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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANASISTEMAS MICROPROCESADOS I CARLOS OCAMPO FERNANDO ITAS
La familia de microcontroladores PIC Los microchip son los fabricantes
Los productos de Microchip son absorbidos en un 43% por Asia y Japn, mientras que Europa soporta el 28% Amrica el 29%
Grafico que muestra el aumento de las ventas anuales de microchip en la que destaca el porcentaje debido a los controladores
Distribucin de las ventas de microcontroladores PIC en los principales segmento* JUP mercado.
Una de las grandes ventajas de los microcontroladores de Microchip es su "migrabilidad que significa la posibilidad de cambiar de modelo de MCU y pasar a otro ms potente con ms capacidad de memoria y perifricos, la compatibilidad del software y del repertorio de instrucciones, la compatibilidad de perifricos y la de las herramientas de desarrollo.
La variabilidad de dispositivos PIC con sus distintas configuraciones
CLASIFICACION DE LOS MICROCONTROLADORES PIC
Estos microcontroladores o MCU se caracterizan por su
arquitectura Harvard con memorias de programa y de datos independientes lo que permite la accesibilidad simultnea y la diversidad en la longitud de las posiciones y el tamao de ambas memorias. Generalmente los microcontroladores se clasifican segn el tamao de los datos que maneja el repertorio de instrucciones y existen 4 grandes grupos: de 4, de 8, de 16 y de 32 bits. Microchip solo fabrican microcontroladores de 8 y de 16 bits y como se ha indicado es el lder mundial en ventas del primer grupo.
MICROCONTROLADORES PIC DE 8 BITS Se distinguen porque la longitud de los datos nativos que manejan las instrucciones es de 8 bits, que corresponde con el tamao del bus de datos y el de los registros de la CPU.
Los microcontroladores PIC se clasifican en tres grandes gamas: BASE MEDIA MEJORADA Contienen distintas capacidades de memoria, perifricos y distintos tipos de encapsulados
LA GAMA BASESe caracteriza porque responden a un juego de 33
instrucciones maquina de 12 bits de longitud cada una y dispone de una pila con solo 2 niveles
Los PIC enanos de 6 patitas tienen un gran xito comercial para resolver aplicaciones simples por su reducido volumen y precio. En ellos la alimentacin se aplica a 2 de las patitas, quedando las 4 restantes para las E/S y las funciones de sus perifricos, entre los que se encuentra un temporizador o Timer, un Comparador analgico, un CAD de 8 bits, Perro Guardin, etc.
LA GAMA MEDIA Los microcontroladores que componen esta gama responden
a un repertorio de 35 instrucciones con un formato de 14 bits de longitud cada una, teniendo la Pila 8 niveles de profundidad y disponiendo de un vector de interrupcin.
Es una gama numerosa que alcanza en la actualidad 71
modelos diferentes, que comienza con los que se hallan encapsulados con 8 patitas y llegan hasta los que tienen 68 patitas.
Principales caractersticas de los PIC de la gama base
CARACTERISTICAS DE LA GAMA MEDIA
CARACTERISTICAS DE LA GAMA MEDIA
CARACTERISTICAS DE LA GAMA MEDIA
Dispone de un repertorio de 77 instrucciones de 16 bits de
LA GAMA MEJORADA
longitud cada una, una Pila con 31 niveles de profundidad y 2 vectores de interrupcin. Los modelos PIC que conforman esta gama responden a la nomenclatura PICI8Xxxx
modelos tan potentes es palpable al ser la que ms nmero de dispositivos diferentes posee. La capacidad de la memoria de programa puede alcanzar los 128 KB, la de datos 3963 bytes y la EEPROM hasta 1 KB. Dispone de perifricos muy especializados entre los que destaca un Conversor AD de 10 bits, hasta 5 temporizadores, interfaces para comunicacin con bus I2C, SPI, USART, CAN 2.0B, etc. Entre los recursos significativos existe un multiplicador rpido hardware que permite desarrollar esta operacin en un ciclo de instruccin
MICROCONTROLADORES PIC DE 16 BITS
Microchip ha diseado nuevos dispositivos que manejan 16 bita y que integran en arquitecturas de mayor complejidad.Hay dos grandes gamas de microcontroladores de 16 bits: Gama MCU de 16 bits .- formada por las familias de dispositivos PIC24F y PIC24H. Gama DSC de 16 bits .- formada por las familias de dispositivos dsPIC30F y dsPIC33F
Gama de microcontroladores MCU de 16 BITS Es la de los modelos con nomenclatura genrica PIC24F, alcanza un rendimiento de 16 MIPS a 32 MHz, poseen la arquitectura Harvard modificada con un bus de datos e 16 bits y con instrucciones de longitud de 24 bits. Pueden manejar memorias de programa lineal de hasta 8 MB y una de datos de hasta 64 KB.
FLAHS 64-128 KBBUS DE MEMORIA
RAM 8 KBB U S P E R I F E R I C O
Temporizador 16 bits Watchdog CAD,10 bits, 16 canales
PROCESADOR DE 16 BITS Y 16 MIPS ALU-16 bit Banco de registros 16 x 16 Generacin de direcciones Registro de Desplazamiento
GP I/O UART (2) I2CTM SPITM
Multiplicador 16 x 16 JTAG y Emul. Interfaz
CONTROL DE INTERRUPC.
p
RTCC PMP
Caractersticas principalesFrecuencia Memoria de programa (bytes) Memoria de instrucciones (words) Memoria de datos (bytes) Memoria EEPROM Fuente de interrupcin Puertas E/S Temporizadores Mdulos de captura/comparacin/PWM Mdulos mejorados CCP Mdulo ECAN Comunicacin serie Comunicacin paralelo (PSP) Conversor Analgico-Digital Comparadores DC 40 MHz 128 K 42 K 8K 19 Puertas A,B,C,(E),F,G 4 1 0 1 MSSP USART mejorada No 16 canales de entrada 0 POR, BOR Instruccin de RESET Pila llena Sobrepasamiento de la Pila (PWRT,OST) # MCLR (optional) WDT
Reset y excepciones
Programacin con voltaje bajo Reset programable Brown-out Set de instrucciones Encapsulados
Si Si 76 instrucciones la mayora de 24 bits De 64 a 100 patitas
Principales caractersticas de algunos modelos de PIC de la gama MejoradaMODELO FLASH Bytes y words EEPRO RAM LINEAS Analgico N BYTES E/S ENCAPSULAD ADC COMP. bytes OS CANALES Digital Timers/ WDT COMUN. I/O FREC. MX. OSC. MHz INT. BOR/ PBOR/ PLVD ICD N de Puntos parada CCP/ nW ECCP
PIC18 PIC18F4680 65536EnhFl (82768) 1024
3328
36
4CP,44ML,44PT
11x10BIT 100KSPS
2
3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT
CAN2.CB, MI2 C/SPI, 40 EUSART MI2 C/SPI, EUSART, 40 AUSART MI2 C/SPI, EUSART, 40 AUSART MI2 C/SPI, EUSART, 40 AUSART MI2 C/SPI, EUSART, 40 AUSART 2x AUSART 40 MI2 C/SPI, 2x EUSART 40 MI2 C/SPI, EUSART MI2 C/SPI, 40 CAN2.CB 2x EUSART, 40 MI2 C/SPI, 2x EUSART, 40 MI2 C/SPI,
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
1/1
SI
PIC18F6310 8192StoFl (4096)
-
768
54
64PT
12x10BIT 100ksps
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
3/0
SI
PIC18F6410 16304StoFl (8192) -
768
54
64PT
12x10BIT 100ksps
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
3/0
SI
PIC18F6390 8192StoFl (4096)
-
768
50
64PT
12x10BIT 100ksps
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
2/0
SI
PIC18F6490 16384StoFl (8192) -
768
50
64PT
12x10BIT 100ksps
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
2/0
SI
PIC18F6520 32768EnhFl (16384) 1024 PIC18F6527 49152EnhFl (24576) 1024
2048
52
64PT
12x10BIT 80ksps 12x10BIT 100ksps
2
-
PBOR /PLVD
3
5/0
-
3936
54
64PT
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
2/3
SI
PIC18F6585 491952EnhF l 1024 (24576) PIC18F6822 65536EnhFl (82768) 1024
3328
53
64PT,68L
12x10BIT 80ksps 12x10BIT 100ksps
2
-
PBOR /PLVD
3
1/1
-
3936
54
64PT
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
2/3
SI
PIC18F6827 90304EnhFl (49152) 1024
3936
54
64PT
12x10BIT 100ksps
2
8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
2/3
SI
MODELO
FLASH Bytes y words
EEPRON RAM LINEAS bytes BYTES E/S
Analgico ENCAPSULADOS ADC CANALES
Digital COMP. Timers/ WDT COMUN. I/O
FREC. MX. OSC. MHz INT.
BOR/ PBOR/ PLVD
ICD N de Puntos parada
CCP/ ECCP
nW
PIC18 PIC18F6880 65536EnhFl (82768) 1024 PIC18F6722 131072EnhFl (65536) PIC18F8310 8192StoFl (4096) PIC18F8410 16384StoFl (8192) PIC18F8390 8192StoFl (4096) PIC18F8490 16384StoFl (8192) 3936 53 64PT,68L 12x10BIT 80KSPS 12x10BIT 100ksps 12x10BIT 100ksps 12x10BIT 100ksps 12x10BIT 100ksps 12x10BIT 100ksps 2 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 2-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 2-8BIT 1-WDT 3-16BIT 1-8BIT 1-WDT 3-16BIT 2-8BIT 1-WDT EUSART MI2 C/SPI, CAN2.CB 2x EUSART, MI2 C/SPI, MI2 C/SPI, EUSART, AUSART MI2 C/SPI, EUSART, AUSART MI2 C/SPI, EUSART, AUSART MI2 C/SPI, EUSART, AUSART 40 PBOR /PLVD 1 1/1 -
768
54
64PT
2
40
8MHz PBOR 32KHz /PLVD 8MHz PBOR 32KHz /PLVD 8MHz PBOR 32KHz /PLVD 8MHz PBOR 32KHz /PLVD 8MHz PBOR 32KHz /PLVD
3
2/3
SI
-
768
70
80PT
2
40
3
3/0
SI
-
768
70
80PT
2
40
3
3/0
SI
-
768
66
80PT
2
40
3
2/0
SI
-
768
66
80PT
2
40
3
2/0
SI
Principales caractersticas de los 13 modelos de microcontroladores PIC de 16 bits de la familia PIC24HModelo patitas FLASH (KB) RAM CANALES DMA Timer 16-bit Mdulo Capt. Mdulo Comp. ADC UART SPITM I2CTM CAN Lneas de E/S
24HJ64GP206
64
64
8
8
9
8
8
1 ADC 18 CAN. 1ADC 32 CAN. 1 ADC 18 CAN 1 ADC 32 CAN. ADC 18 CAN 1 ADC 32 CAN. 1 ADC 18 CAN 1 ADC 32 CAN. 1 ADC 18 CAN 1 ADC 32 CAN. 1 ADC 18 CAN 1 ADC 32 CAN.
2
2
1
0
53
24HJ64GP210
100
64
8
8
9
8
8
2
2
2
0
85
24HJ64GP506
64
64
8
8
9
8
8
2
2
2
1
53
24HJ64GP510
100
64
8
8
9
8
8
2
2
2
1
85
24HJ128GP206
64
128
8
8
9
8
8
2
2
2
0
53
24HJ128GP210
100
128
8
8
9
8
8
2
2
2
0
85
24HJ128GP506
64
128
8
8
9
8
8
2
2
2
1
53
24HJ128GP510
100
128
8
8
9
8
8
2
2
2
1
85
24HJ128GP306
64
128
16
8
9
8
8
2
2
2
0
53
24HJ128GP310
100
128
16
8
9
8
8
2
2
2
0
85
24HJ256GP206
64
256
16
8
9
8
8
2
2
2
0
53
24HJ256GP210
100
256
16
8
9
8
8
2
2
2
0
85
Gama de microcontroladores DSC de 16 bits Controladores Digitales de Seales constan de dos familias dsPIC30F y la dsPIC33F tiene un rendimiento de 30 MIPS cuando se alimentan con voltaje comprendido entre 4.5 y 5.5 V. Incorporan un motor DSP en el camino de datos que les permite realizar las instrucciones que realizan las operaciones matemticas tpicas de los algoritmos usados en el procesamiento digital de seales. Los PIC30F se dividen en tres categoras segn la orientacin practica. Propsito general, con 8 modelos. Control de motores, con 9 modelos. Control de sensores, con 4 modelos.
Relacin de algunos modelos de dsPIC33F destinados al Control de Motores con sus caractersticas .
Modelo
Patitas
Mem. De programa
RAM Bytes
EEPROM Bytes
Timer 16-bit
Mdulo Capt.
Mdulo Comp.
PWM
CAD 10 BITS 500 ksps
QEI
UART
SPITM
I2CTM
CAN
dsPIC30F2010
28
12K/4K
512
1024
3
4
2
6 canales
6 canales
SI
1
1
1
-
dsPIC30F3010
28
24K/8K
1024
1024
5
4
2
6 canales
6 canales
SI
1
1
1
-
dsPIC30F4012
28
48K/16K
2048
1024
5
4
2
6 canales
6 canales
SI
1
1
1
1
dsPIC30F3011
40/44
24K/8K
1024
1024
5
4
4
6 canales
9 canales
SI
2
1
1
-
dsPIC30F4011
40/44
48K/16K
2048
1024
5
4
4
6 canales
9 canales
SI
2
1
1
1
dsPIC30F5015
64
66K/22K
2048
1024
5
4
4
8 canales
16 canales
SI
1
2
1
1
dsPIC30F6010
80
144K/48K
4096
4096
5
8
8
8 canales
16 canales
SI
2
2
1
2
Los dispositivos de la familia dsPIC30F son compatibles con los dsPIC33F. Sin embargo los PIC33F se distinguen por las siguientes cualidades: 1.Se alimentan con 3.3 V aunque las E/S pueden trabajar con niveles TTL. 2.Incorporan un Controlador DMA de 8 canales. 3.Aumentan el nmero de interrupciones y excepciones. 4.Alcanzan un rendimiento de 40 MIPS. 5.Posee un interfaz para CODEC. 6.Hay modelos con 256 KB de memoria FLASH Y 30 KB de RAM.
Tabla con las caractersticas principales de algunos modelos de la familia dsPIC33FModelo patitas FLASH (KB) RAM (Kbyte) Timer 16-bit Mdulo Capt. Mdulo Comp. Convertidor ADC UART SPITM I2CTM CAN Lneas de E/S
33Fj64GP206
64
64
8
9
8
8
1 ADC 18 CAN. 1ADC 18 CAN. 1 ADC 32 CAN 1 ADC 18 CAN. ADC 24 CAN 1 ADC 32 CAN. 1 ADC 18 CAN 1 ADC 18 CAN. 1 ADC 32 CAN 1 ADC 18CAN. 1 ADC 24 CAN
2
2
1
0
53
33Fj64GP306
64
64
16
9
8
8
2
2
2
0
53
33Fj64GP310
100
64
16
9
8
8
2
2
2
0
85
33Fj64GP706
64
64
16
9
8
8
2
2
2
2
53
33Fj64GP708
80
64
16
9
8
8
2
2
2
2
69
33Fj64GP710
100
64
16
9
8
8
2
2
2
2
85
33Fj128GP206
64
128
8
9
8
8
2
2
1
0
53
33Fj128GP306
64
128
16
9
8
8
2
2
2
0
53
33Fj128GP310
100
128
16
9
8
8
2
2
2
0
85
33Fj128GP706
64
128
16
9
8
8
2
2
2
2
53
33Fj128GP708
80
128
16
2
2
2
2
69
33Fj128GP710
100
128
16
9
8
8
1 ADC 32 CAN. 1 ADC 32 CAN. 1 ADC 32 CAN 1 ADC 32 CAN.
2
2
2
2
85
33Fj256GP506
64
256
16
9
8
8
2
2
2
1
53
33Fj256GP510
100
256
16
9
8
8
2
2
2
1
85
33Fj256GP710
100
256
30
9
8
8
2
2
2
2
85
Diagrama de bloque de la estructura interna de los PIC33F .FLAHS 64-256 KBBUS DE MEMORIA B U S ALU-16 bit Banco de registros 16 x 16 Generacin de direcciones Registro de Desplazamiento Acumuladores A y B P E R I F E R I C O CAD, CAD,
RAM 8 -30 KB
DMATemporizador de 16bits Watchdog12 bits, 16 canales 12 bits, 16 canales
UART (2) I2CTM SPITM CAN(1-2) CODEC I/F Control de Motores
Multiplicador 17 x 17 JTAG y Emul. Interfaz MOTOR DSP
PRIGRAMAR PIC ES FACIL Enunciado Comenzaremos con el PIC16F84, el programa debe mostrar cuando el valor lgico que introducimos ambos interruptores es cero, para ello si los dos interruptores introducen por la puerta A nivel lgico 0, los leds de la puerta B deben encenderse, y en los dems casos permanecer apagados. Esquema elctrico
R110k
R510k
C1 U122 pF
SW2SW-SPST
X1
16 15
C222 pF
CRYSTAL 4
OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT MCLR
RA0 RA1 RA2 RA3 RA4/T0CKI RB0/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7
17 18 1 2 3 6 7 8 9 10 11 12 13
SW1SW-SPST
R210k
D1DIODE
PIC16F84A
R4330
R3330
RESET
Organigrama del ejercicio
INICIALIZACION PA ENTRADA PB SALIDA
RA1 Y RA2 =0?
APAGAR LEDs
ENCENDER LEDs
PROGRAMA 1.Tanto las directivas como las etiquetas se escribirn con maysculas as como las instrucciones escritas en minsculas. 2.Las instrucciones debern tabularse con respecto a las etiquetas 3.Se pondrn comentarios que aclaren el contenido de instrucciones y rutinas.LIST RADIX INCLUDE ORG registros internos en goto ORG INICIO bsf clrf movwf bcf clrf clrf movf btfss goto goto APAGAR ENCENDER clrf movlw goto movwf goto END PORTB 0xFF HEX P16F84.INC 0x00 INICIO 0x05 STATUS.RP0 TRISB b00000110 STATUS,RP0 PORTB PORTA PORTA.W STATUS.Z APAGAR ENCENDER BUCLE PORTB BUCLE P=16F84 ;procesador ;sistema de numeracin ;hexadecimal ;se incluye la definicin de ;una librera ;inicio en el vector de ;Reset :va a la primera instruccin ;del programa ;salta el vector de ;Interrupcin ;cambio al banco 1 ;puerta B como salida ;RA1-RA2 entradas ;los ;Se indica el tipo de
;cambio a banco 0 ;borrado de leds :borrado de lnea no :utilizadas de puerta A ;puerta A -W ;comprobacin de Z=1 ;si RA1-RA2 no son 0 ;si RA1-RA2 son o ;se apagan los leds ;para volver a comprobar ;fin del programa
Utilizacin del ensamblador MPASM
Grabacin y prueba del un programa en el Micro PIC Trainer Este sistema esta ideado para grabar en el microcontroladores el programa, una vez ensamblado y convertido en formato HEX, y probar posteriormente dicho programa utilizando los perifricos de que dispone.
Disear con PIC es fcil Vamos a presentar dos sensores que aunque muy utilizados en diversos aparatos que manejamos a diario, no eran soportados directamente por el PICF84. los nuevos PIC F87x, al disponer de Conversor A/D, pueden usarlos cmodamente. El sensor de luminosidad : LDR Es un elemento cuya resistencia entre bornes vara en funcin de la luz que incide sobre su superficie, es un elemento sin polaridad. El sensor de temperatura estndar: LM35 Su tensin de salida es proporcional a la temperatura en una proporcin de 10mV/C. Su rango de funcionamiento esta comprendido entre 0 C y 100 C Su tensin de funcionamiento Vs esta entre +4 VDC Y+30 VDC. Su precisin es de 0.9 C
ASPECTO UN LDR
Y UN CIRCUITO PRACTICO DE
Tabla de valores LM35SENSOR LM335A PRC100 RANGO -40C_100C -40C_150C INCREMENTO 0.10 mV/C 0 C_100W 100 C_138.5W Precisin debido a su comportamiento lineal resistente Reducido tamao y rpida respuesta En circuitos de aviso. Proteccin contra sobretensiones y sobrecorrientes PROPIEDADES
PT100 PTC(Coeficiente de Temperatura positivo)
-50C_500C Diferentes
100W_0 C Baja resistencia a baja temperatura y aumenta rpidamente al superar la temperatura de referencia
NTC(Coeficiente de Temperatura Negativo)
diferentes
Alta resistencia a baja temperatura y al contrario
Buena fiabilidad a bajo costo. Muy empleados en electrodomsticos Altas temperaturas. Elevada vida til Espacios reducidos
Termopar tipo N
-50C_400C
La patita +Vs debe conectar ala tensin positiva comprendida entre +4V y +30 V. GND ser conectada a 0V y Vout se conectara ala lnea correspondiente del PIC. Ha este llegar un voltaje proporcional a la temperatura captada, que ser convertida en un valor binario para su posterior tratamiento
BIBLIOGRAFIAMICROCONTROLADORES PIC. Diseo practico de aplicaciones SEGUNDA PARTE: PIC 16F87X,PIC 18FXXXX.Segunda Edicin. Segundo Angulo, Susana Romero, Mc Graw Hill. Espaa
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