1. Considerações Sobre o Hardware

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1 Universidade Federal do Piauí Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Hardware PIC Prof. Marcos Zurita Teresina Considerações Sobre o Hardware 2

2 Considerações sobre Hardware Alimentação Power-On Reset Básico Circuitos Osciladores RC Clock Externo Ressoador Cerâmico Cristal 3 Alimentação De 2.0 a 6.0V (depende do modelo!) Estável (baixo ripple) Capacitor entre Vdd e Vss de ~100nF próximo ao PIC 4

3 Power-On Reset Básico Força o reset ao ligar o circuito. 5 Circuito de Clock É ele que dita o ritmo de funcionamento de toda a lógica interna e a cadência de execução das instruções do programa do microcontrolador. Nos microcontroladores PIC o clock pode ser obtido basicamente a partir de 5 fontes: Oscilador RC Externo Oscilador RC Interno Oscilador a Cristal Ressonador Cerâmico Fonte de Clock externa 6

4 Oscilador RC Externo Para sistemas pouco sensíveis à frequência de operação, a solução mais barata para implementação do circuito de clock é o oscilador RC externo: A frequência de oscilação depende dos valores de REXT e C EXT, da tensão de alimentação e da temperatura. Não devem ser utilizados para FOSC > 4MHz. 7 Valores baixos de R (< 2 k) tornam o oscilador instável. Valores elevados de R (>100 k) tornam o oscilador sensível a ruído, umidade e correntes de fuga. Recomenda-se escolher R entre 3 k e 100 k. Valores aproximados da frequência de oscilação para V DD =5 V e T=25 ºC são dados na tabela abaixo: R EXT C EXT Frequência Precisão Típica 5,1 k 20 pf 3,4 MHz ±25% 10 k 20 pf 2,2 MHz ±24% 100 k 20 pf 250 khz ±39% 3,3 k 100 pf 1,82 MHz ±26% 5,1 k 100 pf 1,3 MHz ±21% 10 k 100 pf 725 khz ±18% 100 k 100 pf 75 khz ±28% 3,3 k 300 pf 655 khz ±23% 5,1 k 300 pf 470 khz ±13% 10 k 300 pf 260 khz ±13% 100 k 300 pf 28 khz ±23% 8

5 Oscilador RC Interno Alguns PICs dispõem de um oscilador RC interno capaz de prover uma frequência fixa de 4 Mhz (para V DD =5 V e T=25 ºC) para o microcontrolador. A frequência de oscilação é calibrada na fábrica pela Microchip através de um registrador interno (OSCCAL) de maneira a minimizar as variações do processo de fabricação. OSCCAL não é apagado quando um PIC tipo Flash é reprogramado, mas se apaga em PICs janelados. Mesmo quando não utilizado como fonte de clock principal, este oscilador é utilizado para coordenar a operação de alguns módulos internos do PIC. 9 Osciladores de Quartzo Uma boa precisão na geração do clock pode ser alcançada através osciladores de cristal de quartzo. Possuem uma boa estabilidade e imunidade à variáveis externas (temperatura, umidade, etc.). Seu custo é bem maior que oscilador RC externo. 10

6 As capacitâncias típicas a serem empregadas no oscilador à cristal são apresentadas na tabela abaixo: Frequência C1 C2 32 khz 68 a 100 pf 68 a 100 pf 200 khz 15 a 30 pf 15 a 30 pf 100 khz 68 a 150 pf 150 a 200 pf 2 a 20 MHz 15 a 30 pf 15 a 30 pf Capacitâncias C1 e C2 elevadas aumentam a estabilidade do oscilador mas também aumentam o tempo de inicialização (start-up time). Alguns cristais podem requerer um resistor em série para OSC2 (ao invés da conexão direta). Naturalmente isto deve ser informado pelo fabricante do cristal. 11 Ressonadores Cerâmicos Uma alternativa mais barata ao oscilador à cristal é o ressonador cerâmico. Embora seja bem mais preciso que o oscilador RC, ele não é tão preciso nem estável quanto o cristal. Pode ser empregado em sistemas que não requerem uma temporização muito crítica. 12

7 As capacitâncias típicas a serem empregadas no oscilador à ressonador cerâmico são apresentadas na tabela abaixo: Frequência C1 e C2 455 khz 22 à 100 pf 2 a 10 MHz 15 a 68 pf 16 a 20 MHz 10 a 22 pf Alguns ressonadores já possuem C1 e C2 integrados: 13 Clock Externo Caso já exista uma fonte de clock externa ao PIC ou este faça parte de um sistema sincronizado, o sinal de clock pode ser diretamente injetado no pino OSC1. Embora o pino OSC2 possa ser deixado em aberto, é recomendável liga-lo a um resistor para o terra (10 k, tipicamente), para reduzir o ruído no sistema. Fonte externa de clock 14

8 Modo de Operação do Oscilador De acordo com o tipo de circuito de geração de clock adotado, um dos modos de operação do oscilador deve ser selecionado no momento da gravação do PIC: Modo Frequência Fonte de Clock LP 32 khz a 200 khz Cristal de baixa frequência (Low Power) XT 100 khz a 4 MHz Cristal ou Ressonador de média frequência HS 4 MHz a 20 MHz Cristal ou Ressonador de alta frequência RC 20 khz a 4 MHz RC externo idem a EXTRC CLKOUT EXTRC 20 khz a 4 MHz RC externo EXTRC CLKOUT 20 khz a 4 MHz RC externo com CLKOUT INTRC 4 MHz RC interno INTRC CLKOUT 4 MHz RC interno com CLKOUT Quando uma fonte de clock externa for usada, deve ser selecionado um dos modos LP, XT ou HS. 15 Circuito Básico Para Operação do PIC16F877A 16

9 incompleto 17 Milan Verle, PIC Microcontrollers - Programming in C, 1a Ed., MikroElektronika, Fábio Pereira, Microcontroladores PIC: programação em C, 7 ed., Érica, Microchip Tec. Inc., 8-bit PIC Microcontrollers, Data Sheet, Microchip Tec. Inc., PIC16F87XA - 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers, Data Sheet,