Características generales en el PIC16F877

Transcripción

1 Módulo de Conversión / TEUniversidad de Oviedo 1 Módulo de Conversión / Características generales en el PIC16F877 Ocho canales de conversión. Cinco pines de PORT y los tres de PORTE. Convierte la señal analógica en un número digital de 10 bits. Tensión de referencia seleccionable por software. Puede ser V o la tensión aplicada en los pines R2 y/o R3. Posibilidad de seguir funcionando cuando el PIC está en modo SLEEP. Hay 11 registros asociados a este periférico. efinición de pines de entrada TRIS PORT TRISE PORTE Manejo de interrupciones INTCON PIE1 PIR1 Control del conversor / CON0 CON1 RESH RESL TEUniversidad de Oviedo 2 1

2 Módulo de Conversión / Estructura interna R0/N0 R1/N1 R2/N2/ R3/N3/+ R5/N4 RE0/N5 RE1/N6 RE2/N CHS2:CHS0 PCFG3:PCFG0 V Convertidor / V IN (Input Voltage) + PCFG3:PCFG0 TEUniversidad de Oviedo 3 Módulo de Conversión / Registro CON0 (1Fh) PIC16F87x y versiones antiguas CS1 CS0 CHS2 CHS1 CHS0 GO/ONE ON bit 76 CS1:CS0: Selección del reloj para la conversión / 00 = f OSC / 2 01 = f OSC / 8 10 = f OSC / = f RC bit 53 CHS2:CHS0: Selección del canal de conversión 000 = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal 7 bit 2 GO/ONE: Estado de la conversión Si ON=1: 1 = Conversión en progreso 0 = Conversión finalizada bit 0 ON: Bit de encendido del convertidor / 1 = Módulo / encendido 0 = Módulo / apagado TEUniversidad de Oviedo 4 2

3 Módulo de Conversión / Registro CON0 (1Fh) PIC16F87x CS1 CS0 CHS2 CHS1 CHS0 GO/ONE ON bit 76 CS1:CS0: Selección del reloj para la conversión / junto con CS2 que está en CON1 CS2= 0 00 = f OSC / 2 01 = f OSC / 8 10 = f OSC / = f RC CS2= 1 00 = f OSC / 4 01 = f OSC / = f OSC / = f RC bit 53 CHS2:CHS0: Selección del canal de conversión 000 = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal 7 bit 2 GO/ONE: Estado de la conversión Si ON=1: 1 = Conversión en progreso 0 = Conversión finalizada bit 0 ON: Bit de encendido del convertidor / 1 = Módulo / encendido 0 = Módulo / apagado TEUniversidad de Oviedo 5 Módulo de Conversión / Registro CON1 (9Fh) PIC16F87x y versiones antiguas FM PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 bit 7 FM: Selección de formato del resultado 1 = juste a la derecha 0 = juste a la izquierda bit 30 PCFG3:PCFG0: Configuración de las entradas al módulo / PCFG3: PCFG x N7 RE2 N6 RE1 N5 RE0 N4 R5 N3 R3 N2 R N1 R1 N0 R0 TEUniversidad de Oviedo 6 3

4 Módulo de Conversión / Registro CON1 (9Fh) PIC16F87x FM CS2 PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 bit 7 bit 6 bit 30 FM: Selección de formato del resultado 1 = juste a la derecha 0 = juste a la izquierda CS2: Selección de reloj para conversión / junto con CS1 y CS0 véase carga del registro CON0 en PIC16F87x PCFG3:PCFG0: Configuración de las entradas al módulo / PCFG3: PCFG x N7 RE2 N6 RE1 N5 RE0 N4 R5 N3 R3 N2 R N1 R1 N0 R0 TEUniversidad de Oviedo 7 Módulo de Conversión / Registro INTCON (0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh) GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF bit 7 bit 6 GIE: Habilitación global de interrupciones PEIE: Habilitación de interrupciones de periféricos Registro PIE1 (8Ch) PSPIE IE RCIE TXIE SSPIE CCP1IE TMR2IE TMR1IE bit 6 IE: Habilitación de la interrupción del convertidor / Registro PIR1 (0Ch) PSPIF IF RCIF TXIF SSPIF CCP1IF TMR2IF TMR1IF bit 6 IF: Flag de la interrupción del convertidor / 1 = Conversión / completada. 0 = Conversión / aún no completada. TEUniversidad de Oviedo 8 4

5 Módulo de Conversión / Pasos en una conversión / 1. Configurar el módulo /. efinir entradas analógicas y tensión de referencia. (CON1) Seleccionar el canal de la conversión. (CON0) Seleccionar el reloj de la conversión. (CON0) Encender el módulo /. (CON0) 2. Configurar la interrupción por conversión /. Bajar el flag IF. (PIR1) Habilitar la interrupción del convertidor /. (PIE1) Habilitar las interrupciones de los periféricos. (INTCON) Habilitar la máscara global de interrupciones. (INTCON) 3. Esperar a que transcurra el tiempo de adquisición. Tiempo necesario para capturar el valor analógico a convertir. Los valores típicos del tiempo de adquisición son del orden de 20µs. TEUniversidad de Oviedo 9 Módulo de Conversión / 4. Comenzar la conversión. Poner a 1 el bit GO/ONE. (CON0) No activar este bit a la vez que se enciende el convertidor / 5. Esperar a que se complete la conversión /. a) Controlando cuándo el bit GO/ONE se pone a 0. b) Esperando a que llegue la interrupción del convertidor. 6. Leer el resultado de la conversión. isponible en los registros RESH:RESL. Bajar el flag IF si se están usando interrupciones. 7. Llevar a cabo la siguiente conversión. Volver al paso 1 ó 2, según convenga. Espera mínima antes de empezar la siguiente adquisición: 2 T (Esta espera no es necesaria en el PIC16F87x porque el interruptor de captura se cierra en cuanto se obtiene el resultado) T : Tiempo necesario para la conversión de un bit. 10 TEUniversidad de Oviedo 5

6 Módulo de Conversión / Tiempo de adquisición Tiempo necesario para cargar el condensador de mantenimiento (C HOL ). V R S N X R IC 1K SS R SS V C PIN 5pF I FUGS ±500n C HOL 120pF Máxima impedancia recomendada para la fuente: 10K. En estas condiciones, TCQ=mplifier Settling Time +Hold Capacitor Charging Time +Temperature Coefficient =TMP + TC + TCOFF =2μs + TC + [(Temperature 25 C)(0.05μs/ C)] TC = CHOL (RIC + RSS + RS) Ln(1/2047) = 120pF (1k. + 7k. + 10k.) Ln( ) = 16.47μs TCQ=2μs μs + [(50 C 25 C)(0.05μs/ C) = 19.72μs 20µs Mientras no se complete la conversión, no empieza otra adquisición. Esperar T CQ : a) tras una conversión b) tras seleccionar un nuevo canal c) tras encender el módulo /. TEUniversidad de Oviedo 11 Módulo de Conversión / Tiempo de conversión La conversión de 10 bits dura 12 T. T ciclo T T T T T T T T T T T T b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 Comienza la conversión Se abre SS (típ. 100ns) GO/ONE 1 Se carga RES Se pone GO/ONE a 0 Se levanta el flag IF C HOL conectado a entrada analógica T configurable en CON0 (reloj de la conversión). T =2 T OSC T =8 T OSC T =32 T OSC T =2µs 6µs (típ. 4µs) También T =4 T OSC T =16 T OSC T =64 T OSC en PIC16F87x Para un funcionamiento correcto se necesita un valor mínimo de T =1,6µs. TEUniversidad de Oviedo 12 6

7 Módulo de Conversión / Tiempo de conversión y Tiempo de adquisición Fijo: 12 T 2 T PIC16F87x y en versiones antiguas epende de Rs externa T. de conversión El interruptor de muestreo se abre al cabo de 100ns de GO=1 T. de adquisición Interruptor de muestreo cerrado para alcanzar el nuevo valor a convertir Inicio de conversión GO/ONE 1 SS R SS CONICIÓN a cumplir: Fin de conversión GO/ONE 0 Interruptor abierto C HOL Int. abierto T muestreo > T conversión + 2T +T adquisición Int. cerrado Interruptor cerrado t SS R SS partir de aquí es posible una nueva conversión C HOL esde el fin de conversión hasta que se vuelve a cerrar el interruptor transcurren 2T TEUniversidad de Oviedo 13 Módulo de Conversión / Tiempo de conversión y Tiempo de adquisición PIC16F87x Fijo: 12 T T. de conversión El interruptor de muestreo se abre al cabo de 100ns de GO=1 epende de Rs externa T. de adquisición Interruptor de muestreo cerrado para alcanzar el nuevo valor a convertir SS R SS C HOL SS R SS C HOL partir de aquí se podría lanzar una nueva conversión porque ya se ha alcanzado el valor de la tensión a convertir Inicio de conversión GO/ONE 1 Fin de conversión: Se cargan RESH:RESL Se pone GO/ONE a 0 Se levanta el flag IF V analógica CONICIÓN a cumplir: T muestreo > T conversión + T adquisición t. conversión t. adquisición V condensador t TEUniversidad de Oviedo 14 7

8 Módulo de Conversión / Función de transferencia La primera transición tiene lugar cuando la tensión analógica de entrada alcanza el valor + (+ )/1024 1LSb. 11 bits 400h 3FFh 3FEh 3Fh 3FCh 004h 003h 002h 001h 000h ( ) (+ ) 1 LSb 2 LSb 3 LSb 4 LSb 1021 LSb 1022 LSb 1023 LSb 1024 LSb TEUniversidad de Oviedo 15 Módulo de Conversión / Ejemplo: Configuración para conversión de la tensión analógica presente en el canal 3 (R3/N3) Registro CON1 (9Fh) FM 1 PCFG3 0 PCFG2 0 PCFG1 1 PCFG0 0 bit 7 bit 30 FM: Selección de formato del resultado 1 = juste a la derecha 0 = juste a la izquierda PCFG3:PCFG0: Configuración de las entradas al módulo / PCFG3: PCFG x N7 RE2 N6 RE1 N5 RE0 N4 R5 N3 R3 N2 R N1 R1 N0 R0 TEUniversidad de Oviedo 16 8

9 Módulo de Conversión / Registro CON0 (1Fh) y reloj T a partir de la red RC interna CS1 1 CS0 1 CHS2 0 CHS1 1 CHS0 1 GO/ONE 0 ON 1 bit 76 CS1:CS0: Selección del reloj para la conversión / 00 = f OSC / 2 01 = f OSC / 8 10 = f OSC / = f RC bit 53 CHS2:CHS0: Selección del canal de conversión 000 = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal = Canal 7 bit 2 GO/ONE: Estado de la conversión Si ON=1: 1 = Conversión en progreso 0 = Conversión finalizada bit 0 ON: Bit de encendido del convertidor / 1 = Módulo / encendido 0 = Módulo / apagado TEUniversidad de Oviedo 17 Módulo de Conversión / Módulo / durante el modo SLEEP El módulo / puede funcionar durante el modo dormido si se selecciona como reloj para la conversión el RC interno (CS1:CS0 = 11). Cuando se escoga como reloj el RC, el módulo / espera 1 ciclo de instrucción antes de iniciar la conversión. Esto permite que se ejecute la instrucción SLEEP, lo cual elimina todo posible ruido de conmutación (debido al paso de normal a dormido) en la conversión. Cuando se haya completado la conversión, el bit GO/ONE se pone a 0 y el resultado se carga en los registros RES. Si la interrupción del conversor / está habilitada (IE y PEIE a 1 ) el dispositivo se despertará. Si no estuviera habilitada, el módulo / se apagará aunque el bit ON siga a 1. Si la fuente de reloj para la conversión no es la RC interna, una instrucción SLEEP provocará que la conversión que se este ejecutando se aborte y que el módulo / se apague aunque el bit ON siga a 1. TEUniversidad de Oviedo 18 9

10 Módulo de Conversión / Efectos de un RESET sobre el módulo / Un RESET del dispositivo provoca que los registros del módulo / se inicialicen a los valores indicados en la tabla. Por tanto, un RESET provoca que el módulo / se apague y que cualquier conversión que se estuviera realizando cuando se produce el RESET se aborte. Todos los pines asociados al módulo / pasan a ser entradas analógicas. Los valores acumulados en RESH:RESL no se modifican por un PowerOnReset. El valor que contendrán los registros RESH:RESL tras un POR serán desconocidos inicialmente. TEUniversidad de Oviedo 19 Módulo de Conversión / Ejemplo sencillo de uso del modulo / (1 solo canal e interrupciones) Este es un programa ejemplo de uso del conversor / en un PIC16F877, donde se usa un solo canal (CH0) y se usan interrupciones El conversor / se configura como sigue: Vref = +5V interna. / Osc. = RC interna Canal / = CH0 Se puede usar como Hardware para probar este ejemplo la tarjeta PICEM II. El programa convierte el valor del potenciometro conectado a R0 en 10 bits, de los que los 8 bits más significativos se muestran en los leds conectados al PORTB. include <P16F877.INC> TEMP equ 20h Variable de almacenamiento temporal ORG 0x00 Vector de Reset goto start org 0x04 Vector de interrupción goto service_int org 0x10 start movlw 0FFh PORTB = b movwf PORTB bsf STTUS,RP0 Banco 1 movwf TRIS PORT son entradas clrf TRISB PORTB son salida bcf STTUS,RP0 Banco 0 call Initialize call Setupelay elay para Tad bsf CON0,GO Inicia conversión / loop goto loop Rutina de interrupción /: muestra valor en los leds del PORTB service_int btfss PIR1,IF Interrupcion del modulo /? retfie Si no retornamos movf RESH,W Cojo los 8 bits altos de la conversión movwf PORTB los muestro en los LES del PORTB bcf PIR1,IF Reseteo el flag call Setupelay elay de adquisición call Setupelay mayor de 20 us bsf CON0,GO lanzo una nueva conversión retfie retorno, habilito GIE Initialize, inicializa el modulo /. Selecciona CH0 a CH3 como entradas analógicas, reloj RC y lee el CH0. Initialize bsf STTUS,RP0 Banco 1 movlw B' ' R0,R1,R3 entradas analogicas movwf CON1 Justificado a la izquierda 8 bits mas significativos en RESH bsf PIE1,IE Habilitamos interrupciones / bcf STTUS,RP0 Banco 0 movlw 0C1h Oscilador RC, Entrada analógica CH0 movwf CON0 Modulo / en funcionamiento bcf PIR1,IF Limpio flag interrupción bsf INTCON,PEIE Habilito interrupciones de perifericos bsf INTCON,GIE Habilito interrupciones globales return Esta rutina es un retardo software de más de 10us si se usa un oscilador de 4MHz que se usa para asegurar un tiempo de adquisición de más de 20 us antes de lanzar una nueva conversión. Setupelay movlw 3 Carga Temp con 3 movwf TEMP S decfsz TEMP, F Bucle de retardo goto S return EN TEUniversidad de Oviedo 20 10