Curso sobre Microcontroladores Familia HC9S08 de Freescale

Transcripción

1 Curso sobre Microcontroladores Familia HC9S08 de Freescale Por Ing. Daniel Di Lella EduDevices Responsable Area Educación ELKO / ARROW ddilella@elkonet.com Capítulo 3. Entrega Nº 6 Puertos I/O. Keyboard Interrupt Module (KBI). El módulo KBI (Keyboard Interrupt Module) de la familia HC9S08 es similar en funcionamiento al de la familia HC908 y permite generar interrupciones por cambios de estado en Puertos I/O que están configurados como entrada y habilitada la función KBI. Características: Vector de Interrupción único e independiente para la función KBI. Selección de disparo por flanco creciente o decreciente. Mecanismos de Wake Up del MCU desde el estado de STOP o WAIT. Pin a Pin habilitable.

2 Operación Sincrónica y Asincrónica de la Interrupción por KBI. Una de las características interesantes de la familia HC9S08 es el funcionamiento sincrónico o asincrónico de la interrupción de KBI cuando se está en modo STOP o cuando se está en modo RUN (MCU corriendo). Mientras el CPU está corriendo, la interrupción por KBI se muestrea en forma sincrónica y lleva un tiempo de 1,5 ciclos de reloj para ser atendida. Por ejemplo, si la frecuencia de Bus (FBUS) es igual a 10 Mhz, el tiempo total de atención de la interrupción será de 150 ns. Cuando el CPU está en modo STOP o Wait, no hay clocks y las interrupciones se producen en forma asincrónica (al igual que un Reset, e IRQ), y el tiempo involucrado es igual a 100 ns independientemente de la velocidad del Bus antes de producirse el modo de bajo consumo. Tiempos de atención interrupción KBI Sincrónica y Asincrónica.

3 Registros involucrados en la función KBI. Tabla de verdad de habilitaciones de resistores de Pull Up / Pull - Down A esta altura, el lector se habrá dado cuenta que el módulo de KBI podría ser utilizado no solo para la función de supervisión de pulsadores y teclados, sino que además constituye un módulo muy interesante para generar múltiples canales de interrupción de otros dispositivos externos, extendiendo así la funcionalidad de la tradicional línea IRQ (Interrupt Request) de los MCUs. Como se ha mencionado en otros capítulos de este curso, el entorno integrado de trabajo (IDE) CodeWarrior y su aplicativo de configuración Processor Expert nos ayudarán en la configuración y uso de este módulo en forma sencilla y ordenada, sin la necesidad de memorizar en forma detallada bit a bit los distintos registros de configuración del mismo. Como siempre decimos en EduDevices... Para fijar un concepto, hay que llevarlo a la práctica y nada mejor que verlo en un ejemplo de aplicación... Entonces... Manos a la obra!

4 El ejemplo. Esta aplicación consiste en un cronómetro implementado en nuestro sistema didáctico EDUKIT08 personalizado para trabajar con la familia HC9S08 por medio de la placa PLUGIN_AW. El cronómetro así implementado se encuentra inicialmente detenido. Al oprimir el pulsador SW1 el cronómetro se dispara y empieza a contar décimas de segundo, segundos y minutos. Si en estas condiciones pulsamos SW4 el cronómetro se detiene, conservando la cuenta, y todo el procedimiento vuelve a comenzar. Configuración del módulo KBI Para empezar, recordemos que el módulo KBI se basa en que al menos un pin del microcontrolador funcione como entrada. Estas entradas pueden generar una interrupción cuando se produce un flanco ( ascendente o descendente ) o también si esa entrada se encuentra en un nivel determinado. Emplearemos este módulo con las entradas de los pulsadores SW1 y SW4, pero al arrancar el programa solo la primera estará configurada como KBI. El Processor Expert nos permite configurar cualquiera de los módulos del microcontrolador, entre ellos al KBI. Basta tener abierta la ventana del Processor Expert dentro del CodeWarrior y hacer cliq en rectángulo asociado al módulo de keyboard interrupt. A consecuencia de hacer cliq allí se desplegará la ventana de configuración de este módulo:

5 El fin buscado se consigue seleccionando la siguiente configuración para los distintos parámetros del módulo:

6 Los items que modificamos son: Triggering sensitivity: Aquí podemos seleccionar si queremos que las interrupciones se produzcan al ocurrir un flanco en la señal de entrada o también si la señal se mantiene en un nivel lógico (alto o bajo). Pin 4: Para emplear interrupciones por KBI en este pin debe ponerlo como Enabled. Se nos indica que corresponde al puerto PTG4 (el del SW1 del EDUKIT08). En este pin seleccionamos resistor de Pull Up habilitado e interrupciones por Flanco Descendente. Pin 5: Establecemos la misma configuración que para el pin 4. Interrupts: Keyboard Request Interrupt debe estar en Enabled, con que desenmascaramos las interrupciones por KBI. Se nos indica, cosa muy importante, que el nombre de la ISR del módulo KBI es isrvkeyboard1. Por supuesto que esta inicialización del módulo KBI no precisamos hacerla para correr el programa KBI01 pues ya ha sido previamente hecha. Valga solo a título informativo para que el lector sepa seguir estos pasos cuando diseñe sus propios programas. Con las pautas dadas puede generarse el archivo MCUinit.inc que contendrá el código de inicialización de los módulos empleados en este ejemplo, entre ellos el de KBI. Si luego de creado observamos detenidamente el archivo encontraremos la ISR correspondiente al módulo KBI:

7 Bajo el nombre isrvkeyboard1: el nombre que ya nos había indicado el Processor Expert. Se trata de una ISR vacía que solo se encarga de retornar de la interrupción mediante la instrucción RTI. Aquí es donde nosotros como programadores deberemos completar con el código que permita procesar convenientemente el evento que generó la interrupción. Este procedimiento que nos genera una ISR para determinado módulo, en este caso KBI, en el archivo MCUinit.inc merece una aclaración: Un programa que emplee interupciones necesita de una ISR, que nosotros escribiremos. Esta rutina formará parte del archivo MCUinit.inc. Es posible que deseemos modificar la inicialización de los módulos hecha con el Processor Expert, para corregir algún error que podamos haber cometido o para ampliar nuestro programa. En ese caso nos varíamos obligados a generar nuevamente el archivo MCUinit.inc para que refleje los cambios efectuados con el Processor Expert. Y en tal caso surge la pregunta: Se pierde el código escrito en las ISR al generarse nuevamente el archivo MCUinit.inc? La buena noticia es que no se pierde. El Processor Expert tiene la suficiente prudencia para no destruir las ISRs que podamos haber escrito. De otro modo se haría muy engorroso corregir un error que podamos haber cometido al usar el Processor Expert, pues deberíamos hacer un backup del archivo MCUint.inc para no perder lo programado. Descripción del programa. Tenemos por delante la explicación de un programa temporizador, que arranca su funcionamiento al oprimir SW1 y se detiene al tocar SW4; y el tiempo contado se muestra en el LCD. Observemos el comienzo del programa: _Startup: LDHX #RAMEnd+1 TXS JSR MCU_init Inicializamos el puntero de pila, SP, y llamamos a la subrutina MCUinit. Esta última, como en todos los programas que explicamos, se encarga de inicializar todos los dispositivos de acuerdo a lo pedido desde el Processor Expert. En este caso se inicializarán los puertos para manejar el LCD y también las entradas de pulsador SW1 y SW4 para que funcionen con el módulo KBI.

8 Una característica particular de esta subrutina es que desenmascara las interrupciones. Esto no siempre resulta edecuado, siendo en algunas situaciones preferible hacerlo en otro punto del programa. Por ello enmascaramos las interrupciones nada mas retornar de la rutina anterior:. SEI BSET BACK_BIT,BACK_PORT LDA #2 JSR lcd_control JSR ley_ini Y a continuación inicializamos el LCD a 8 Bits y 2 renglones, para luego mostrar la leyenda TIEMPO CONTADO. El paso siguiente es limpiar la variable banderas, que contiene un flag llamado BLQT cuya función explicaremos mas adelante: banderas BSET BLQT_BIT, BLQT_BYTE decimas seg_u seg_d min_u min_d CLI También ponemos a 0 las variables encargadas de llevar el tiempo; ya estamos en condiciones de desenmascarar las interrupciones. En este punto del programa presentamos el tiempo en el LCD: ciclo_1: LDA #$C0 JSR lcd_control LDA min_d ADD #$30 JSR lcd_dato LDA min_u ADD #$30 JSR lcd_dato

9 Ahora llega el momento de determinar si la cuenta debe ser incrementada o no. Para ello usamos el bit BLQT que según su estado lógico cumple una función: Si BLQT está en 0 significa que el temporizador está corriendo, por lo tanto la cuenta debe ser incrementada. Si BLQT está en 1 significa que el temporizador está detenido y en consecuencia la cuenta no debe aumentar. En el programa el uso de este bit es el siguiente: ciclo_2: BRSET BLQT_BIT,BLQT_BYTE,ciclo_2 Vemos que la ejecuación queda congelada mientras este bit se halle en 1. Es el estado inicial en el que se encuentra, pues fue llevado a ese estado durante la inicialización de las variables. Puede surgir la duda de cómo sale este bit de ese estado si la ejecución del programa queda encerada en la línea ciclo_2. Por el momento diremos que una interrupción por KBI es la encargada de cambiar de estado a este bit; ya nos acuparemos de ella. Por el momento aceptemos que por algún mecanísmo el bit BLQT se hace 0. En ese caso el programa continúa con lo siguiente: JSR INC LDA CBEQA demora_100ms decimas decimas #$0a,aumenta_1 Esperamos 100 mili segundos, pues es la base de tiempo para incrementar las variables que llevan la cuanta del tiempo. Luego de cumplirse la demora, incrementamos estas variables, propagando los acarreos que sean necesarios. La ejecución vuelve a la línea ciclo_1 donde la indicación es refrescada en el LCD. Queda por responder como interactúa la ISR del módulo KBI con el bit BLQT. Recordemos que si el cronómetro está detenido el pulsador SW1 es el encargado de arrancarla. En consecuencia si se produce una interrupción por KBI y el bit BLQT se halla en 1, haremos 0 el bit BLQT: IsrVkeyboard1: BSET BR B MOV RTI KBI1SC_KBACK,KBI1SC BLQT_BIT,BLQT_BYTE,kbi_isr_1 BLQT_BIT,BLQT_BYTE #% ,KBI1PE

10 También modificamos el registro KBI1PE. Lo hacemos así pues si ya arrancamos el cronómetro con el pulsador SW1, para detenerlo no lo haremos con este mismo pulsador, sino con SW4. El registro KBI1PE tiene la siguiente agrupación de bits: Está el registro KBI pin enable que indica cuales pines pueden generar una interrupción por KBI. Al haber dejado solo el KBIPE5 activo, que corresponde a PTD2, estamos habilitando las interrupciones por KBI de SW4. En estas condiciones el programa empieza a incrementar el tiempo y lo presenta en el LCD. Para que ocurra una nueva interrupción es necesario que se oprima el pulsador SW4. Viendo el fragmento de la ISR anterior, cuando el bit BLQT es 0 la ejecución de esta subrutina se dirige a la línea kbi_isr_1, donde: kbi_isr_1: BSET MOV BLQT_BIT,BLQT_BYTE #% ,KBI1PE RTI En eta ocasión ponemos en 1 al bit BLQT: esto provoca que se detenga el conteo. Por otra parte modificamos el registro KBI1PE para que se habilite el KBPIE4, que corresponde al pin PTG4, es decir al pulsador SW1. Modo de correr el programa Para ver claramente el funcionamiento del programa es adecuado poner un primer breakpoint en la línea: Ciclo_2: BRSET BLQT_BIT,BLQT_BYTE,ciclo_2 Al correr el programa debemos observar como queda su ejecución encerrada en esta línea. Superado este paso puede resultar conveniente quitar este breakpoint, y colocar uno a la entrada de la ISR: isrvkeyboard1: BSET KBI1SC_KBACK,KBI1SC

11 Al correr el programa y luego oprimir el pulsador SW1 la ejecución del programa alcanzará el breakpoint. A partir de aquí es conveniente correr el programa paso a paso y observar como se apaga el bit BLQT. Ahora debería restituirse el breakpoint donde originalmente lo colocamos y al correr el programa veriamos que tras alcanzar el breakpoint la ejecución del programa continúa con el incremento del tiempo, pues BLQT ya no bloquea el conteo. Quedaría por comprobar como vuelve a activarse el bit BLQT. Para hacerlo, lo mejor sería colocar un breakpoint nuevamente al comienzo de la ISR y ver como BLQT es llevado a 1 y con ello la ejecución del programa quedará encerrada en ciclo_2. Continuará... Nota de Redacción: El lector puede descargar este capítulo y capítulos anteriores del curso desde la sección Artículos (Curso_HC9S08) en el sitio web de EduDevices ( )