Transmisi n de Datos a Trav s de un PIC

Transcripción

1 Transmisi n de Datos a Trav s de un PIC 4 Introducción Tal como lo dice MICROCHIP en sus páginas Web, y según lo que hemos podido experimentar, los microcontroladores PIC16CXXX son de alto rendimiento y están basados en EPROM de 8-bit. Algunos de los miembros de esta serie (como PIC16C71 y PIC16C84) no tienen un port (puerto) serie asincrónico. Este capítulo describe la implementación del software que permite la comunicación con el exterior por medio de las interrupciones de la I/O Serie Asincrónicas (Half Duplex RS-232 Communications). Los PICs pueden operar a altas velocidades con un mínimo de 250ns de tiempo de ciclo (con una frecuencia de reloj de entrada de 16MHz). Para probar las rutinas de comunicaciones RS-232, utilizamos la implementación de un Voltímetro Digital simple (DVM) que es un sistema de Adquisición de Datos Analógico usando un PIC16C71 que publica Microchips en una de sus Notas de Aplicación. Cabe aclarar que el sistema montado ha respondido satisfactoriamente, siendo la intención del autor, que el lector conozca las posibilidades de estos componentes "a modo informativo" mativo", quedando para más adelante, la descripción de la forma de operación de estos componentes para que puedan armar sus propios sistemas, dado que ya hemos explicado la forma de programarlos e, incluso, dimos algunas aplicaciones para programar PICs desde una PC con muy pocas exigencias. Figura 1 Todo sobre PICs 53

2 Implementación No es nuestra intención describir en detalles la implementación del software e half duplex (comunicación en un solo sentido por cable conductor), simplemente queremos informarlo sobre cómo hacerlo. El pin de transmisión usado en el código de ejemplo es RB7, y el pin de recepción está conectado al pin RA4/T0CKI (figura 1). Estos pines están debidamente conectados con la traslación de tensión adecuada a/desde niveles CMOS en el patrón RS-232. NOTA: Este capítulo está dirigido a quienes conocen el manejo de los PICs y difícilmente podrá ser comprendido por principiantes. Transmisión de Datos RS-232 desde el PIC El modo de transmisión se puede implementar en forma directa a través del software. Una vez que se conocen la frecuencia de reloj de entrada y el promedio de información a transmitir (baud), se puede calcular la cantidad de ciclos de reloj por bit. El cronómetro del chip Timer0, con su preescalímetro, puede ser usado para generar una interrupción en el desbordamiento de TMR0. Esta interrupción del desbordamiento TMR0 puede ser usada como regulación de tiempo para enviar cada bit. La frecuencia de reloj de entrada (_ClkIn) y el Promedio Baud (_BaudRate) pueden ser programados por el usuario y el valor de tiempo límite de TMR0 (el período para cada bit) es calculado en el tiempo de ensamble. En el tiempo de ensamble también se determina si debe asignarse o no el pre-escalímetro a Timer0. Este cálculo se realiza en el archivo de encabezado rs232.h. Se pueden obtener transmisiones de muy alta velocidad si se realiza con "demoras de software" en lugar de ser conducida "a cada interrupción"; de cualquier modo, el procesador se dedicará totalmente a cumplir con este trabajo. La transmisión de un byte se realiza apelando a la función PutChar y luego se transmite el byte de datos en el TxReg. Antes de apelar a esta función (PutChar), los datos deben cargarse en TxReg, y debe asegurarse que el puerto serie esté libre. El puerto serie está libre cuando los bits _txmtprogress y _rcvover se encuentran despejados. La función PutChar permite lo siguiente: 1. Asegurarse que los bits _txmtprogress & _rcvover estén despejados. 2. Cargar TxReg con datos a ser transmitidos. 3. Llamar a la función PutChar. Recepcion de Datos RS-232 por el PIC La implementación del modo de recepción difiere poco del modo de transmisión. A diferencia del pin de transmisión (TX en el código del ejemplo es RB7, pero podría ser cualquier pin I/O), el pin de recepción (RX) debe conectarse al pin RA4/T0C- KI. Esto se debe a que en la recepción, el Bit de Inicio, que es asincrónico por naturaleza, debe ser detectado. Para detectar el bit de Inicio, cuando se coloca en el modo Recepción, el módulo Timer0 es configurado en el modo Contador. El registro OPTION es configurado de modo que el módulo Timer0 sea colocado en el modo Contador (incremento en el reloj externo del Pin RA4/T0CKI) y ajustado 54 Todo sobre PICs

3 Figura 2 Generación del bit de Paridad para que aumente en el extremo de caída del pin RA4/T0CKI sin asignarle el preescalímetro. Luego de realizar esta configuración, TMR0 (Archivo Reg 1) es cargado con 0xFF. Un cambio de nivel en T0CKI hace que TMR0 gire desde 0xFF hasta 0x00, así genera una interrupción que produce un Bit de Inicio. El pin RA4/T0CKI es probado nuevamente para asegurar que la transición en TMR0 sea la correcta. Luego de detectar el bit de inicio, se reconfigura el módulo Timer0 para que se incremente en el reloj interno y se le asigna un pre-escalímetro de acuerdo a la frecuencia de reloj y al promedio del "baud" (configurados de la misma manera que en el modo transmisión). El puerto serie de software es colocado en el modo recepción cuando se hace un llamado a la función GetChar. Antes de llamar a esta función, asegúrese que el puerto serie esté libre (por ejemplo, los bits de status _txmtprogress y _rcvover deben estar en "0"). Para concluir la recepción de un byte, deben guardarse los datos en RxREg y despejarse el bit_rcvover. Resumen de la función GetChar: 1. Asegurarse que los bits _txmtprogress & _rcvover estén despejados. 2. Llamar a la función GetChar. 3. El Byte recibido debe estar en TxReg luego de despejarse el bit _rcvover. Se puede activar la paridad en el tiempo de ensamble, si se configura la señal "_PARITY- ENABLE" a TRUE. Si se activa, la paridad puede configurarse en paridad PAR o IMPAR. En el modo de transmisión, si se activa la paridad, el bit de paridad es calculado y transmitido como el noveno bit. En recepción, la paridad es calculada y comparada con el noveno bit recibido. Si no son iguales, se debe ajustar el bit de error de paridad en el Registro de Status/Control del RS-232 (el bit _ParityErr del SerialStatus reg). El bit de paridad se calcula usando el algoritmo mostrado en la figura 2. Este algoritmo es altamente eficiente usando las instrucciones SWAPF y XORWF del PIC16CXXX (con capacidad de llevar al destino, como así también al mismo registro de archivo o al registro W). La sub-rutina (llamada GenParity) se encuentra en el archivo txmtr.asm. Opciones de Tiempo de Ensamble El "firmware" está escrito como una rutina de propósito general, y el usuario debe especificar los parámetros que se muestran en la Tabla 1 antes de ensamblar el programa. El registro Status/Control se describe en la Tabla 2. Hardware El hardware está primariamente relacionado con la transmisión de tensiones se- Todo sobre PICs 55

4 TABLA 1: LISTA DE OPCIONES DE TIEMPO DE ENSAMBLE _ClkIn: Frecuencia de reloj de entrada del procesador _Baud Rate: Promedio de información a transmitir (baud) deseado. Puede usar cualquier valor válido. El máximo promedio "baud" posible dependerá de la frecuencia de reloj de entrada. Se debe probar de 600 a 4800 Baud cuando se usa un Reloj de Entrada de 4MHz. Se puede emplear un valor entre 600 a Baud cuando la frecuencia del reloj de entrada es de 10MHz. Se pueden emplear promedios más altos usando frecuencias de reloj de entrada más altas. Luego de especificar _BaudRate & _ClKin, el programa seleccionará automáticamente todos los registros de tiempo apropiados. _DataBits: Puede especificar de 1 a 8 bits de datos. _StopBits: Limitado a 1 Bit de Detención. Debe ser configurado. _PARITY_ENABLE: Señal de activación de paridad. Configúrela en VERDADERA o FAL- SA. Si usa PARIDAD, configúrela a VERDADE- RA, de otro modo en FALSA. Vea la descripción siguiente de la señal "_IMPAR_PARI- DAD". _ODD_PARITY: Configúrela en VERDADERA o FALSA. Si lo hace en VERDADERA, entonces usará la PARIDAD IMPAR, de otro modo usará el Esquema de Paridad PAR. Esta señal se omitirá si _PARITY_ENABLE se configura en FALSA. _USE_RTSCTS: Señales de Hardware RTS & CTS. Si las configura en FALSO, no usará hardware. Si las configura en VERDADERO, RTS & CTS usarán hasta 2 Pins I/O del PORTB. TABLA 2: ASIGNACION DE BITS DE STATUS SERIE / REGISTRO DE CONTROL Bit #: 0 Nombre: _txmtprogress Descripción: 1 = Transmisión en progreso - 0 = Transmisión por línea libre Bit #: 1 Nombre: _txmtenable Descripción: Configure este bit en inicialización para permitir la transmisión. Este bit se usa para abortar la transmisión. Se debe abortar la transmisión si en medio de ella (por ejemplo, cuando el bit _txmtprogress es "1") el bit _txmtenable se encuentra despejado. Este bit se ajusta automáticamente cuando se llama a la función PutChar. Bit #: 2 Nombre: _rcvprogress Descripción: 1 = Mitad de una recepción de byte; 0 = Se ha completado la recepción de un byte (en RxReg) y se ajusta cuando se detecta un bit de inicio válido en el modo recepción. Bit #: 3 Nombre: _rcvover Descripción: 0 = Culminación de la recepción de un byte. El código del usuario puede registrar este bit luego de llamar a la función Get- Char y verificar su configuración. Luego de hacerlo, el byte recibido estará en RxReg. Otros bits de status también deberían revisarse por si aparecen errores en la recepción. Bit #: 4 Nombre: _ParityErr Descripción: 1 = Error de paridad en la recepción (no relacionado con el tipo de paridad elegido). No es aplicable si no usa la Paridad. 56 Todo sobre PICs

5 Bit #: 5 Nombre: _FrameErr Descripción: 1 = Error de composición en la recepción. Bit #: 6 : No se usa. Bit #: 7 Nombre: _paritybit Descripción: El noveno bit de transmisión o recepción. En el modo transmisión, el bit de paridad del byte a ser transmitido se guarda en el mismo bit. En el modo recepción, el noveno bit (o bit de paridad) recibido se guarda en el mismo bit. No es aplicable si no usa la Paridad. gún el protocolo RS-232 con niveles CMOS y viceversa. Microchip sugiere tres circuitos entre los cuales el usuario puede elegir el que mejor se aplique a su equipamiento. La diferencia fundamental entre cada solución es el costo en relación a la cantidad de componentes. Los circuitos de las figuras 3 y 4 son más económicos pero tienen más componentes que el circuito de la figura 1. Este circuito transmite y recibe datos por medio de una línea RS-232, que usa un chip simple (MAX-232A) alimentado con una tensión simple de +5V. El circuito de la Figura 3 es una interfase RS-232 de bajo costo pero requiere dos chips y una fuente de tensión simple de +5V. La Figura 4 muestra una interfase muy económica RS-232 que permite la comunicación con una PC-AT sin requerimientos de potencia externa. El circuito se alimenta desde una línea RS-232 (DTR) y requiere una corriente menor que 5mA. De este modo, para comunicarse, el anfitrión deberá mantener la línea DTR alta y la RTS baja. La tensión se obtiene de la línea DTR, y se requiere que la DTR se mantenga alta y sea de por lo menos 7V. La negativa -5 a -10V requerida por LM301 se obtiene desde la línea RTS y, por consiguiente, el anfitrión debe mantener la RTS baja. Este circuito es posible por el bajo consumo de corriente del PIC16C71 (típicamente 2mA). Programa de Prueba Obviamente reiteramos que cualquier entendido puede comprender cómo es posible "interpretar" los datos de un PIC y establecer una comunicación a través de una interfase RS232, pero los que no estén "duchos" en el tema podrán encontrarse un poco "perdidos" con esta explicación. Para probar los módulos de transmisión y recepción, se ha escrito un programa principal en el cual el PIC16C71 espera la recepción de un comando de un anfitrión a través de RS-232. En la recepción de un byte (los comandos válidos son Figura 3 0x00, 0x01, 0x02 & 0x03), el byte recibido se considera como el número de canal A/D del PIC16C71, y se selecciona el canal requerido. Se inicia entonces una conversión Todo sobre PICs 57

6 A/D, y cuando se completa la conversión (en aproximadamente 20ms), los datos digitales (8-bits) son transmitidos de vuelta al anfitrión. Se escribió un programa que se ejecutó en una IBM PC/AT para que actúe como un anfitrión y recoja datos A/D desde el PIC16C71 a través de un puerto RS-232. El programa de Windows (DVM.EXE) se ejecuta como un trabajo de fondo y muestra datos A/D en una pequeña ventana (similar a la del programa RELOJ que viene con Windows MS). El programa de Windows y el PIC16C71 actúan juntos como un sistema de adquisición de datos del cual nos ocuparemos en futuros artículos. El código de fuente PIC16CXXX, junto con el Programa DVM de Microsoft Windows (ejecutable en una PC/AT bajo Windows MS 3.1 o más alto) están disponibles en BBS de Microchip. El código de ensamble para el PIC16CXXX debe introducirse usando un Ensamblador Universal de Micro- Figura 4 chip. El código no puede ensamblarse usando viejos ensambladores sin modificaciones significativas. Al usuario que no tenga el nuevo ensamblador MPASM, se le sugiere cambiar a la nueva versión. El Programa de MS Windows (DV- M.EXE) se ejecuta bajo MS Windows 3.1 o más alto. El programa no tiene menús y aparece como una pequeña ventana que muestra Datos A/D y se ejecuta como un trabajo de fondo. Hay algunas opciones de línea de comando que describimos a continuación. -Px: x es el número de puerto comm (por ejemplo, - P2 selecciona COM2). El puerto por defecto es COM1. -Cy: y es el número de canales A/D a mostrar. La configuración por defecto es un canal (canal #1). -Sz: z es el número de punto flotante que representa el factor de la escala (por ejemplo - S5.5 debería mostrar los datos como 5.5*<8bit A/D>/256). El valor por defecto es 5.0 volts. -S0: mostrará los datos en formato natural sin escalamientos. ***** 58 Todo sobre PICs