Entrenador para F87X PIC Laboratory
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- Esteban Molina Toro
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1 Entrenador para F87X PIC Laboratory MANUAL DE USUARIO INGENIERIA DE MICROSISTEMAS PROGRAMADOS S.L. C/ Alda. Mazarredo Nº 47-1º Dpto BILBAO - BIZKAIA Tel/Fax: info@microcontroladores.com
2 Indice de materias Indice de materias TEMA 1: El Hardware de PIC Laboratory 1.1 INTRODUCCION CARACTERISTICAS ARQUITECTURA DE PIC LABORATORY La Fuente de Alimentación Los microcontroladores El Oscilador Las entradas digitales El generador analógico El generador lógico El teclado Las salidas digitales Salida a display de 7 segmentos La pantalla LCD El canal serie RS El conector de interface Smart Card La tarjeta de memoria Memory Card 1-19 TEMA 2: El monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC 2.1 INTRODUCCION EL PICMOS 7X RECURSOS EMPLEADOS POR EL PICMOS 7X Restricciones en la memoria FLASH de programa Restricciones en la memoria RAM de datos Restricciones en la memoria EEPROM de datos Restricciones de periféricos SECUENCIA DE INICIO EL SOFTWARE Real_PIC El menú principal Archivo Edición Herramientas Ejecución Ayuda El área de EDITOR El área Mem Programa El área de la EEPROM de datos 2-13 i -1
3 Indice de materias El área RAM de datos Operaciones con la tarjeta de memoria Memory Card Ejecución 2-15 TEMA 3: Módulos OEM y aplicaciones 3.1 INTRODUCCION EL MODULO OEMPICMOS Esquema eléctrico Aplicaciones EL CIP PICMOS RESUMEN 3-8 TEMA 4: Tutorial 4.1 INTRODUCCION INSTALACION MANOS A LA OBRA Editando el programa fuente Ensamblando Grabando el programa Ejecutando Modificando EDICION DE REGISTROS Editando la memoria RAM Editando la EEPROM de datos LAS TARJETAS DE MEMORIA EJEMPLOS Simple manejo de las E/S Función lógica NOT Decodificador combinacional Automatismo secuencial, simulando una maniobra de torneado Automatismo secuencial, simulando una maniobra de taladrado Automatismo secuencial, máquina de envasar Máquina de envasar, versión mejorada Juego de luces La interrupción del TMR La interrupción externa RB0/INT El display de 7 segmentos Decodificador BCD a 7 segmentos Contador decimal UP/DOWN El TMR0 como contador de eventos externos 4-17 i -2
4 Indice de materias La memoria EEPROM de datos, la máquina Su Turno Introducción al manejo de la pantalla LCD Seguimos con la pantalla LCD Visualizando mas mensajes El teclado El teclado y el LCD Interrupción por cambio de estado El TMR1, interrupción periódica El TMR1 como contador de eventos externos El TMR1 como divisor de frecuencias Frecuencímetro El TMR2, interrupción periódica El TMR2, temporizaciones ajustables Capturas con el módulo CCP1, midiendo periodos Capturas con el módulo CCP1, midiendo la anchura de un pulso Capturas con el módulo CCP1, midiendo el tiempo entre un pulso y el siguiente Comparación con el módulo CCP1, contador de eventos ajustable Modulación de anchura de pulsos (PWM) mediante el módulo CCP PWM mediante el módulo CCP1, variando la anchura El convertidor ADC Modulación PWM mediante el convertidor ADC El USART, Transmitiendo caracteres El USART, recepción/transmisión de caracteres Saludos Juego, Adivina el número 4-27 ANEXO 1: El módulo LCD AN1.1 INTRODUCION AN1.2 CONEXIÓN CON PIC Laboratory AN1.3 JUEGO DE INSTRUCCIONES AN1.4 JUEGO DE CARACTERES AN1.5 CARACTERES GRAFICOS AN1.6 SECUENCIA DE INICIALIZACION AN1.7 DIAGRAMA DE TIEMPOS AN1.8 RUTINAS DE CONTROL AN1.9 DIMENSIONES DEL MODULO LCD AN1-1 AN1-1 AN1-2 AN1-5 AN1-6 AN1-7 AN1-8 AN1-9 AN1-12 ANEXO 2: CARACTERISTICAS GENERALES DEL PIC16F876/877 AN2.1 INTRODUCCION AN2.2 CARACTERISTICAS GENERALES AN2.3 DESCRPCION DE PINES AN2-1 AN2-1 AN2-2 i -3
5 Indice de materias AN2.4 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA FLASH DE PROGRAMA AN2.5 LA MEMORIA RAM DE DATOS AN2.6 CONDICIONES INICIALES TRAS EL RESET AN2.7 JUEGO DE INSTRUCCIONES AN2-4 AN2-5 AN2-8 AN2-10 i -4
6 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory 1.1 INTRODUCCION Bienvenido al fascinante mundo de los microcontroladores PIC. Ingeniería de Microsistemas Programados S.L. pone en tus manos el nuevo entrenador PIC Laboratory. Se trata de un entrenador diseñado para el aprendizaje y diseño de aplicaciones con los microcontroladores PIC16F876/877 de Arizona Microchip. A pesar de pertenecer a la gama media, estos microcontroladores son de los mas potentes y flexibles que hay en el mercado, gracias a la gran cantidad de recursos hardware internos que poseen. Entre estos recursos cabe citar los siguientes: Memoria FLASH de programa y EEPROM de datos. Pueden ser borrados y re utilizados en numerosas ocasiones. Disponen también de 368 bytes de RAM para datos de tipo variable. Disponen de hasta un máximo de 33 líneas de entrada/salida (en el caso de emplear el PIC16F877). Permiten el control de gran cantidad de periféricos. Incluyen circuito conversor A/D con hasta 8 canales de entrada y 10 bits de resolución que permiten procesar variables o señales de tipo analógico. Tres circuitos temporizadores o Timers totalmente independientes entre sí y con diversos modos de funcionamiento para cada uno de ellos. Puerta Serie Síncrona Master (MSSP) que permite el control y conexión con dispositivos SPI e I 2 C diseñados al efecto. Receptor/transmisor universal (USART) que permite comunicaciones serie tanto síncronas como asíncronas. Dos circuitos CCP para la captura, comparación y modulación de anchura de pulsos que permiten el diseño de aplicaciones donde se requiera muestreo de señales, medidas y regulación. Puerto paralelo esclavo (PSP) de 8 bits que permite rápidas transferencias de información (sólo el PIC16F877). Además y, como otros miembros de la numerosa familia PIC, estos dispositivos disponen de temporizador Watchdog, Power On Reset, Power Up Timer, etc. Toda la información técnica, Data Sheets y notas de aplicación están a disposición de los usuarios en el sitio web que Microchip dispone al efecto: El objetivo de Ingeniería de Microsistemas Programados S.L. ha sido desarrollar una herramienta sencilla, potente y de bajo coste que facilite al usuario el aprendizaje y aprovechamiento de todos los recursos anteriormente expuestos. El resultado de ello es el presente entrenador "PIC Laboratory". Se trata de una herramienta versátil que dispone de gran cantidad de periféricos para el diseño, control y comprobación de aplicaciones así como el soporte necesario para la grabación final del microcontrolador. Posteriormente el usuario podrá incorporar dicho microcontrolador en el hardware propio que haya diseñado al efecto. 1-1
7 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory 1.2 CARACTERISTICAS Las características más relevantes del entrenador "PIC Laboratory" se muestran a continuación. Alimentación única desde un transformador AC/DC de 12V. El entrenador dispone de su propio sistema de rectificación, filtrado y estabilización a +5Vcc. Soporta al PIC16F876 o al PIC16F877. El PIC 16F876 viene incorporado de serie. El PIC16F877 es opcional y se puede adquirir por separado. Ambos modelos de PIC vienen grabados de serie con el programa monitor PICMOS 76 o PICMOS 77 que facilita el interface del usuario con el PC. Canal serie RS232 a baudios para conexión con el PC. El PC dotado del software Real PIC incluido en "PIC Laboratory", permite un cómodo interface con el usuario quien podrá grabar el PIC, ejecutar programas de aplicación, editar/modificar la memoria, etc. El usuario dispone de 4K de memoria FLASH de programa, 352 bytes de RAM para datos y 246 de EEPROM para datos no volátiles. Alta velocidad de trabajo controlada por cristal de cuarzo a 20 MHz. El tiempo de ejecución es de 200nS por instrucción (excepto las instrucciones de salto que es de 400nS). Seis entradas digitales mediante conmutadores deslizantes que están asociadas a las líneas RA0-RA5. Dos pulsadores permiten generar la señal RESET de inicio y la de interrupción externa INT. Tensión de entrada analógica variable asociada al canal AN0. Esta tensión es seleccionable mediante Jumper y puede proceder de un potenciómetro o bien de un foto transistor sensible a la luz ambiente. Generador lógico de frecuencia variable mediante potenciómetro que permite aplicar pulsos de entrada a los diferentes temporizadores/contadores del PIC. Teclado matricial de 4 x 4 gobernado desde las líneas RB0-RB7 de la puerta B Ocho salidas digitales asociadas a RB0-RB7 y que están representadas mediante diodos leds y display de 7 segmentos. Salida a pantalla LCD de 2 x 16 caracteres alfa numéricos. Conector de la serie Smart Card de 8 contactos que permite la inserción de tarjetas de memoria externa para salvar aplicaciones y/o tarjetas de expansión vía SPI, I2C, etc.. Conector de expansión PIC-BUS 2 de 40 pines que transporta todas las señales del PIC y que permite conectar periféricos externos al "PIC Laboratory", según las necesidades y aplicaciones del usuario. Todos los periféricos que incorpora "PIC Laboratory" pueden ser inhabilitados mediante sus correspondientes jumpers con objeto de que no interfieran con los periféricos externos que pudiera conectar el usuario a través del PIC-BUS
8 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory El "PIC Laboratory" se suministra completamente montado y comprobado e incluye el cable serie, el microcontrolador 16F876 grabado con el monitor PICMOS 76, disco con ejemplos y el programa de interface Real-PIC. También se incluye el presente manual de usuario. 1.3 ARQUITECTURA DE PIC LABORATORY En este apartado se explicará la arquitectura completa del entrenador "PIC Laboratory" presentado en la fotografía de la figura 1-1. Mediante los correspondientes esquemas eléctricos el usuario podrá comprender la conexión de los diferentes periféricos de que consta así como las consideraciones que se deben tener sobre los mismos. Estas explicaciones pueden ayudar al usuario ha realizar su propio hardware en sus aplicaciones a medida La Fuente de Alimentación Figura 1-1. Imagen del entrenador "PIC Laboratory" Se encarga de obtener la tensión general de +5Vcc con la que se alimenta el entrenador "PIC Laboratory" en su totalidad. Su ubicación se muestra en la figura 1-2. Figura 1-2. La fuente de alimentación 1-3
9 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory El esquema eléctrico de dicha fuente se presenta en la figura 1-3. J1 D13 1A U5 UA7805 IN OUT 3 +5Vcc 12 VAC INPUT GND R C13 + C14 C11 100uF 100uF 100n D10 VCC ON Figura 1-3. Esquema de la fuente de alimentación El entrenador "PIC Laboratory" trabaja con una única tensión de alimentación de +5Vcc. Esta se obtiene en el propio entrenador a partir de una tensión de entrada de 12VAC o de +12VDC que se aplica por el conector J1. El puente D13 formado por 4 diodos se encarga de rectificar la tensión alterna de entrada. Esta se filtra mediante C13 y se estabiliza a +5Vcc mediante el regulador UA7805 (U5). El diodo led D10 monitoriza la tensión de trabajo obtenida Los microcontroladores El sistema es capaz soportar dos modelos de PIC diferentes: el 16F876 de 28 patillas y el 16F877 de 40. tal y como se muestra en la fotografía de la figura 1-4, se puede apreciar que existen sendos zócalos para insertar uno de los dos microcontroladores. El entrenador "PIC Laboratory" incorpora de serie el PIC16F876 que viene grabado con el programa monitor PICMOS 76. En la imagen también se puede apreciar el conector de expansión PIC-BUS 2, gracias al cual el usuario puede conectar los periféricos que le interese en cada aplicación. Ingeniería de Microsistemas Programados S.L. vende estos dos modelos de PIC grabados con el software que luego se describe y para identificarlos les denomina PICMOS 76 y PICMOS 77, respectivamente. Figura 1-4. Zócalos para los PIC y conector de expansión 1-4
10 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory El esquema de la figura 1-5 muestra el patillaje de ambos modelos de PIC así como la distribución de señales que transporta el conector de expansión PIC-BUS 2 (J4) U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd PICMOS'76 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI U2 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd Vdd PICMOS'77 RC7/RX 26 RC6/TX 25 RC5/SDO 24 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 17 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI RD7/PSP7 RD6/PSP6 RD5/PSP5 RD4/PSP4 RD3/PSP3 RD2/PSP2 RD1/PSP1 RD0/PSP RE2/AN7/SS 10 RE1/AN6/WR 9 RE0/AN5/RD 8 J4 +5Vcc MCLR RA0 RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 RE0 RE1 RE2 NC NC RC0 RC1 RC2 RC3 RD0 RD RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 RD7 RD6 RD5 RD4 RC7 RC6 RC5 RC4 RD3 RD2 +5Vcc PIC-BUS 2 Figura 1-5. Conexiones de los PIC y del conector PIC-BUS 2 Las patillas de los microcontroladores PICMOS 76 y PICMOS 77 se corresponden exactamente con el patillaje de los PIC16F876 y 16F877 respectivamente. Están debidamente documentadas en los manuales y Data Sheets de Microchip. Por su parte el conector PIC-BUS (J4) consiste en un conector macho para cable plano de 40 vías. Pone a disposición del usuario de todas las señales del microcontrolador (excepto OSC1 y OSC2). De esta manera es posible desarrollar hardware a medida de la aplicación y hacerlo funcionar desde el entrenador "PIC Laboratory". 1-5
11 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory El oscilador La sección del oscilador se muestra en la fotografía de la figura 1-6. Consta de un cristal de cuarzo y de dos condensadores. Figura 1-6. El oscilador Su esquema eléctrico se muestra en la figura 1-7. Consiste en un cristal de cuarzo de 20MHz y dos condensadores de 27 pf que se conectan a las entradas OSC1 y OSC2 del microcontrolador. Y1 20MHz U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI C1 27p C2 27p PICMOS'76 Figura 1-7. Esquema eléctrico del circuito oscilador En el diseño se ha elegido una velocidad de trabajo de 20MHz. El PIC viene programado por defecto con la versión HS de su oscilador. Trabajando a esta velocidad el ciclo de reloj es de 50nS. Teniendo en cuenta que una instrucción se ejecuta siempre en cuatro ciclos de reloj, el tiempo de ejecución o ciclo de instrucción es de 200nS por instrucción. Todas las instrucciones se ejecutan en el mismo lapsus de tiempo excepto todas aquellas que impliquen algún tipo de salto o desplazamiento del PC. En este caso se emplean 2 ciclos de instrucción y tardan en ejecutarse 400nS. Esta alta velocidad permite un eficaz rendimiento en el trabajo del entrenador "PIC Laboratory". Igualmente el usuario podrá desarrollar aplicaciones que requieran una elevada tasa en su ejecución. 1-6
12 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Aunque es relativamente fácil modificar la velocidad por parte del usuario, no se aconseja hacerlo ya que también se modificaría la velocidad de comunicación entre el canal serie de "PIC Laboratory" y el PC con su software de interface Real-PIC Las entradas digitales Básicamente están formadas por 6 interruptores deslizantes y dos pulsadores, tal y como se muestra en la figura 1-8. Figura 1-8. Las entradas digitales Tal y como se puede apreciar en el esquema de la figura 1-9, los interruptores SW1-SW6 están asociados respectivamente a las líneas RA0-RA5. Por su parte el pulsador SW7 puede emplearse para provocar la interrupción externa INT asociada a la línea RB0/INT del PIC. Finalmente el pulsador SW8 provoca, al accionarlo, un RESET general del sistema. En este caso el PIC inicia la ejecución del programa monitor PICMOS XX con el que viene grabado de serie. R38 R37 R36 R35 R34 R33 4K7 4K7 4K7 4K7 4K7 4K7 R42 R25 RESET +5Vcc +5Vcc SW8 RA5 SW6 R K 470 U1 RA RA5/AN4 RB7 27 RA4 SW5 R RA4/T0CKI RB RA3/AN3 RB5 RA RA2/AN2 RB4 24 RA3 SW4 R RA1/AN1 RB3 23 RA0/AN0 RB2 RA RB1 21 RA2 SW3 R MCLR RB0/INT RA2 9 OSC1 RC7/RX 18 RA1 SW2 R RC6/TX OSC2 RC5/SDO 16 RA1 RC4/SDI/SDA RA0 SW1 R Vss RC3/SCK/SCL 13 Vss RC2/CCP1 RA0 RC1/TCKO Vdd RC0/TCKI RA0 AN0 RA4 T0CKI JP4 RB0 PICMOS'76 INT SW7 JP5 Desde la entrada analógica JP6 Desde el generador lógico Línea de E/S general R R0 100 RB0/INT +5Vcc Figura 1-9. Conexión eléctrica de las entradas digitales 1-7
13 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Por su parte la línea RA0 puede actuar como entrada analógica AN0. El usuario puede seleccionar, mediante el jumper JP5 si esta señal procede del interruptor SW1 (entrada digital) o bien del generador de tensión analógica (entrada analógica AN0). De la misma forma, la entrada RA4 puede actuar como entrada de pulsos para el TMR0 del PIC (T0CKI). El usuario puede seleccionar, mediante el jumper JP6 si esta señal procede del interruptor SW5 (entrada digital) o bien desde el generador lógico (entrada de pulsos T0CKI). La línea RB0 puede actuar como entrada/salida digital o bien como entrada de interrupción externa INT. En este caso la interrupción es sensible al flanco descendente cada vez que se acciona el pulsador SW7. El jumper JP4 permite seleccionar una de las dos modalidades. Las resistencias pull-up y pull-down asociadas a los interruptores SW1-SW6 permiten que las señales RA0-RA5 procedan de otros periféricos externos sin que el estado lógico de dichos interruptores prevalezca sobre las señales generadas por esos periféricos El generado analógico Con objeto de poder experimentar con el convertidor AD que integran los PIC16F87X, el entrenador "PIC Laboratory" dispone de dos generadores de tensión variable que permiten el estudio, diseño y comprobación de aplicaciones relacionadas con medidas y procesos de variables analógicas. Se pueden apreciar en la figura Figura Los generadores de tensión analógica variable Tal y como se muestra en el esquema eléctrico de la figura 1-11 se puede comprobar que es un circuito muy simple. La señal RA0/AN0 del PIC puede, al igual que otras señales, programarse como entrada digital (RA0) o entrada analógica (AN0). Además el usuario puede y debe seleccionar el origen de esa señal mediante el jumper JP5. Cuando se coloca en la posición RA0 la señal aplicada al PIC procede del interruptor SW1 como ya se explicó anteriormente. Se supone que dicho PIC ha sido programado para que RA0 actúe como entrada digital. Si el jumper se coloca en la posición AN0 la señal que entra a la patilla 2 del PIC procede de uno de los dos generadores analógicos disponibles en "PIC Laboratory". Uno de los generadores analógicos está formado por el foto transistor BPW40 (Q1). Este mide la luz ambiente que incide sobre él y genera una tensión analógica proporcional (VA1). El otro generador es un simple potenciómetro (P1) que proporciona la tensión VA2 en función del recorrido de su cursor. Mediante el jumper JP7 se selecciona entre VA1 y VA2 como señal de entrada al canal 0 del PIC (AN0). 1-8
14 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Desde el interruptor SW1 JP5 RA0 AN0 RA4 Q1 BPW40 VA1 RA0 JP7 VA2 R40 10K R U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI PICMOS'76 1K P1 +5Vcc El generador lógico Figura Esquema eléctrico de los generadores analógicos Algunas de las funciones implementadas en los PIC requieren de una señal externa que pueda ser empleada como entrada para los distintos circuitos contadores, de captura y de comparación. El entrenador "PIC Laboratory" dispone de un sencillo pero eficaz generador lógico que proporciona una señal de onda cuadrada asimétrica y con una frecuencia ajustable entre 1 y 150 Hz aprox. Mediante su empleo el usuario podrá realizar numerosas experiencias relativas a contar pulsos, medir la anchura de los mismos, periodos, etc. Se puede observar en la figura Figura El generador lógico La figura 1-13 muestra el esquema eléctrico del generador lógico del entrenador "PIC Laboratory". Está construido en torno al popular Timer 555 trabajando como multivibrador inestable. Mediante el potenciómetro P2 se ajusta la frecuencia de la señal de salida, presente en la patilla 3 del NE555 (U4), en un rango que va desde 1 hasta 150Hz aproximadamente. El diodo led D8 da una idea visual de la frecuencia de salida. 1-9
15 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Dicha frecuencia se aplica a los jumpers JP6, JP8 y JP9 que el usuario manipulará según le convenga. Cerrando JP6 con la posición T0CKI la señal de salida del generador se aplica a la entrada RA4/T0CKI. Esto permite desarrollar aplicaciones en las que el TMR0 del PIC trabaje como contador de eventos externos. T1CKI JP8 JP9 CCP1 RA4 T0CKI +5Vcc C4 Desde el interruptor SW5 JP6 D8 GEN.ON R R41 10K R M P Q DIS THR U4 NE555 4 R TR 2 CV 5 100n C3 10n C n U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI PICMOS'76 Figura Esquema eléctrico del generador lógico Si se cierra el jumper JP8 la salida del generador va a parar a la entrada RC0/T1CKI lo que igualmente permite el desarrollo de aplicaciones en las que el TMR1 del PIC actúe como contador de eventos externos o bien con base de tiempos externa para las temporizaciones. Mediante el jumper JP9 se aplica, si se cierra, señal a la patilla RC2/CCP1. De esta forma es posible emplear el módulo CCP1 del PIC para realizar aplicaciones de captura y comparación de pulsos externos, medir la anchura de estos, el periodo, etc. Por último cabe indicar que, si los tres jumpers mencionados quedan abiertos, la salida del generador se inutiliza. Las respectivas patillas del PIC quedan libres para otra tipo de aplicaciones El teclado Tal y como se muestra en la fotografía de la figura 1-14, el entrenador "PIC Laboratory" va provisto de un teclado matricial de 16 teclas. Se trata del periférico de entrada por excelencia que va a permitir introducir todo tipo de datos para su posterior procesamiento. El control del mismo va suponer tener que utilizar una serie de técnicas y conceptos que se emplean en las más diversas aplicaciones de tipo industrial y comercial. Manejar conceptos tales como barrido del teclado, tecla pulsada, interrupción al pulsar, rebotes, etc., darán la posibilidad al usuario de acometer ambiciosos proyectos de carácter profesional. 1-10
16 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Figura Imagen del teclado de "PIC Laboratory" Un dato a tener en cuenta es que, a pesar de tener 16 teclas, tan sólo son necesarias 8 líneas del microcontrolador para su total control. Ello es debido a su distribución matricial. En el caso que nos ocupa el teclado está conectado a las 8 líneas de la puerta B (RB0-RB7) tal y como se muestra en el esquema eléctrico de la figura U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 R27-R30 4x2K SW9 F3 F2 F1 F0 C3 C2 C1 C A B C * 0 # D C0 C1 C2 C3 SECME ECO _2 F0 F1 F2 F3 PICMOS'76 Figura Esquema de conexiones del teclado Está organizado en 4 filas (F0-F3) que se conectan a RB4-RB7 y otras 4 columnas (C0-C3) que se conectan a RB0-RB3. La intersección fila-columna da lugar a una tecla en concreto. Es decir, si se pulsa por ejemplo la tecla 4, supone unir eléctricamente la fila F1 con la columna C0, que es tanto como decir que las líneas RB0 y RB5 del PIC se han unido. La rutina software encargada de explorar el teclado tiene que determinar qué tecla se ha pulsado. Para ello, por ejemplo, configura las líneas RB0-RB3 (las columnas) como salidas y RB4-RB7 (las filas) como entradas. Secuencialmente va activando cada una de las columnas al tiempo que lee el estado de las filas. Cuando se detecta que una fila esté activada es porque se pulso una tecla. Basta conocer qué columna se activó en ese momento para sacar la relación fila-columna que define a cada tecla. Esta tarea conocida como barrido del teclado ha de repetirse de forma constante y periódica. De esta manera y, a la velocidad de trabajo del PIC, será posible detectar una pulsación en cualquier momento. 1-11
17 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Haciendo uso de algunas de las prestaciones que ofrece un PIC, es posible desarrollar rutinas más sofisticadas y eficaces. Efectivamente, programando los registros oportunos de un PIC podemos hacer que las entradas RB4-RB7 (las filas) se conecten a unas resistencias pull-up internas que hacen que esas líneas, en estado de reposo, estén a nivel 1. Por otra parte también podemos habilitar la interrupción por cambio de estado en cualquiera de esas líneas de entrada. Al mismo tiempo, las salidas RB0-RB3 (las columnas) las ponemos a nivel 0. Esta situación de reposo se mantiene en caso de no pulsarse ninguna tecla. El microcontrolador puede dedicarse a otras tareas o quedarse en standby reduciendo el consumo hasta que haya un suceso. Dicho suceso puede ser la pulsación de cualquier tecla. Efectivamente, puesto que RB0-RB3 (columnas) están a 0 y RB4-RB7 (filas) están a nivel 1 gracias a las resistencias pull-up internas, cuando se pulse cualquier tecla se produce una interrupción por cambio de estado en cualquiera de las líneas RB4-RB7 (filas). Esa interrupción provoca el fin del standby (wake-up) y la inmediata atención al programa de tratamiento que se encargará de averiguar qué tecla se pulsó Las salidas digitales Están formadas por un conjunto de 8 diodos tipo led que sirven para representar el estado lógico de las líneas a las que estén conectados. Ver la figura Figura Las salidas digitales En el entrenador "PIC Laboratory" esos leds están conectados a las 8 líneas de la puerta B (RB0-RB7) que son líneas de propósito general. El esquema de la figura 1-17 muestra las conexiones eléctricas U1 Vdd Vss Vss OSC2 OSC1 MCLR RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2 RA3/AN3 RA4/T0CKI RA5/AN4 PICMOS'76 11 RC0/TCKI RC1/TCKO RC2/CCP1 14 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA 15 RC5/SDO 16 RC6/TX 17 RC7/RX 18 RB0/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB INT RB0 RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 JP4 RB0 R4-R11 8x330 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 Desde el pulsador SW7 JP1 LED ON RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 Figura Conexiones de las salidas digitales 1-12
18 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Las líneas de salida de un PIC pueden activar directamente cargas de hasta 25mA. Sin necesidad de una circuitería adicional las líneas de la puerta B activan directamente a los leds asociados a través de sendas resistencias de absorción. Un nivel lógico 1 por cualquiera de esas líneas provoca el encendido del led correspondiente. Un nivel 0 lo apaga. Es una forma muy simple y económica de reflejar el estado binario de las líneas de salida, donde cada led simula la carga que se desea controlar. Abriendo el jumper JP1 todos los cátodos de los leds quedan desconectados. De esta manera las líneas de la puerta B quedan libres y se evita un consumo extra, pudiendo ser empleadas por los periféricos que el usuario de "PIC Laboratory" desee conectar a través del PI-BUS 2. Según la posición en que se cierre el jumper JP4 la línea RB0/INT puede ser empleada como línea de E/S de propósito general o bien como entrada de interrupción externa INT activada desde el pulsador SW Salida a display de 7 segmentos Como periférico destacado, el entrenador "PIC Laboratory" incluye el clásico display de 7 segmentos como el que se muestra en la fotografía de la figura Figura El display de 7 segmentos Se trata de un periférico de salida que permite la visualización de valores numéricos. Tal y como se muestra en el esquema de la figura 1-19, los segmentos del display están también conectados a las 8 líneas de la puerta B (RB0-RB7). Se trata de un display de cátodo común. Cada uno de los segmentos, que a efectos prácticos consisten en diodos led, necesita un nivel lógico 1 en la salida correspondiente, para su correcta iluminación. El usuario tiene control sobre cada segmento individual y pude visualizar cualquier tipo de símbolo que el display sea capaz de representar. También puede diseñar las clásicas rutinas de conversión BCD a 7 segmentos para poder hacer representaciones numéricas. Tanto las salidas digitales como los segmentos del display están conectados en paralelo a las mismas líneas de la puerta B y a las mismas resistencias de absorción. Mediante el jumper JP2 se puede desconectar el display cuando no vaya a emplearse evitando así un consumo extra sobre las líneas RB0-RB
19 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory U1 Vdd Vss Vss OSC2 OSC1 MCLR RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2 RA3/AN3 RA4/T0CKI RA5/AN4 PICMOS'76 11 RC0/TCKI RC1/TCKO RC2/CCP1 14 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA 15 RC5/SDO 16 RC6/TX 17 RC7/RX 18 RB0/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB INT RB0 RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 JP4 RB0 R4-R11 8x U7 a b c d e f g dp cc Desde el pulsador SW7 SC43-11HWA JP2 DISPLAY ON Figura Conexión eléctrica del display a 7 segmentos La pantalla LCD Se trata de uno de los periféricos más versátiles e interesantes que dispone el entrenador "PIC Laboratory". Se presenta en la figura 1-20 y es capaz de visualizar dos líneas de 16 caracteres alfanuméricos cada una. Figura La pantalla LCD Este potente periférico de salida va a permitir representar cualquier tipo de mensaje compuesto de letras, números y símbolos produciendo además diferentes efectos de visualización como desplazamientos a izquierda y derecha, parpadeos, scrolls, etc. La transferencia de información entre la pantalla LCD y el microcontrolador se realiza en paralelo en conjuntos de cuatro u ocho bits. En el entrenador "PIC Laboratory" las transferencias se realizan en 8 bits, es por ello que las 8 líneas de datos del módulo LCD se conectan con las 8 líneas RB0-RB7 de la puerta B, tal y como se muestra en el esquema de conexiones de la figura
20 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory U1 Vdd Vss Vss OSC2 OSC1 MCLR RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2 RA3/AN3 RA4/T0CKI RA5/AN4 11 RC0/TCKI RC1/TCKO RC2/CCP1 14 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA 15 RC5/SDO 16 RC6/TX 17 RC7/RX 18 RB0/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB RB0 RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB U6 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 MODULO LCD 2 x 16 VSS VCC VEE RS R/W E RA1 RA2 R39 10K +5Vcc R26 1K JP3 LCD ON PICMOS'76 LCD-WM-C1602 Figura Conexiones eléctricas entre el módulo LCD y el PIC A través de la puerta B el PIC transfiere tanto los códigos ASCII de los caracteres a visualizar como los códigos de instrucción gracias a los cuales se establecen diferentes modos de visualización sobre la pantalla. El estado interno de ésta también puede ser leído a través de la misma puerta del PIC. De este modo el microcontrolador puede conocer si la pantalla está o no ocupada, la posición actual del cursor, el carácter que hay en dicha posición, etc. Además de la puerta B de datos, se emplean otras 3 señales de control. Mediante la señal RS conectada a RA1 el PIC indica si está enviando un código ASCII de datos o un código de instrucción. Con la señal R/W conectada a RA2 el PIC establece si va a escribir datos/instrucciones o bien si va a leer el estado interno de la pantalla. Finalmente mediante la señal E conectada a RA3 mediante el jumper JP3 el PIC habilita o no el funcionamiento general del módulo. Cuando esta señal se pone a nivel 0, el módulo LCD queda desconectado en estado de alta impedancia. En esta situación todas las líneas pueden ser empleadas por otros periféricos. Si el usuario deja abierto el jumper JP3 la señal E de habilitación queda permanentemente a nivel 0 gracias a la resistencia pull-down R39. En este caso la pantalla queda desconectada y en alta impedancia independientemente del nivel lógico presente en RA3. Por las patillas 1 y 2 del módulo se aplica la tensión de alimentación de +5Vcc que alimenta a toda la electrónica interna del mismo. Por la patilla 3 (VEE) se puede aplicar una tensión variable entre 0 y +5Vcc que permite ajustar el contraste de la pantalla. En el caso de "PIC Laboratory" se ha puesto a tierra a través de la resistencia R26 de 1K con la que se consigue un buen contraste. Variando el valor de la resistencia se puede variar el mismo. En el ANEXO 1 del presente manual de usuario se proporcionan más detalles técnicos de la pantalla LCD así como una serie de rutinas genéricas que permiten al usuario el desarrollo de sus propias aplicaciones El canal serie RS232 El entrenador "PIC Laboratory" incorpora los circuitos necesarios para adaptar niveles lógicos a niveles RS232, con lo que se dispone así de un canal serie. Es posible por tanto, que el usuario pueda diseñar aplicaciones relacionadas con la comunicación serie y, conectar "PIC Laboratory", con un PC, un terminal, modem, impresora, etc. Se muestra en la figura
21 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory Figura El canal serie RS232 El mircocontrolador que incorpora el entrenador "PIC Laboratory" viene grabado de fábrica con el sistema operativo denominado PICMOS xx y que se explicará en el TEMA 2 del presente manual. Este sistema operativo emplea el canal serie para comunicarse con un PC dotado del software Real-PIC también incluido. Entre ambos se dispone de una potente herramienta con la que el usuario podrá descargar sus aplicaciones sobre el PIC, ejecutarlas, visualizar/modificar registros de RAM, de EEPROM y mucho más. En la figura 1-23 se muestra el esquema eléctrico de conexiones entre el PIC y el canal serie. El circuito de adaptación de niveles está basado en el popular MAX232 (U3). Este circuito de alimentación única y con muy pocos componentes externos es capaz de obtener niveles RS232 de ± 12V a partir de niveles lógicos TTL y viceversa. El conector J2 de comunicaciones consiste en un conector DB9 hembra estándar que se conecta directamente al puerto serie del PC mediante el correspondiente cable (incluido). Por su patilla 3 (TxD) se reciben los datos que transmite el PC. Estos se convierten a niveles TTL y se aplican al PIC por la patilla RC7/RX. El PIC transmite datos por la patilla RC6/TX que, convertidos a niveles RS232, llegan al PC por la patilla 2 (RxD) del conector J2. El programa Real-PIC del PC puede provocar un RESET al entrenador "PIC Laboratory". Efectivamente, esto ocurre cuando se activa la señal de la patilla 7 de J2 (RTS). Una vez convertida a nivel TTL, esa señal se aplica mediante D14 y R24 a la patilla MCLR del PIC reiniciando todo el sistema. Los diodos led D11 y D12 se iluminan mostrando actividad por el canal serie tanto durante la transmisión como durante la recepción de datos. 1-16
22 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory +5Vcc R42 47K R25 SW8 MCLR U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd PICMOS'76 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI R RC7 RC6 C n D14 1N4148 CTS C7 100n TxD 10 9 RxD U3 V+ T1IN R1OUT 14 T1OUT R1IN 13 T2IN R2OUT 7 T2OUT R2IN 8 C1+ VCC MAX232 RESET V- C2+ C1- C GND 15 C9 +5Vcc C6 100n RTS RxD TxD C8 100n D11 RxD Red R16 R D12 TxD Green J2 RS Vcc 100n R El conector de interface smart card Figura Esquema de conexiones del canal serie RS232 El entrenador "PIC Laboratory" está dotado de un conector smart card éstándar de 8 pines que permite otra forma de expansión además del conector PIC-BUS 2 ya estudiado. Este conector está situado debajo del teclado tal y como se muestra en la fotografía de la figura Figura El conector Smart Card Se trata de un conector estándar que admite tarjetas chip de tamaño normalizado. Efectivamente, se trata de otra forma de expansión del entrenador que abre numerosas posibilidades y aplicaciones. Tal y como se muestra en la figura 1-25 podremos conectar tarjetas de expansión de memoria donde poder almacenar datos y 1-17
23 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory programas, tarjetas de expansión de periféricos que permita trabajar con diferentes dispositivos, tarjetas chip o tarjetas monedero con las cuales desarrollar distintas aplicaciones, tarjetas de diseño propio que incorporen aquellos elementos específicos que deseemos gobernar, etc. Figura Expansión de "PIC Laboratory" mediante diferentes tipos de tarjetas La figura 1-26 muestra el esquema de conexiones eléctricas entre el PIC y el conector smart card J3. Un simple análisis de las señales que transporta nos permite apreciar que corresponden con las 6 líneas de menos peso de la puerta C (RC0-RC5). Estas líneas en principio son líneas de E/S de propósito general y a disposición del usuario U1 RA5/AN4 RA4/T0CKI RA3/AN3 RA2/AN2 RA1/AN1 RA0/AN0 MCLR OSC1 OSC2 Vss Vss Vdd PICMOS'76 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX 18 RC6/TX 17 RC5/SDO 16 RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL 13 RC2/CCP1 RC1/TCKO RC0/TCKI +5Vcc R32 R31 2K2 2K2 R13 D9 RC5 RC3 RC2 RC1 RC4 RC0 J SW10 CARD ON INTERFACE CARD +5Vcc 330 BUS BUSY Figura Conexiones eléctricas del conector smart card Si entramos en detalle podemos apreciar que las líneas RC3, RC4 y RC5 corresponden con las señales SCK, SDI y SDO empleadas por el estándar del bus SPI, y/o también se corresponden con las señales SCL y SDA correspondientes al estándar del bus I 2 C. El control de ambos buses está implementado en el propio hardware de los microcontroladores PIC16F876 y 16F877 que admite el entrenador "PIC Laboratory". Si añadimos el echo de que la mayoría de las tarjetas chip existentes así como gran cantidad de dispositivos, se gobiernan mediante el protocolo SPI o I 2 C, es fácil intuir las grandes posibilidades de expansión y de aplicación del entrenador. 1-18
24 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory La distribución de las señales sobre el conector smart card J3 se ha hecho de acuerdo con la distribución de los pines de las tarjetas más empleadas. Así, por la patilla 1 se introduce la tensión +5Vcc de alimentación. Esta tensión se aplica a través del interruptor SW10 que está situado físicamente sobre el propio conector y cuyos contactos se cierran cada vez que se introduce una tarjeta. La patilla 5 corresponde con tierra o GND. La patilla 3 está conectada con RC3/SCK/SCL. Por esta patilla se aplica la señal de reloj necesaria en la mayor parte de tarjetas existentes. Esta señal de reloj la puede generar el PIC trabajando en el modo SPI o I 2 C. La señal presente en la patilla 7 está conectada con RC4/SDI/SDA. Corresponde con la entrada de datos (SDI) para tarjetas SPI o similares. También puede ser una señal bi-direccional de entrada/salida de datos (SDA) empleada por los dispositivos con protocolo I 2 C. En la patilla 2 disponemos de la señal RC5/SD0. Corresponde con la salida de datos (SDO) de tarjetas controladas mediante protocolo SPI o similares. Finalmente las patillas 8, 6 y 4 del conector smart card transportan las señales RC0, RC1 y RC2 del PIC. En principio no tienen ninguna asignación concreta por lo que el usuario las puede emplear o no según su propio criterio. No obstante algunas tarjetas chip pueden necesitar señales auxiliares como RESET, habilitación, bussy, etc. que pueden ser generadas fácilmente, con el software adecuado, empleando las mencionadas RC0, RC1 y RC La tarjeta de memoria Memory Card Con objeto de almacenar sobre una memoria externa los programas de aplicación del usuario, Ingeniería de Microsistemas Programados S.L. pone a su disposición la tarjeta de memoria Memory Card que se presenta en la figura. Figura Las tarjetas Memory Card Se basan en la memoria EEPROM 24LC64 de 64Kbits de capacidad de almacenamiento. En esta memoria es posible almacenar los 4K de memoria de programa disponibles para el usuario en los microcontroladores PIC16F876 y 16F877 dotados del sistema operativo PICMOS 7X y soportados por el entrenador "PIC Laboratory". La figura 1-28 muestra el esquema eléctrico de la tarjeta. El conector J1 corresponde con el conector Smart Card del entrenador y contiene las señales RC0-RC6 del PIC así como las de alimantación de +5Vcc. Algunas de estas señales se emplean en el bus I 2 C para el control de la memoria 24LC64 (U1). 1-19
25 Tema 1: El Hardware de PIC Laboratory PIC Laboratory +5Vcc C1 RC0 RC2 RC J RC1 RC3 RC n U1 A0 A1 A2 GND VCC 8 7 TEST 6 SCL SDA 5 Vcc RC5 RC3 RC2 GND RC1 RC4 RC0 J INTERFACE 24LC64 SMART-CARD Figura Esquema de la tarjeta de memoria Smart Card Sobre la propia tarjeta se puede incluir un conector macho de 2x5 vías (J2) con objeto de que todas las líneas disponibles en el Smart Card (RC0-RC6 y alimentación de +5Vcc) queden a disposición del usuario para sus propios usos. 1-20
26 Tema 2: El monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC Tema 2: El monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC 2.1 INTRODUCCION Los microcontroladores PIC con que van dotados tanto el entrenador "PIC Laboratory" como el módulo OEMPICMOS 76, vienen grabados de serie con un programa monitor denominado PICMOS (Microsystems Operating System). Este programa monitor aprovecha las prestaciones de los potentes PIC16F876 y 16F877 de 28 y 40 patillas respectivamente. Estos chips los denominaremos comercialmente PICMOS 76 y PICMOS 77 por el sistema operativo que contienen. El programa monitor está diseñado para trabajar conjuntamente con un software para PC denominado Real_PIC. Entre ambos se crea una plataforma que proporciona al usuario las clásicas herramientas que facilitan la edición, ensamblado y grabación de sus programas de aplicación para este tipo de microcontroladores. El presente tema está destinado a explicar las posibilidades que ofrece el sistema operativo PICMOS 7X así como el manejo del software Real_PIC para PC con objeto de que el usuario disponga de un cómodo entorno de trabajo en el desarrollo de sus programas. 2.2 EL PICMOS 7X Sistema operativo o monitor integrado en los PIC 16F87X. Aunque son prácticamente iguales, existen dos versiones. La versión PICMOS 76 se integra en los modelos PIC16F876 de 28 patillas, mientras que PICMOS 77 se integra en los modelos PIC16F877 de 40. Este programa monitor está pensado para trabajar conjuntamente con un ordenador PC dotado del software Real_PIC. La comunicación se realiza a través de un canal serie estándar y entre ambos se crea una plataforma o entorno de trabajo que ofrece las siguientes prestaciones: Velocidad de comunicación a baudios. Permite una rápida carga y descarga de programas desde el PC al PIC y viceversa. Sincronización automática entre el monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC del PC. Edición de programas fuente *.ASM. Acceso directo al ensamblador MPASMWIN de Microchip. Lectura/escritura (grabación) de la memoria de programa del usuario del PIC. Lectura y edición de la memoria RAM de datos del PIC a nivel de bytes o de bloques. Lectura y edición de la memoria EEPROM de datos del PIC a nivel de bytes o de bloques. Ejecución de los programas de aplicación del usuario. Gestión de las tarjetas Memory Card para el almacenamiento y recuperación de programas. 2.3 RECURSOS EMPLEADOS POR EL PICMOS 7X 2-1
27 Tema 2: El monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC El programa monitor PICMOS 7X hace uso de algunos de los recursos internos del PIC para su correcto funcionamiento. Es por ello que el usuario tiene restringidas ciertas características y prestaciones del PIC que lo contiene Restricciones en la memoria FLASH de programa La figura 2-1 muestra el mapa de la memoria de programa de los PIC16F87X dotados del monitor PICMOS 7X. Figura 2-1. La memoria de programa Los PIC de la familia 16F87X disponen de un total de 8K de memoria FLASH de programa 0x0000-0x1FFF. Las direcciones 0x0000-0x0003 (4) están reservadas para el vector de arranque del sistema. Los últimos 4 K comprendidos desde las direcciones 0x1000-0x1FFF contiene el programa monitor PICMOS 7X. Se trata del núcleo del sistema operativo que realiza todas las funciones relacionadas con la depuración y puesta a punto de las aplicaciones. Comunica con el PC y el software Real_PIC diseñado al efecto. Este programa monitor está grabado de serie y en ningún caso debe ser modificado ni borrado por el usuario, de lo contrario todas las funciones operativas del PICMOS 7X pueden quedar inutilizadas de forma permanente. El área libre a disposición del usuario está comprendida entre las direcciones 0x0004-0x0FFF. Este es un área de 4K totalmente libre donde el usuario podrá descargar sus programas de aplicación. En esta área está incluida la posición 0x0004 que contiene el vector de interrupción para aquellas aplicaciones que así lo requieran. Al tratarse de una memoria tipo FLASH el usuario puede utilizarla en numerosas ocasiones con distintos programas de aplicación. Microchip cifra en unos 1000, los ciclos de borrado y grabación que esta memoria es capaz de soportar. 2-2
28 Tema 2: El monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC Restricciones de la memoria RAM de datos El programa monitor PICMOS 7X emplea también algunas posiciones de memoria RAM donde guarda sus propias variables de trabajo. La figura 2-2 muestra el mapa de memoria con los diferentes bancos. Figura 2-2. El mapa de memoria RAM El sistema de memoria RAM de datos de los PIC de la serie 16F87X está organizado en 4 bancos de hasta 128 bytes cada uno. En todos los bancos nos encontramos registros de funciones especiales (SFR), algunos incluso repetidos. Los registros SFR permiten el gobierno de todos los recursos hardware internos del microcontrolador, conocer su estado, habilitar interrupciones, etc. No todas las posiciones de los rangos destinados a los registros SFR están ocupadas por estos últimos. Algunas posiciones están, actualmente, sin implementar. Para más información acerca de los SFR se recomienda acudir a los Data Sheet del fabricante donde se explica detalladamente la dirección que tienen asignada, su cometido, sus bits, etc. El sistema operativo o programa monitor PICMOS 7X emplea un total de 32 bytes de memoria RAM para realizar sus propias operaciones. En el banco 0 se emplea el área comprendida entre 0x070-0x07F (16bytes). En el resto de bancos se emplea las áreas 0x0F0-0x0FF, 0x170-0x17F y 0x1F0-0x1FF. Lo que ocurre es que estas tres áreas son copias duplicadas de los 16 bytes comprendidos en 0x070-0x07F del banco 0, por lo que realmente estamos hablando de los mismos 16 bytes. En el banco 3 los 16 bytes comprendidos en el área 0x190-0x19F son también empleados por el PICMOS 7X, en total 32 bytes. Se recomienda que las aplicaciones del usuario no hagan uso de las posiciones RAM usadas por el PICMOS 7X. Se puede producir un bloqueo del sistema con la consiguiente posible pérdida de datos. Finalmente las posiciones RAM destinadas a las aplicaciones del usuario permiten almacenar un total de 320 bytes. Efectivamente, las áreas comprendidas entre 0x020-0x06F, 0x0A0-0x0EF, 0x120-0x16F y la 0x1A0-0x1EF, disponen de un total de 80 bytes cada una distribuidos en los bancos 0, 1, 2 y 3 respectivamente Restricciones de la memoria EEPROM de datos La figura 2-3 muestra el mapa de memoria EEPROM de datos. Se trata de una memoria que permite guardar información no volátil pero si modificable por el usuario. 2-3
29 Tema 2: El monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC Figura 2-3 Mapa de la memoria EEPROM de datos La capacidad total de almacenamiento de esta memoria es de 256 bytes. La mayor parte está libre, a disposición del usuario. Se trata del área 0x00-0xF7. El usuario puede acceder a ella mediante la ejecución de sus propios programas y aplicaciones para leer/escribir datos constantes. Los 8 últimos bytes comprendidos entre 0xF8 y 0xFF están reservados para el programa monitor PICMOS 7X. Sobre ellos el sistema registra una firma o cheksum del programa de aplicación de usuario actualmente grabado en la memoria de programa. Esta firma también se copia en la tarjeta Memory Card cada vez que se hace un volcado del programa actual sobre ella. Cuando se conecta el entrenador "PIC Laboratory" con una tarjeta de memoria insertada, el programa monitor PICMOS 7X comprueba si la firma que contiene la tarjeta es igual a la contenida en estos bytes de la EEPROM. En caso afirmativo la tarjeta de memoria no es leída y el programa monitor ejecuta el programa actual contenido en la memoria de programa del usuario. Ambos contenidos son iguales. En caso contrario se procede a realizar una lectura de la tarjeta que se supone contiene el nuevo programa actual, se graba sobre el PIC y se ejecuta Restricciones de periféricos De todos los recursos y periféricos que disponen los PIC16F87X, el programa monitor sólo hace uso de uno de ellos, el USART. Efectivamente, gracias al USART se realiza la comunicación entre dicho programa monitor PICMOS 7X y el software Real_PIC del PC. Esto implica que tanto las líneas RC6/Tx y RC7/Rx así como los registros especiales (SFR) RCSTA,TXSTA, TXREG, RXREG y SPBRG del PIC, están siendo utilizados. A pesar de todo, los programas de aplicación del usuario pueden hacer uso de estos recursos sabiendo de ante mano que, la comunicación con Real_PIC, se perderá pero que podrá ser re establecida cuando se inicia el sistema. Hay un detalle que se debe tener en cuenta. El software Real_PIC emplea la señal RTS del canal serie de comunicaciones para provocar un RESET en el entrenador "PIC Laboratory" y establecer la comunicación entre dicho software y el programa monitor PICMOS 7X. Sin embargo el usuario puede desarrollar sus propias aplicaciones con otros programas de comunicación en las que la señal RTS se gestione de forma diferente. Esto puede provocar que el entrenador sufra señales de RESET no deseadas. Para evitar estas posibles situaciones se recomienda el empleo de otro cable de comunicaciones muy fácil de fabricar. Se necesita un cable con 3 conductores, 1 conector Cannon de 9 vías macho (DB9M) y otro conector hembra (DB9H). Las conexiones entre ambos conectores se realiza uniendo la 2 con la 2 (RxD), la 3 con la 3 (TxD)y la 5 con la 5 (GND). 2.4 SECUENCIA DE INICIO 2-4
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