_PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Básicos

7/31/2019 _PROGRAMACION DE PICS I - Conceptos Bsicos

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Taller de Programacin de PICs. 1

Taller de Programacin de PICs

Conceptos Bsicos

Universidad Veracruzana

Facultad de IngenieraM. C. Adrin Snchez Vidal

Octubre de 2009


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Conceptos Bsicos

1. Introduccin.

2. Sistemas Numricos.

3. Conversin entre sistemas numricos.

4. Cdigos Binarios.

5. Diferencia entre P y C.

6. Conceptos bsicos.

7. Memoria de Programa.

8. Memoria de Datos RAM.

9. Procesador.

10. Perifricos.


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Introduccin

Los microcontroladores estn conquistando el mundo, puesto quese encuentran presente en nuestro trabajo, casa y vida en general.

Se pueden encontrar controlando el funcionamiento de los ratones

y teclados de las computadoras, en telfonos, hornos de

microondas y televisores de nuestro hogar.

Pero la invasin acaba de comenzar, y este siglo XXI ser testigo

de la conquista masiva de estos diminutos computadores, que

gobernarn la mayor parte de los aparatos que se fabrican y

usamos los humanos.


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Base de un sistema numrico

La base de un sistema numrico es el nmero de dgitos diferentes

usados en ese sistema.

Base Sistema Notacin Dgitos

2 Binario 102= (10)2 0, 1

8 Octal 108= (10)8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

10 Decimal 10= (10)10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

16 Hexadecimal 10H= (10)16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

Sistemas Numricos


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Conteo de sistemas numricos

DECIMAL BINARIO OCTAL HEXADECIMAL0

1

2

3

45

6

7

8

9

1011

12

13

14

15

16

Sistemas Numricos

0

1

10

11

100101

110

111

1000

1001

10101011

1100

1101

1110

1111

10000

0

1

2

3

45

6

7

10

11

1213

14

15

16

17

20

0

1

2

3

45

6

7

8

9

AB

C

D

E

F

10


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Sistemas Numricos

Notacin posicional

Al escribir un nmero, la posicin de cada dgito indica su peso

relativo. En la base run nmero N de n dgitos en la parte entera

y m dgitos en la parte fraccionaria en esta notacin se escribe:

En esta notacin el dgito de ms a la izquierda (an-1) es decir, el

que pesa ms se denomina dgito ms significativo (MSD), en

forma similar al de ms a la derecha (a-m); es decir, el que pesamenos se le llama dgito menos significativo (LSD). Ejemplos:

1025H, 235.38, 100012, 100

N=(an-1 a n-2 .... a1 a0. a-1 .... a -m)


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Conversin de baser a base 10

Conversin entre sistemas numricos

Ejemplos: Convertir (B2A)16 y (11010)2a base 10.

Expresando el nmero en notacin polinomial usando base 10

para representar cada cantidad involucrada en dicha notacin:

(B2A)16 = (11*162 + 2*161 + 10*160)10

= (11*256 + 2*16 + 10 )10

= (2858)10

Posicin 3 2 1

Peso 162 161 160

Valor 256 16 1

B 2 A



Conversin de baser a base 10


Ejemplos: Convertir (B2A)16 y (11010)2a base 10.

Expresando el nmero en notacin polinomial usando base 10

para representar cada cantidad involucrada en dicha notacin:

(11010)2 = 1*24 + 1*23 + 0*22 + 1*21 + 0*20

=16 + 8 + 0 + 2 = (26)10

Posicin 5 4 3 2 1

Peso 24 23 22 21 20

Valor 16 8 4 2 1

1 1 0 1 0

UsandoNbits se puede representar nmeros decimales desde 0

a 2N-1, un total de 2Nnmeros.



Conversin de base 10 a base q


Al dividir N=(an-1an-2... a1a0)rentre robtenemos como cocienteN1 y como residuo de la divisin a0. En forma similar sidividimos N1=(an-1an-2...a1)rentre robtendremos como cociente

N2=(an-1an-2...a2)ry como residuo a1 y as sucesivamente.

Para obtener los n dgitos deNen base rse debern obtener los n

residuos de n divisiones sucesivas entre r. Obtenindose en elorden de LSD a MSD.




Ejemplos: Convertir 2510 a base 2, 8 y 16.

Cociente ResiduoDivisin 2 25

Primera 12 a0= 1 LSB

Segunda 6 a1= 0

Tercera 3 a2= 0

Cuarta 1 a3= 1Quinta 0 a4= 1 MSB


2510 = 110012




Ejemplos: Convertir 2510 a base 2, 8 y 16.

Cociente Residuo

8 25

Primera 3 a0= 1

Segunda 0 a1= 3


2510 = 318

Cociente Residuo16 25

Primera 1 a0= 9

Segunda 0 a1= 1

2510 = 19H




Cuando una de las bases involucradas en la conversin es una

potencia entera de la otra la conversin se vuelve muy sencilla,

ya que se puede realizar en un slo paso expresando cada dgito

del nmero en base rkusando kdgitos de base r.

Adems, este procedimiento no requiere que se realice operacin

aritmtica de ningn tipo.

Conversin de baserk a baser




Ejemplo: ConvertirN= (10111011110)2 a base 8 y base 16.


Como 8 = 23, basta con representar cada 3 dgitos del nmero

binario en octal como se muestra a continuacin:N= 10 111 011 110

6372

N= 27368

Sin embargo, dado que 16 = 24

, ahora se emplean grupos de 4dgitos del nmero binario en hexadecimal, como sigue:

N= 101 1101 1110

ED5

N= 5DEH




Ejercicios: Convertir los siguientes nmeros a su equivalente enoctal, hexadecimal ambos.


1. 111011101110012

,

2. 100010000111102,

3. 1101010011011012,

4. 10101011101012,



Cdigos binarios

Un dispositivo muy generalizado por su sencillez y bajo costo en

dispositivos digitales de visualizacin es el exhibidor o display de siete

segmentos, el cual consiste en un arreglo de siete indicadores

luminosos (LEDs) u opacos (cristal lquido) arreglado como se

muestra en la siguiente figura. Existen dos tipos de exhibidores de sietesegmentos construidos con LEDs, estos son los de nodo comn y los

de ctodo comn.

Cdigo BCD a 7 segmentos

a

g

d

bf

ce

Arreglo de 7 segmentos

a b c d e f g

Ctodo comna b c d e f g

nodo comn



Cdigos binarios

En la siguiente tabla se muestra el cdigo de 7 segmentos paraun display de nodo comn para los dgitos decimales y elequivalente en BCD:

Cdigo BCD a 7 segmentos

N BCD a b c d e f g Display0 0000 0 0 0 0 0 0 1 0

1 0001 1 0 0 1 1 1 1 1

2 0010 0 0 1 0 0 1 0 2

3 0011 0 0 0 0 1 1 0 3

4 0100 1 0 0 1 1 0 0 45 0101 0 1 0 0 1 0 0 5

6 0110 0 1 1 1 1 1 1 6

7 0111 0 0 0 1 1 1 1 7

8 1000 0 0 0 0 0 0 0 8

9 1001 0 0 0 0 1 0 0 9

a

g

d

bf

ce

Arreglo de7 segmentos



Diferencia entre P y C

Un microcontrolador es un circuito integrado programable (PIC)que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea

para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y,

debido a su pequeo tamao suele incorporarse al propio

dispositivo que gobierna (embedded controller).

El microcontrolador es un computador dedicado, en su memoriaslo reside un programa destinado a gobernar una aplicacin

determinada; sus lneas de entrada/salida soportan las conexiones

de sensores y actuadores del dispositivo a controlar.

Una vez programado y configurado el C, solamente sirve para

gobernar la tarea asignada.



Diferencia entre P y C

Por otro lado, el microprocesador es un circuito integrado que

contiene solamente la unidad central de procesos o CPU

(procesador).

La memoria, los puertos y todos los dems perifricos son

exteriores, accesndose a ellos a travs de los buses dedirecciones, datos y control, razn por la cual se dice que un P es

un sistema abierto pues su configuracin vara dependiendo de laaplicacin a la que se destine.

Sin embargo, un microcontrolador (PICs) es una unidad que

posee en su interior al microprocesador y a los perifricos y

elementos indispensables para que pueda funcionar como una

microcomputadora en un solo chip.



Conceptos bsicos

Otra caracterstica de los procesadores PIC es el uso de un

conjunto de instrucciones del tipo RISC (Reduced InstructionSet Computer). Con el RISC se suele ejecutar la mayora de lasinstrucciones con un solo pulso del clock.

Con las instrucciones que se usan en otros equipos del tipo CISC(Complex Instruction Set Computer), se logra instrucciones mspoderosas, pero a costa de varios ciclos del clock. En el bien

conocido procesador 68HC11 de Motorola se requieren a veceshasta 5 ciclos del clock para ejecutar una instruccin.



Conceptos bsicos

La arquitectura tradicional de computadoras y

microprocesadores se basa en el esquema propuesto por JohnVon Neumann, en el cual la unidad central de proceso, o CPU,esta conectada a una memoria nica que contiene lasinstrucciones del programa y los datos.

El tamao de la unidad de datos o instrucciones est fijado por elancho del bus de la memoria. Es decir que un microprocesador de

8 bits, que tiene adems un bus de 8 bits que lo conecta con la

memoria, deber manejar datos e instrucciones de una o ms

unidades de 8 bits (bytes) de longitud.


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Conceptos bsicos

Por otro lado, la arquitectura Harvard, consiste simplemente

en un esquema en el que el CPU est conectado a dos memoriaspor medio de dos buses separados. Una de las memoriascontiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada

Memoria de Programa. La otra memoria solo almacena los datosy es llamadaMemoria de Datos.

Los buses son independientes y pueden ser de distintos anchos.

Para un procesador de Set de Instrucciones Reducido, o RISC(Reduced Instruccin Set Computer), el set de instrucciones y el

bus de la memoria de programa pueden disearse de manera tal

que todas las instrucciones tengan una sola posicin de memoria

de programa de longitud.

CPUMEM

DATOS

MEM

PROG


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Memoria de Programa

El " PIC 16F84 " es un MICROCONTROLADOR con memoria

de programa tipo FLASH, lo que representa gran facilidad en el

desarrollo de prototipos y en su aprendizaje ya que no se requiere

de borrado con luz ultravioleta como las versiones EPROM sino,

permite reprogramarlo nuevamente sin ser borrado conanterioridad.

El PIC 16C84 es un microcontrolador de la familia MICROCHIP,

totalmente compatible con el PIC 16F84. Su principalcaracterstica es que posee memoria "EEPROM" en lugar de

memoria Flash, pero su manejo es igual.


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Memoria de Programa

EL PIC16F84 tiene una memoria de 1 Kbyte de longitud conpalabras de 14 bits.


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Memoria de Programa

Como el PIC16F84 tiene un contador de programa de 13 bits, tieneuna capacidad de direccionamiento de 8K x 14, pero solamente

tiene implementado el primer 1K x 14 (000h hasta 03FFh). Si se

direccionan posiciones de memoria superiores a 3FFh se causar

un solapamiento o desborde con el espacio del primer 1K.

Vector de Reset

Cuando ocurre un reset o se enciende el microcontrolador, el

contador de programa se pone en ceros (000h). Por esta razn, en

la primera direccin del programa se debe escribir todo lo

relacionado con la iniciacin del mismo.


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Memoria de Programa

Vector de Interrupcin

Cuando el microcontrolador recibe una seal de interrupcin el

contador de programa apunta a la direccin 04h de la memoria de

programa, por eso all se debe escribir toda la programacinnecesaria para atender dicha interrupcin.


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Memoria de Datos RAM

Para seleccionar qu banco setrabaja en un momento

determinado se utiliza el bit

RP0 del registro STATUS.

Con RP0=0 se accede albanco 0, mientras que con

RP0=1 se accede al banco 1.


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Registros de Funcin especial


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El registro INTCON contiene los bits para habilitar cada una de

las fuentes de interrupcin.


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02h o PCL: CONTADOR DE PROGRAMA (PC). Contiene ladireccin de la prxima instruccin a ejecutar. Se incrementa

automticamente al ejecutar cada instruccin, de manera que la

secuencia natural de ejecucin del programa es lineal, una

instruccin despus de la otra.

Algunas instrucciones de control, cambian el contenido del PC

alterando la secuencia lineal de ejecucin. Dentro de estas se

encuentran el GOTO y el CALL que permiten cargar en forma

directa un valor constante en el PC haciendo que el programa salte acualquier posicin de la memoria. Otras instrucciones de control son

los SKIP o salteos condicionales, que producen un incremento

adicional del PC si se cumple una condicin especifica, haciendo que

el programa saltee, sin ejecutar, la instruccin siguiente.


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04h o FSR: REGISTRO SELECTOR DE REGISTROS. En asociocon el registro IND0, se utiliza para seleccionar indirectamente los

otros registros disponibles. Mientras que los antecesores del PIC

16F84 solo posean 5 bits activos, en este microcontrolador se poseen

solo 8 bits. Si en el programa no se utilizan llamadas indirectas, este

registro se puede utilizar como un registro de propsito general.

05h o PORTA: PUERTO DE ENTRADA/SALIDA DE 5 BITS(RA0~ RA4). Este puerto al igual que todos sus similares en los PIC,

puede leerse o escribirse como si se tratara de un registro cualquiera.El registro que controla el sentido (entrada o salida) de los pines de

este puerto esta localizado en la pagina 1 (Banco 1), en la posicin

85h y se llama TRISA.


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06h o PORTB: PUERTO DE ENTRADA/SALIDA DE 8 BITS

(RB0~RB7). Al igual que en todos los PIC, este puede leerse oescribirse como si se tratara de un registro cualquiera; algunos de sus

pines tienen funciones alternas en la generacin de interrupciones. El

registro de control para la configuracin de la funcin de sus pines se

localiza en la pagina 1 (Banco 1), en la direccin 86h y se llama

TRISB.

08h o EEDATA: REGISTRO DE DATOS DE LA EEPROM. Esteregistro contiene el dato que se va a escribir en la memoria

EEPROM de datos o el que se ley de sta.09h o EEADR: REGISTRO DE DIRECCION DE LA EEPROM.Aqu se mantiene la direccin de la EEPROM de datos que se van a

trabajar, bien sea para una operacin de lectura o para una de

escritura.

i d


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Registro STATUSContiene el estado aritmtico de la ALU, el estado del reset y los

bits para seleccin del banco.

Donde:L=bit de lectura

E=bit de escritura

0/1/x=Valor despus de un RESET

M i d D RAM


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M i d D RAM


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85h o TRISA: REGISTRO DE CONFIGURACION DELPUERTO A. Es el registro de control para el puerto A. Un "cero"

en el bit correspondiente al pin lo configura como salida, mientras

que un "uno" lo hace como entrada.

86h o TRISB: REGISTRO DE CONFIGURACION DELPUERTO B. Es el registro de control para el puerto B. Un "cero"

en el bit correspondiente al pin lo configura como salida, mientras

que un "uno" lo hace como entrada.

Adems, el PIC cuenta con una memoria EEPROM con una

capacidad de almacenamiento de datos de 64 bytes, capaz de

mantenerlos por ms de 40 aos, y soporta mucho ms de 1,000

ciclos de grabado y borrado.

P d


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Procesador

Dada la necesidad de conseguir elevados rendimientos en elprocesamiento de las instrucciones, el PIC16F84 cuenta con un

procesador de arquitectura Harvard.

68 bytes de RAM

64 bytes de EEPROM

P d


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Procesador

Arquitectura tradicional Arquitectura ortogonal

P d


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Procesador

Se puede observar que la principal diferencia entre ambasarquitecturas radica en la ubicacin del registro de trabajo, que

para los PICs se denomina W (Working Register), y para los

tradicionales es el Acumulador (A).

En los microcontroladores tradicionales todas las operaciones se

realizan sobre el acumulador, cuya salida esta conectada a una delas entradas de la ALU, por lo tanto el resultado de cualquieroperacin siempre quedar en este registro. Para operar sobre un

dato de memoria, luego realizar la operacin siempre hay quemover el acumulador a la memoria con una instruccin adicional.

P d


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Procesador

En los PIC, la salida de la ALU va al registro W y tambin a lamemoria de datos, por lo tanto el resultado puede guardarse en

cualquiera de los dos destinos. En las instrucciones de simple

operando el dato en este caso se toma de la memoria (por

convencin).

La gran ventaja de esta arquitectura es que permite un gran ahorro

de instrucciones ya que el resultado de cualquier instruccin que

opere con la memoria, ya sea de simple o doble operando, puede

dejarse en la misma posicin de memoria o en el registro W, segn

se seleccione con un bit de la misma instruccin. Las operaciones

con constantes provenientes de la memoria de programa se

realizan solo sobre el registro W.

P d


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Procesador

Otra caracterstica del procesador es que es segmentado; es decir,

que mientras ejecuta una instruccin, puede buscar la siguiente enel mismo ciclo de trabajo.

1. MOVLW 55h

2. MOVWF PORTB

3. CALL SUB_1

4. BSF PORTA, BIT3

El procesador es de tipo RISC, puesto cuenta con 35 instrucciones,

donde la mayora se ejecuta en un ciclo de trabajo.

P if i


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Perifricos

Los puertos o perifricos son el puente entre el microcontrolador yel mundo exterior. Son lneas digitales que trabajan entre cero y

cinco voltios y se pueden configurar como entradas o como

salidas.

El PIC 16F84 tiene dos puertos. El puerto A con 5 lneas y el

puerto B con 8 lneas. Cada pin se puede configurar como entrada

o como salida independiente programado por un par de registros

diseados para tal fin (TRISA y TRISB, respectivamente).

En ese registro un "0" configura el pin del puerto correspondiente

como salida y un "1" lo configura como entrada.

P if i


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Perifricos

P if i


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Perifricos

PUERTO A

1. RA0 = Pin de Entrada/Salida (TTL).




5. RA4/TOCKI = Pin de Entrada/Salida o entrada de Reloj

Externo para el TMR0, cuando este pin se configura como

salida es de tipo Open Drain (ST), cuando funciona como salida

se debe conectar a Vcc (+5V) a travs de una resistencia.

P if i


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Perifricos

PUERTO B

1. RB0/INT = Pin de E/S o entrada de int externa. (TTL/ST).

2. RB1 = Pin de Entrada/Salida (TTL).

3. RB2 = Pin de Entrada/Salida (TTL).

4. RB3 = Pin de Entrada/Salida (TTL).5. RB4 = Pin de E/S con Interrupcin por cambio de Flanco

(TTL).

6. RB5 = Pin de E/S con Interrupcin por cambio de Flanco

(TTL).

7. RB6 = E/S con Interrupcin por cambio de Flanco (TTL/ST).

8. RB7 = E/S con Interrupcin por cambio de Flanco (TTL/ST).

P if i


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Perifricos

PINES ADICIONALES

MCLR = Pin de Reset del Microcontrolador (Master Clear). Se

activa (el pic se resetea) cuando tiene un "0"lgico en su

entrada.

Vss = Ground o Tierra VDD = Fuente Positiva (+5V)

OSC2/CLKOUT = Entrada del Oscilador del Cristal. Se

conecta al Cristal o Resonador en modo XT (Oscilador de

Cristal). En modo RC (ResistenciaCondensador), este pin

acta como salida el cual tiene de la frecuencia que entra

por el pin OCS1/CLKIN.

OSC1/CLKIN = Entrada del Oscilador del Cristal / Entrada de

reloj de una Fuente Externa.

Perifricos


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Perifricos

RA3:RA0

Si trabaja como salida:

1.El TRIS Latch contiene un 0.

2. El dato aparece en la lnea del

bus de datos interno.

3. Se activa WR Portalmacenando

el dato, Si D=1, Qneg=0.

4. Las salidas Or y And sern 0,

conduciendo el PMOS.

5. La lnea exterior queda en nivelalto al conectarse a VDD.

6.ElData Latch mantiene la salida

hasta que no se reescriba.

PUERTO A

Perifricos


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Perifricos

Si trabaja como entrada:

1.El TRIS Latch contiene un 1,

lo cual desactiva al PMOS junto

al NMOS en alta impedancia.2. El dato aplicado al puerto desde

el exterior pasa al bus interno al

habilitar aRD PORT.

3. Al leer una lnea de entrada se

obtiene el estado actual del pin

correspondiente.

4. La informacin debe mantenerse

durante el ciclo de instruccin.

RA3:RA0

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