Apostila de Programação de microcontroladores PIC16F em C

Transcrição

Introdução à programação de microcontroladores – www.pictronics.com.br
PIC
Introdução à programação
de microcontroladores –
www.pictronics.com.br
Nelson Camilo de Almeida
Jan/2011
Conteúdo
1- Introdução PIC geral
2 - Introdução a programação
3 - Acender e apagar Led (delay_chaves) e Display 7 seguimentos
4 - Display LCD
5 - RS232
6 – Conversor AD
7 - Interrupção Flag's
8 – PWM
9 - EEPROM interna
10 - I2C
Programas utilizados:
• MPLAB – www.microchip.com
• PICC-CCS Lite – www.ccsinfo.com
• Proteus v7.7 – www.labcenter.co.uk
Introdução:
Diferença entre Microprocessador e Microcontrolador
Os microcontroladores, surgidos em torno de dez anos após o surgimento dos primeiros
microprocessadores, foram uma adaptação da indústria de eletrônica digital para atender
as necessidades do mercado. Essa necessidade se dava pela dificuldade em termos de
custos e complexidade de qualquer circuito digital em sistemas embarcados que
precisasse de um processamento de dados.
Um microprocessador é um circuito muito complexo, em forma de circuito integrado,
que pode conter entre alguns milhares (Z80) a 7 milhões de transistores (Pentium II).
Estes transistores internos constituem os mais diversos circuitos lógicos: como
contadores, registradores, decodificadores, e centenas de outros. Estes circuitos lógicos
são dispostos de maneira complexa, dando ao microprocessador a capacidade de
executar operações lógicas, aritméticas, e de controle. Porém, apesar da sua grande
capacidade de processamento, os microprocessadores são desprovidos de dispositivos
essenciais para o funcionamento de um sistema.
Por exemplo, para se fazer uma simples circuito de controle de um elevador seriam
necessários um microprocessador, memória ROM para o programa, memoria RAM para
os dados, de uma porta paralela para dar saída aos acionamentos, de uma outra porta pra
receber os sinais digitais dos sensores, de uma porta serial para fazermos as
configurações e rodarmos os diagnósticos, de um conversor AD para ler o sensor de
carga que informa o peso total das pessoas que entram no elevador, de um temporizador
para medir o tempo que a porta deve ficar aberta, dentre outros. Com essa extensa lista,
chegamos a um circuito cujo diagrama de blocos é mostrado na Figura 1.
Figura 1: Diagrama em blocos do circuito para o elevador.
Para a realização desse circuito, precisaríamos de uma placa controladora de tamanho
razoável e com muitos CI´s. Desta forma o circuito seria caro e perderia confiabilidade
devido à grande quantidade de componentes, o que seria fatal para qualquer indústria
que deseja ser competitiva. Além disso, haveria um processamento demasiadamente
sofisticado para o problema proposto.
Desse problema é que surgiram os Microcontroladores, que englobam em um único
circuito integrado grande parte dos periféricos listados no exemplo acima. Em um
microcontrolador, as memórias RAM e ROM, conversor AD, temporizadores,
controladores serial e paralelo e a CPU em sí são todas integrados em um bloco. Por
serem compostos apenas de uma peça, eles tem muito maior confiabilidade, são mais
baratos, consomem menos energia, têm a fase de projeto reduzida, além de terem a
manutenção facilitada. Ou seja, são muitas as vantagens em relação ao uso de um
microprocessador com circuito.
Afora isso, como não será feito processamento sofisticado, sua CPU não precisa ter uma
grande capacidade de processamento, mas deve oferecer um conjunto de instruções
simples, que gere programas pequenos e de rápida execução, ou seja, as instruções
devem ser pequenas e velozes. É preciso ainda oferecer uma forma simples de se
interfacear com outros periféricos que venham a ser adicionados.
Levando em conta tudo que foi dito, chegamos ao diagrama em blocos da figura 2, onde
se apresenta a típica arquitetura de um microcontrolador. É claro que, de acordo com a
finalidade do microcontrolador, é possível integrar mais recursos e tal possibilidade foi
representada pelos blocos rotulados com "etc".
Figura 2: Exemplo de arquitetura de um Microcontrolador.
RISC e CISC
Na sua essência, uma máquina RISC oferece um número muito reduzido de instruções,
desde uma a poucas dezenas, e cada instrução apenas realiza uma ação muito simples.
Se este conjunto satisfizer o critério de ser genérico, isto é, permitir programar qualquer
algoritmo, então temos de reconhecer a grande vantagem desta abordagem: a sua
simplicidade facilita a construção hardware da arquitetura do microcomtrolador.
Nomeadamente, a Unidade de Controle da CPU fica mais simples e, portanto, menor,
onde ocupa menor área na pastilha ('chip') do material semicondutor (Silício,
habitualmente) sobre o qual são implantados os circuitos digitais que realizam os
componentes do controlador. Ficando a Unidade de Controle menor, mais espaço livre
fica na CPU, que pode ser aproveitado para outras unidades que aumentem o ritmo de
execuções do CPU, por exemplo, um maior número de registadores de dados, uma
memória interna ao CPU, etc.
Uma máquina CISC segue uma filosofia oposta, procurando suportar o mais
diretamente possível os mecanismos das instruções da linguagem de alto nível. A sua
principal desvantagem é que a Unidade de Controle fica mais complexa, dada a
variedade e complexidade das instruções. Para além do mencionado aspecto de
aumentar o espaço ocupado pelos circuitos, isto também dificulta as otimizações das
micro-ações que a Unidade de Controle deve realizar, para obter execuções mais rápidas
das instruções. Por exemplo, no modelo CISC, dada a grande variedade de instruções,
estas têm formatos variáveis e as suas representações em bits variam, por exemplo,
desde 1 até 6 bytes, equivalente aos seus tipos.
Observações importantes:
A letra F (PIC16F877) identifica que o microcontrolador em questão utiliza a tecnologia
FLASH, ou seja, pode ser regravado. Alguns modelos (que utilizam a letra C no nome,
como o PIC16C877) só podem ser gravados uma única vez e são mais baratos.
Outros modelos da família 16 (como o PIC16F870, PIC16F628, PIC16F84, ....)
possuem variações em termos de recursos (com mais ou com menos pinos de I/Os,
entradas analógicas, memória ROM, memória RAM, etc...), mas todos podem ser
programados com a mesma linguagem.
Modelos da família 18 são mais rápidos e um pouco mais caros, continuando a ser de 8
bits.
Modelos da família 24 são de 16 bits, e indicados para aplicações que exijam mais
poder de processamento.
Os microcontroladores PIC são indicados para aplicações mais simples, que não
necessitem de grande volume de dados manipulados, e que não necessitem
processamento em tempo real de alto desempenho.
Quando transferimos um programa para o microcontrolador, este deve estar em
linguagem de máquina (ARQUIVO HEX), e será armazenado na memória ROM do
microcontrolador. Esta memória não será apagada até que outro programa seja enviado,
mesmo que a alimentação de energia elétrica seja desativada.
Requisitos de Hardware
Opcionais:
Introdução à programação
Fluxograma:
Os fluxogramas são ferramentas que auxiliam na programação e na codificação de
programas. Na realidade são elementos gráficos utilizados para estabelecer a sequencia
de operações necessárias para o cumprimento de determinada tarefa e,
consequentemente, a resolução de um problema.
Variáveis de dados
Variável é uma representação simbólica para elementos pertencentes a um determinado
conjunto. As variáveis são armazenadas na memória do microcontrolador e podem
assumir qualquer valor dentro do conjunto de valores possíveis.
De fato, as variáveis ficam localizadas na memória do equipamento, não em qualquer
tipo de memória, mas na chamada memória RAM. Isto significa que num
microcontrolador, boa parte da memória é ocupada por variáveis, definidas pelo
programa em execução.
As variáveis são classificadas segundo o tipo de dado que será armazenado e podem ser:
numéricas, caractere, alfanuméricas e lógicas.
Variáveis e tipos de dados
A linguagem C disponibiliza ao programador uma gama de tipos de dados. A
implementação C da CCS possibilita o uso de quase todos os tipos de dados disponíveis
em C padrão ANSI.
Veja os tipos de dados básicos disponíveis:
Tipo
char
int
float
void
Tamanho em bits
8
8
32
0
Intervalo
0 a 255
0 a 255
3.4E-38 a 3.4E+38
nenhum valor
Descrição
Caractere
Inteiro
Ponto flutuante
vazio
Modificadores de tipo
Além dos tipos de dados vistos, podemos utilizar comandos especiais da linguagem C
para modificar os tipos básicos, de forma a obter outros tipos de dados.
Esses comandos especiais são chamados de modificadores de tipo e são os seguintes:
signed, unsigned, short e long.
O modificador signed pode ser utilizado para modificar um tipo base de dados de forma
que ele possa representar tanto números positivos quanto negativos.
Note que devido ao fato de utilizar um bit para representação do sinal, a magnitude
absoluta da representação do tipo modificado será metade da magnitude do tipo não
modificado.
Assim, um tipo de dados signed int pode representar valores de -128 a +127 em vez de
0 a 255.
O modificador unsigned define um tipo de dado sem sinal, o que é o padrão do
compilador da CCS. Note que o padrão ANSI especifica que os tipos padrão de dados
da linguagem C é signed.
Já o modificador short é utilizado para definir uma variável de tamanho menor que o do
tipo modificado, ou seja, uma versão reduzida do tipo especificado. Assim, se
especificarmos uma variável como sendo do tipo short int, ela será uma versão
reduzida de int, o que no caso do compilador CCS cria uma variável de apenas 1 bit de
tamanho (o que é chamado de flag ou sinalizador).
Finalmente, temos o modificador long, utilizado para ampliar a magnitude da
representação do tipo especificado. Desta forma, um tipo de dado long int terá um
tamanho de 16 bits, ou seja, irá ocupar duas posições de memória RAM do PIC e terá
magnitude de 0 a 65535.
Outros tipos de dados específicos do compilador CCS C
• int1: especifica valores de 1 bit (equivalente ao short int padrão);
• boolean: especifica valores booleanos de bit (equivalente ao short int e int1);
• int8: especifica valores de 8 bits;
• byte: especifica valores de 8 bits;
• int16: especifica valores de 16 bits;
• int32: especifica valores de 32 bits.
A seguir, temos uma tabela com todos os tipos de dados disponíveis por padrão no
compilador CCS:
Operadores
A linguagem C possui uma gama de operadores, sendo possivelmente uma das
linguagens com maior numero de operadores disponível atualmente.
Esta característica e um dos pontos positivos da linguagem, já que C agrega aos
operadores comumente encontrados nas linguagens de alto nível, os operadores
encontrados frequentemente em linguagens de baixo nível como o Assembly.
Podemos classificar os operadores da linguagem C em sete categorias principais:
atribuição, aritméticos, relacionais, lógicos, lógicos bit a bit, de memoria e outros.
Atribuição
A primeira categoria de operadores e também a mais utilizada. Em C, o operador de
atribuição "=" e utilizado para atribuir um determinado valor a uma variável. Um
exemplo de atribuição:
x = 10;
y = x;
Podemos verificar no programa anterior duas operações de atribuição: na primeira foi
atribuído o valor 10 a variável "x", na segunda, foi atribuído o valor de "x" (que e 10) a
variável "y". Conclui-se então que ao final do programa, "y" será igual a 10.
Repare que a atribuição e sempre avaliada da direita para a esquerda é não e possível
realizar uma atribuição no sentido inverso.
Aritméticos
São utilizados para determinar ao compilador que efetue determinada operação
matemática em relação a um ou mais dados:
Operador
+
*
/
%
++
--
Ação
Adição
Subtração
Multiplicação
Divisão
Resto de divisão inteira
Incremento
Decremento
Tabela de operadores
Os operadores de adição, subtração, multiplicação e divisão dispensam comentários.
O operador % e utilizado para retornar o resto de uma operação de divisão inteira.
Vejamos um exemplo:
5 / 2 = 2,5 em uma divisão real, ou 5 / 2 = 2, em uma divisão inteira, sendo o
resto igual a 1.
Assim, o resultado de 5 / 2 é 2 e o resultado de 5%2 e igual a 1.
Os operadores de incremento e decremento são utilizados para somar 1 (incremento) ou
subtrair 1 (decremento) de uma variável.
A forma geral para utilização destes dois últimos operadores é:
variavel++; ou variavel--;
Ou ainda por meio de uma atribuição:
variavel_1 = variavel_2 ++; ou variavel_1 = variavel_2 --;
Observe que em ambos os casos, a atribuição ocorre da seguinte forma: o valor da
variável "variavel_2" e armazenado em variável_1 e apos isso o conteúdo de
"variave_2" é incrementado ou decrementado.
No entanto, em C e também possível escrever:
variavel_1 = ++ variavel_2; ou variavel_1 = -- variavel_2;
Nestes casos, a operação de Incremento/decremento é realizada antes da atribuição
propriamente dita.
Vejamos um exemplo:
int x, y, z;
x = 0;
y = x ++;
z = ++ x;
Neste caso, após a execução dos três comandos, o valor da variável “x” será igual a 2, o
valor da variável “y” será igual a 0 e o valor da variável z será igual a 2.
Observação importante: Não e possível utilizar os operadores de incremento ou
decremento com variáveis ou tipos de dados complexos, tais como os tipos ponto
flutuante.
Note que ha uma diferença clara entre escrever "y = x + 1" e "y = ++x":
Ambas produzirão o mesmo resultado em “y”, no entanto, no primeiro caso, somente a
variável "y", alvo da atribuição, é alterada. Já no segundo caso, tanto "y", como "x" são
alteradas!
Relacionais
São utilizados em testes condicionais para determinar a relação existente entre os dados:
Operador
>
>=
<
<=
==
!=
Ação
Maior que
Maior ou igual a
Menor que
Menor ou igual a
Igual a
Diferente de
Tabela de operadores relacionais
Não ha muito que falar sobre estes operadores, já que o seu funcionamento e idêntico ao
que todos estudamos na disciplina de matemática e que utilizamos no nosso dia-a-dia.
Lógicos Booleanos
Os operadores lógicos ou booleanos são utilizados para realizar conjunções, disjunções
ou negações entre elementos em um teste condicional. Os operadores 1ogicos somente
podem resultar em um dos valores: verdadeiro ou falso.
Operador
&&
||
!
Ação
AND (E)
OR (OU)
NOT (NAO)
Tabela de operadores lógicos
Os operadores relacionais são elementos de suma importância na construção de testes
condicionais. Com esses operadores podemos relacionar diversas condições diferentes
em um mesmo teste logico.
Vejamos um exemplo:
int x, y;
x = 10;
if (x > 5 && x < 20) y = x;
Como podemos verificar a variável "y" somente será igual ao valor da variável "x" se o
valor de "x" for maior que 5 e "x" for menor que 20. O que nos leva a concluir que ao
final da execução do programa "y" será igual a 10.
Lógicos Bit a Bit
Os operadores 1ogicos bit a bit são utilizados para realizar operações logicas entre
elementos ou variáveis. No entanto, ao contrario dos operadores lógicos simples, os
operadores lógicos bit a bit podem resultar em um valor da mesma magnitude dos
elementos operados.
Operador
&
|
^
~
>>
<<
Ação
AND (E)
OR (OU)
XOR (OU exclusivo)
NOT (complemento de um)
Deslocamento a direita
Deslocamento a esquerda
Tabela: Operadores lógicos bit-a-bit
Outros Operadores
Além dos operadores anteriormente citados, podemos encontrar ainda outros operadores
não tão conhecidos em C:
Operador
?
,
.
->
(tipo)
sizeof
Ação
Operador ternário condicional
Separador de expressões
Separador de estruturas
Ponteiro de elemento de estrutura
Operador de Modelagem de dado
Retorna o tamanho da variável
Tabela: Outros operadores
Exemplos:
int liga_led(void)
{
output_high (pin_a0); // ativação do pino 0 da porta A
}
int desliga_led(void)
{
output_low (pin_a0); // deslisa o pino 0 da porta A
}
main()
{
while (true)
(input (pin_b0) == 1) ? liga_led() : desliga led();
}
Associação de operadores
Para facilitar a vida do programador, a linguagem C inclui ainda outra característica que
é a abreviação de operadores em atribuições e funciona da seguinte forma:
Forma
reduzida
x += y
x -= y
x *= y
Ordem
Maior
Menor
Forma
expandida
x=x+y
x=x-y
x=x*y
Operador
( ) [ ] ->
! ~ ++ -- .
(tipo) * & sizeof
* / %
+ << >>
<<= >>=
== !=
&
^
|
&&
||
?
= += -= *= /=
,
Declarações de controle
Comando if
De maneira geral, o comando if (ou "se" em português) e utilizado para executar um
comando ou bloco de comandos no caso de uma determinada condição ser avaliada
como verdadeira. Opcionalmente, e também possível executar outro comando ou bloco
de comandos no caso da condição seja avaliada como falsa.
A forma geral do comando if é:
if (condição)
comandoA;
{ else comandoB; }
Outra forma:
if (condição)
{
comandoA1;
comandoA2;
...
} else
{
comandoB1;
comandoB2;
...
}
Exemplo de código:
#include <p16f877.h>
#use delay(clock=4000000)
#fuses INTRC, NOWDT, PUT, NOMCLR, NOLVP, NOBROWNOUT
int x;
main()
{
while (true)
{
x = input_a();
output_b (0);
if (x==0) output_high (pin_b0); else
output_high (pin_b4);
}
}
Comando Switch
Em alguns casos, como na comparação de uma determinada variável a diversos valores
diferentes, o comando if pode tornar-se um pouco confuso ou pouco eficiente.
A declaração switch permite a realização de comparações sucessivas como a anterior,
de uma forma muito mais elegante, clara e eficiente. Vejamos então o formato geral da
declaração switch:
switch (variável)
{
case constante1:
comandoA;
...
break;
case constante2:
comandoB;
...
break;
...
...
default: // a diretiva default pode ou não estar presente
comandoZ;
...
}
Exemplo de código:
#include <16f877.h>
#fuses HS, NOWDT, PUT, NOBROWNOUT, NOLVP
main()
{
while (true)
{
output port_b(0);
switch (input_a())
{
case 0:
break;
case 1:
break;
case 2:
break;
case 3:
break;
default:
}
}
}
Laço For
O laço for é uma das mais comuns estruturas de repetição, sendo a versão c considerada
uma das mais poderosas e flexíveis dentre todas as linguagens de programação.
O laço for é dado por:
for (inicialização; condição; incremento) comando;
ou,
for (inicialização; condição; incremento)
{
//bloco de comandos
comando1;
comando2;
...
}
Cada uma das três seções do comando for possui uma função distinta, conforme se
segue:
Inicialização: esta seção conterá uma expressão válida utilizada malmente para
inicialização da variável de controle do laço for
Condição: esta seção pode conter a condição a ser avaliada Para decidir pela
continuidade ou não do laço de repetição. Enquanto a condição for avaliada como
verdadeira, o laço for permanecera em execução.
Incremento: esta seção pode conter uma ou mais declarações para incremento da
variável de controle do laço.
Exemplo de código:
#include <16F628.h>
#fuses INTRC_IO, NOWDT, PUT, NOBROWNOUT, NOMCLR, NOLVP
#use rs232(baud=19200,parity=N,xmit=PIN_B2,rcv=PIN_ B1,bits=8)
main()
{
int conta;
for (conta=0; conta<=10; conta++) printf (“%u\r\n”, conta);
}
Laço While
Outro tipo de laço disponível na linguagem é o comando while e que possui a seguinte
forma geral:
while (condição) comando;
ou ainda:
while (condição)
{
comandol;
comando2;
…
}
Break e Continue no Comando While
Também e possível utilizar as clausulas break e continue com o comando while e for.
Elas possuem a mesma função para os comandos while e for.
Vejamos um exemplo do funcionamento de break e continue com o comando while:
Exemplo de código
#include <16F628.h>
#fuses HS,NOWDT,PUT,NOBROWNOUT,NOMCLR,NOLVP
#use rs232(baud=19200,parity=N,xmit=PIN_B2,rcv=PIN_B1)
main()
{
port_b_pull-ups (true);
int x=0;
// habilita pull-ups internos
// declara a variável x como inteira de 8 bits
//e a inicializa com 0
while (x<30)
// enquanto x for menor que 30
{
// se o pino RB3 for igual a 0 sai do 1aço
if (!input(pin_b3)) break;
x++;
if (!(x%2)) continue;
// se o resto da divisão de x por 2 for 0
// então termina o ciclo atual
Printf (“%u\n\r”, x);
// imprime o valor da variável x
}
}
Laço Do-While
O último tipo de estrutura de repetição disponível na linguagem C é o comando do (em
português "faca").
O comando do e utilizado juntamente com o comando while para criar uma estrutura de
repetição com funcionamento ligeiramente diferente do while e for tradicionais.
De fato, a diferença entre a estrutura while tradicional e a estrutura do-while é que esta
ultima realiza a avaliação da condição de teste no final de cada ciclo de iteração do laço
de repetição, ao contrario do que já estudamos sobre o while, o qual realiza o teste no
inicio de cada ciclo.
A forma geral da estrutura Do-While é:
do comando while (condição);
ou,
do
{
comandoA;
comandoB;
...
} while (condição);
Constantes binárias, hexadecimais e octais
Valor
Base numérica
99
Decimal
099
Octal
0x99
Hexadecimal
0b10011001
Binário
Formatos aceitos de números pelo compilador PICC-CCS
Função Printf
A função prinff e utilizada para possibilitar a saída de dados na linguagem C. A saída de
dados e direcionada para o dispositivo padrão de saída, que nos computadores é
normalmente o monitor de vídeo. No caso dos PICs, o dispositivo de saída
eventualmente disponível é a saída serial.
Assim, a função printf é uma excelente forma de transmitir dados serialmente do PIC
para outro dispositivo externo, como, por exemplo, um terminal de vídeo ou um
microcomputador.
O formato geral da função printf e:
printf ( argumento(s) );
Estes argumentos utilizam o código da barra invertida que se segue:
Código
YYY
\xyyy
\0
\a
\b
\t
\n
\v
\f
\r
\”
\’
\\
Caractere
Constante Octal yyy
Constante hexadecimal yyy
Nulo (null)
Campainha (BEL)
Retrocesso (backspace)
Tabulação horizontal
Linha nova (line feed)
Tabulação vertical
Avanço de formulário
Retorno de carro (Return)
Aspas
Apóstrofo
Barra invertida “\”
Configuração do PIC
No início da programação do PIC devemos configurar o PIC para começar a programar
as tarefas do PIC, essas configurações dependem de PIC para PIC e as principais se
seguem.
Diretivas Fuses de configuração
Fuses são diretivas para configuração inicial de diversos parâmetros de um PIC, essas
configurações variam de PIC para PIC e devem ser consultadas no Datasheet de cada
PIC para correta configuração, também temos a descrição da configuração dos Fuses na
referência de linguagem do compilador PICC em inglês.
LP
XT
HS
RC
NOWDT
WDT
NOPUT
PUT
PROTECT
PROTECT_5%
PROTECT_50%
NOPROTECT
NOBROWNOUT
BROWNOUT
LVP
#FUSES para o PIC16F877
Oscilador de baixa potencia < 200 khz
Cristal oscilador <= 4mhz
Oscilador de Alta Velocidade (> 4mhz)
Resistor/Capacitor Oscilador com CLKOUT (saída de clock)
Watch Dog Timer desabilitado
Watch Dog Timer habilitado
Power Up Timer desabilitado
Power Up Timer habilitado
Código protegido de leitura
Protejer 5% da ROM
Protejer 50% da ROM
Código não protegido de leitura
Brownout reset desabilitado
Reset quando brownout detectado
Low Voltage Programming on B3(PIC16) or B5(PIC18)
Programação em baixa voltagem
NOLVP
CPD
NOCPD
WRT
NOWRT
DEBUG
NODEBUG
LP
XT
HS
EC_IO
INTRC_IO
RC
INTRC
RC_IO
WDT
NOWDT
PUT
NOPUT
NOMCLR
MCLR
BROWNOUT
NOBROWNOUT
LVP
NOLVP
CPD
NOCPD
PROTECT
NOPROTECT
Desabilita Low Voltage Programming, B3(PIC16) ou B5(PIC18)
usado para I/O
Código protegido da EEPROM de dados
Proteção da EEPROM desabilitada
Proteção de escrita da memória de programa
Proteção de escrita da memória de programa desabilitada
Debug mode para uso com ICD
Debug mode para uso com ICD desabilitado
Fuses para o PIC16F628A
Oscilador de baixa potencia < 200 khz
Cristal oscilador <= 4mhz
Oscilador de Alta Velocidade (> 4mhz)
Clock externo
Oscilador Interno RC, sem CLKOUT (RA6 I/O)
Oscilador Resistor/Capacitor com CLKOUT
Oscilador Interno RC
Oscilador Resistor/Capacitor RA6 I/O
Watch Dog Timer (Proteção contra travamento)
Desabilita Watch Dog Timer
Power Up Timer habilitado
Power Up Timer desabilitado
Master Clear (RA5) usado como entrada digital
Master Clear (RA5) usado como Reset do PIC
Reset quando brownout detectado
Brownout reset desabilitado
Low Voltage Programming on B3(PIC16) or B5(PIC18)
Programação em baixa voltagem
Desabilita Low Voltage Programming, B3(PIC16) ou B5(PIC18)
usado para I/O
Código protegido da EEPROM de dados
Proteção da EEPROM desabilitada
Código protegido de leitura
Código não protegido de leitura
Diretivas #use
#use delay
Informa ao compilador a velocidade do clock do sistema.
Sintaxe: #use delay (clock = valor)
Esta diretiva é necessária para a utilização das funções de atraso de tempo (delay_ms ou
delay_us) e também para as rotinas de comunicação serial.
#use satandard_io
Seleciona o modo padrão de entrada e saída.
Sintaxe: #use standard_io (porta)
Onde: porta pode ser uma porta de saída, exemplo:
#use standard_io (B)
#use fast_io
Seleciona o modo rápido de entrada e saída.
Neste modo o compilador não irá inserir nenhuma instrução para controle dos
registradores TRIS do dispositivo, produzindo um código mais rápido e eficiente,
porém, devemos alterar o registrador TRIS pelo comando set_tris (x) no início do
programa.
Exemplo: #use fast_io (B)
#use fixed_io
Seleciona o modo fixo de entrada e saída.
Sintaxe: #use fixed_io (porta_outputs = pino, pino, ...)
No modo fixo o compilador irá inserir código de configuração dos registradores TRIS a
cada utilização dos pinos especificados. Note que o registrador TRIS é programado com
a configuração selecionada na diretiva e não pelo tipo de função executado.
Exemplo: #use fixed_io (B = pin_b0, pin_b1)
#use i2c
Habilita o uso da biblioteca interna de comunicação I2C.
Sintaxe: #use i2c (opções)
Exemplo:
#use i2c(Master,Slow,sda=PIN_C4,scl=PIN_C3)
Opção
MASTER
SLAVE
SCL = pino
SDA = pino
ADDRESS = nn
FAST
SLOW
RESTART_WDT
FORCE_HW
Descrição
Seta o modo mestre
Seta o modo escravo
Especifica qual o pino de clock I2C
Especifica qual o pino de dados I2C
Especifica o endereço do dispositivo em modo escravo
Utiliza a especificação de alta velocidade I2C
Utiliza a especificação de baixa velocidade I2C
Reinicia o watchdog enquanto aguarda dados na função
I2C_READ
Força a utilização do hardware interno (SSP ou MSSP) do PIC
#use rs232
Ativa o suporte a comunicação RS232
Sintaxe: #use rs232 (opções)
Opções
BAUD = valor
XMIT = pino
RCV = pino
RESTART_WDT
INVERT
PARITY = x
BITS = x
FLOAT_HIGH
ERRORS
BRGH10K
ENABLE = pino
STREAM = identificador
Descrição
Especifica a velocidade de comunicação serial.
Especifica o pino de transmissão de dados.
Especifica o pino de recepção de dados.
Determina qual a função getc() reset o watchdog enquanto
aguarda a chegada de um caractere.
Inverte a polaridade dos pinos de TX/RX. Não pode ser
utilizada com o hardware interno.
Seleciona a paridade (x pode ser: N (sem paridade), E
(paridade par) ou O (paridade ímpar)).
Seleciona o número de bits de dados (5 a 9 para o modo
por software e, 8 e 9 para o modo hardware).
A saída não vai a nível lógico 1. Utilizado com saídas em
coletor aberto.
Solicita ao compilador que armazene os erros de recepção
na variável RS232_ERRORS, resetando os flags de erro
quando eles ocorrerem.
Permite a utilização das velocidades disponíveis com o bit
BRGH em 1 em chips
que tenham bugs nesta
configuração do hardware.
Especifica um pino para atuar como saída de habilitação
durante uma transmissão. Utilizado no protocolo RS485.
Associa a interface RS232 a um identificador de stream de
dados. Os streams de dados são utilizados em algumas
funções internas do compilador.
Funções de entrada e saída
Output_low()
Coloca o pino especificado em nível lógico 0.
Sintaxe: output_low (pino)
Exemplo:
Output_low (pin_b0); // coloca pin_b0 em nível lógico 0.
Output_high()
Coloca o pino especificado em nível lógico 1.
Sintaxe: output_high (pino)
Exemplo:
Output_high (pin_c1); // coloca pin_c1 em nível lógico 1.
Output_X()
Escreve um byte complete emu ma determinada porta do PIC.
Sintaxe:
output_A (valor)
output_B (valor)
output_C (valor)
output_D (valor)
Exemplo:
Output_B (0x25); // Escreve o valor 0x25 no port B
Output_toggle()
Inverte o valor do pino especificado.
Sintaxe: output_toggle (pino)
Exemplo:
Output_toggle (pin_b4); // Inverte o nível lógico do pino pin_b4
Input()
Lê o estado lógico de um pino do PIC.
Sintaxe: res = input(pino)
Onde: res é o estado do pino
pino é um pino do PIC
Exemplo:
shot int x;
x = input (pin_a0); // Lê o estado do pino A0
Input_X()
Lê um byte complete de uma porta do PIC.
Sintaxe:
valor = input_A ()
valor = input_B ()
valor = input_C ()
valor = input_D ()
Onde: valor é uma variável de 8 bits.
Exemplo:
int x;
x = input_b(); // Lê o estado da porta B
Set_tris_X()
Configura a direção dos pinos de uma porta do PIC.
Sintaxe:
set_tris_A ( valor )
set_tris_B ( valor )
set_tris_C ( valor )
set_tris_D ( valor )
Onde: valor é uma variável inteira de 8 bits.
Note que o uso desta diretiva é desnecessária com as diretiva #use standard_io e #use
fixed_io, já que nestes modos de IO o compilador configura automaticamente a
direção dos pinos.
Exemplo:
set_tris_b (0b00001111);
// Configura os pinos B0 a B3 como entradas e B4 a B7 como saídas
Exemplos de códigos
/* RS232.h
* Arquivo de Comunicação Serial RS232
*/
#include <16F877A.h>
#device adc=8
#FUSES NOWDT
//No Watch Dog Timer
#FUSES XT
//Crystal osc <= 4mhz for PCM/PCH , 3mhz to 10 mhz for PCD
#FUSES NOPUT
//No Power Up Timer
#FUSES NOPROTECT
//Code not protected from reading
#FUSES NODEBUG
//No Debug mode for ICD
#FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset
#FUSES NOLVP
//No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O
#FUSES NOCPD
//No EE protection
#FUSES NOWRT
//Program memory not write protected
#use rs232(baud=19200,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8)
// Fim do arquivo RS232.h
/* Arquivo RS232.c de Comunicação Serial RS232 */
#include "RS232.h"
void main()
{
setup_adc_ports(NO_ANALOGS);
setup_adc(ADC_OFF);
setup_psp(PSP_DISABLED);
setup_spi(SPI_SS_DISABLED);
setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1);
setup_timer_1(T1_DISABLED);
setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);
setup_comparator(NC_NC_NC_NC);
setup_vref(FALSE);
char c;
printf ("Digite A ou B!\n\r");
while (true)
{
c = getc();
switch (c)
{
case 'a':
printf ("Letra A\n\r");
break;
case 'b':
printf ("Letra B\n\r");
break;
default:
printf ("comando nao existe...\n\r");
break;
}
}
}
// Fim do arquivo
/* Display 7 segmentos
* Arquivo 7seg.h
*/
#device adc=8 // Configuração do ADC
#FUSES NOWDT
//No Watch Dog Timer
#FUSES XT
//Crystal osc <= 4mhz for PCM/PCH , 3mhz to 10 mhz for PCD
#FUSES NOPUT
//No Power Up Timer
#FUSES NOPROTECT //Code not protected from reading
#FUSES NODEBUG
//No Debug mode for ICD
#FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset
#FUSES NOLVP
//No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O
#FUSES NOCPD
//No EE protection
#FUSES NOWRT
//Program memory not write protected
// Configura Clock
// Configura RS232
// Fim do arquivo 7seg.h
/* Arquivo 7seg.c
* Display de 7 segmentos */
#include "7seg.h"
byte const digito[] = { 0b10111111, // 0 Define cada segmento
0b10000110, // 1 dos valores mostrados
0b11011011, // 2 no display de LEDs
0b11001111, // 3
0b11100110, // 4
0b11101101, // 5
0b11111101, // 6
0b10000111, // 7
0b11111111, // 8
0b11100111};// 9
void main() // Função principal
{
setup_adc_ports(NO_ANALOGS); // Configura analógicos
setup_adc(ADC_OFF); // ADC desligado
setup_psp(PSP_DISABLED); // PSP desligado
setup_spi(SPI_SS_DISABLED); // SPI delsigado
setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1); // Configura Timer 0
setup_timer_1(T1_DISABLED);// Configura Timer 1
setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);// Configura Timer 2
while (true)
{
output_b(0);
switch (input_a()) // Testa a porta A
{
case 0:
output_b (digito[0]);
//printf ("%u\n\r", digito[0]);
break;
case 1:
printf ("%u\n\r", digito[1]);
break;
case 2:
break;
case 3:
break;
case 4:
break;
case 5:
break;
case 6:
break;
case 7:
break;
case 8:
break;
case 9:
break;
case 10:
break;
}
}
}
// Fim do arquivo 7seg.c
/* Arquivo mainT0.h
* Trabalhando com Timer 0 e interrupção */
#device adc=8
#FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer
#FUSES HS
//High speed Osc (> 4mhz for PCM/PCH) (>10mhz for PCD)
#FUSES NOPUT //No Power Up Timer
#FUSES NODEBUG //No Debug mode for ICD
#FUSES NOBROWNOUT//No brownout reset
#FUSES NOLVP //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O
#FUSES NOCPD //No EE protection
#FUSES NOWRT //Program memory not write protected
// Fim do arquivo mainT0.h
/* Arquivo mainT0.c
* Trabalhando com Timer0 e interrupção para pisca de 1 segundo */
#include "mainT0.h"
#define led pin_b0
#int_TIMER0 // Tratamento de interrupção
void TIMER0_isr(void)
{
static int conta;
// reinicia o timer 0 em 131 mais a contagem que já passou
set_timer0(131 + get_timer0());
conta++;
if (conta == 125) // se já ocorreram 125 interrupções
{
conta = 0;
output_toggle (led); // inverte o estado do led
}
}
void main()
{
setup_adc(ADC_OFF);
setup_vref(FALSE);
// habilita interrupções
enable_interrupts(INT_TIMER0);
enable_interrupts(GLOBAL);
set_timer0(131);
while (true);
// inicia o timer 0 em 131 (256 - 125) para
// dividir por 125
// espera interrupção
}
// Fim do arquivo mainT0.c
// Arquivo ADC.h
#device adc=10 // ADC em 10bits
#FUSES HS
// Fim do arquivo ADC.h
// Arquivo ADC.C
// Conversão Analógico Digital
#include "adc.h"
#include "mod_lcd.c" // Biblioteca do LCD deve estar junto do arquivo principal
void main()
{
long int valor; // variavel de 16 bits
int32 val32;
// variavel de 32 bits
setup_adc_ports(AN0_AN1_AN3); // Configura ADC para 3 canais
setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);// ADC clock interno
setup_vref(FALSE);
lcd_ini();
// inicializa o LCD
set_adc_channel(0); // seleciona o canal 0 do ADC
while (true)
{
lcd_escreve ('\f'); // apaga o display
// O escalonamento é realizado da seguinte forma:
// resultado = (5000 * valor lido) / 1023
// Para facilitar os cálculos, somamos um ao
// valor lido:
// resultado = (5000 * (valor + 1)) / 1024
// simplificando:
// resultado = ((valor + 1) * 4) + ((valor + 1) * 113) / 128
// Repare que é necessário converter a segunda parte da
// equação para 32 bits para que o compilador efetue o
// cálculo corretamente
valor = read_adc(); // efetua a conversão A/D
// Se o valor é > 0, soma 1 ao valor lido
if (valor) valor += 1;
val32 = valor * 4 + ((int32)valor * 113) / 128;
// imprime o valor da tensão no display
// 5000 = 5,000 Volts ou 5000 milivolts
printf (lcd_escreve,"Tensao = %lu mV", val32);
// se a tecla enter for pressionada
if (kbhit()) if (getc() == 13)
{
// imprime os resultados na serial
printf ("Tensao = %lu miliVolts\r\n",val32);
printf ("Valor = %lu\r\n",valor);
}
delay_ms (250); // aguarda 250 ms
}
}
// Fim do arquivo ADC.c
// Arquivo LCD.h
// Tratamento de LCD alfanumérico
#device adc=8
#FUSES HS
//Fim do arquivo LCD.h
// Arquivo LCD.c
// Tratamento de LCD
// arquivo mod_lcd.c deve estar no mesmo diretório do arquivo principal
#include "LCD.h"
#include "mod_lcd.c"
void main()
{
setup_adc(ADC_OFF);
setup_vref(FALSE);
lcd_ini(); // Inicializa o LCD
lcd_escreve ('\f'); // limpa o display
// Função lcd_escreve
//lcd_escreve ("Curso de PIC");
// Imprime menssagem no LCD
printf (lcd_escreve, "Curso de PIC");
int conta = 0; // Variavel de contagem
while (true)
{
lcd_pos_xy (1, 2); // Pasiciona cursor no LCD
printf (lcd_escreve, "Conta: %3u.", conta);
if (conta != 100)
conta++;
else
conta = 0;
delay_ms (100);
}
}
/* Funções importantes da biblioteca mod_lcd
lcd_ini()
// inicializa LCD
lcd_pos_xy( byte x, byte y)
// posição de texto x, y
lcd_escreve( char c)
// função de escrita no LCD
*/
// Fim do arquivo LCD.c
Configuração de novos projetos no ambiente PICC-CCS
Assistente de
novos projetos
Inicialmente o assistente pede para salvarmos o projeto. Dica: como o compilador gera
muitos arquivos é interessante que guardemos cada projeto novo em uma pasta
separada, assim certificamos que cada arquivo (.hex) seja facilmente encontrado para
gravação.
Pasta
destino
Nome do
Projeto
Botão Salvar
Em seguida, encontramos as telas de configuração do Projeto que vamos desenvolver,
seguem diversas telas de configuração de cada periférico do PIC.
Guias de
configuração
Nome do Projeto
Selecione o PIC
Frequência de
funcionamento
do PIC
Configuração
dos Fuses
Programa exemplo
No MPLab temos algumas configurações:
Assistente de
Projeto
Bem-vindo!
Qual PIC?
Selecione o
PIC
Compilador
Nome do Projeto
Foi
encontrado?
Salvar na
pasta?
Buscar
compilador
Detalhes do
novo projeto
Se já existir um arquivo
adicione ao projeto, senão,
devemos criar um novo.
Selecione o Programador, no caso MPLab ICD2
Botão compilar
Barra de ferramentas do
gravador
Caixa de comunicação do
gravador mostrando que está
pronto para próxima operação!
Arquivo fonte, no caso
em linguagem C
Dentro do ambiente MPLab, o programador já grava no PIC o arquivo .hex, se for
utilizado outro gravador externo, devemos carregar o arquivo .hex para ser gravado, este
arquivo está junto com os arquivos gerados na criação do projeto, por isso a necessidade
de gravarmos cada projeto em uma pasta separada.
Utilizando o Proteus para simular nossos projetos
Abrimos o Proteus (ISIS) e inserimos os componentes:
Para inserir os
componentes
Selecione o
componente, clicando
duas vezes com o
botão esquerdo.
Insira os componentes e
faça as ligações, o
hardware depende do
software!
Arquivo
fonte do PIC
Frequência
do PIC
Configuração do
Terminal Serial Virtual
Tudo configurado, vamos simular!
Altere os
elementos como
se fosse real
Clique para simular
Se o componente sumiu, clique para vê-lo novamente.
Glossário de termos relacionados a microcontroladores PIC
PORT : Agrupamento de pinos. Ex : PORT A : Pinos RA0 a RA5. PORT B : Pinos
RB0 a RB7.
PWM : Modulação por largura de pulso. Permite simular uma saída analógica através
de pulsos digitais rápidos e de tamanho regulável.
ADC : Conversor digital / analógico.
ICSP : In-Circuit Serial Programming (Programação Serial In-Circuit) Recurso de
programação serial embutida, permitindo que um gravador seja construído com custo
relativamente baixo.
RAM : Memória de acesso aleatório, volátil e de alta velocidade de acesso.
ROM : Memória de programa, gravada quando se transfere o programa para o
microcontrolador.
EEPROM : Memória fixa que pode ser gravada e apagada em tempo de execução.
SERIAL : Dispositivo de comunicação onde um bit é enviado de cada vez.
I2C : Padrão de comunicação serial desenvolvido pela PHILIPS.
SPI : Serial Peripheral Interface – Interface periférica serial : Padrão de comunicação
serial que usa 4 fios.
Bibliografia e referências:
•
•
PEREIRA, Fábio, PIC Programação em C, Editora Érica, 3ª Ed.
PEREIRA, Fábio, Microcontroladores PIC Técnicas Avançadas, Editora Érica, 6ª Ed.

Apostila de Programação de microcontroladores PIC16F em C

Transcrição

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