Estructura de un programa en C para PIC.

Transcripción

1 Estructura de un programa en C para PIC. El lenguaje C está organizado en funciones, haciendo una mala comparación podemos decir que las funciones se parecen a las subrutinas del ensamblador, la comparación no es del todo justa puesto que las funciones son mas poderosas que las subrutinas pero vale para entender que una función es un trozo de código que hace algo específico. De la mano de las funciones nace la programación modular, la idea será crear módulos (funciones) que resuelvan tareas puntuales, por ejemplo medir temperura, pesaje, comunicaciones y cualquier actividad que el micro tenga que realizar. Al tener los módulos resueltos y funcionando podemos exportarlos a distintos programas (clásico copiar y pegar). Podemos incluso crear un archivo que contenga todos los módulos de uso común y agregarlo al proyecto cuando sea necesario usar alguna de estas funciones. Todo programa en C es en si mismo una función, la función main(), punto de entrada al programa, código inicia en esa función y solo puede existir una función main() en todo el proyecto. El nombre de la función es main, nombre obligado que se debe respetar, luego de la función viene los paréntesis de apertura y cierre (todas la funciones los llevan), dentro de estos paréntesis se escriben los argumentos de la función, los argumentos son los elementos que la función necesita para hacer su trabajo, puede suceder que la función no requiera de argumentos para realizar el trabajo, cuando este es el caso dentro de los paréntesis se escribe la palabra void. Antes del nombre de la función se escribe el tipo de retorno que la función devolverá. Imaginemos que escribimos una función que sume dos enteros y devuelva el resultado de esta suma, la sintaxis seria como sigue int Suma(int a,int b), en este caso la función se llama Suma que devolverá un entero prducto de la suma de dos enteros a y b. int Suma(int a, int b){ return a + b; Si la función no devuelve nada se escribe la palabra void antes del nombre de la función, las llaves se encargar de marcar los límites de la función, donde inicia y donde termina. Veamos un ejemplo simple de un programa que cambia el estado de un LED colocado en uno de sus pines. La primera línea del programa asocia o vincula la palabra led con el GP2 que corresponde al pin 5. Cada vez que en nuestro programa se haga referencia a led se actúa sobre el pin 5, si led = 1 LED

2 encendido, led = 0 LED apagado. Luego la función principal o función main que no necesita argumentos y no tiene valor de retorno, es la primer función y no hay otra parte del programa que reciba dos por lo que su valor de retorno es void. Hay compiladores que requieren que la función main retorne un entero, este valor devuelto es en realidad información para el sistema operivo para indicar que el llamado a la función a sido exitoso. El siguiente ejemplo ha sido escrito para el microcontrolador PIC12F683 controlando un LED colocado en el pin 5. (No olvide colocar una resistencia entre el LED y el microcontrolador). led GP2_bit; Asocia la palabra led al pin 5 void main(void) { TRISIO.B2 = 0; OSCCON = 0b ; ADCON0 = 0; ANSEL = 0; CMCON0 = 7; while (1){ led =!led; Delay_ms(1000); Oscilador interno en 8MHz Canales analógicos apagados Todos los pines son digitales Comparadores apagados Invierte estado del pin 5 En este punto solo nos interesa ver el aspecto general del programa y solo nos detenemos en tres líneas. while(1){ led =!led; Delay_ms(1000); Invierte estado del pin 5 While() es una función, tiene ( ), es en realidad una función de C y dicho en lenguaje no técnico se podría describir su funcionamiento de la siguiente forma. Mientras el argumento sea verdadero (lo es siempre puesto que hemos puesto un 1 permanente), ejecutar lo que esté dentro de las {. Led es el pin 5 y la línea led =!led dice que el estado del pin será igual a la negación del estado anterior, lo que marca la negación es el símbolo! antes de la palabra led. La línea Delay_ms(1000) dice que debe esperar 1000mS (un segundo) antes de volver a repetir el bucle while(). Si quisiera esperas del orden de microsegundos la sintaxis sería Delay_us(1000). No olvide que las funciones se delimitan con { y las líneas de programa se terminan con ; (salvo excepciones). ANSI-C es sensible a la diferencia entre minúsculas y mayúsculas, por ejemplo diferencia entre mayúsculas y minúsculas, si declara una variable como do y la referencia como Do, el compilador entiende que son variables diferentes. MikroC por defecto no sigue esta norma de programación para C, sin embargo se la puede habilitar desde su configuración. No haga costumbre de mezclar mayúsculas y minúsculas, no es una práctica prolija.

3 Circuito propuesto para el ejemplo Para el manejo de la pantalla necesitamos contar con el respectivo driver que Mikroc agrega a su biblioteca solo tenemos que marcarlo y todas las funciones del LCD estarán disponibles para su uso. Para ver como trabajar con el LCD proponemos un ejemplo simple, leer la temperura de un sensor analógico LM35 conectado al pin 2 (RA0) configurado como analógico. Para usar el conversor analógico necesitamos el driver que maneja el hardware. Este driver también se encuentra en la biblioteca de Mikroc basta con marcar el casillero correspondiente. El driver tiene muchas funciones para el manejo del LCD, colocando el cursor sobre el signo + se obtiene la lista de funciones y su funcionamiento explicado. El driver necesita que en nuestro programa se declaren los pines que serán usados por la pantalla, para que todo funcione correctamente lo primero que encontramos es la declaración de estos pines. /*************************************************************************** ** Descripción : Mide la temperura con un sensor LM35 y muestra los dos ** en una pantalla LCD 16x2 ** Target : PIC18F4620 de 40 pines ** Compiler : MikroC para PIC v7.1 ** XTAL : 20MHZ ***************************************************************************/ ******* Pines usados por la pantalla LCD ****** LCD_RS LATE1_bit;

4 Los argumentos se encuentran entre paréntesis, existen dos tipos de paso de argumentos, por valor y por referencia. Los utilizados en la función anterior son del tipo por valor, pues no alteran directamente el contenido de la variable, sino que se realiza una copia de la variable sin alterar el contenido. El cuerpo realiza la labor específica de la función, en este caso, calcula el voltaje. Inicialmente se declara una variable temporal voltaje, las variables declaradas internamente en la función, solo existen dentro de ella, cuando la función cumple su cometido (regresando a la función principal) la variable voltaje desaparecerá del sistema. Este concepto sobre funciones y variables es muy importante porque una variable declarada como global sera accesible desde cualquier parte del programa sin embargo variables locales a las funciones solo con accedidas dentro de la función, las variables locales existen solo cuando son invocadas en la función, las variables globales están siempre en memoria disponibles en cualquier momento y por cualquier parte del programa. En el encabezado de la función se especifica la variable que va a retornar, volviendo a la función volt(), esta retorna un tipo entero. Si observamos más a fondo el cuerpo de la función, la primera línea de la izquierda nos describe que variable va a ser retornada en el caso que tuviera retorno, una función que no retorna valor y no recibe argumentos sería: void Nombre_Función(void); Esta variable (voltaje) también fue declarada tipo entero, sino el compilador dará advertencias parciales sobre la variable a retornar. No necesariamente tuviésemos que haber escrito la función con una variable temporal de cálculo, la misma acción pudo haberse escrito de la siguiente manera: int volt(unsigned char R, char I) { return (R*I); La función tiene el mismo fin o propósito que la original y dará el mismo resultado. La función debe ser llamada especificando el mismo tipo de variable como argumentos a utilizar. Observe esta parte del código: unsigned char a; char b; int resultado; a = 2; b = 5; resultado = volt(a,b); /* Utilizando variables */ resultado = volt(9,-1); /* Utilizando constantes */

5 2 TOSC. 4 TOSC. 8 TOSC. 16 TOSC. 32 TOSC. 64 TOSC. Oscilador interno RC Para el TAD las opciones posibles son: 20 x TAD. 16 x TAD. 12 x TAD. 8 x TAD. 6 x TAD. 4 x TAD. 2 x TAD. 0 x TAD. Para las conversiones A/D correctas, el reloj de conversión A/D (TAD) debe ser tan corto como sea posible pero mayor que un mínimo TAD (para más información véase dasheet del PIC utilizado) por ejemplo para la serie 16F en 1.6us y para la serie 18F en 0.7us. Salir fuera de los rangos operivos puede terminar en un daño permanente del conversor. Recordar: Tosc Periodo del circuito de oscilación (en nuestro caso el cristal). Tacqt Significa Periodo de Adquisición, es el tiempo necesario para que el circuito sample/hold guarde la muestra antes de ser convertida, es decir el tiempo que el condensador de mustreo se cargue con el voltaje a convertir. Esto se hace para evitar errores en la conversion. Tad Significa Periodo de conversión analógo digital, es el tiempo en que el ADC realiza la conversión de cada bit. Algunos ejemplos de selección del Tad. Si uso 96MHz/2=48MHz Tad=64*Tosc=64/Fosc=64/48MHz=1.3333us Utilizo 96MHz/4=24MHz porque Tad=32*Tosc=32/Fosc=32/24MHz=1.3333us Utilizo 96MHz/6=16MHz porque Tad=16*Tosc=16/Fosc=16/16MHz=1us Pero el tiempo de cada ciclo aumenta lo que disminuye el tiempo total de conversión Si uso un cristal de 20MHz, Tad=16*Tosc=16/Fosc=16/20MHz=800ns Si uso el oscilador interno a 8MHz, Tad=8*Tosc=8/Fosc=8/8MHz=1us. Para utilizar el módulo de conversión analógica-digital Mikroc proporciona una librería que contiene todas las funciones necesarias para la configuración e implementación del mismo.

6 *************** Función para void Mostrar_Conversor(void){ PORTB=Digito[unidad]; PORTD.RD2 = 1; delay_ms(tiempo); PORTD.RD2 = 0; PORTB=Digito[decena]; PORTD.RD1 = 1; delay_ms(tiempo); PORTD.RD1 = 0; PORTB=Digito[centena]; PORTD.RD0 = 1; delay_ms(tiempo); PORTD.RD0 = 0; mostrar los dos del conversor **************** Escribe la unidad en el puerto B Pone el pin 21 Espera 5mS Pone a 0 el pin 21 Escribe la decena en el puerto B Pone a 1 el pin 20 Espera 5mS Pone a 0 el pin 20 Escribe la centena en el puerto B Pone a 1 el pin 19 Espera 5mS Pone a 0 el pin 19 Circuito propuesto para la aplicación. En el ejemplo anterior se muestra el uso del conversor analógico, el ejemplo lee el canal 0 (pin 2) de un microcontrolador PIC18F4620 y muestra el resultado de la medición en tres dígitos en formo hexadecimal mostrando números que van desde 000 a 3FFF correspondiendo al número mas alto que puede generar el conversor de 10 bits. Capítulo II Memoria EEPROM interna del PIC. La EEPROM es una mriz de memoria permanente, separada de la RAM de dos y de la FLASH, se utiliza para almacenar variables que se desean conservar cuando el controlador se desconecte o quede sin energía. No está mapeada directamente dentro de los registros o en la memoria de programa, sino que se tra indirectamente a través de registros especiales. La EEPROM se puede leer y escribir durante la ejecución del programa. Curo registros se utilizan para leer y para escribir los dos en la EEPROM. EECON1 EECON2 EEDATA

7 do{ do= I2C_Read(1); if(do!=0) Lcd_Chr_CP(do); while (do!= 0x00); do= I2C_Read(0); I2C_Stop(); Lee un do y responde con ACK. Envía el carácter al LCD. Lee el último do (NULO) y responde con NO ACK. Envía una señal de STOP. while(1); RTC DS1307 (Real Time Clock). Siguiendo con los dispositivos I2C el DS1307 de Dallas Semiconductor (Maxim) es una solución muy interesante cuando necesitamos trabajar con eventos que requieren puntualidad y exactitud a lo largo del tiempo. Este pequeño circuito integrado es uno de los más populares relojes RTC del mercado por su sencillez de uso y por su confiabilidad a largo plazo. Preparado para ofrecer la hora hasta el año 2100 con ajuste de años bisiestos. /* ***************************************************************************** ** Descripción : Control de un DS1307 & LCD 16x2 ** Target : 40PIN PIC18F4620 ** Compilador : MikroC para PIC v 7.1 ** XTAL : 20MHZ ** Autor : Firtec -

8 Resultados obtenidos al ejecutar el código de ejemplo para el sensor DS18B20. En ocasiones puede ser necesario necesitar leer el código ROM de los sensores. En el ejemplo siguiente vemos la forma de leer este código y mostrarlo en un LCD. Este número de 64 bits puede ser útil para realizar una red de sensores e interrogarlos por su número ROM, podemos incluso mapear la red de sensores de acuerdo a su número ID y ante un fallo poder rápidamente determinar cual sensor no responde. La lista de los ID en la red se podría guardar en una tabla y direccionarlos secuencialmente de acuerdo a los valores de esa tabla. El siguiente es un ejemplo de como leer el ID de estos sensores. /**************************************************************************** ** Descripción : Lectura del código ROM de sensores DS18x20 ** Target : 40PIN PIC18F4620 ** Compiler : MikroC para PIC v 7.1 ** XTAL : 20MHZ ** NOTA : Verificado con sensor DS18x20 conectado en el pin RA4. ( No olvidar el resistor de 4,7K en el pin 1-Wire) *****************************************************************************/ LCD module connections LCD_RS LATE1_bit; LCD_EN LATE2_bit; LCD_D4 LATD4_bit; LCD_D5 LATD5_bit; LCD_D6 LATD6_bit; LCD_D7 LATD7_bit; LCD_RS_Direction LCD_EN_Direction LCD_D4_Direction LCD_D5_Direction LCD_D6_Direction LCD_D7_Direction TRISE1_bit; TRISE2_bit; TRISD4_bit; TRISD5_bit; TRISD6_bit; TRISD7_bit; unsigned temp; char sernum; char sernum_hex[8]; unsigned char i; unsigned char tmp; void main() { CMCON =7; ADCON1 = 0x0D; Pines digitales TRISA.B4 = 1; Configure RA4 como entrada (Pin 1-Wire) Lcd_Init(); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);

9 Observando el diagrama eléctrico surge un pequeño problema, y muy importante! Las tarjetas SD funcionan a un voltaje comprendido entre 2,7V y 3,3V máximo. Por lo que no podemos conectar la tarjeta directamente al controlador trabajando este a 5V, ya que los pines digitales funcionan a 5V y vamos a dañar la SD. A partir de aquí hay varias opciones, podemos utilizar un microcontrolador PIC de 3V, o un divisor de tensión con resistencias, o utilizar circuitos integrados como el 74HC4050 que regula el voltaje a 3.3V, o bien, comprar un shield que integra toda la electrónica para el manejo de la memoria. En la imagen anterior se aprecia el resultado de la ejecución del ejemplo propuesto para FAT. Capítulo IV Ethernet con Mikroc PIC. No es el objetivo de este capitulo trar en profundidad temas relacionados con redes TCP/IP ni trar en profundidad los protocolos de redes. Como usted verá a lo largo de estos textos el protocolo TCP/IP acoplado a microcontroladores es bastante transparente al usuario no teniendo que lidiar con engorrosas configuraciones de red o escribir código para el propio protocolo, ya todo está resuelto a nivel de red y solo nos concentramos en la tarea que nuestro micro debe hacer sobre la red ya sea transmitir o recibir información, controlar eventos o procesos, etc. Mikroc tiene en su biblioteca los driver necesarios para llevar a cabo el trabajo que proponemos, solo basta con marcar el casillero SPI_Ethernet.

10 Tenemos una página embebida en el microcontrolador con el siguiente formo. El programa actualiza de manera automática #include "Lib_1Wire_DS18s20.h" void Mesure() { Reading_Temperure_DS18s20(); Delay_ms(250); char uart_rd; char buffer[32]; SPI_Ethernet_Rst RC0_bit; SPI_Ethernet_CS RC1_bit; SPI_Ethernet_Rst_Direction TRISC0_bit; SPI_Ethernet_CS_Direction TRISC1_bit; #define SPI_Ethernet_HALFDUPLEX #define SPI_Ethernet_FULLDUPLEX 0 1 /* * definition of user functions called by the ehternet library. * these functions are used for tcp and udp handling. * we do not need them in this example, but, nevertheless they must be defined, * as described in mikroc help. * */