE RCIE TXIE - CCP1IE TMR2IE TMR1IE

47 Programa TMR0 Programa para piscar PORTB a cada segundo usando a interrupção do TMR0(Fosc = 4Mhz): void main() { char a; void isr() interrupt 0 { if(t0if) { TMR0=131; a++; if(a >=125) //8ms*125 = 1s { a=0; PORTB^=0xFF; } T0IF=0; } } CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; //Configura TMR0 T0CS=0; PSA=0; PS2=1; PS1=0; PS0=1; TMR0=131; T0IF=0; GIE=1; T0IE=1; //T=1us*64*( ) = 8ms while(1); } //disable analog comparators //configure input/output

48 EEPROM de dados 877->grava na flash também (programa) Funções para leitura e gravação da EEPROM interna: unsigned char e2prom_r(unsigned char addr) { EEADR=0x7F & addr; RD=1; return EEDATA; } void e2prom_w(unsigned char addr,unsigned char val) { EEADR=0x7F & addr; EEDATA=val; WREN=1; EECON2=0x55; EECON2=0xAA; WR=1; while(wr==1); WREN=0; return; }

49 USART

50 Comparadores Analógicos

51 Tensão de Referência 877-> só para os comparadores interno e externo

52 Unidade de Comparação, Captura e PWM (CCP)

53 Conversor A/D 10bit AD 877 -> AD 628 -> Delta sigma

54 Porta Serial Sincrona (MSSP) 877->hardware 628 ->Software Serial Peripheral Interface (SPI) Inter-Integrated Circuit (I2C)

55 Conteúdo Introdução Introdução Microcontroladores Linguagem C PIC16Fxx (SDCC) Hardware PIC16Fxx Hardware Usando o Simulador PicsimLab

56 Leitura de Tecla (anti-repique) Ideal Real Figura: Repique acionamento mecânico

57 Leitura de Tecla (anti-repique) Código sem proteção: \\leitura na borda de descida com bloqueio if(!ra1) { RB0^=0x01; while(!ra1); } \\leitura na borda de descida sem bloqueio if(!ra2) { if(aux2) { RB1^=0x01; AUX2=0; } } else { AUX2=1; }

58 Leitura de Tecla (anti-repique) Código com proteção anti-repique: \\leitura na borda de descida com bloqueio if(!ra1) { atraso(10); //atraso 10 ms if(!ra1) { RB0^=0x01; while(!ra1); } } \\leitura na borda de descida sem bloqueio if(!ra2) { if(aux2) { atraso(10); //atraso 10 ms if(!ra2) { RB1^=0x01; AUX2=0; } } } else { AUX2=1; }

59 Leitura de Várias Teclas PORTA & 0x1E

60 Acionamento de LEDs Os Leds podem ser acionados pelo acesso direto aos PORTs; No caso de LEDs ligados ao PORTB: \\Acende todos os LEDS PORTB=0xFF; \\apaga LED em RB0 RB0=0;

61 Acionamento de Motor de Passo O acionamento deve ser feito através de um CI driver de potência.. PORTB=0; while(1) { PORTB=0x01; atraso(500); PORTB=0x02; atraso(500); PORTB=0x04; atraso(500); PORTB=0x08; atraso(500); }

62 Display 7 Segmentos O display de 7 segmentos é composto por 7 segmentos (Leds) mais um ponto, a ligação do display é feita conforme a Figura 2. RB2 RB3 RB5 RB6 RB7 RB1 RB0 a b c d e f g p f e a g d b c p RB2 RB3 RB5 RB6 RB7 RB1 RB0 a b c d e f g p f e a g d b c p RB4 Comum Comum Figura: Display 7 segmentos

63 Display 7 Segmentos O acionamento dos displays é multiplexado e pode ser feito pelo seguinte código: while(1) { /*Mostra 1 no display da direita*/ PORTB=display(1); atraso(5); /*Mostra 2 no display da esquerda*/ PORTB=display(2) 0x10; atraso(5); }

64 Display 7 Segmentos Abaixo está o código da função display que converte o valor binário do dígito para código de 7 segmentos: unsigned char display(unsigned char v) { switch(v) { case 0: return 0xEE; break; case 1: return 0x28; break; case 2: return 0xCD; break; case 3: return 0x6D; break; case 4: return 0x2B; break; case 5: return 0x67; break; case 6: return 0xE7; break; case 7: return 0x2C; break; case 8: return 0xEF; break; case 9: return 0x6F; break; case 10: return 0xAF; break; case 11: return 0xE3; break; case 12: return 0xC6; break; case 13: return 0xE9; break; case 14: return 0xC7; break; case 15: return 0x87; break; default: return 0; break; } }

65 PWM por software (Acionamento CC Lâmpada, Ventilador e Aquecedor) A técnica PWM (Modulação por lagura de pulso - Pulse Width Modulation) consiste em controlar a largura de um pulso de frenquência fixa de período T e através de chaveamentos liga e desliga controlar uma carga CC (Lâmpada, Ventilador, Aquecedor...) com o mesmo efeito da variação linear de tensão sobre a mesma, com a vantagem de operar as chaves (transistores) fora da região ativa e por isso não perdendo energia considerável em forma de calor nas chaves. A Figura 2 mostra um contador de referência e um nível que é utilizado para gerar a saída PWM, também é mostrado o equivalente analógico da saída PWM.

66 PWM por software (Acionamento CC Lâmpada, Ventilador e Aquecedor) contador nível T Saída Digital 5v 0v Ton Toff 5v Equivalente Analógico 0v

67 PWM por software (Acionamento CC) O PWM pode ser facilmente implementado por software, utilizado um timer interno do PIC e interrupções como no código em c abaixo (saída em RB0): /* PWM - usando tmr0 (placa 1)*/ #include <pic16f628a.h> #include "atraso.h" typedef unsigned int word; word at 0x2007 CONFIG = _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _INTOSC_OSC_NOCLKOUT & _MCLRE_ON & _BOREN_OFF & _LVP_OFF & _DATA_CP_OFF & _CP_OFF; #define _tmr0_ini 206 unsigned char cnt; unsigned char nivel; void atraso(unsigned char); void isr() interrupt 0 { if(cnt < nivel) //quando contagem = 0; { RA0=1; } else { RA0=0; } cnt=cnt+1; if(cnt > 10)cnt=0; TMR0=_tmr0_ini; //reinicia contagem T0IF=0; // reseta flag TMR0 }

68 PWM por software (Acionamento CC) void main() { CMCON=0x07; //Desliga comparadores analogicos TRISA=0xFE; //configura PORTA TRISB=0x00; //configura PORTB /* configuracao TMR0 */ T0CS=0; //Clock do tmr0 como clock_cpu/4 PSA=1; //Nao usa pre-scaler TMR0=_tmr0_ini; //Conta de 206 a 0 (50) /* tempo entre interrupcoes do TMR0 = ((50*20)/(clock_cpu/4)= para 4MHz =>0.001 s*/ /* configura interrupcoes */ GIE=1; //liga interrupcoes T0IE=1; //liga interrupcao do TMR0 T0IF=0; //Apaga flag de interrupcao nivel=5; } while(1) //espera interrupcoes { if(!ra1) { atraso(10); if(!ra1) { if(nivel < 10) nivel=nivel+1; while(!ra1); } } if(!ra2) { atraso(10); if(!ra2) { if(nivel > 0) nivel=nivel-1; while(!ra2); } } }

69 LCD

70 Teclado

71 EEPROM Externa (I2C)

72 RTC

73 BUZZER

74 Conteúdo Introdução Introdução Microcontroladores Linguagem C PIC16Fxx (SDCC) Hardware PIC16Fxx Hardware Usando o Simulador PicsimLab

75 PicsimLab Placa 1

76 Displays PWR CONN1 1 2 Q1 E C FND5148 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 Com B L5 L2 1 S2 L7 L4 R4 L1 2 C2 L6 Vcc L3 L8 100nF U1 100uF 1 IN GND 2 OUT 7805 Q2 U2 C E FND5148 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 Com B 100uF 2.2K 2.2K L5 L2 L7 L4 R17 L1 C4 L6 L3 L8 100nF U3 +5V RESET S1 1 2 LED1 1 2 LED2 1 2 LED3 1 2 LED4 1 2 LED5 1 2 LED6 1 2 LED7 1 2 LED V R7 407R R9 407R R11 407R R13 407R R15 407R R18 407R R20 407R R23 407R LED/Display LEDs U6 RA2 RA3 RA4 MCLR/RA5 Vss RB0 RB1 RB2 RB3 +5V RA1 RA0 RA7/OSC1 RA6/OSC2 Vdd RB7 RB6 RB5 RB R3 R5 R6 R8 10k 10k 10k 10k +5V U4 Chaves Picsimlab board 1 +5V CONN ICSP Luis Claudio Gamboa Lopes Esquemático PicsimLab placa 1 C3 1 2 C1 1 2 R2 470R R1 10K 10k 10k 10k 10k R24 380R 380R 380R 380R R19 R21 R k R26 S3 S4 S5 S6 Vcc LED TITLE FILE: PAGE LED9 1 2 LED LED R R25 B OF C E LEDs Q3 Lampada 2 1 CONN3 REVISION: DRAWN BY: CONN2 R10 R12 R14 R16

77 Placa 1 - Características Entradas: 1. RA1 - Botão de pressão 2. RA2 - Botão de pressão 3. RA3 - Botão de pressão 4. RA4 - Botão de pressão

78 Placa 1 - Características Saídas: 1. RA0 - LED verde e lâmpada incandescente 2. RA1 - LED verde 3. RA2 - LED verde 4. RA3 - LED verde 5. RB0 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento g) 6. RB1 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento f) 7. RB2 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento a) 8. RB3 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento b) 9. RB4 - LED vermelho e mutliplexação dos displays de 7 segmentos 10. RB5 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento c) 11. RB6 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento d) 12. RB7 - LED vermelho e displays de 7 segmentos (segmento e)

79 PicsimLab placa 2

80 Esquemático PicsimLab placa 2 1 RA2 2 RA3 3 RA4 4 MCLR/RA5 5 Vss 6 RB0 7 RB1 8 RB2 9 RB3 18 RA1 17 RA0 16 RA7/OSC1 15 RA6/OSC2 14 Vdd 13 RB7 12 RB6 11 RB5 10 RB4 U6 2 V+ 3 C1 4 C2+ 5 C2 6 V 7 Tx2 Out 8 Rx2 In 9 Rx2 Out 10 Tx2 In 11 Tx1 In 12 Rx1 Out 13 Rx1 In 14 Tx1 Out 1 C1+ MAX232 U CONN7 IN OUT 7805 GND U2 1 2 C6 1 2 C8 1 2 C7 1 2 C5 1 2 C4 1 2 C1 D5 1N4148 D6 1N4148 D4 1N4148 D7 1N4148 R10 330R R11 10k R12 10k R13 10k R1 10K 1 2 S1 5 SDA 1 A0 3 A2 6 SCL 2 A1 7 n/c 24Cxx U4 +5V 1 OUT 2 1D 3 2D 4 3D 5 4D 6 5D 7 6D 8 7D 9 8D 19 1Q 18 2Q 17 3Q 16 4Q 15 5Q 14 6Q 13 7Q 12 8Q 11 CLK U7 +5V +5V +5V R14 +5V +5V CONN2 +5V 1 2 LED CONN5 R5 330R 1 2 LED1 LCD PWR FILE: REVISION: DRAWN BY: PAGE OF TITLE ICSP CONN6 +5V 2 1 CONN1 RESET KEYBOARD Luis Claudio Gamboa Lopes Picsimlab board 2 R4 2K +5V PCF SCL 5 SDA 1 OSCI 2 OSCO 4 GND 8 Vdd 7 CLKOUT 3 /INT U1 U3 C2 R2 470R +5V R3 2K R6 1K R9 330R 1 2 LED4 R8 330R 1 2 LED3 R7 330R 1 2 LED2 +5V D2 D3 1 2 B1 2 1 S2 Serial RTC LEDs 10k 1uF 1uF 1uF 1uF 100uF 100uF C3 100nF

81 Placa 2 - Características

82 PicsimLab placa 3 e 4

83 Esquemático PicsimLab placa 3 e 4 2 V+ 3 C1 4 C2+ 5 C2 6 V 7 Tx2 Out 8 Rx2 In 9 Rx2 Out 10 Tx2 In 11 Tx1 In 12 Rx1 Out 13 Rx1 In 14 Tx1 Out 1 C1+ MAX232 U CONN12 IN OUT 7805 GND U9 1 2 C8 1 2 C6 1 2 C5 1 2 C C7 1 2 C9 R47 330R R19 10K 1 2 S1 +5V +5V +5V +5V R51 +5V +5V CONN11 +5V 1 2 LED6 LCD PWR ICSP CONN8 +5V 2 1 CONN10 RESET Luis Claudio Gamboa Lopes Picsimlab board 3 R20 470R 1 MCLR/VPP 2 RA0/AN0 3 RA1/AN1 4 RA2/AN2/Vref /CVref 5 RA/AN3/Vref+ 6 RA4/TOCKI/C1OUT 7 RA5/AN4/SS/C2OUT 8 RE0/RD/AN5 9 RE1/WR/AN6 10 RE2/CS/AN7 13 OSC1/CLKIN 14 OSC2/CLKOUT 15 RC0/T1OSO/T1CKI 16 RC1/T1OSI/CCP2 17 RC2/CCP1 18 RC3/SCK/SCL 19 RD0/PSP0 20 RD1/PSP1 40 RB7/PGD 39 RB6/PGC 38 RB5 37 RB4 36 RB3/PGM 35 RB2 34 RB1 33 RB0/INT 30 RD7/PSP7 29 RD6/PSP6 28 RD5/PSP5 27 RD4/PSP4 26 RC7/RX/DT 25 RC6/TX/CK 21 RD2/PSP2 22 RD3/PSP3 23 RC4/SDI/SDA 24 RC5/SDO 12 Vss 11 Vdd 31 Vss 32 Vdd PIC16F877A U6 2 1 S6 5 SDA 1 A0 3 A2 6 SCL 2 A1 7 n/c 24Cxx U7 C E B Q5 1 2 Beeper U CONN LM358 U LM358 U2 R40 R41 R43 R44 R46 R48 R49 R50 FND L1 9 L2 6 L3 8 L4 10 L5 12 L6 11 L7 13 L8 5 Com L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 U10 R52 C E B Q6 FND L1 9 L2 6 L3 8 L4 10 L5 12 L6 11 L7 13 L8 5 Com L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 U11 R53 C E B Q7 FND L1 9 L2 6 L3 8 L4 10 L5 12 L6 11 L7 13 L8 5 Com L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 U12 R54 C E B Q8 FND L1 9 L2 6 L3 8 L4 10 L5 12 L6 11 L7 13 L8 5 Com L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 U13 R55 R45 R42 +5V +5V Vcc Vcc C E B Q3 R28 Vcc D2 2 1 CONN7 Ventilador Q2 1 2 LED1 C E B Q1 R21 +5V R25 +5V R CONN CONN CONN3 R14 C11 C1 R18 R13 R CONN CONN CONN1 +5V C E B Q4 R36 R38 +5V Aquecedor 68R 5W U5 C4 R29 C3 2 3 cw 1 ccw R10 +5V C2 R15 R S2 +5V R LED2 R24 R S3 +5V R LED3 R30 R S4 +5V R LED4 R33 R S5 +5V R LED5 R37 R34 R12 +5V +5V R11 R8 R2 D1 +5V R9 2 3 cw 1 ccw R3 R5 R1 R4 R6 R7 +5V FILE: REVISION: DRAWN BY: PAGE OF TITLE ADJ LM431 U1 Displays 7 Segmentos Teclas e LEDs Potenciometro 0 5V Buzzer Referencia e medida de temperatura Jumpers Serial EE2PROM Expansao 4k7 4k7 4k7 4k7 100uF 100uF 100nF 1uF 1uF 1uF 1uF 10k 1k 68R 10k 220R 220R 220R 220R 220R 220R 220R 220R 1k 10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k 10k 330R 330R 330R 330R 10k 4k7 330R 1uF 4k7 150R 10k 1k 22k 33k 47k 100nF 330R 1K 330K 10K 1K 1K 10K 1K 1K 1K 1K 330K

84 Placa 3 - Caracterísitcas

85 Medição de Temperatura

86 Simulação Serial

87 Simulação Gravador Picstart+

88 PicsimLab placa 4 e 5

89 Placa 5 e 6 - Caracterísitcas

90 Medição de Temperatura

91 Simulação Serial

92 Simulação Gravador Picstart+

93 Referências Bibliográficas [1] PIC16F627A/628A/648A FLASH-Based 8-Bit CMOS Data Sheet, [2] David José de Souz. Desbravando o PIC16F628A. Editora Erica, [3] Fábio Pereira. Microcontroladores PIC - Técnicas Avançadas. Editora Erica, 6 edition, 2008.

94 Apêndices Assembly PIC16Fxx Programação Programas

95 Mnemonic, Description Cycles 14-Bit Opcode Status Notes Operands MSb LSb Affected BYTE-ORIENTED FILE REGISTER OPERATIONS ADDWF f, d Add W and f dfff ffff C,DC,Z 1, 2 ANDWF f, d AND W with f dfff ffff Z 1, 2 CLRF f Clear f lfff ffff Z 2 CLRW - Clear W xxx xxxx Z COMF f, d Complement f dfff ffff Z 1, 2 DECF f, d Decrement f dfff ffff Z 1, 2 DECFSZ f, d Decrement f, Skip if 0 1(2) dfff ffff 1, 2, 3 INCF f, d Increment f dfff ffff Z 1, 2 INCFSZ f, d Increment f, Skip if 0 1(2) dfff ffff 1, 2, 3 IORWF f, d Inclusive OR W with f dfff ffff Z 1, 2 MOVF f, d Move f dfff ffff Z 1, 2 MOVWF f Move W to f lfff ffff NOP - No Operation xx RLF f, d Rotate Left f through Carry dfff ffff C 1, 2 RRF f, d Rotate Right f through Carry dfff ffff C 1, 2 SUBWF f, d Subtract W from f dfff ffff C,DC,Z 1, 2 SWAPF f, d Swap nibbles in f dfff ffff 1, 2 XORWF f, d Exclusive OR W with f dfff ffff Z 1, 2 BIT-ORIENTED FILE REGISTER OPERATIONS bb BCF f, b Bit Clear f bfff ffff 1, 2 BSF f, b Bit Set f bb bfff ffff 1, 2 BTFSC f, b Bit Test f, Skip if Clear 1(2) 01 10bb bfff ffff 3 BTFSS f, b Bit Test f, Skip if Set 1(2) 01 11bb bfff ffff 3 LITERAL AND CONTROL OPERATIONS 1 11 ADDLW k Add literal and W 111x kkkk kkkk C,DC,Z ANDLW k AND literal with W kkkk kkkk Z CALL k Call subroutine kkk kkkk kkkk CLRWDT Clear Watchdog Timer TO,PD - GOTO Go to address kkk kkkk kkkk k IORLW k Inclusive OR literal with W kkkk kkkk Z MOVLW k Move literal to W xx kkkk kkkk RETFIE Return from interrupt RETLW Return with literal in xx kkkk kkkk k W RETURN Return from Subroutine SLEEP Go into Standby mode TO,PD SUBLW k Subtract W from literal x kkkk kkkk C,DC,Z XORLW k Exclusive OR literal with W kkkk kkkk Z Notas: itself 1. When an I/O register is modified as a function of (e.g., MOVF PORTB, 1), the value used will be that value present on the pins themselves. For example, if the data latch is 1 for a pin configured as input and is driven low by an external device, the data will be written back with a 0. If this instruction is executed on the TMR0 register (and, where applicable, d = 1), the prescaler will be cleared if 2. assigned to the Timer0 Module. 3. If Program Counter (PC) is modified or a conditional test is true, the instruction requires two cycles. The second cycle is executed as a NOP.

96 Variáveis Declaração de váriaveis usando a diretiva CBLOCK e ENDC: ;define variaveis CBLOCK 0x20 CONT D1 D2 ENDC

97 Equações Resolução de equações em assembly: A=2; B=3; C=(2*A)-(B+4); MOVLW MOVWF MOVLW MOVWF D 2 A ;A=2 D 3 B ;B=3 RLF A,W MOVWF C ;C=2*A MOVLW D 4 ADDWF B,W ;W=B+4 SUBWF C,F ;C=C-W => C= (2*A)-(B+4)

98 Comparação A comparação de números é feita utilizando os bits C e Z do registrador STATUS após uma operação de subtração usando SUBWF ou SUBLW. O bit Z indica se o resultado da operação é zero (se o resultado for igual a zero Z=1 e Z=0 caso contrário) e o bit C indica se o resultado da subtração é maior que zero ( C =1 se o resultado for positivo ou zero e C=0 se o resultado for negativo). Código para comparar se a variável X == 10 : MOVLW D 10 SUBWF X BTFSS STATUS,Z GOTO diferente GOTO igual

99 Estruturas de Rpetição Estrutura de repetição: FOR: MOVLW 10 MOVWF D1 NOP ;código a ser repetido NOP NOP DECFSZ D1,F GOTO FOR

100 Atraso Função de atraso de aproximadamente 256*3 ciclos (768), usando um clock de 4Mhz cada ciclo demora 1µs e essa função gera um atraso de 768µs. DELAY: DECFSZ D1,F GOTO DELAY RETURN

101 Atraso Função de atraso aproximado em ms, valor passado em w: /* atraso aproximado em ms para clock 4Mhz*/ DELAYMS: MOVWF D1 CLRF D2 ;atraso 768us DECFSZ D2,F GOTO $-1 MOVLW 0xB3 ;atraso 232us MOVWF D2 DECFSZ D2,F GOTO $-1 DECFSZ D1,F ;laco repeticao GOTO $-8 RETURN

102 Apêndices Assembly PIC16Fxx Programação Programas

103 Arquivo Padrão Arquivo padrão assembly: ;programa... LIST P=16F628A INCLUDE <p16f628a.inc> ;escolhe microcontrolador ;inclui definicoes ;palavra de configuracao CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _BODEN_OFF & _MCLRE_ON \ & _INTRC_OSC_NOCLKOUT & _LVP_OFF ;define variaveis ; CBLOCK 0x20 ; V1 ; V2 ; ENDC ORG 0x00 MOVLW 0X07 MOVWF CMCON BANKSEL TRISA MOVLW B MOVWF TRISA MOVLW B MOVWF TRISB BANKSEL PORTA ;inicio do programa ;DESLIGA COMPARADORES PORTA ;CONFIGURA TRISA ;CONFIGURA TRISB ;PROGRAMA PRINCIPAL AQUI! LOOP: GOTO LOOP END

104 Arquivo Padrão Arquivo padrão c: #include <pic16f628a.h> typedef unsigned int word; word at 0x2007 CONFIG = _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _INTOSC_OSC_NOCLKOUT & _MCLRE_ON & _BOREN_OFF & _LVP_OFF & _DATA_CP_OFF & _CP_OFF; void isr() interrupt 0 { /* interrupcao */ } void main() { CMCON=0x07; TRISA=0xFE; TRISB=0x00; while(1) { /*programa principal*/ } }

105 Apêndices Assembly PIC16Fxx Programação Programas

106 Instalação Windows: 1. MPLAB (IDE) 2. gputils (Assembler) 3. gputils-mplab (Integração gputils-mplab) 4. SDCC (compilador c) 5. SDCC-mplab (Integração SDCC-MPLAB) 6. msdcc (Criador de Projetos SDCC-MPLAB) 7. PicsimLab (Simulador) ou 1. Mikroc Pro (IDE, Assembler, Compilador c) 2. PicsimLab (Simulador) Linux: 1. Piklab (IDE) 2. gputils (Assembler) 3. SDCC (compilador c) 4. PicsimLab (Simulador)

107 Mikroc Pro - Criando programa em c

108 Mikroc Pro - Criando programa em c

109 Mikroc Pro - Criando programa em c

110 Mikroc Pro - Criando programa em c

111 Mikroc Pro - Criando programa em c

112 Mikroc Pro - Criando programa em c

113 Mikroc Pro - Criando programa em c

114 Mikroc Pro - Criando programa em c

115 Mikroc Pro - Criando programa em c

116 Mikroc Pro - Criando programa em c

117 Piklab - Criando programa em assembly

118 Piklab - Criando programa em assembly

119 Piklab - Criando programa em assembly

120 Piklab - Criando programa em assembly

121 Piklab - Criando programa em assembly

122 Piklab - Criando programa em assembly

123 Piklab - Criando programa em c (sdcc) É similar a criação de um projeto em assembly, basta escolher a opção toolchain igual a Small Device Compiler ao invés de GPUtils.

124 MPLAB - Criando programa assembly

125 MPLAB - Criando programa assembly

126 MPLAB - Criando programa assembly

127 MPLAB - Criando programa assembly

128 MPLAB - Criando programa assembly

129 MPLAB - Criando programa assembly

130 MPLAB - Criando programa assembly

131 MPLAB - Criando programa assembly

132 MPLAB - Criando programa assembly

133 MPLAB - Criando programa assembly

134 MPLAB - Criando programa assembly

135 MPLAB - Criando programa assembly

136 MPLAB - Criando programa assembly

137 MPLAB - Criando programa em c (sdcc) Crie um projeto com o MSdcc, abra ele com o MPLAB no menu Project, opção Open.

138 MPLAB - Criando programa em c (sdcc) Dentro do MPLAB entre no menu Configure na opção Select Device e verifique se o dispositivo selecionado é o microcontrolador a ser usado e aperte Ok.

139 MPLAB - Problemas Can t find the language tool "sdcc"at location. Project Set Language Tool Locations Small Device C Complier (SDCC) Executables gpasm=c: Arquivos de programas gputils bin gpasm.exe sdcc=c: Arquivos de programas SDCC bin sdcc.exe Linhas sem números Edit Properties... (Aba) C File Types (Check) Line Numbers