microcontroladores_unicamp

09/22/09 Ricardo Pannain 1

Microcontroladores


Microcontroladores - Tópicos

• Conceitos Básicos de Arquitetura de Computadores

• Arquitetura Básica de um Microcontrolador

• Estudo de caso – PIC 16F84

• Instruction Set – PIC 16F84

• Programando em Linguagem de Montagem

• Sistema de Desenvolvimento MPLAB

• Exemplos de utilização

• Referências Bibliográficas


1. Conceitos Básicos de Arquitetura de Computadores

• Arquitetura Havard X von Neuman



• Organização Básica de um Computador Digital

CLOCK

MEMÓRIA

PRINCIPAL

DE ENTRADA

E SAÍDA

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO - CPU

UNIDADE

DISPOSITIVOS

DE E/S

Barramento de dados

Barramento de endereços

Barramento de controle

REGS. DE

PROPÓSITO

GERAL

UNIDADE DE

ARITMÉTICA E LÓGICA

UNID. DE

CONTROLE

REGS.

ESPECIAIS



• Organização Básica de um Computador Digital MEMÓRIA

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO - CPU

Barramento de dados

Barramento de endereços

Barramento de controle

UNIDADE DE

ARITMÉTICA E LÓGICA

UNID. DE

CONTROLE

A B

C D

E F

... ...

RI

SP

RDM REM PC



• Arquitetura RISC

Time2 4 6 8 10

IF ID WBEX MEM



• Arquitetura RISC – Execução de instruções

Instructionfetch

Reg ALUData

accessReg

8 nsInstruction

fetchReg ALU

Dataaccess

Reg

8 nsInstruction

fetch

8 ns

Time

lw $1, 100($0)

lw $2, 200($0)

lw $3, 300($0)

2 4 6 8 10 12 14 16 18

2 4 6 8 10 12 14

...

Programexecutionorder(in instructions)

Instructionfetch

Reg ALUData

accessReg

Time

lw $1, 100($0)

lw $2, 200($0)

lw $3, 300($0)

2 nsInstruction

fetchReg ALU

Dataaccess

Reg

2 nsInstruction

fetchReg ALU

Dataaccess

Reg

2 ns 2 ns 2 ns 2 ns 2 ns




• RISC- Execução de instruções: Data Hazard

IM Reg

IM Reg

CC 1 CC 2 CC 3 CC 4 CC 5 CC 6

Time (in clock cycles)

sub $2, $1, $3


and $12, $2, $5

IM Reg DM Reg

IM DM Reg

IM DM Reg

CC 7 CC 8 CC 9

10 10 10 10 10/– 20 – 20 – 20 – 20 – 20

or $13, $6, $2

add $14, $2, $2

sw $15, 100($2)

Value of register $2:

DM Reg

Reg

Reg

Reg

DM




Reg

IM

Reg

Reg

IM



lw $2, 20($1)


and $4, $2, $5

IM Reg DM Reg

IM DM Reg

IM DM Reg

CC 7 CC 8 CC 9

or $8, $2, $6

add $9, $4, $2

slt $1, $6, $7

DM Reg

Reg

Reg

DM




IM Reg

IM Reg



sub $2, $1, $3


and $12, $2, $5

IM Reg DM Reg

IM DM Reg

IM DM Reg

CC 7 CC 8 CC 9

10 10 10 10 10/– 20 – 20 – 20 – 20 – 20

or $13, $6, $2

add $14, $2, $2

sw $15, 100($2)

Value of register $2:

DM Reg

Reg

Reg

Reg

DM



• Exemplo de Arquitetura RISC - MIPS

PC

Instructionmemory

Inst

ruct

ion

Add

Instruction[20– 16]

Mem

toR

eg

ALUOp

Branch

RegDst

ALUSrc

4

16 32Instruction[15– 0]

0

0

Mux

0

1

Add Addresult

RegistersWriteregister

Writedata

Readdata 1

Readdata 2

Readregister 1

Readregister 2

Signextend

Mux

1

ALUresult

Zero

Writedata

Readdata

Mux

1

ALUcontrol

Shiftleft 2

Reg

Writ

e

MemRead

Control

ALU

Instruction[15– 11]

6

EX

M

WB

M

WB

WBIF/ID

PCSrc

ID/EX

EX/MEM

MEM/WB

Mux

0

1

Mem

Writ

e

AddressData

memory

Address


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador

• Microcontrolador



• Microcontrolador



• Microcontrolador – Unidade de Memória



• Microcontrolador – Unidade Central de Processamento


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador• Microcontrolador – CPU Memória


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador• Microcontrolador – Unidade de E/S

– Portas de entrada, saída e bi-direcionais


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador• Microcontrolador – Porta Serial


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador• Microcontrolador – Unidade de Timer


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador• Microcontrolador – Watchdog


2. Arquitetura Básica de um Microcontrolador• Microcontrolador – Conversor A/D


3. Estudo de Caso PIC 16F84• Microcontrolador PIC 16F84

– Microcontrolador RISC de 8 bits


3. Estudo de Caso PIC 16F84• Memória Flash – Memória de Programa

• Memória EEPROM – Memória de Dados (que devem ser• mantidos sem alimentação)

• Memória RAM – Memória de Dados (usada pelo programa durante sua execução)

• Free-Run Timer – Registrador de 8 bits que trabalha independente do programa, que é incrementado a cada 4 ciclos de clock

• Unidade Central de Processamento


3. Estudo de Caso PIC 16F84• Aplicações

– Aplicações automobilísticas

– Controle de equipamentos industriais

– Tranca de portas

– Dispositivos de segurança


3. Estudo de Caso PIC 16F84

• Ciclo de instrução/Clock



• Pipelining



• Pinagem



• Pinagem• Pin no.1 RA2 Second pin on port A. Has no additional function• Pin no.2 RA3 Third pin on port A. Has no additional function.• Pin no.3 RA4 Fourth pin on port A. TOCK1 which functions as a timer is also found on this pin • Pin no.4 MCLR Reset input and Vpp programming voltage of a microcontroller• Pin no.5 Vss Ground of power supply.• Pin no.6 RB0 Zero pin on port B. Interrupt input is an additional function.• Pin no.7 RB1 First pin on port B. No additional function.• Pin no.8 RB2 Second pin on port B. No additional function. • Pin no.9 RB3 Third pin on port B. No additional function. • Pin no.10 RB4 Fourth pin on port B. No additional function.• Pin no.11 RB5 Fifth pin on port B. No additional function.• Pin no.12 RB6 Sixth pin on port B. 'Clock' line in program mode.• Pin no.13 RB7 Seventh pin on port B. 'Data' line in program mode.• Pin no.14 Vdd Positive power supply pole.• Pin no.15 OSC2 Pin assigned for connecting with an oscillator• Pin no.16 OSC1 Pin assigned for connecting with an oscillator• Pin no.17 RA2 Second pin on port A. No additional function• Pin no.18 RA1 First pin on port A. No additional function.



• Geração de clock - osciladores



• Reset



• Unidade Central de Processamento



• Unidade Lógica e Aritmética



• PIC 16F84 - Diagrama de Blocos



• Registro de Estado



• Registro de Estado• bit 0 - C - bit de carry

• bit 1 - DC - bit de carry para operações BCD

• bit 2 - Z - bit de zero

• bit 3 - PD - Powder-down: 1 quando a fonte é ligada e 0 quando executa instrução sleep

• bit 4 - TO - Time-out :0 - watchdog overflow e 1 - caso contrário

• bit 6:5 - RP1-RP0 - bits de seleção de bancos:00 = banco zero e 01 = banco 1 para endereçamento direto de memória

• bit 7 - IRP (Register Bank Select) seleciona banco de memória para endereçamento indireto de memória - 1 = banco 2 e 3 ; 0 = banco 0 e 1



• Registro de Opção







• bit 0:2 - PS0, PS1,PS2 - Define escala do timer

• bit 3 – PSA: assinala presacaler entre TMR0 e watchdog.

• bit 4 T0SE: Source Edge Select

• bit 5 TOCS: TMR0 Clock Source Select

• bit 6 INTEDG: Interrupt Edge Select

• bit 7 RBPU: PORTB Pull-up Enable



• Portas: registrador conectado a pinos de entrada e saída

• TRISA – 85h

• TRSIB – 86h



• PORTB• Tem um resistor pull-up interno pra definição de nível 1 –

reset no RPBU bit do registrador de opção

• Definição de input/output – 0/1

• Exemplo – pinos 0,1,2 e 3 como entrada e 4,5,6 e 7 como saída:

clrfSTATUS ; Bank0

clrf PORTB ; PORTB=0

bsf STATUS,RP0 ; Bank1

movlw 0x0f ; define pinos de entrada e saída

movwf TRISB ; escreve no registrador TRISB



• PORTA• Pino 4 tem dupla função: entrada externa para o timer

TMR0 (programação através do bit T0CS do regsitrador de opção)

• Definição de input/output – 0/1• Exemplo – pinos 0,1,2, 3 e 4 como entrada e 5,6 e 7 como

saída:clrfSTATUS ; Bank0clrf PORTA ; PORTA=0bsf STATUS,RP0 ; Bank1movlw 0x1f ; define pinos de entrada e saídamovwf TRISA ; escreve no registrador TRISA



• Organização

de Memória:• Dois bancos de

memória: dados e

programa.

• Dados: EEPROM e

registradores GPR

• Programa: FLASH



• Memória de Programa: – Memória FLASH 1024 X 14 bits

– endereço 0000h – reset

– endereço 0004h – vetor de interrupção

• Memória de Dados– EEPROM: 64 X 8

• Não é diretamente acessada. É acessada através EEADR e EEDATA

– RAM: registradores GPR (General Purpose Register)• localização 0x0C até 0x4F – 68 posições

• Registrador SFR (Special Function Register)– Ocupam as 12 primeiras posições dos dois bancos de memória



• Bancos de Memória– Selecionados via bits RP0 e RP1 do registrador de STATUS

– Exemplo:

bcf STATUS, RP0 ; zera o bit RP0 do registrador STATUS,

; selecionando o banco 0

bsf STATUS, RP0 ; seta o bit RP0 do registrador STATUS,

; selecionando o banco 1

– MACROS

BANK0 macro BANK1 macro

bcf STATUS, RP0 bsf STATUS, RP0

endm endm



• Program Counter – PC: registrador de 13 bits– Contém o endereço da instrução que irá ser executada

• Pilha: 8 palavras de 13 bits– instruções CALL, RETURN, RETWL ou RETFIE



• Programação

– para utilização da memória de programa, o microcontrolador deve estar setado em um modo especial, conectando o pino MCLR ao Vdd (4,5 a 5,5 V). A Memória de programa é programada serialmente usando dois pinos data/clock.

• Modos de endereçamento: direto ou indireto



• Endereçamento direto• Exemplo de acesso a registradores SFR

bsf STATUS, RP0 ;Bankl movlw 0xFF ;w=0xFF movwf TRISA ;address of ;TRISA ;register is ; taken ;from ;instruction ;movwf



• Endereçamento indireto• Exemplo

Apagar 16 posições da RAM

movlw 0x0C ;endereço inicial

movwf FSR ; FSR aponta 0x0C

LOOP: clrf INDF ; INDF = 0

incf FSR ; endereço ++

btfss FSR,4 ; tudo apagado?

goto loop ; não, volta

CONTINUE : sim, OK



• Interrupções



• Interrupções– Registrador de Controle INTCON



bit 0 RBIF (RB Port Change Interrupt Flag bit) Bit which informs about changes on pins 4, 5, 6 and 7 of port B.1=at least one pin has changed its status0=no change occured on any of the pins

bit 1 INTF (INT External Interrupt Flag bit) External interrupt occured.1=interrupt occured0=interrupt did not occurIf a rising or falling edge was detected on pin RB0/INT, (which is defined with bit INTEDG in OPTION register), bit INTF is set. Bit must be cleared in interrupt subprogram in order to detect the next interrupt.

bit 2 T0IF (TMR0 Overflow Interrupt Flag bit) Overflow of counter TMR0.1= counter changed its status from FFh to 00h0=overflow did not occurBit must be cleared in program in order for an interrupt to be detected.



bit 3 RBIE (RB port change Interrupt Enable bit) Enables interrupts to occur at the change of status of pins 4, 5, 6, and 7 of port B. 1= enables interrupts at the change of status0=interrupts disabled at the change of statusIf RBIE and RBIF were simultaneously set, an interrupt would occur.

bit 4 INTE (INT External Interrupt Enable bit) Bit which enables external interrupt from pin RB0/INT.1=external interrupt enabled0=external interrupt disabledIf INTE and INTF were set simultaneously, an interrupt would occur.

bit 5 T0IE (TMR0 Overflow Interrupt Enable bit) Bit which enables interrupts during counter TMR0 overflow.1=interrupt enabled0=interrupt disabledIf T0IE and T0IF were set simultaneously, interrupt would occur.



bit 6 EEIE (EEPROM Write Complete Interrupt Enable bit) Bit which enables an interrupt at the end of a writing routine to EEPROM1=interrupt enabled0=interrupt disabledIf EEIE and EEIF (which is in EECON1 register) were set simultaneously , an interrupt would occur.

bit 7 GIE (Global Interrupt Enable bit) Bit which enables or disables all interrupts.1=all interrupts are enabled0=all interrupts are disabled



• Tipos de interrupções

– Término de escrita de dados na EEPROM

– TMR0 interrupção causada por timer overflow

– Interrupção pela alteração dos pinos RB4 à RB7 da porta B

– Interrupção externa do pino do microcontrolador RB0/INT



• PUSH e POP no tratamento de interrupções



• Exemplo de como salvar registradores no tratamento de interrupção

– Testar o banco corrente

– Armazenar o registrador W do banco corrente

– Armazenar o registrador STATUS no banco 0

– Executar a rotina de interrupção (ISR)

– Restaurar o registrador STATUS

– Restaurar o registrado W



Pushbtfss STATUS, RP0 ; banco 0goto RPOCLEAR ; simbcf STATUS, RP0 ; não, vá para banco 0movwf W_TEMP ; salva registrador Wswapf STATUS, W ; W <- STATUSmovwf STATUS_TEMP ; STATUS_TEMP <- Wbsf STATUS_TEMP,1 ; RP0(STATUS_TEMP)=1goto ISR_code ; push completo

RPOCLEARmovwf W_TEMP ; salvo registrador Wswapf STATUS_W ; W <- STATUSmovwf STATUS_TEMP ; STATUS_TEMP <- W;

ISR_code;; rotina de interrupção;



Popswapf STAUS_TEMP ; W <- STATUS_TEMPmovwf STATUS ; STATUS <- Wbtfss STATUS, RP0 ; banco 1 ?goto Return_WREG ; nãobcf STATUS, RP0 ; sim vá para banco 0swapf W_TEMP, F ; retorna conteúdo de Wswapf W_TEMP, W ;bsf STATUS_RP0 ; VOLTO BANCO 1retfie ; terminou POP

Return_WREGswapf W_TEMP, F ; retorna conteúdo de Wswapf W_TEMP, W ;retfie ; terminou POP



• MACROS para POP e PUSHPUSH macro

movwf W_TEMP ; W_TEMP <- Wswapf W_TEMP,F ; swap W_TEMP,FBANK1 ; macro para mudar para banco 1swapf OPTION_REG, W ; W <- OPTION_REGmovwf OPTION_TEMP ;OPTION_TEMP <- WBANK0 ; macro para mudar para banco 0swapf STATUS,W ; W <- STATUSmovwf STAT_TEMP ; STAT_TEMP <- Wendm

POP macroswapf STA_TEMP,W ; W<- STAT_TEMPmovwf STATUS ; STATUS <-WBANK1 ; macro para mudar para banco 1swapf OPTION_TEMP,W; W<-OPTIO_TEMPmovwf OPTION_REG ; OPTION_REG <- WBANK0 ; macro para mudar para banco 0swapf W_TEMP,W ; W<- W_TEMPendm



• Interrupção externa via pino RB0/INT do microcontrolador– triggered pela borda de subida do sinal ( se bit INTEDG=1 no

OPTION[6]) ou de descida (INTEDG = 0)

– quando temos sinal em INT, INTF =1(INTCON[1])

– para desabilitar, fazer INTE = 0 (INTCON[4])

• Interrupção TMR0 counter overflow– seta T0IF (INTCON[2])

• Interrupção pela alteração dos pinos 4,5,6 e 7 da porta B– seta RBIF (INTCON[0])

• Interrupção de fim de escrita na EEPROM– seta EEIF (INTCON[6])



• Inicialização de interrupções

– Inicialização da interrupção externa no pino RB0

clrf INTCON ; todas interrupções desabilitadas

movlw B’00010000’ ; apenas a interrupção externa é habilitada

bsf INTCON, GIE ; ocorrências de interrupções permitida



• Exemplo: Como o PIC16F84 tem apenas uma localização onde o endereço de uma sub-rotina é armazenado, precisamos verificar se existe uma rotina de interrupção sendo executada, quando ocorre uma outra interrupção.

org ISR_ADDR ; endereço da rotina de interrupçãobtfsc INTCON, GIE ; GIE está OFF ?goto ISR_ADDR ; não, volte para o inícioPUSH ; macro PUSHbtfsc INTCON, RBIF ; mudanças portb[4..7] ?goto ISR_PORTB ; vá para o tratamento relativo às mudançasbtfsc INTCON, INTF ; ocorreu interrupção externa ?goto ISR_RB0 ; vá para o tratamento relativo à int. ext.btfsc INTCON, TOIF ; overflow do timer TMRO ?goto ISR_TMRO : vá p/ o tratamento relativo overflow timerBANK1 ; macro BANK1btfsc EECON1, EEIF ; fim da escrita na EEPROM ?goto ISR_EEPROM : vá p/ o tratamento relativo fim escrita EEPROMBANK0 ;macro BANK0



• Exemplo – continuação

ISR_PORTB;; goto END_ISR

ISR_RB0;;goto END_ISR

ISR_TMRO;; goto END_ISR

ISR_EEPROM;; goto END_ISR

END_ISRPOP ; macro POPRETFIE ; retorna e seta o bit GIE



• Timer TMR0– 8 bits (0 a 255)



• Diagrama de tempo de interrupção com o timer

• transição 255 para 0 – T0IF é setado



• Exemplo: Determinar o número de voltas de um motor



• Exemplo – Inicialização do timer pra sinal com borda de decida de fonte de clock externo

clrf TMRO ;TRMO = 0 clrf INTCON ;interrupções e T0IF=0, desabilitadosbsf STATUS, RP0 ; banco 1 pelo OPTION_REGmovlw B’00110001’ ; escala 1:4, borda de descida para clock

; externo, pull up na porta B ativadamovwf OPTION_REG ; OPTION_REG <- W

TO_OVFLbtfss INTCON, T0IF ; testa bit overflowgoto TO_OVFL ; interrupção não ocorreu, espere

;; parte do programa que processa o número de voltas do motor;

goto TO_OVFL


4. Conjunto de Instruções

• 35 instruções de 14 bits do tipo– Transferência de dados

• Feito entre o registrador work (W) e o registrador f, que representa qualquer registrador SPR ou GPR

– Aritmética e Lógica– Operações com bit– Controle do fluxo de execução de um

programa



• Formato das instruções– Operações com file register – byte oriented

d = 0 destino é W; d = 1 destino f

f = endereço de de 7 bits de registrador

OPCODE d f (#FILE)

13 8 7 6 0



• Formato das instruções - continuação– Operações com file register – bit oriented

b = endereço de 3 bits

f = endereço de 7 bits de registrador

OPCODE b (bit #) f (#FILE)

13 10 9 8 7 6 0



• Formato das instruções - continuação– Operações com literais e instruções de controle

k = imediato de 8 bits

OPCODE k (literal)

13 8 7 0



• Formato das instruções - continuação– Instruções de controle call e goto

k = imediato de 11 bits

OPCODE k (literal)

13 11 10 0


4. Conjunto de Instruções• Descrição dos campos das instruções

Campo Descrição

f endereço de registradores (0x00 a 0x7F)

W working register (acumulador)

bendereço do bit dentro do registrador de 8 bits

k literal , constante ou label

d seleção de destino; d=0 armazena resultado em W; d=1 no registrador f; default d=1.


4. Conjunto de Instruções – transferência de dados

Mnemônico Descrição Operação Flag

movlw k move cte p/ k W <- k -

movwf f move W p/ f f <- W -

movf f,d move d p/ f f <- d

clrw clear W W <- 0

clrf clear f f <- 0

swapf swap nibbles em ff(3:0),(7:4) <- f(7:4),(3:0)


4. Conjunto de Instruções – Aritmética e Lógica


addlw k W + constante W <- W + k C,DC,Z

addwf f,d W + f d <- W + f C,DC,Z

sublw k W - constante W <- W + k C,DC,Z

subwf f,d W - f d <- W - f C,DC,Z

andlw k W & constante W <- W & k Z

andwf f,d W & f d <- W & f Z


4. Conjunto de Instruções-Aritmética e Lógica –cont.


iorlw k W | constante W <- W | k Z

iorwf f,d W | f d <- W | f Z

xorlw k W xor constante W <- W xor k Z

xorwf f,d W xor f d <- W xor f Z

incf f,d incrementa f d <- f + 1 Z

decf f,d decrementa f d <- f - 1 Z


4. Conjunto de Instruções-Aritmética e Lógica –cont.

Mnemônico Descrição Flag

rlf f,d rotate left através do carry C

rrf f,d rotate right através do carry C

comf f,d d <- complemento(f) Z


4. Conjunto de Instruções – Operações com Bit


bcf f,b reseta bit b de f f(b) <- 0 -

bsf f,d seta bit b de f f(b) <- 1 -


4. Conjunto de Instruções – Controle do fluxo de execução de um programa


btfsc f,b se f(b) = 0, pula 1 instrução -

btfss f,b se f(b) = 1, pula 1 instrução -

decfsz f,d d <- f -1, pula 1 instrução se zero -

incfsz f,d d <- f +1, pula 1 instrução se zero -

goto k vai para endereço k -

call k chama sub-rotina no endereço k -


4. Conjunto de Instruções – Controle do fluxo de execução de um programa - continuação


return retorna da sub-rotina -

retlw k retorna com constante em W -

retfie retona de interrupção -


4. Conjunto de Instruções – outras

Mnemônico Descrição Operação

nop no operation

clrwdtlimpa watchdog timer

WDT <- 0, TO <- 1, PD <- 1

sleepvai para o modo standby

WDT <- 0, TO <- 1, PD <- 0




5. Programação Assembly

• Programação do Microcontrolador



• Linguagem assembly

– Labels

– Instruções

– Operandos

– Diretivas

– Comentários



• Labels



• Instruções



• Operandos



• Comentários (;)

clrf TMRO ;TRMO = 0 clrf INTCON ;interrupções e T0IF=0,

desabilitadosbsf STATUS, RP0 ; banco 1 pelo OPTION_REGmovlw B’00110001’ ; escala 1:4, borda de descida

para clock ; externo, pull up na porta B ativada

movwf OPTION_REG ; OPTION_REG <- WTO_OVFL

btfss INTCON, T0IF ; testa bit overflowgoto TO_OVFL ; interrupção não ocorreu, espere

;; parte do programa que processa o número de voltas do motor;

goto TO_OVFL



• Diretivas


5. Programação Assembly• Diretivas de Controle

DIRETIVAS DESCRIÇÃO

#define dá um significado p/ um texto

#include inclui arquivo no programa

constant define uma constante

variable define uma variável

set define uma variável

equ define uma constante

org define um endereço p/ carregar o programa

end fim do programa



• Instruções Condicionais


if branch condicional

else alternativa para o if

endif fim de um branch condicional

while executa trecho enquanto condição verdadeira

endw fim de um while

ifdef execução de parte do programa se símbolo foi definido

ifndefexecução de parte do programa se símbolo não foi definido



• Diretivas de Dados


cblock define um bloco de constantes

endc fim da definição de um bloco de constantes

db define um dado do tipo byte

de define um byte da EEPROM

dt define um conjunto (tabela) de dados



• Diretivas de Configuração


_config seta configuração de bits

processor define o tipo do microcontrolador



• Macros


5. Programação Assembly - Operadores


5. Programação Assembly - Exemplo


6. MPLAB – Tela inicial


6. MPLAB – Modo de desenvolvimento

• OPTIONS -> DEVELOPMENT MODE


6. MPLAB – Criando um Projeto

• PROJECT -> NEW PROJECT


6. MPLAB – Ajustando elementos de projeto


6. MPLAB – Parâmetros do montador


6. MPLAB – Abrindo um novo projeto


6. MPLAB – Adicionado arquivo p/ montador


6. MPLAB – Escrevendo um novo programa • FILE -> NEW


6. MPLAB – Salvando o novo arquivo


6. MPLAB – Escrevendo um Programa


6. MPLAB – Mensagens na montagem


6. MPLAB – Simulador MPSIM

• Simulando e resetando um microcontrolador


6. MPLAB – MPSIM e sua janela


6. MPLAB – Barra de Ferramentas


7. Exercícios – 1

• Programa que faz com que um LED, ligado à saída RB0, seja aceso, caso uma chave C, ligada à entrada RA2, esteja em “1”. Caso contrário, o diodo se apaga.

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3

RB7RB6RB5RB4RB3RB2RB1RB0

RA4



• Programa que funciona como um “segredo eletrônico”. O microcontrolador espera uma combinação de 5 chaves, ligadas na porta A (RA0 – RA5), e, se esta combinação ocorrer, todos os LEDs ligados à porta B (RB0 – RB7) se acendem. Caso contrario, eles permanecem apagados. A combinação deve ser 1-0-1-0-1.

L8L7L6L5L4L3L2L1

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que utiliza um display de 7 segmentos, ligado à porta B (RB0 – RB7) para mostrar o valor de uma chave C ligada à entrada RA2 da porta A. Se a chave estiver ligada, o display exibe o número 1. Caso contrário, é exibido o número 0.

abcdefg.

Gnd

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que faz com que o LED, ligado ao pino RB0 da porta B acenda e apague a cada segundo. Como o ciclo de clock do microcontrolador é muito pequeno, é necessário introduzir atrasos para que as transições do LED possam ser visualizadas. Estes atrasos funcionam da seguinte maneira: uma rotina, chamada Atraso1S, que utiliza a sub-rotina Del10, que gera atrasos de 10 ms a cada chamada. Dentro desta rotina existe uma variável auxiliar (TEMPO1), que começa com o valor 100 e vai sendo decrementada. Cada vez que ela é decrementada, a rotina Del10 é chamada novamente. Ou seja, serão 100 chamadas à rotina Del10, gerando um atraso total de 1 segundo. L1

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que conta as transições (mudanças) de uma chave C, ligada ao pino RA0 da porta A. A quantidade de transições é mostrada por 8 LEDs ligados aos pinos da porta B, em formato binário

L8L7L6L5L4L3L2L1

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que faz com que um speaker, ligado ao pino RB7 da porta B, dê beeps periódicos a cada segundo. Cada beep dura cerca de 0,5s. Como o ciclo de clock do microcontrolador é muito pequeno, é necessário introduzir atrasos para que os beeps do speaker possam ser ouvidos claramente. Estes atrasos funcionam da seguinte maneira: duas rotinas, uma chamada Atraso1S (atraso de 1 segundo) e outra, AtrasoMS (atraso de 0,5 segundos), utilizam a subrotina Del10, que gera atrasos de 10 ms a cada chamada. Dentro desta rotina existe uma variável auxiliar (TEMPO1), que, para a rotina Atraso1S, tem o valor inicial 100 e, para a rotina AtrasoMS tem o valor inicial de 50, e que vai sendo decrementada. Cada vez que ela é decrementada, a rotina Del10 é chamada novamente.

+ -

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que escreve dados na memória EEPROM do microcontrolador. A posição 0 desta memória irá armazenar o valor das chaves ligadas aos pinos RA0 à RA4 da porta A (em binário). A verificação do valor armazenado na memória pode ser visualizada pelo programa de gravação do PIC, já que esta memória não é apagada até ser subscrita. A gravação da memória EEPROM leva um certo tempo. Devemos esperar este tempo antes de continuar a execução do programa. Temos duas opções: ou esperamos que o bit WR do registrador EECON1 seja limpo pelo hardware, indicando o fim da escrita, ou introduzirmos um atraso, que espera uma determinada quantidade de tempo antes de continuar a execução. Esta implementação utiliza um atraso de, aproximadamente, 2,6 segundos, para a espera da gravação da memória EEPROM.

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que lê os dados anteriormente gravados na memória EEPROM, na posição 0. O valor lido é representado, em binário, através de LEDs ligados aos pinos da porta B.

L8L7L6L5L4L3L2L1

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa similar ao programa 5, mas explora os recursos de WatchDog e modo Sleep do microcontrolador. A partir este programa, passaremos a utilizar o arquivo de definições padrão da Microchip para microcontroladores modelo 16F84, onde se encontra as definições dos nomes e endereços de todos os SFRs (registradores especiais) e uma série de outras definições necessárias para a utilização do microcontrolador 16F84. Como curiosidade, você pode consultar este arquivo para visualizar todos os nomes dos SFRs e constantes que podem ser utilizadas na programação do 16F84.

L8L7L6L5L4L3L2L1

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que simula os movimentos de um robô. Este robô imaginário possui dois dispositivos infravermelhos, que fazem com que ele siga uma trajetória desenhada no chão, e dois motores, um para cada roda de tração. Quando os sensores detectam a necessidade de acertar a rota, os motores devem ser manipulados a fim de realizar o acerto. Por exemplo, se o robô estiver desviando a rota para a esquerda, o robô deve se mover para a direita até que a rota seja acertada. Para isto, o motor da direita deve ser revertido (rodar para trás), e o da esquerda deve continuar ligado (rodando para frente). Quando a rota estiver certa, ambos os motores devem ser ligados para frente, para que o robô continue andando em frente. Os movimentos possíveis são para a esquerda (reverter o motor da esquerda e manter o motor da direita a frente), para a direita (reverter o motor da direita e manter o motor da esquerda a frente), para frente (manter os dois motores a frente), e para trás (reverter os dois motores).



• Os sensores serão simulados pelas chaves ligadas aos pinos RA0 e RA1 da porta. Vamos convencionar que o valor 0 significa que o sensor não detectou desvio na trajetória, e o valor 1 significa que o sensor detectou um desvio na trajetória. Os LEDs ligados aos pinos RB0 e RB1 da porta B irão simular as saídas de controle dos dois motores de tração (direito e esquerdo, respectivamente). Vamos convencionar que o valor 1 significa ligar os motores à frente, e 0 significa reverter os motores. L2L1

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que gera números aleatórios. Irá funcionar da seguinte maneira:

– Devemos gerar números aleatórios de 0 a 6; quando a chave C, ligada ao pino RA0 da porta A, estiver em "1", o display (ligado aos pinos RB0 à RB7 da porta B) irá mostrar, seqüencialmente, números de 0 a 6, em intervalos de 0,05 segundos; ao passar a chave C para "0", o display mostrará, durante 3 segundos, o número aleatório obtido; passados os 3 segundos, o display se apaga e a seqüência se repete

• O número representado nos 4 bits menos significativos do registrador Work (W) é transformado em um número equivalente no display de 7 segmentos, como se estivéssemos implementando um conversor. O código referente ao número no display de 7 segmentos também retorna no registrador W.

abcdefg.

Gnd

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4



• Programa que irá simular um contador de 2 dígitos (00 a 99). Para sua realização, serão utilizados dois displays de 7 segmentos, e dois conversores binário-7segmentos, que recebe um número binário de 4 bits e transforma este número para a representação do display. Para exibir os números nos displays, utilizaremos a porta B, sendo que os 4 bits menos significativos representarão o número a ser exibido no primeiro display (unidade), e os 4 bits mais significativos representarão o número a ser exibido no segundo display (dezena). Este contador terá duas chaves e um botão (push buttom). A chave ligada à entrada RA0 da porta A irá controlar o sentido da contagem (0 = Decrescente e 1 = Crescente). A chave ligada à entrada RA1 da porta A irá controlar a parada do contador (0 = Parar e 1 = Contar). E, por último, o botão ligado à RA2 servirá de reset, ou seja, quando pressionado, irá zerar os displays e recomeçar a contagem.



+V

4543

D3

D2

D1

D0

LD

BI

PH

gfedcba

abcdefg.

Gnd

abcdefg.

Gnd

4543

D3

D2

D1

D0

LD

BI

PH

gfedcba

PIC

RA0

RA1

RA2

RA3


RA4


8. Bibliografia

• David A. Patterson & John L. Hennessy; Computer Organization & Design – The Hardware and Software Interface – Ed. Morgan Kaufmann. – 2ª Edição.

• G. Jack Lipovski; Introduction to Microcontrollers – Ed. Academic Press – 1ª Edição.

• www.microchip.com; Microchip – PIC16F8X Data Sheet .

• www.microchip.com; Microchip – PIC16F87X Data Sheet.

• www.microchip.com; Microchip – PIC16F84 Data Sheet.

• www.vidal.com.br ; Mini curso MPLAB passo a passo.

• Ricardo Pannain; Notas de aula.

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