Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 1 de 11. Año Javier Rambaldo Profesor de la cátedra de Microprocesadores I

Transcripción

1 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 1 de 11 Año 2003 Profesor de la cátedra de Microprocesadores I Unidad 5: Interrupciones en el 16F84. Rutina de servicio. Registros. Distintas formas de activar una interrupción. Timer. Watchdog. Lectura/Escritura de la memoria de datos EEPROM.

2 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 2 de 11 I N T E R R U P C I O N E S El PIC 16F84 tiene cuatro fuentes de interrupción: Externa por el pin RB0/INT Interrupción por desbordamiento del TMR0 Interrupción por cambio en el Port B (pines RB7:RB4) Interrupción por grabación completa de la EEPROM El registro INTCON (Registro de Control de Interrupciones) almacena las distintas banderas de peticiones de interrupción. Éste contiene los bits de habilitación de interrupción globales e individuales. El bit GIE (INTCON<7>) habilita o inhabilita todas las interrupciones. Las interrupciones individualmente se manejan desde su bit correspondiente en el registro INTCON. El bit GIE se borra con un RESET. La instrucción RETFIE (retorno de interrupción) termina con la rutina de interrupción, así como también setea el bit GIE, re-habilitando las interrupciones. Cuando una interrupción es atendida, el bit GIE es borrado para inhabilitar cualquier otra interrupción, la dirección de retorno es colocada en el STACK y el PC se carga con 0004h. Una vez dentro de la rutina de interrupción, la fuente de la interrupción puede averiguarse por medio de los bits de banderas de interrupción INTCON. El bit de interrupción debe ser borrado por software antes de rehabilitar las interrupciones para anular infinitas peticiones de interrupción.? Interrupción INT La interrupción externa en el pin RB0/INTERRUPCIÓN es disparada por flanco: ya sea ascendente si el bit INTEDG (OPTION<6>) es seteado, o descendente, si el bit INTEDG es borrado. Cuando un flanco válido aparece en el pin RB0/INTERRUPCIÓN, el bit INTF (INTCON<1>) es seteado. Esta interrupción puede ser inhabilitada borrando el bit de control INTE (OPTION<4>). El bit INTF debe ser borrado por software dentro de la rutina de servicio de interrupción antes de rehabilitar esta interrupción. Esta interrupción INT puede despertar al procesador de un SLEEP solo si el bit INTE fue seteado antes de ejecutarse la instrucción SLEEP.? Interrupción TMR0 Un desborde de FFh a 00h en TMR0 seteará el bit T0IF (INTCON<2>). La interrupción puede ser habilitada o inhabilitada seteando o borrando el bit T0IE (INTCON<5>). La interrupción del TRM0 no puede despertar al procesador de un SLEEP ya que el timer se apaga durante el SLEEP. Más adelante veremos más detalles sobre el timer.? Interrupción por el Port B Un cambio en las entradas del Port B (PORTB<7:4) setean el bit RBIF (INTCON<0>). La interrupción puede ser habilitada o inhabilitada seteando o borrando el bit RBIE (INTCON<3>).

3 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 3 de 11 Salvando el contexto durante una interrupción Durante una interrupción, solo el valor de retorno del PC es salvado en el STACK. Los valores de W y el STATUS, muy factiblemente, se modificarán en el programa de servicio de interrupción. Los usuarios deberán salvar estos valores claves. Esto se implementa por software de la siguiente forma: PUSH MOVWF W_TEMP ; Copia W al registro W_TEMP. SWAP STATUS,W ; Intercambia el Status salvándolo MOVWF STATUS_TEMP ; en el registro STATUS_TEMP. ISR : ; : ; Rutina de Servicio de Interrupción. : ; : ; POP SWAPF STATUS_TEMP,W ; Intercambia nibbles del registro ; STATUS_TEMP y lo pone en W. MOVWF STATUS ; Mueve W al registro STATUS ; (pone el registro como estaba) SWAPF W_TEMP,F ; Intercambia nibbles de W_TEMP SWAPF W_TEMP,W ; Intercambia nibbles retornando ; así el registro W. RETFIE ; Retorno de Interrupción. La rutina de interrupción comienza en PUSH. En primer lugar, salva el registro W en la variable W_TEMP, y el registro de estado STATUS en la variable STATUS_TEMP. El registro de estado se guarda con los nibbles intercambiados. La razón por la cual se utiliza la instrucción SWAPF es que ésta no modifica el registro STATUS. ISR marca el comienzo de la rutina de interrupción propiamente dicha. Esta termina donde comienza la etiqueta POP. En este lugar se recuperan los registros STATUS y W, terminando la interrupción con la instrucción RETFIE (Retorno de Interrupción). T E M P O R I Z A D O R E S Una exigencia en las aplicaciones de control es la regulación estricta de los tiempos que duran diversas acciones que realizan el sistema. El dispositivo típico destinado a gobernar los tiempos se denomina TIMER o temporizador y básicamente consiste en un contador ascendente o descendente que determina un tiempo entre el valor que se le carga y el momento en que se produce el desbordamiento o paso por cero. CARGA RELOJ CONTADOR FIN DEL CONTEO En los PIC el contador es ascendente y para poder realizar temporizaciones más largas se le agregará un circuito divisor o prescaler en la entrada del contador. El esquema queda como sigue:

4 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 4 de 11 CARGA Fo/4 (frec.int). 0 PRESCALER CONTADOR TOCKI (frec.ext). 1 2 a 256 Selección de la división Fin del conteo TOCS TOSE Selección del flanco REGISTRO OPTION T I M E R 0 El Timer0 temporizador/contador tiene las siguientes características: Temporizador/Contador de 8 bits Se lo puede leer y escribir Prescaler programable por software de 8 bits Selección de clock interno o externo Interrupción por desborde de FFh a 00h Selección del flanco activo del clock externo El modo TIMER se selecciona borrando el bit TOCS (OPTION<5>). En este modo, el Timer0 se incrementará cada ciclo de instrucción (sin prescaler). Si el registro TMR0 se escribe, el incremento se inhibe por los siguientes dos ciclos. El usuario debe tomar esto en cuenta en el momento de ajustar el valor a guardar en este registro. El modo CONTADOR se selecciona seteando el bit TOCS (OPTION<5>). En este modo, el TMR0 se incrementa en cada flanco del pin RA4/TOCKI. El flanco activo se selecciona desde el bit TOSE (OPTION<4>). El prescaler se comparte entre el Timer0 y el Watchdog. La asignación del prescaler se controla, por software, por el bit PSA (OPTION<3>). Borrando el bit PSA se asignará el prescaler al módulo Timer0. El prescaler no se puede leer o escribir. Cuando el prescaler se asigna al Timer0, el valor del prescaler(1:2, 1:4, 1:8,..., 1:256) se selecciona por software (OPTION<2:0>). Interrupción del TMR0 La interrupción TMR0 es generada cuando el registro TMR0 se desborda de FFh a 00h. Este desbordamiento setea el bit T0IF (INTCON<2>). La interrupción puede ser enmascarada borrando el bit T0IE (OPTION<5>). El bit T0IF debe ser borrado por software desde la rutina de servicio de interrupción del TMR0 antes de rehabilitar esta interrupción. La interrupción del TMR0 no puede despertar al procesador de un SLEEP ya que el timer se apaga durante el SLEEP.

5 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 5 de 11 Este es un ejemplo utilizando el Timer0: ; ; TIMER.ASM ; ; Demo utilizando el TIMER. ; ; Setea el timer por clock interno y por interrupciones. ; Cada vez que se produce la interrupción ; cambia el encendido de los leds. ; ; esto sirve para que el grabador de PIC grabe también la palabra de ; configuración: CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _XT_OSC & _PWRTE_ON #include "p16f84.inc" #define LED1 #define LED2 PORTA,0 PORTA,1 CONT1 equ 10h CONT2 equ 11h ; ; vector de reset ; El CP se carga con 000 cada vez que se produce un RESET. ; org 0 goto principal ; ; vector de interrupcion ; Aca comienza la rutina del servicio de interrupcion. ; EL CP se carga con 004 cada vez que se produce una interrupción, ; guardando en el stack la dirección de retorno. ; org 4 ; prendo el LED 2 y apago el 1 bcf LED1 bsf LED2 call Delay ; prendo el LED 1 y apago el 2 bsf LED1 bcf LED2 ; inicio el timer nuevamente movlw 0x80 movwf TMR0 bcf INTCON,T0IF ; lo borro para permitir una nueva interrupción retfie ; nunca olvidarse del retorno de interrupción! ; ; subrutinas ; delay movlw 0FFh movwf CONT1 loop1 movlw 0FFh movwf CONT2 loop2 decfsz CONT2,f goto loop2 decfsz CONT1,f goto loop1 return

6 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 6 de 11 ; ; programa principal ; principal: ; Inicializo el port A. Bits 0 y 1 como salidas. clrf PORTA bsf STATUS,RP0 ; Bacnco 1 de registros movlw b' ' ; RA<0:1> -> sal movwf TRISA ; ; inicializo el Timer0, el prescaler y todas las interrupciones: bcf OPTION_REG,T0CS ; TIMER Interno bcf OPTION_REG,PSA ; El prescaler lo uso para el Timer bsf OPTION_REG,2 ; seteo el prescaler en 1:32 bcf OPTION_REG,1 ; (divido por 32) bcf OPTION_REG,0 ; bsf INTCON,GIE ; habilito todas las interrupciones bsf INTCON,T0IE ; habilito la interr. del Timer0 bsf STATUS,RP0 ; Banco 0 de registros ; prendo el LED 1 y apago el 2 bsf LED1 ; (observar como esta definido LED1 y LED2) bcf LED2 ; ; inicio el timer con el valor 80h. movlw 80h movwf TMR0 ; Funciona solo por el timer por interrupciones: El programa principal se queda ; en un lazo infinito. En realidad, todo el trabajo lo hace la interrupción TMR0 ; Cada vez que el timer se desborda y produce una interrupción, el procesador ; deja este pequeño programita principal para atender la interrupción en el ; programa de servicio de interrupción. Luego que éste termina, retorna aquí ; continuando con el programa principal. iloop: goto iloop END W A T C H D O G T I M E R El watchdog o perro guardián consta de un oscilador RC, el cual no requiere ningún componente externo. Este oscilador RC está separado del oscilador RC del pin OSC1/CLKIN. Esto significa que el WDT funcionará por más que se pare el reloj del pin OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT, por ejemplo, ejecutando la instrucción SLEEP. Durante una operación normal, el WDT desbordará generando un RESET del dispositivo. Si el dispositivo esta en modo SLEEP, el WDT despertará el dispositivo continuando con la operación normal. El WDT puede estar permanentemente inhabilitado programando el bit de configuración WDTE como 0. Esto se logra colocando la siguiente línea de texto al comienzo del programa fuente: CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _XT_OSC & _PWRTE_OFF El WDT tiene un período nominal de 18 ms (sin prescaler). Este valor varía con la temperatura, la alimentación y entre distintos chips. Si se desean períodos largos se le puede asignar al prescaler una división de 1:128, escribiendo el registro OPTION. Esto produciría períodos de hasta 2,3 segundos. La instrucción CLRWDT y SLEEP borran el WDT y previenen la generación de un RESET.

7 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 7 de 11 M O D O S L E E P El dispositivo puede ser llevado al modo bajo consumo: SLEEP y luego despertado: Wake-Up. SLEEP: El modo bajo consumo se logra con la instrucción SLEEP. Si se habilita, el watchdog-timer se resetea (pero sigue funcionando), el bit PD (STATUS<3>) se borra, el bit TO (STATUS<4>) se setea y el oscilador se apaga. Los puertos de E/S mantienen el valor que tenían antes de la instrucción SLEEP. Wake-Up: El dispositivo puede despertar de un SLEEP a través de uno de los siguientes eventos: 1. Reset externo en el pin MCLR 2. Reset del WDT (si está habilitado) 3. Interrupción desde el pin RB0/INT, cambio del puerto RB o escritura de la memoria EEPROM. El primer evento (reset por MCLR) causa un reset del dispositivo. Los dos siguientes eventos son considerados como la continuación del programa de interrupción. Mientras se ejecuta la instrucción SLEEP, la siguiente instrucción (PC+1) es guardada en el cache (pipeline). Cuando despierta el dispositivo, este se fija en el bit GIE. Si GIE está borrado, el dispositivo continúa la ejecución desde la siguiente instrucción. Si GIE está seteado, el dispositivo ejecuta la instrucción siguiente (que está en el pipeline) y luego salta a la dirección 04h (dirección de interrupción). En caso que la instrucción que le sigue al SLEEP no pueda ser descartada, deberá colocar un NOP siguiendo al SLEEP. Para mayor información sobre interrupciones, ver la sección 8.12 Power-down mode (SLEEP) de la hoja de datos del PIC16F84. M E M O R I A D E D A T O S E E P R O M La memoria EEPROM de datos es leíble y escribible durante la operación normal. Esta memoria no está directamente manejada como un banco de registros, sino que está indirectamente direccionada a través de una serie de registros especiales. Estos son: EECON1 EECON2 EEDATA EEADR EEDATA guarda los datos de 8 bits para lectura/escritura, y EEADR guarda la dirección de la posición de memoria EEPROM que será accedida. El PIC16F84 tiene 64 bytes de memoria EEPROM de datos con un rango de dirección de 00h a 3Fh. Para ampliar la información, referirse a la hoja de datos, sección 7.0. Para poder acceder a escribir o leer datos en esta memoria EEPROM se deberán utilizar las siguientes rutinas: Ejemplo de lectura de datos desde la EEPROM: Para leer una posición de memoria de datos, deberá escribir la dirección en el registro EEADR y luego setear el bit de control RD (EECON<0>). El dato estará disponible en el próximo ciclo, en el registro EEDATA.

8 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 8 de 11 BCF STATUS,RP0 ; Banco 0 MOVLW DIRECCION ; Dirección a leer MOVWF EEADR ; BSF STATUS,RP0 ; Banco 1 BSF EECON1,RD ; Lectura de la EEPROM BCF STATUS,RP0 ; Banco 0 MOVF EEDATA,W ; W = EEDATA Ejemplo de escritura de datos en la EEPROM: Para escribir datos en la EEPROM, el usuario deberá primero escribir la dirección en el registro EEADR y el dato en el registro EEDATA. Luego, deberá seguir una secuencia específica para iniciar la escritura para cada byte. Este riguroso método se aplica para reducir los errores de escritura en la EEPROM. Por ejemplo, ante una falla en el programa o una ejecución de código no válida, es muy difícil que alguna posición de memoria de la EEPROM se sobre-escriba, porque necesita la secuencia exacta (escribir 55h en EECON2, escribir AAh en EECON2 y, por último, setear el bit WR). Secuencia Obligatoria BSF STATUS,RP0 ; Banco 1 BCF INTCON,GIE ; Inhabilita interrupciones BSF EECON1,WREN ; Habilita la escritura MOVLW 55h ; MOVWF EECON2 ; Escribe 55h MOVLW 0AAh ; MOVWF EECON2 ; Escribe AAh BSF EECON1,WR ; Setea el bit WR ; comienza la escritura BSF INTCON,GIE ; habilita interrupciones Cuando se completa el ciclo de escritura, el bit WR (EECON1<1>) se borra por hardware y el bit EEIF (EECON1<4>) se setea. El usuario puede tanto leer este bit o habilitar la interrupción para seguir escribiendo el siguiente byte. El bit EEIF (EECON1<4>) deberá ser borrado por software. Una buena práctica de programación es verificar los datos luego de escribirlos. Esto, al igual que la escritura de la EEPROM con protección de código, lo encontrará en la hojas de datos del PIC16F84.

9 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 9 de 11 Ejemplo usando TRM0 por interrupciones ; timer1.asm ; Prende/apaga un LED conectado a RA0 cada 1 segundo utilizando interrupciones. ; ; Observar el uso del registro BaseDeTiempo, el cual se incrementa cada 8 ms, ; obteniendo varios bits que cambian de estado cada diferentes tiempos. ; En este caso solo se usa el bit 7. #include "p16f84.inc" LIST p=16f84a, r=dec, f=inhx8m CONFIG _CP_OFF & _PWRTE_OFF & _WDT_OFF & _XT_OSC ; VARIABLES BaseDeTiempo EQU 10 _w_temp EQU 11 _status_temp EQU 12 ; MACROS PushAllmacro movwf _w_temp swapf STATUS,w movwf _status_temp endm ; salvo todos los registros en interrupcion PopAll macro ; recupero todos los registros en interrupcion swapf _status_temp,w movwf STATUS swapf _w_temp,f swapf _w_temp,w endm BANK0 macro BCF STATUS,RP0 endm BANK1 macro BSF STATUS,RP0 endm ; VECTOR DE RESET ORG 0 goto main_reset ; VECTOR DE INT ORG 4 goto main_int ; Programa Principal main_reset: ; ; inicializacion de registros: ; BANK1 ; ; *** Registro OPTION ***

10 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 10 de 11 ; Bit 7: Port B Pull-Ups : None (0) ; Bit 6: Flanco de Int RB0: falling (0) ; Bit 5: TMR0 Source : Internal (0) ; Bit 4: Flanco del Tocki : falling (0) (no lo uso) ; Bit 3: Prescaler : TRM0 (0) ; Bit 2,1,0: Rate : 1:32 (100) 32us*256 = 8.192ms movlw b' ' movwf OPTION_REG movlw B' ' movwf PORTA ; bit 0 como salida BANK0 ; ; *** Registro INTCON *** ; Bit 7: Global Interrupt : Enabled (1) ; Bit 6: EEprom : Dis. (0) ; Bit 5: TMR0 : Enable (1) ; Bit 4: RB0/INT : Enable (0) (la habilito despues del DEMO) ; Bit 3: RB port change : Dis. (0) ; Bit 2,1,0: (0 por defecto) movlw b' ' movwf INTCON ; loop ; espero aprox. 1 segundo: wait1 btfss BaseDeTiempo,7 goto wait1 wait2 btfsc BaseDeTiempo,7 goto wait2 ; flanco ascendente ; flanco descendente ; invierto el LED: movlw.1 xorwf PORTA,f goto loop ; espero otro segundo... ; Programa de Interrupcion main_int: PushAll ; salvo los registros ; Como cada int es cada 8.192ms, entonces: ; ; BaseDeTiempo,0 -> 8 ms ; BaseDeTiempo,1 -> 16 ms ; BaseDeTiempo,2 -> 32 ms ; BaseDeTiempo,3 -> 65 ms ; BaseDeTiempo,4 -> 131 ms ; BaseDeTiempo,5 -> 262 ms ; BaseDeTiempo,6 -> 524 ms ; BaseDeTiempo,7 -> 1048 ms ~ 1seg! incf BaseDeTiempo,f movlw 240 ; reinicializo el timer con este valor movwf TMR0 PopAll ; recupero los registros bcf INTCON,T0IF ; arranca el timer nuevamente! retfie END

11 Microprocesadores I - Unidad 5 Hoja 11 de 11? Ejercicios y problemas: 1. Cuáles son las fuentes posibles de interrupción en un PIC 16F84? 2. Para qué hay que salvar el contexto (registros) durante una interrupción? 3. Cuales son las características mas importantes del temporizador TMR0, en un PIC 16F84? 4. Cómo se podría enmascarar la interrupción del TMR0, para que no sea interrumpido el programa principal? 5. Puede el TMR0 despertar al PIC de un SLEEP? 6. Cual oscilador utiliza en watchdog? 7. Que instrucción se deberá utilizar para que el watchdog no resetee el procesador?