Guia o MPLAB IDE (v8.92)

Guia o MPLAB IDE (v8.92) Descrição Este documento é um guia rápido de utilização do ambiente de desenvolvimento da Microchip para os microcontroladores de oito bits da série 16F6xxx estudados nas disciplinas de Microprocessadores e Microcontroladores. A utilização do MPLAB-IDE permite: Proporcionar ao estudante/programador o desenvolvimento projectos com os microcontroladores da Microchip de forma integrada: Editor de código fonte próprio Debugger Ajuda integrada Interface ao utilizador do tipo Windows Criação de Projectos cujo ambiente de trabalho (WorkSpace) é guardado e recuperado a cada sessão. Nota: O MPLAB-IDE é um produto de acesso livre da Microchip e pode ser descarregado de: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/mplab_ide_8_92.zip Lançamento e comandos básicos No computador do Laboratório deverá estar instalado o MPLAB-IDE v8.xx. O lançamento poderá ser efectuado das seguintes maneiras alternativas: Através da tecla do Windows Com Start -> Search - MPLAB Com Start -> All Programs Clicar com o botão esquerdo do rato Página: 1

Após o lançamento deverá aparecer uma janela da aplicação a seguir à apresentação do logo da Microchip, semelhante à da figura seguinte. Para sair do programa, fazer File Exit na Barra de Comandos (1). 1. New File Source, Open/Save Work Space; Exit; 2. Criação de projectos e várias Opções de Configuração do ambiente 3. Navegador dos recursos do Projecto 4. Ajuda Integrada sobre as ferramentas disponíveis 5. Janela de mensagens 6. Dispositivo seleccionado Nota: A primeira coisa a fazer é seleccionar o PIC16F627A como Device em Configure Select Device PIC16F627A 7. Atalhos para criação de novo projecto, abertura de um projecto existente ou gravação de todo o projecto corrente Página: 2

Criação de um Projecto A criação de um projecto novo envolve a preparação de uma pasta com uma série de ficheiros de configuração, de recursos e de registo. O modo mais fácil de criar um projecto novo é usar a ferramenta Project Wizard na zona (2) do ambiente de trabalho. Ao aparecer a janela de Welcome deverá seleccionar-se a opção Next até ao passo 3 onde se terá de atribuir uma pasta (normalmente vazia) onde se irão gerar os diferentes ficheiros necessários ao projecto: 1. Directoria onde vão ficar os projectos 2. Directoria onde fica o projecto que se está a criar 3. Nome do projecto Finalmente ir carregando em Next e Finish. O resultado obtido será: 1. Nome do WorkSpace onde se guardam as configurações. 2. Nome do projecto 3. Ficheiro fonte a adicionar 4. Outros ficheiros de referência a adicionar Página: 3

De seguida, é necessário criar um ficheiro de código fonte com a extensão.asm na directoria do projecto, que será adicionada á pasta Source Files. Primeiro cria-se um ficheiro untitled com File New (aparece uma janela com nome untitled ). Com essa janela seleccionada, fazer de imediato File Save As e atribuir o nome nome_projecto.asm Save : De seguida adicionar o ficheiro Source (*.asm criado previamente) na janela do projecto na pasta Sources - Em cima de Sources, clicar no botão da direita do rato e adicionar o ficheiro *.asm : Página: 4

Fazer a gravação do Ambiente de trabalho (WorkSpace) em File Save WorkSpace ou utilizando o Atalho correspondente e sair do MPLAB-IDE. Observando a directoria do projecto poderemos observar: 1. Ficheiro de configuração do Projecto 2. Ficheiro que guarda o aspecto do ambiente de trabalho (WorkSpace) 3. Ficheiro do Código Fonte 4. Ficheiro com objectivo desconhecido.. Lançar agora o MPLAB a partir da directoria do projecto clicando em qualquer dos Icons Microchip. O MPLAB deverá arrancar na mesma situação do último Save, mantendo o ambiente de trabalho. Notas: Se aparecer uma mensagem a pedir para indicar o tipo de código gerado, escolher Absolute. O MPLAB pode ser lançado do Start do Windows abrindo o projecto com Project Open, ou em alternativa, File Recent Workspaces. Codificação e Assemblagem Com o Projecto aberto, assegurar-se que tem um ficheiro de código fonte adicionado (1). Assemblar com Build All (2). Página: 5

Se não existir nada no ficheiro fonte deverá aparecer na janela Output uma indicação de erro (3) com BUILD FAILED. A partir deste momento, teremos de introduzir o código no ficheiro linguagem assembly do microcontrolador, além de directivas ao programa assemblador. Por exemplo, a directiva END indica ao programa de assemblagem que a codificação introduzida e a interpretar finalizou. Com o Projecto aberto, introduzir o seguinte código no ficheiro fonte (*.asm): ; primeiro - teste -> comentário inicia-se com um ";" VAR1 EQU 0x20 ; Zona de memória do utilizador em 20H VAR2 EQU 0x21 ; EQU - "Equal" - o assemblador substitu VAR2 por 0x21 no código inc clrw movwf VAR1 incf VAR1, 1 goto inc ; WREG = 0 - WREG é o acumulador ; Mover o conteúdo de WREG para a VAR1 (20H) ; label/etiqueta/endereço ; Incrementar o conteúdo de VAR1 e gravar em VAR1 END Nota: Reparar que o editor é esperto muda a cor do texto introduzido sempre que reconhece palavras chave (intruções, directivas e outras). Após a introdução do código fazer Buil All Deverá aparecer BUILD SUCCEEDED na janela de Output Ficheiros gerados pelo Assemblador Nesta altura poderemos fazer uma inspecção à directoria do Projecto: 1. Código Fonte. 2. Ficheiro que indica os erros ou avisos que ocorreram na assemblagem. 3. Ficheiro com a imagem do código a enviar para o microcontrolador, no processo conhecido como flashar programar. Página: 6

4. Ficheiro com a demonstração do trabalho do Assemblador. 5. Estatísticas várias sobre a utilização dos recursos do microcontrolador. Nota: Os restantes ficheiros são ficheiros intermédios necessários à geração da imagem *.HEX. O ficheiro realmente importante é o *.lst Listing: 1. Valores em Hex atribuídos aos Símbolos VAR1 e VAR2. 2. Endereços da memória de programa FLASH onde estão os CODOPs das instruções. 3. CODOPs das instruções (relacionar com a pág 118 do manual do PIC 16F627A). 4. Linhas no ficheiro de Código Fonte (*.asm) 5. Aviso o assemblador não aprecia particularmente que esta directiva esteja na coluna 1 do ficheiro fonte colocar um TAB antes e o aviso desaparece. 6. Table com os Símbolos e respectivos valores atríbuidos. 7. Estatística da memória usada. 8. Relatório do trabalho do Assemblador. Página: 7

Despistagem de Erros e Simulação A despistagem de erros, simulação e teste do funcionamento do código é fundamental na fase de desenvolvimento de um projecto envolvendo microcontroladores. No MPLAB-IDE existe um simulador do funcionamento do microcontrolador, permitindo fazer a depuração dos erros lógicos e aprimorar o código antes de realizar a programação do dispositivo e partir para os testes de campo, o que tem importância relevante em termos de ganhos de tempo no desenvolvimento. 1. Comandos Básicos Para activar o Simulador fazer Debugger Select Tool 4 MPLAB SIM, pelo que deverá aparecer a barra: Esta barra de comandos permite fazer a execução do código passo a passo além de outras funcionalidades, que serão explicadas com maior detalhe mais à frente neste Guião. Para se verificar o funcionamento do nosso código será preciso introduzir no ambiente de trabalho ( Work Space ) mais três janelas: 1. View Program Memory (memória FLASH onde estão os nossos CODOPs) 2. View File Registers (Memória RAM onde estão os registos internos do microcontrolador (de 00h até 1Fh), e as nossas variáveis (a partir de 20h). 3. View Special Function Registers Nota: Existem outros endereços na memória alocados a outros registos internos do microcontrolador (SFRs). Ajustar o ambiente de trabalho como na figura seguinte: Nota: Se as janelas não mostrarem o esperado, deverá dar o comando Build All Página: 8

Comandos mais Importantes: 1. Reset (F6) Coloca o programa no Início (endereço 0000h) 2. Step Into (F7) Faz a execução Instrução a Instrução 3. Step Over (F8) faz a execução Linha a Linha 4. Break Point - Clicar duas vezes na linha à esquerda no código fonte coloca um ponto de espera 5. Run (F9) Executa rapidamente até ao(s) Break Point (s) Observe as alterações que provoca nas diferentes janelas quando executa passo a passo o programa: Quando existe uma alteração, o elemento alterado fica a vermelho. O endereço da memória 20H vai sendo incrementado O endereço 02H mantêm-se em 02/03. Porquê? É possível alterar uma posição de memória arbitrária na janela File Registers Na janela Programa Memory é possível alterar o CODOP ou a respectiva MNEMÓNICA (dar ENTER depois de alterar). 2. Comandos Avançados A partir de agora apresenta-se o ambiente de trabalho típico usado no desenvolvimento de projectos com o microcontrolador: 1. Retire as janelas Progam Memory, SFR e File Registers 2. Inclua as janelas Watch (ViewWatch) e Stopwatch (DebuggerStopWatch) 3. Em DebuggerSettings, altere a frequência de trabalho para 4 MHz 4. Introduza os SFRs WREG, PCL e STATUS. Introduza o Symbol VAR1 Página: 9

Explore agora a simulação com esta nova configuração do ambiente de trabalho: Pode alterar alguns valores nas janelas Verifique o tempo de execução na janela Stopwatch PCL Contador de programa aponta para a instrução a executar Teste do programa KITT Na directoria primeiro renomeie o ficheiro primeiro.asm para primeiro_1.asm. Introduza agora o ficheiro primeiro_2.asm e copie-o para primeiro.asm. Lance o projecto em MPLAB. Na janela Watch terá de remover a linha da VAR1 e introduzir o SFR PORTB. Tente fazer a exploração deste novo projecto: Assemblagem, testes passo a passo, compreensão da rotina delay..., uso de Breakpoints, etc. Meça o tempo de execução de vários troços de programa. Procure finalmente reduzir o tamanho do programa utilizando outras instruções/métodos. 21-04-2016 Procure no site oficial o Ficheiro Comprimido projectos_pic e descarregue-o para a área de trabalho do seu computador. Abra o ficheiro e arraste para a área de trabalho (DeskTop) a directoria projectos_pic. Fica assim com acesso a vários projectos MPLAB. Atenção: o MPLAB não funciona sobre ficheiros comprimidos. Na directoria primeiro, encontra um ficheiro source - primeiro_2melhorado.asm copie-o para primeiro.asm e abra o respectivo projecto. Pode agora simular e tentar compreender como se conseguiu melhorar o programa Kitt, nomeadamente com a utilização de tabelas. Página: 10

Codificação de Fluxogramas. A janela de Estímulos Na directoria de projectos PIC, pode encontrar um projecto sobre codificação em assembly do PIC de Fluxogramas. Abra o projecto Fluxograma e tente perceber o mesmo, com o objectivo de desenhar o fluxograma que descreve um automatismo. Apage a janela Stimulus e acrescente uma janela Stop Watch com a frequência a 4 MHz (a partir de DebuggerStop Watch, e Settings...). Tente fazer Build All. Vai verificar que existem erros na assemblagem. O troço de código que apresenta erros (quais?) foi usado para explicar os desvios condicionais. Apague esse troço de código e prossiga com a assemblagem. Utilize agora a ferramenta de simulação para perceber o funcionamento do programa: F6 reset ; F7 - passo a passo ; Janela Watch registos PCL, WREG e PORTB. Deve conseguir a seta verde com PCL=0 micro a iniciar o código no endereço 00 da memória de programa (FLASH). Com F7, execute passa a passo e verifique o funcionamento do programa na janela Watch : o WREG a ser carregado com os valores definidos com EQU e passados ao PORTB. Note que primeiro foi feita a inicialização e configuração dos Portos de entrada/saída do microcontrolador: PORTA INPUT; PORTB OUTPUT. Repare que o programa insiste em manter-se no ciclo Página: 11

estado_0. Porquê? Porque K1 definido como PORTA, 0, bit 0 do PORTA como entrada, se mantém a 0, e portanto, a instrução btfss não faz o salto. Para vermos evoluir o programa para os outros estados é necessário actuar nas entradas K1 e Z1. Repare que tentando modificar os respectivos bits em PORTA na janela Watch (K1 bit0, Z1 bit 1) não funciona. Este método só funciona para as saídas. Introduza agora a janela Stimulus : DebuggerStimulusNew WorkBook: Preenchendo os respectivos campos, introduza sucessivamente RA0 para o K1 ; RA1 para o Z1 ; as acções como Toggle e a descrição no campo Coments. Comece novamente a simulação a partir do início do programa com reset (F6). Agora, quando o programa estiver no estado_0, faça um click em Fire (>) de K1. Após a execução de uma instrução, deverá aparecer na janela Watch a modificação no bit 0 do PORTA (K1). A acção Toggle permite trocar o bit. Simule o programa, com a utilização da janela Stimulus, para verificar o funcionamento do automatismo: Perante as entradas K1 e Z1, assim teremos várias situações diferentes ( estados ) com as saídas respectivas. Compreendendo o funcionamento do programa e utilizando as ferramentas de simulação será possível desenhar o respectivos Fluxograma: INIT 11 0 00 2 K1 0 0 Z1 10 1 01 3 0 Z1 Página: 12