- PDF Stažení zdarma

Transkript

1 Jiøí Hrbáèek MIKROØADIÈE PIC16CXX a vývojový kit PICSTART

2 Kniha poskytuje ètenáøi základní informace o mikroøadièích øady PIC 16CXX, jejich vlastnostech a použití tak, aby je mohl využít pøi vlastních konstrukcích zaøízení Jiøí Hrbáèek MIKROØADIÈE PIC16CXX Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenášena v jiné formì èi jinými prostøedky Autor a nakladatelství nepøebírají záruku za správnost tištìných materiálù Pøedkládaná zapojení jsou zveøejnìna bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob Nároky na odškodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny Všechny registrované nebo jiné obchodní známky použité v této knize jsou majetkem jejich vlastníkù Uvedením nejsou zpochybnìna z toho vyplývající vlastnická práva Veškerá práva vyhrazena Ing Jiøí Hrbáèek, Praha Nakladatelství BEN - technická literatura, Vìšínova 5, Praha 10 Jiøí Hrbáèek: MIKROØADIÈE PIC16CXX BEN - technická literatura, Praha 1998 dotisk 4 vydání ISBN

3 OBSAH ÚVOD 5 1 MIKROØADIÈE PIC16C5X MIKROØADIÈ Z POHLEDU KONSTRUKTÉRA ELEKTRONIKA Vstupy/výstupy Vývod RTCC - vstup hodin do èítaèe/èasovaèe RTCC Vývod - MCLR master clear - hlavní nulování Vývod OSC1 oscillator - oscilátor, vývod OSC2/CLKOUT oscillator/clock out - oscilátor/výstup hodin Oscilátory krystalové a s keramickým filtrem RC oscilátor Použití externího oscilátoru Vývody napájecího napìtí a nepoužité vývody Modifikace mikroøadièù PIC16C5X Rozlišení podle vnitøní konfigurace Rozlišení podle parametru napájení a obvodù oscilátoru Rozsah pracovních teplot Typ pouzdra Jak si zvolíme mikroøadiè Mezní parametry mikroøadièe MIKROØADIÈ Z POHLEDU PROGRAMÁTORA Pamì programu (Program Memory) Aritmeticko-logická jednotka ALU (Arithmetic/Logic Unit) Working Register (W) - pracovní registr Pole datových registrù (Data Register File) Univerzální registry f0 Registr nepøímého adresování dat f1 Real Time Clock/Counter Register (RTCC) - hodiny/èítaè reálného èasu Pravidla pøi použití RTCC s externími hodinami Zpoždìní hrany externích hodin OPTION registr f2 - èítaè programu (dolních 8 bitù èítaèe PC) STACK f3 Status Word Register (SWR) - registr stavového slova f4 File Select Register (FSR) - registr výbìru registru z pole registrù f5, f6 a f7 I/O Registers (PORTs) - vstupnì výstupní registry - I/O porty Øídící registry portù TRISA, TRISB a TRISC Programování vstupù a výstupù Obousmìrné I/O porty Po sobì jdoucí operace na I/O portech 33 Jiøí Hrbáèek: Mikroøadièe PIC16CXX - BEN technická literatura 1

4 Operace v rušeném prostøedí Obvody resetu a WDT OST (Oscilátor Startup Timer) - oscilátor a èasovaè pro rozbìh Pøeddìlièka (Prescaler) WDT Watch dog timer - hlídací èasovaè Konfiguraèní pojistky Instrukèní soubor mikroøadièù PIC16C5X Instrukce provádìjící aritmetické a logické operace Instrukce nulování a nastavení Instrukce pøenosu dat Instrukce pro práci s podprogramy Instrukce skokù v programu Zvláštní instrukce 50 2 MIKROØADIÈ PIC16C MIKROØADIÈ Z POHLEDU KONSTRUKTÉRA ELEKTRONIKA Vstupy/výstupy Obousmìrné porty Vstup A/D pøevodníku Vstup hodin do èítaèe/èasovaèe RTCC Vývod - MCLR master clear - ovládání nulování Vývod OSC1 oscillator - oscilátor Vývod OSC2/CLKOUT oscillator/clock out - oscilátor/výstup hodin Oscilátory s krystaly a keramickými filtry RC oscilátor Použití externího oscilátoru Vývody napájecího napìtí Modifikace mikroøadièù PIC16C Mezní parametry mikroøadièe MIKROØADIÈ Z POHLEDU PROGRAMÁTORA Provádìní instrukcí Pamì programu (Program Memory) Aritmeticko-logická jednotka ALU (Arithmetic/Logic Unit) Working Register (W) - pracovní registr Pøeddìlièka (Prescaler) WDT Watch dog timer - hlídací èasovaè Pole datových registrù (Data Register File) Univerzální registry Speciální registry f0 (f80) Indirect addressing - Registr nepøímého adresování dat f1 Real Time Clock/Counter Register (RTCC) - hodiny/èítaè reálného èasu f2 (f82) Program Counter Low (PCL) - èítaè programu (dolních 8 bitù), f0a (f8a) Program Counter LATch High (PCLATH) - záchytný registr horní èásti èítaèe programu a STACK f81 OPTION registr 65 2 Jiøí Hrbáèek: Mikroøadièe PIC16CXX - BEN technická literatura

5 f3 (f83) Status Word Register (SWR) - registr stavového slova f4 (f84) File Select Register (FSR) - registr výbìru registru z pole registrù f5 I/O Register A (I/O port A) - vstupnì / výstupní brána A f85 I/O øídicí registr portu A (TRISA) A/D pøevodník f8 A/D CONtrol and status register (ADCON0) - øídicí a stavový registr A/D pøevodníku f88 A/D CONTrol register 1 (ADCON1) - Øídicí registr A/D pøevodníku f6 I/O Register B (I/O port B) - vstupní/výstupní brána B, f86 I/O øídicí registr portu B (TRISB) Systém pøerušení f0b (f8b) INTerrupt CONtrol register (INTCON) - registr øízení pøerušení Pøerušení pøes vstup RB0/INT Pøerušení od pøeteèení RTCC Pøerušení od zmìny na vstupech RB7/ Pøerušení vyvolané ukonèením pøevodu A/D pøevodníku Systém RESETu Power Down mode (SLEEP) Mikroøadiè ve stavu spánku Probuzení ze SLEEP Configuration fuses - konfiguraèní pamì a pamì identifikaèního kódu Instrukèní soubor mikroøadièù PIC16C Instrukce provádìjící aritmetické a logické operace Instrukce nulování a nastavení Instrukce pøesunu dat Instrukce pro práci s podprogramy a pøerušením Instrukce skokù v programu Zvláštní instrukce Rozdíly oproti mikroøadièùm PIC16C5X 90 3 MIKROØADIÈ PIC16C MIKROØADIÈ Z POHLEDU KONSTRUKTÉRA ELEKTRONIKA Vstupy/výstupy, obousmìrné porty Vývody OSC1 a OSC Oscilátory s krystaly a keramickým filtrem RC oscilátor Použití externího oscilátoru Vývody napájecího napìtí Modifikace mikroøadièù Mezní parametry mikroøadièe Mikroøadiè z pohledu programátora Datová pamì EEPROM Ètení dat z EEPROM Zápis dat do EEPROM 96 Jiøí Hrbáèek: Mikroøadièe PIC16CXX - BEN technická literatura 3

6 3 2 2 f88 a f89 Registry EECON1 a EECON2 (EEPROM control register) Systém pøerušení Instrukèní soubor 98 4 PROGRAMOVÁNÍ MIKROØADIÈÙ Zadání úkolu Psaní vlastního programu Direktivy assembleru Definice symbolù Definice místa pamìti programu, kam ukládat program, nebo jeho èást Ukonèení programu Pøíkazový øádek programu Návìští programu Instrukce a pseudoinstrukce assembleru MPALC Komentáø programu Pøeklad programu pomocí pøekladaèe Odladìní programu Simulace Simulátor MPSIM Spuštìní simulátoru Popis pøíkazù simulátoru Nastavení simulátoru Nastavení VIEW SCREEN (trvalé monitorování) Práce s daty Pøíkazy pro trasování a využívání breakpointù (bodù pøerušení simulace) programu Spuštìní simulace Ukonèení práce simulátoru Simulace krok po kroku Použití breakpointù Trasování Programování procesorù programátorem PICSTART Ovládání programu Pøíklad postupu pøi programování Pøíklad simulace instrukcí procesoru Pøíklad vytvoøení programu a jeho simulace krok po kroku 117 Použité znaèky, zkratky a vyskytující se anglické názvy 122 ZÁVÌR 128 ELEKTRONIC Obecnice - Programátory pamìtí a mikroprocesorù firmy ATMEL 129 ASIX s r o - prodej souèástek a literatury firmy MICROCHIP 132 Knihy nakladatelství BEN - technická literatura 134 Kde najdete prodejny firmy BEN - technická literatura Jiøí Hrbáèek: Mikroøadièe PIC16CXX - BEN technická literatura

7 ÚVOD Jistì každý ví, že programátoøi píší programy pro poèítaèe, aby se tyto staly užiteènými pro uživatele Technici dovedou porouchaný poèítaè opravit Co ale dìlají systémoví programátoøi a vývojoví pracovníci elektronických systémù? Pro názornost si vysvìtlíme všechny tyto pojmy Uživatelé tvoøí nejvìtší skupinu Uživatelem by se mìl stát prakticky každý èlovìk Znalost obsluhy poèítaèe se stává v dnešní dobì otázkou druhé gramotnosti Tak, jako každý èlovìk dovede používat tøeba vysavaè, praèku èi televizor, stejnì tak by mìl umìt využívat služeb poèítaèe Na programátorech je, aby se ovládání programù pro uživatele stávalo èím dál víc radostí a zábavou a ne strašákem a mùrou probdìlých nocí Programátor musí dokonale znát èinnost, na kterou píše program, vìdìt, jak je uživatel zvyklý tuto èinnost vykonávat Jak mají vypadat všechna vstupní data i výstupní sestavy Program se z hlediska vstupù i výstupù musí chovat tak, jak je uživatel zvyklý a jak je mu to nejpøirozenìjší Pak mu opravdu poèítaè poskytne maximální usnadnìní práce a neocenitelnou pomoc Systémový programátor je èlovìk, který musí dokonale znát poèítaè, pro který má psát programy Musí být tedy nejenom výborným programátorem, ale i technikem Musí pøesnì vìdìt, jak pracuje procesor i podrobnì znát funkci jednotlivých zaøízení z hlediska jejich programové obsluhy Systémoví programátoøi píší operaèní systémy a programy pro ovládání speciálních zaøízení Systémový programátor se co nejvíce pøizpùsobuje z jedné strany poèítaèi a jeho technickému øešení a na stranì druhé zpùsobu ovládání daného programu programem jiným Toto ovládání by mìlo být standardní, aby se dalo používat co nejvíce programù i jiných výrobcù, které by mohly zaøízení poèítaèe využívat Jen z mála lidí se proto mohou stát vynikající systémoví programátoøi Mezi amatéry je v této oblasti mezera Amatéøi se zabývají buï programováním, nebo elektronikou Jen málokdo tyto dvì vìci spojuje Navíc z toho, co jsme si øekli o pro-gramátorech systémových, je jasné, že ne každý, by i vynikající programátor, se mùže stát vynikajícím systémovým programátorem To však platí i naopak Ne každý systémový programátor musí být výborným programátorem uživatelským Každá z tìchto odborností totiž vyžaduje u èlovìka trochu jiné vlastnosti Vývojoví pracovníci pro vývoj elektronických systémù dnes již nepracují pouze s tranzistory, jak tomu bylo døíve Používají nejen bìžné integrované obvody Pracují také s programovatelnými logickými obvody a jednoèipovými mikropoèítaèi, kterým se øíká mikroøadièe Mikroøadièe se stále více využívají v našem bìžném životì Dnes je najdeme v moderních holicích strojcích, mixérech, videorekordérech, televizorech, automobilech, klávesnicích poèítaèù i psacích strojích, v robotech a mnoha dalších pøístrojích i vìcech denní potøeby Pro elektronika využívání programovatelných logických obvodù a mikroøadièù skýtá velice zajímavá a efektivní øešení problémù, které by se standardními obvody øešily velice tìžko a složitì Vytváøení jednoduchých aplikací s jednoèipovými mikropoèítaèi je, podle mého názoru, také nejlepší zpùsob, jak si osahat systémaøinu a tak vyhledat ty, ze kterých se po èase mohou stát vynikající systémoví programátoøi èi konstruktéøi a programátoøi robotù a systémù s mikroøadièi Jiøí Hrbáèek: Mikroøadièe PIC16CXX - BEN technická literatura 5

8 Nestaèí, aby se studenti s tìmito moderními technologiemi setkali až na vysoké škole Je tøeba již na základní škole v zájmových kroužcích podchytit dìti, které mají zájem a vlohy pro tuto èinnost a vìnovat se jim Zaèít nejdøíve se stavbou kybernetických modelù Pak, podle schopností dítìte, pøecházet k vlastním návrhùm jednoduchých kybernetických hraèek Na støedních školách se pak již více klonit ke konstrukcím a programování systémù s mikroøadièi, popøípadì již pomalu zaèít s velice jednoduchými systémovými aplikacemi Studenti støedních škol již musí odcházet ze školy zcela profilovaní Z vìtšiny se stanou uživatelé Nìkteøí však již pùjdou cestou uživatelských programátorù, systémových programátorù nebo konstruktérù elektronických systémù Cílem této publikace je seznámení s mikroøadièi øady PIC16CXX a vývojovým systémem PICSTART Tento se skládá z programátoru mikroøadièù, který se pøipojuje pøes rozhraní RS232 k poèítaèi IBM PC, programu MPSTART pro ovládání programátoru, pøekladaèe assembleru MPALC a simulátoru MPSIM Mikroøadièe fy Microchip jsou velice výkonné mikroøadièe a pro svoje vlastnosti vhodné pro použití nejen ve velkém množství profesionálních aplikací, ale i ve školství pro výuku práce s mikroøadièi Navíc jejich cena i cena jednoduchého programátoru vèetnì makroassembleru a simulátoru je natolik nízká, že si jej mùže poøídit snadno každá škola nebo i soukromá osoba èi malý kroužek Podmínkou však je mít písíèko Zaèátek textu je vìnován popisu mikroøadièù PIC16C54, 55, 56, 57, 71 a 84 Další kapitoly podávají základní informace o assembleru MPALC, simulátoru MPSIM a programování pomocí programátoru PICSTART Informace jsou zde pøedkládány ve formì návodù Výklad není doplòován teoretickými odvozeními a dùkazy Na tento text bude navazovat i publikace, vìnující se programování uvedených mikroøadièù s velkým množstvím pøíkladù V celé publikaci bylo na žádost redaktora zamìnìno slovo mikrokontrolér za slovo mikroøadiè, slovo kontrolér za slovo øadiè a slovo pin za slovo vývod Rád bych podìkoval Doc Ing Jiøímu Strachovi, CSc RNDr Jiøímu Pošovi a PaedDr Otto Kryzanovi za cenné pøipomínky a rady pøi psaní tohoto textu Poznámka k druhému a tøetímu vydání Toto doplnìné vydání je upraveno podle nejnovìjšího katalogu firmy Microchip: PIC16/17 Microcontroller Data Book - the Emergining World Standard TM 1995/1996 Pùvodní publikace byla psána podle katalogu z roku 1993 Nedošlo ke zmìnám funkce mikroøadièù Došlo však ke zmìnám v názvosloví (kvùli kompatibilitì pojmù s novými mikroøadièi) a ke zlepšení technických parametrù (zdokonalením technologie) V novém katalogu je nahrazen pojem èítaè/ èasovaè reálného èasu - RTCC (real time clock counter) pojmem èasovaè 0 - TMR0 (timer 0) Stejnì tak oznaèení bitù RTIE za T0IE, RTIF za T0IF, RTS za T0CS, RTE za T0SE a oznaèení vstupu RTCC za T0CKI Zmìny v parametrech jsou smìrem k lepšímu, proto nemùže dojít k poškození mikroøadièe pøi použití pùvodnì publikovaných parametrù 6 Jiøí Hrbáèek: Mikroøadièe PIC16CXX - BEN technická literatura