Interrupção Externa. Capítulo 1. Noções básicas sobre interrupções em Microcontroladores PIC
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- Sofia Ribas Batista
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1 Capítulo 1 Interrupção Externa Noções básicas sobre interrupções em Microcontroladores PIC Seção 1.1 Interrupções é obrigação em uma programação profissional. Quando um evento ocorrer, uma bandeira de interrupção será definida forçando o programa a desviar para o endereço de interrupção. Isso libera a necessidade de um loop a espera do evento. As interrupções podem ocorrer na mudança de port, transbordo do temporizador, na comunicação serial Interrupções recursos que permitem o tratamento imediato a eventos de maior prioridade interrompendo a execução normal do programa para executar tarefas de maior prioridade no momento. Atende determinados eventos executando o código armazenado em uma posição de memória vinculada a própria interrupção e depois tem retorno imediato a execução normal do programa. As interrupções são tratadas como sub-rotinas de hardware. Observe que a distância entre o vetor de inicialização (0000h) e o vetor de reset (0004h) é de apenas 4 endereços. Dessa forma quando as interrupções estão desabilitadas o PC passa por 0004h normalmente durante a execução de um programa. Quando se faz necessário o uso de 1
2 2 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA interrupções, as rotinas de tratamento de interrupção são colocadas a partir do vetor de reset 0004h. No intervalo entre o vetor de inicialização e o vetor de reset é colocado um desvio para um endereço após as rotinas de interrupção a partir do qual o programa realmente começa. Quando da interrupção, o programa é desviado para um endereço pré-estabelecido, o vetor de reset (0004h). O tratamento da interrupção é feito a partir desse endereço executando rotinas associadas ao evento da interrupção. O PIC 16F877A possui 15 fontes de interrupções: 1. Interrupção do timer 0; 2. Interrupção do timer 1; 3. Interrupção do timer 2; 4. Interrupção externa (RB0/INT); 5. Interrupção por mudança de estado (bits 4 a 7 do portal B); 6. Interrupção de transmissão serial; 7. Interrupção de recepção serial; 8. Interrupção do módulo comparador analógico; 9. Interrupção do módulo CCP1; 10. Interrupção do módulo CCP2;
3 1.1. NOÇÕES BÁSICAS SOBRE INTERRUPÇÕES EM MICROCONTROLADORES PIC Interrupção da memória EEPROM; 12. Interrupção do conversor analógico para digital; 13. Interrupção da porta paralela escrava; 14. Interrupção da comunicação SPI; 15. Interrupção por colisão no barramento I2C. Na interrupção estão associados quatro bits: o flag indicador de interrupção, setado na interrupção ou pelo próprio programa, o bit de habilitação de interrupção ser alterado apenas pelo programa, PEIE interrupções dos periféricos egie (bit de habilitação global) interrupção global quando em 0 todas interrupções estão desabilitadas em 1 as interrupções habilitadas geram interrupção na CPU. Os flags das interrupções são setados por um evento mesmo que essa interrupção desabilitada. A interrupçção INT atende diretamente os eventos externos ao microcontrolador e a interrupção RB0 atende as mudanças de estado do port B. As demais interrupções são internas e causadas pelos periféricos para indicar determinados eventos (chegada de dado pelo portal serial, estouro de timer, etc). Qualquer interrupção sempre chama o vetor de interrupção no endereço (0004h). Obviamente é o endereço para qualquer a rotina de tratamento de interrupção O teste dos bits de flags determinam interrupção ocorrida entre todas as interrupções ativas. A prioridade das interrupções fica determinada pela ordem dos bits do flag.
4 4 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA Numa interrupção nenhum registro é salvo automaticamente. Há a necessidade de salvar os registros W, STATUS e qualquer outro SFR antes do tratamento da interrupção, o chamado salvamento de contexto. Recomenda se que o registro STATUS seja zerado. Tudo isso enseja que a criação de variáveis para manter esses registros. Também não se deve usar durante o tratamento da interrupção de registros em uso em outro segmento do programa Esses cuidados garantem o tratamento adequado das interrupções. pode ocorrer a qualquer momento. Na execução de um trecho qualquer do programa determinados endereços de memória (variáveis do programa ou SFR) são usadas, e seus valores devem ser reestabelecidos após a interrupção ser tratada. Recomenda se um codigo curto para o tratamento das interrupções Durante o tratamento de qualquer interrupção chamada, todas as demais permanecem desabilitadas, pois GIE é resetado até a execução da intrução RETFIE que o seta novamente. Os eventuais pedidos de interrupção nesse intervalo não são descartados O tratamento da interrupção é realizado através do flag setado correspondente da interrupção. Assim é necessário resetar o flag associado a ela ao fim do tratamento. Ao contrário o programa trava pela necessidade de responder novamente a tal interrupção A latência natural é o atraso decorrente entre a chamada da interrupção e seu tratamento, pois além do controle observar um processo interno de varredura de interrupções será necessário um desvio para o endereço 0004h além das medidas preventivas já ditas. Valores usuais são de 3 ciclos de máquina após para uma interrupção interna, e de 3 a 3,75 ciclos de máquina para interrupção externa. Em aplicações com precisão de tempo é importante considerar tais
5 1.2. REGISTRADORES RELACIONADOS AS INTERRUPÇÕES 5 atrasos. A configuração do periférico associado a interrupção é o primeiro passo para o tratamento, normalmente executada na inicialização programa e eventualmente reconfigurado em outros trechos. A habilitação das interrupções depende da sua persistência, em alguns casos se quer ela disponível todo o tempo de execução e assim sua habilitação deve ser feita na inicialização. Em outros casos o interesse pela a interrupção só existirá a partir de um certo instante e sua habilitação ocorre num instnate conveniente O bit de habilitação global (GIE) estiver habilitado para as interrupções geram as chamadas. Finalmente as Rotinas de Tratamento de Interrupção (RTI) serão chamadas para o tratamento das as interrupções habilitadas. Registradores relacionados as Interrupções Registradores de Controle da CPU OPTION REG Configura: 1. PSA define TMR0 ou watchdog 2. PS2,PS1,PS0 valores do prescaler 3. TOSE Sentido da transição da borda do sinal aplicado am TMR0 4. TOCS fonte de impulsos para TMR0: clock ou impulso externo 5. INDEDG define bordo para ativação da interrupção RB0/INTCON Seção 1.2
6 6 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA 6. RBPU habilita resistor pull-up do port B 7. Na programação usa-se option-reg, pois em PICs mais antigos existia uma instrução option. Figura 1.1: OPTION REG Configura a Identificação e configuração de interrupções 1. /RBPU, Habilitação de pull-up na porta B, (a) 1 desabilita pull-up (b) 0 habilita pull-up. 2. INTEDG, Seleção de borda de interrupção,
7 1.2. REGISTRADORES RELACIONADOS AS INTERRUPÇÕES 7 (a) 1 interrupção na borda de subida do pino RB0/INT (b) 0 interrupção na borda de descida do pino RB0/INT. 3. T0CS, Seleção da fonte de clock do TMR0, (a) 1 clock na entrada do pino RA4/T0CKI (b) 0 clock interno. 4. T0SE, Seleção da borda da fonte de clock do TMR0, (a) 1 incrementa na borda descendente no pino RA4/T0CKI (b) 0 incrementa na borda ascendente no pino RA4/T0CKI. 5. PSA, Sinalização do prescaler, (a) 1 assinala o prescaler ao WDT (b) 0 assinala o prescaler ao TMR0. 6. PS2, PS1 e PS0, Seleção da razão da escala do prescaler
8 8 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA P S2 P S1 P S0 W DT T MR : 1 1 : : 2 1 : : 4 1 : : 8 1 : : 16 1 : : 32 1 : : 64 1 : : : 256 (1.1) Registradores de Controle da CPU INTCON Configura a Identificação e configuração de interrupções 1. GIE Habilita tratamento Global de Interrupções (a) 1 = Trata interrupções. (b) 0 = Ignora interrupções. 2. PEIE Habilita interrupções dos periféricos (a) 1 = habilitadas.
9 1.2. REGISTRADORES RELACIONADOS AS INTERRUPÇÕES 9 Figura 1.2: INTCON (b) 0 = desabilitadas. 3. T0IE Habilitação da interrupção de transbordo do Timer0 (a) 1 = habilitada. (b) 0 = deshabilitada. 4. INTE Habilitação da interrupção externa (RB0/INT) (a) 1 = habilitada. (b) 0 = desabilitada. 5. RBIE Habilitação de interrupção por mudança de estado na porta B (pinos RB4 a RB7)
10 10 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA (a) 1 = habilitada. (b) 0 = desabilitada. 6. T0IF Flag sinalizador de estouro do timer 0 (a) 1 = houve transbordo do timer 0. (b) 0 = não houve transbordo. 7. INTF Flag sinalizador de interrupção externa (RB0/INT) (a) 1 = há pedido externo de interrupção (b) 0 = Não há pedido externo de interrupção 8. RBIF Flag sinalizador de alteração nos pinos RB4 a RB7 (a) 1 = Houve alteração. (b) 0 = Não houve alteração. Interrupção em XC8 Seção 1.3 As principais características da programação estão mostradas na figura 1.3
11 1.3. INTERRUPÇÃO EM XC8 11 Figura 1.3: Programando interrupção no XC8
12 12 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA
13 Circuito com Interrupção Externa Objetivo: Verificar o tratamento de interrupções e a inserção de uma chave simples para alterar o sequência de comandos. Uso dos registradores OPTION REG e INTCON. O código descreve a estrutura para tratamento de interrupções acendendo um led pendurado no PORTd, desde que a interrupção tenha sido estabelecida pela mudança interrupção externa no pino RB)/INT 1 p r o c e s s o r 16 f877a 2 #i n c l u d e p16f877a. inc 3 4 CONFIG FOSC XT & WDTE OFF & PWRTE OFF & BOREN OFF & LVP OFF & CPD OFF & 5 6 ; DEFINE O ENDEREO INICIAL E O VETOR DE INTERRUP O 7 ORG 0x00 8 goto c o n f i g u r a r 9 ORG 0x04 10 ; c a l l interrupcao 11 13
14 14 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA 12 CBLOCK 0 x20 13 Loop1, Loop2 14 ENDC c o n f i g u r a r 17 BSF STATUS, RP0 18 CLRF TRISD 19 BSF STATUS, RP0 20 ; CONFIGURAR AS INTERRUP ES 21 ; REGISTRADOR OPTION REG 22 BCF OPTION REG, 7 ; RESISTORES PULLUP DESABILITADOS 23 BCF OPTION REG, 6 ; INTERRUPCAO EXTERNA NA BORDA DE DESCIDA 24 BCF OPTION REG, 5 ; CLOCK INTERNO PARA TIMER0 25 BCF OPTION REG, 4 ; INCREMENTA TIMER0 NA BORDA ASCENDENTE 26 BCF OPTION REG, PSA ; PREESCALER USADO PRO TIMER0 27 ; PRESCALER 1:256 NO TIMERO 28 BSF OPTION REG, 2 29 BSF OPTION REG, 1 30 BSF OPTION REG, 0 31 ; REGISTRADOR INTCON
15 1.3. INTERRUPÇÃO EM XC BSF INTCON, GIE ; HABILITA TRATAMENTO GLOBAL DE INTERRUPCOES 33 BCF INTCON, PEIE ; DESABILITA INTERRUPCOES DOS PERIFERICOS 34 BCF INTCON, T0IE ; DESABILITA INTERRUP O DO TIMERO 35 BSF INTCON, INTE ; HABILITA INTERRUP O EXTERNA 36 BCF INTCON, RBIE ; DESABILITA INTERRUP O DO PORTB 37 BCF INTCON, T0IF ; LIMPA O FLAG DO TIMER0 38 BCF INTCON, INTF ; LIMPA O FLAG DA INTERRUPCAO EXTERNA 39 BCF INTCON, RBIF ; LIMPA O FLAG DO PORTB p r i n c i p a l 42 movlw 0 x01 43 c a l l a c e n d e r l e d s 44 goto p r i n c i p a l a c e n d e r l e d s 47 movwf PORTD 48 CALL atraso 49 RRF PORTD 50 BTFSS PORTD, 7 51 GOTO a c e n d e r l e d s
16 16 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA 52 RETURN atraso 55 MOVLW 0XFF 56 MOVWF Loop1 57 externo 58 MOVLW 0XFF 59 MOVWF Loop2 60 i n t e r n o 61 NOP 62 DECFSZ Loop2 63 GOTO i n t e r n o 64 DECFSZ Loop1 65 GOTO externo 66 return interrupcao 69 CLRF PORTD 70 CALL atraso 71 BCF INTCON, INTF ; RESETA FLAG DA INTERRUPCAO EXTERNA
17 1.3. INTERRUPÇÃO EM XC RETFIE end O circuito, na figura 1.4 descreve a conexão de uma interrupção externa no pic16f877: Figura 1.4: Uso de interupção externa Figura 1.5: Pinagem do pic16f877a
18 18 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA *************************************** ********************************** 1 p r o c e s s o r 16 f628a 2 #i n c l u d e p16f628a. inc 3 4 ORG 0x00 5 GOTO p r i n c i p a l 6 ORG 0x04 7 GOTO interrupcao 8 9 p r i n c i p a l 10 BSF STATUS, RP0 ;BANK1 11 MOVLW 0xFF 12 MOVWF TRISB ; portb entrada 13 CLRF TRISA ; porta saida BCF STATUS, RP0 ; v a i para banco 0 16 MOVLW 0 x08 17 MOVWF INTCON ; Configura a i n t e r r u p o pela mudan a de estado PORTB 18 BSF INTCON, GIE ; L i b e r a o g e r a l das i n t e r r u p e s S t a r t g e n e r a l i n t e r r u p t s
19 1.3. INTERRUPÇÃO EM XC LOOP ; Criado um loop continuo sem i n s t r u c o e s apenas esperando uma i n t e r r u p o 21 GOTO LOOP interrupcao 24 BTFSS INTCON, RBIF ; Testa se a i n t e r r u p o f o i causada pela mudan a no PORTB 25 GOTO nao portb ; Se nao f o r o caso retorna 26 MOVLW 0x01 ; 27 MOVWF PORTA ; Acende led para i n d i c a r interrupcao pelo PORTA 28 BCF INTCON, RBIF ; Limpa o f l a g de interrupcao do PORTB nao portb ; Retorno se interrupcao nao f o i pelo portb 31 RETFIE ; De qualquer forma retorna da interrupcao end Para o PIC16F628A visto na figura?? : 1. Refaça o circuito e altere de forma adequada as ligações. Montando um conjunto entre 4 e 8 leds. 2. Escolhe convenientemente os ports para pendurar os leds 3. Insira a chave no pino de interrupcao RB0/INT e reescreva o código para tratar a interupção.
20 20 Uso da Interrupção externa em assembler CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA Seção LIST P=16F628, R=DEC ; Declara o uso de ucontrolador e sistema de n u m e r 3 4 #i n c l u d e p16f628. inc ; I n c l u s o do arquivo de c a b e a l h o em assembler 5 ; D i r e t i v a s de c o m p i l a o 6 c o n f i g INTRC OSC NOCLKOUT & LVP OFF & WDT OFF & PWRTE ON & BODEN ON 7 8 CBLOCK 0x20 ; d e c l a r a v a r i v e i s e p o s i o na m e m r i a 9 COUNT ; contador, i n d i c a r quantos i n t e r r u p e s aconteceram 10 TEMP ; a u x i l i a r 11 Loop1, Loop2 12 ENDC 13 ; 14 ; I n c i o 15 ; 16 org 0 x00 ; I n c i o do programa em 0 x00 17 GOTO CONFIG 18 ;
21 1.4. USO DA INTERRUPÇÃO EXTERNA EM ASSEMBLER ; Rotina Tratamento de I n t e r r u p o 20 ; 21 org 0x04 ; vetor de i n t e r r u p o 22 movwf TEMP ; guarda v a l o r de w 23 i n c f COUNT, 1 ; incrementa COUNT com retorno nela mesmo 24 movlw 0x0A ; carrega valor 10 em w 25 subwf COUNT, 0 ; subtrae w de count, e devolve r e s u l t a d o em w. 26 b t f s s STATUS, 0 ; Testa se houve 10 i n t e r r u p e s 27 goto continua contador ; continua a continua contador se n o f o r goto limpar contador ; limpa o contador continua contador 33 bcf INTCON, 1 ; limpa f l a g da i n t e r r u p o para p e r m i t i r novas i n t e r r u 34 movfw TEMP ; volta v alor o r i g i n a l, antes da i n t e r r u p o, a W 35 r e t f i e ; Retornar da i n t e r r u p o 36 limpar contador 37 c l r f COUNT ; limpa contador 38 bcf INTCON, 1 ; limpa f l a g da i n t e r r u p o para p e r m i t i r novas i n t e r r u p e
22 22 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA 39 r e t f i e ; Retornar da i n t e r r u p o CONFIG 42 b s f STATUS, RP0 ; Transfere para o banco de m e m r i a 1, e s t o TRISx 43 c l r f TRISA ; Limpa TRISA, todos os pinos s e r o de s a d a 44 b s f TRISB, 0 ; Rb0 E S T COMO entrada 45 bcf STATUS, RP0 ; Retorna ao banco de m e m r i a 0, e s t o PORTx ; 50 ; Define a f u n o dos pinos a t r a v s do r e g i s t r a d o r CMCON 51 ; 52 MOVLW 0 x07 53 MOVWF CMCON ; Todos os pinos s e r o d i g i t a i s, comparador e s t d e s l i g a d o 54 ; 55 ; Define comportamento das i n t e r r u p e s 56 ; 57 b s f INTCON, 7 ; GIE =1, h a b i l i t a i n t e r r u p o g l o b a l 58 b s f INTCON, 4 ; INTE = 1, h a b i l i t a i n t e r r u p o externa
23 1.4. USO DA INTERRUPÇÃO EXTERNA EM ASSEMBLER bcf INTCON, 1 ; INTF = 0, limpa f l a g de i n t e r r u p o g l o b a l 60 ; 61 ; Loop P r i n c i p a l 62 ; 63 p r i n c i p a l 64 movlw 0 x04 65 movwf PORTA 66 CALL atraso 67 movwf PORTA 68 CALL atraso 69 GOTO p r i n c i p a l 70 ; e s c r e v e r r o t i n a para mostrar c a l o r de contador 71 ; 72 ; F u n o de atraso 73 ; 74 atraso movlw 0xFA 75 movwf Loop1 76 Externo movlw 0 x80 77 movwf Loop2 78 Interno nop
24 24 CAPÍTULO 1. INTERRUPÇÃO EXTERNA 79 nop 80 d e c f s z Loop2, F 81 goto Interno 82 d e c f s z Loop1, F 83 goto Externo 84 return end ; fim do programa
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