DEPARTAMENTO ELECTRÓNICA PIC - TEMA 2 INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES PIC

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1 DEPARTAMENTO ELECTRÓNICA PIC - TEMA 2 INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES PIC 1

2 Los 'PIC' son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por General Instruments. En realidad, el nombre completo es PICmicro, generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (Controlador de Interfaz Periférico). El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP1600. Siendo en general una buena CPU, tenía malas prestaciones de E/S, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la CPU. El PIC utilizaba microcódigo simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador. En 1985, dicha división de microelectrónica de General Instruments se convirtió en una filial y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UARTS, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a palabras (una palabra corresponde a una instrucción en ensamblador, y puede ser 12, 14 o 16 bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro). WIKIPEDIA 2

3 : Ventajas Eficiencia del código: permiten una gran compactación de los programas. Rapidez de ejecución: a frecuencia de 20MHz -> 5 millones de instr./seg. Seguridad en acceso por la separación de memoria de datos y de programa. Juego reducido de instrucciones y de fácil aprendizaje. Compatibilidad de pines y código entre dispositivos de la misma familia o incluso de familias distintas. Gran variedad de versiones en distintos encapsulados (desde 8 hasta 84 pines) sin reducción de las prestaciones internas (muy versátiles). Posibilidad de protección del código muy fiable. Herramientas de desarrollo software y hardware abundantes y de bajo coste. 3

4 Arquitectura Harvard: buses internos separados para memoria de datos(8 bits) y de programa (12, 14 ó 16 bits depende de la familia). Data Memory 8 16 C P U Program Memory X12=PIC10F2XX, PIC12F5XX,PIC16F5XX X14=PIC12FXXX,PIC16FXXX X16=PIC18FXXX X24=dsPIC30F 4

5 Alta velocidad de aplicación con bajo consumo. Cada ciclo de instrucción dura ¼ de la frecuencia de reloj de entrada RISC simple ciclo: MHz (1 MIPS) MHz (5 MIPS) Mhz (8.3 MIPS) Mhz (10 MIPS) *MIPS: Millones de instrucciones por segundo 5

6 Microprocesador RISC, juego de instrucciones reducido (33/35/58/76). Single word y Ortogonal. Fáciles de aprender. Todas las instrucciones ocupan una posición de memoria de programa. Instrucciones potentes (ancho de palabra 12 / 14 / 16 bit). Código altamente eficiente. La arquitectura Harvard permite instrucciones de single-word/single-cycle. Ejemplo: MOVE immediate, Acc PIC16C5X: MOVLW #imm<8> 1100 imm<8> 1 word / 1 ciclo máquina CISC XX: MOVE #imm<8> op code imm<8> 2 bytes / 2 ciclos de búsqueda y ejecución 6

7 Estructura pipe-line: durante la ejecución de una instrucción, se está accediendo a la memoria de programa para traer la siguiente instrucción a ejecutar. En cuanto se acaba una instrucción, ya se dispone de la siguiente para ejecutar (salvo que se trate de un salto o llamada a subrutina que ocupan 2 ciclos). P1 MOVF REGX,W R1 ADDWF PCL,F P2 CALL R1 R2 RETLW 0xB7 P3 MOVWF PORTB R3 RETLW 0x5A P4... R4... Rn RETLW 0xFF T1 Fetch P1 T2 Exec P1 Fetch P2 T3 Exec P2 Fetch P3 T4 Exec NOP...Fetch R1 T5 Exec R1 Fetch R2 T6 Exec NOP...Fetch Rn T7 Exec Rn Fetch Rm T8 Exec NOP...Fetch P3 T9 Exec P3... 7

8 Ortogonalidad de los registros: se opera entre el registro de trabajo W y cualquier otro registro, el resultado puede almacenarse en el citado registro o en W. ALU Data Memory INDF TMR0 PCL STATUS FSR PORTA Other SFRs W Register General Purpose Registers (RAM) 8

9 Amplio rango de módulos internos. Puertos de Entrada/Salida. Puerto Esclavo Paralelo (PSP). Temporizadores/contadores de 8/16 bits (TMR). Captura / Comparación / PWM (CCP). Comparadores Analógicos. Conversión Analógica / Digital (A/D). Transmisor Receptor Asíncrono Síncrono Universal (USART ó SCI). Puerto Serie Síncrono Básico ó Maestro(BSSP ó MSSP). Memoria EEPROM de datos. FLASH EEPROM de programa modificable desde el código. Soporte para CAN, LIN, Irda Soporte para controlador Ethernet. Controladores LCD. USART SPI I 2 C A / D Power Drivers EEPROM FLASH CAP COMP PWM D / A Display Drivers 9

10 Amplio rango de periféricos externos. 10

11 Familia PIC. 32 Bits 16 Bits dspic30f 8 Bits PIC18FXXX PIC12F6XX,PIC16FXX PIC12F4XX,PIC16F5XX PIC10F2XX Enhanced Mid-range Base-line 4 Bits 11

12 Migración en la Familia PIC. 12

13 Familia 8 pin Familia 20 pin 13

14 Familia 18 pin Familia 28 pin 14

15 Familia 40 pin 15

16 Encapsulados/nomenclatura 16

17 Encapsulados/nomenclatura 17

18 Familias en la web de MICROCHIP 18

19 Familias en la web de MICROCHIP (hojas de datos) 19

20 Familias en la web de MICROCHIP (búsqueda paramétrica) 20

21 Familias en la web de MICROCHIP En esta web también se pueden encontrar los DATA SHEET de los distintos microcontroladores (y otros dispositivos de MICROCHIP) así como NOTAS DE APLICACIÓN (divididas por dispositivo o por aplicación). 21

22 : dspic 22

23 : Facilidad de desarrollo El desarrollo software parte del diseño del programa y del código fuente en ensamblador (MPASM) o lenguaje de alto nivel (C Compilers). A continuación se prueba, verifica y modifica mediante: Simulación del programa -puro software- (MPLAB SIM). Emulación dentro del circuito de aplicación -software y hardware- (MPLAB- ICE y MPLAB-ICD). Prueba sobre prototipo real de la aplicación. 23

24 : Facilidad de desarrollo 24

25 : Facilidad de desarrollo 25

26 : Facilidad de desarrollo Existen decenas de productos de otros fabricantes. Compiladores: CCS PIC C: Compilador de C. HI-TECH PIC C: Compilador de C. Proton IDE: Compilador de BASIC. MikroBASIC: Compilador de BASIC. Simuladores: Proteus ISIS (LabCenter) Emuladores: ICEPIC (RF Solutions) Programadores: Existen multitud de programadores (oficiales y no oficiales ). Tarjetas de evaluación: Existen, también, multitud de fabricantes que ofrecen tarjetas de evaluación (incluido, por supuesto MICROCHIP). 26

27 : Programación Un elemento importante en el desarrollo con micros es la grabación del código. Lo ideal es contar con un grabador de algún fabricante que permita la grabación de la mayoría de los micros del mercado. Esta opción es normalmente cara y puede ser necesario el desarrollo de un programador propio. La mayoría de PICs que Microchip distribuye hoy en día incorporan ICSP (In Circuit Serial Programming, programación serie incorporada) o LVP (Low Voltage Programming, programación a bajo voltaje), lo que permite programar el PIC directamente en el circuito destino. Existe un rango de PICs que permiten cargar un programa residente o BOOTLOADER en una parte de la memoria de programa y que permite la reprogramación del PIC utilizando su puerto serie. 27

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