Proteus es un entorno integrado diseñado para la realización completa de proyectos de
construcción de equipos electrónicos en todas sus etapas: diseño, simulación, depuración y
construcción. Desarrollado por Labcenter Electronics que consta de los dos programas
principales: Ares e Isis, y los módulos VSM y Electra. Sus reconocidas prestaciones lo han
convertido en el más popular simulador software para microcontroladores PIC.
ISIS
El Programa ISIS, Intelligent Schematic Input System (Sistema de Enrutado de Esquemas
Inteligente) permite diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con
componentes muy variados, desde simples resistencias, hasta alguno que otro
microprocesador o microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de
señales y muchos otros componentes con prestaciones diferentes. Los diseños realizados en
Isis pueden ser simulados en tiempo real, mediante el módulo VSM, asociado directamente
con ISIS.
ARES es la herramienta de la suite Proteus dedicada al diseño de placas de circuito impreso
(PCB). Está plenamente integrada con la herramienta ISIS.
Una vez diseñado en ISIS el esquema electrónico, se genera automáticamente la lista de redes
(NETLIST). Una red es un grupo de pines interconectados entre sí y la lista de redes es una lista
con todas las redes que forman nuestro diseño. ARES es capaz de recibir esta lista de redes
para diseñar, a partir de ella, nuestra placa de circuito impreso. De esta forma nos aseguramos
que nuestra placa tendrá unidos entre sí los pines de forma idéntica a como los hemos
definido en nuestro esquema electrónico.
Cualquier modificación que realicemos en nuestro esquema, podrá ser reenviado desde ISIS a
ARES donde aparecerán resaltados los cambios que se hayan producido. De esta forma la
modificación y rediseño de nuestra placa se realizará de forma mucho más simple y segura.
Zona de Trabajo
Ventana de
Vista Completa
Barra de
Componentes
de Dibujo
Barra de Control
de Simulación
Barra de Ficheros
Visualización
Edición
Herramientas de
Diseño
Selección de componentes:
Se pueden realizar distintos tipo de análisis:
Y exportar los datos, que se pueden pasar a Matlab por ejemplo para analizarlos de una forma
más precisa:
Búsqueda
Categorías
Familias
Compañias
Modelo
Esquemático
Modelo PCB
Encapsulado
Indica que se
puede simular
Componentes
Modelo PCB
Una vez montado el circuito:
Cargamos el código al PIC, para ello pulsado doble click sobre el componente. Es necesario
tener generado el código en un archivo .hex (hexadecimal).
ARES:
Podemos diseñar el circuito desde cero o importarlo desde ISIS.
Archivo con el código
Frecuencia del Reloj
Zona de
Trabajo
Barra de
Estado
Barra de
selección
Componentes
Barra de
herramientas
de dibujo
Barras de
herramientas
Podemos usar la herramienta Auto-Router o el módulo Electra para realizar las conexiones de
los distintos compontes.
Podemos visualizar el diseño en 3D:
El microcontrolador ejecuta el
programa cargado en la memoria
Flash. Esto se denomina el código
ejecutable y está compuesto por
una serie de ceros y unos,
aparentemente sin significado.
Dependiendo de la arquitectura
del microcontrolador, el código
binario está compuesto por
palabras de 12, 14 o 16 bits de
anchura. Cada palabra se
interpreta por la CPU como una
instrucción a ser ejecutada
durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el
microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de
instrucciones. Como es más fácil trabajar con el sistema de numeración hexadecimal, el código
ejecutable se representa con frecuencia como una serie de los números hexadecimales
denominada código Hex. En los microcontroladores PIC con las palabras de programa de 14
bits de anchura, el conjunto de instrucciones tiene 35 instrucciones diferentes.
LENGUAJE ENSAMBLADOR (http://www.mikroe.com/chapters/view/80/capitulo-2-
programacion-de-los-microcontroladores/)
Programación de microcontroladores - Ensamblador
Como el proceso de
escribir un código
ejecutable era
considerablemente
arduo, en
consecuencia fue
creado el primer
lenguaje de
programación
denominado
ensamblador (ASM).
Siguiendo la sintaxis
básica del
ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador
consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de
memoria. Un programa denominado ensamblador compila (traduce) las instrucciones del
lenguaje ensamblador a código máquina (código binario).
HEste programa compila instrucción a instrucción sin optimización. Como permite controlar en
detalle todos los procesos puestos en marcha dentro del chip, este lenguaje de programación
todavía sigue siendo popular.
Ventajas de lenguajes de programación de alto nivel
A pesar de todos los lados buenos, el lenguaje ensamblador tiene algunas desventajas:
Incluso una sola operación en el programa escrito en ensamblador consiste en muchas
instrucciones, haciéndolo muy largo y difícil de manejar.
Cada tipo de microcontrolador tiene su propio conjunto de instrucciones que un programador
tiene que conocer para escribir un programa
Un programador tiene que conocer el hardware del microcontrolador para escribir un
programa
Programa escrito en C (El mismo programa compilado al código ensamblador):
Programa escrito en C
Los lenguajes de programación de alto nivel (Basic, Pascal, C etc.) fueron creados con el
propósito de superar las desventajas del ensamblador. En lenguajes de programación de alto
nivel varias instrucciones en ensamblador se sustituyen por una sentencia. El programador ya
no tiene que conocer el conjunto de instrucciones o características del hardware del
microcontrolador utilizado. Ya no es posible conocer exactamente cómo se ejecuta cada
sentencia, de todas formas ya no importa. Aunque siempre se puede insertar en el programa
una secuencia escrita en ensamblador.
Si alguna vez ha escrito un programa para un microcontrolador PIC en lenguaje ensamblador,
probablemente sepa que la arquitectura RISC carece de algunas instrucciones. Por ejemplo, no
hay instrucción apropiada para multiplicar dos números. Por supuesto, para cada problema
hay una solución y éste no es una excepción gracias a la aritmética que permite realizar las
operaciones complejas al descomponerlas en un gran número operaciones más simples. En
este caso, la multiplicación se puede sustituir con facilidad por adición sucesiva (a x b = a + a +
a + ... + a). Ya estamos en el comienzo de una historia muy larga... No hay que preocuparse al
utilizar uno de estos lenguajes de programación de alto nivel como es C, porque el compilador
encontrará automáticamente la solución a éste problema y otros similares. Para multiplicar los
números a y b, basta con escribir a*b.
Lenguaje C
El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel
(anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como
sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser
muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar
ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes
proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el
propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los
archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador.
Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.
Programming microcontroller - C programming language
La figura anterior es un ejemplo general de lo que sucede durante la compilación de programa
de un lenguaje de programación de alto nivel a bajo nivel
Para generar el código existen varios programas:
MPLAB: (Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/MPLAB): MPLAB es un editor IDE gratuito,
destinado a productos de la marca Microchip. Este editor es modular, permite seleccionar los
distintos microcontroladores soportados, además de permitir la grabación de estos circuitos
integrados directamente al programador. Permite programar en C o en ensambrador a través
de distintas
Ahora se va a llamar MPLABX (eXperimental), tiene cosas nuevas como:
La primera y gran ventaja de Mplab X es que es multiplataforma. Hay tanto versiones para
Windows, Mac y Linux. Mplab 8 solo se podía instalar en Windows, por lo que gente como yo,
con Ubuntu instalado tenía que usar máquinas virtuales o particiones con Windows.
Otra de las funcionalidades nuevas que me encanta de Mplab X es su método de
autocompletado del código. Heredado de NetBeans puedes autocompletar código de registros
o variables. También cuenta con hiperlinks para saltar rápidamente a definiciones o funciones.
Incluso pasando el ratón por encima del código podrás ver el estado bit a bit de un registro o
variable. Por último, cuenta con un editor que contiene esqueletos de códigos para insertar.
Todo esto hace de Mplab X una herramienta mucho más eficiente para escribir código que su
antecesor.
MPLAB X IDE v3.00 is based on the latest Netbeans open source IDE v8.01 and will be released
in early April. This brings many new features that have been added to the open source IDE as
well as bug fixes.
Tambien podemos simular el código y cargarlo a través de distintos programadores:
(AÑADIR TOOLS)
MPLABX:
Existen otros programas como:
PIC C Compiler:
El compilador PCW CSS, se trata de un compilador de alto nivel, muy eficiente, el cual nos
ayudara para depurar el código, ya que nos avisa de los diferentes errores que podamos haber
cometido. Contienen bibliotecas muy completas, como se ve en el vídeo, permite una
combinación del lenguaje de alto nivel y Ensamblador, por si deseamos ajustar el código y
muchas otras características.
CCS PCW,PCB,PCH C compiler (http://www.ccsinfo.com/picc.shtml). Es el compilador ideal
para aquellos que quieren empezar a realizar proyectos en C con una mínima idea de este
lenguaje. Proporciona muchas funciones para los proyectos. El entorno de trabajo es bajo
Windows. Ofrece un metódo de trabajo a base de "wizards" o plantillas prediseñadas que nos
facilitan enormente la ardua tarea de empezar a programar. Ultimamente ha tomado fuerza y
renueva constamente el soporte de nuevos PIC. Posse versión Linux. En su pagina disponemos
de un foro de ayuda muy activo.
MikroC PRO for pic: El mikroC PRO for PIC es una poderosa herramienta de desarrollo rica en
características para los microcontroladores PIC. Está diseñado para proporcionar al
programador la solución más fácil posible de desarrollo de aplicaciones para sistemas
empotrados, sin comprometer el rendimiento o el control.
A continuación vamos a presentar a los elementos principales del lenguaje mikroC
desarrollado por Mikroelektronika. Este lenguaje es muy similar al C estándar, no obstante en
determinados aspectos difiere del ANSI estándar en algunas características. Algunas de estas
diferencias se refieren a las mejoras, destinadas a facilitar la programación de los
microcontroladores PIC, mientras que las demás son la consecuencia de la limitación de la
arquitectura del hardware de los PIC. Aquí vamos a presentar características específicas del
lenguaje mikroC en la programación de los microcontroladores PIC. El término C se utilizará
para referirse a las características comunes de los lenguajes C y mikroC.
FASES DE COMPILACIÓN
El proceso de compilación consiste en varios pasos y se ejecuta automáticamente por el
compilador. Por con, un conocimiento básico del funcionamiento puede ser útil para entender
el concepto del lenguaje mikroC.
El archivo fuente contiene el código en mikroC que usted escribe para programar el
microcontrolador. El preprocesador se utiliza automáticamente por el compilador al iniciarse el
proceso de la compilación. El compilador busca las directivas del preprocesador (que siempre
empiezan por ‘#’) dentro del código y modifica el código fuente de acuerdo con las directivas.
En esta fase se llevan a cabo inclusión de archivos, definición de constantes y macros etc, lo
que facilita el proceso. Más tarde vamos a describir estas directivas en detalle. El analizador
sintáctico (parser) elimina toda la información inútil del código (comentarios, espacios en
blanco). Luego, elcompilador traduce el código a un archivo binario denominado archivo .mcl.
El enlazador (linker) recupera toda la información requerida para ejecutar el programa de los
archivos externos y la agrupa en un solo archivo (.dbg). Además, un proyecto puede contener
más de un archivo fuente y el programador puede utilizar funciones predefinidas y agrupadas
dentro de los archivos denominados librerías. Por último, el generador .hex produce un
archivo .hex. Es el archivo que se va a cargar en el microcontrolador.
El proceso entero de la compilación que incluye todos los pasos anteriormente descritos se le
denomina “building”.
PIC y C concuerdan entre sí: PIC es el chip de 8 bits más popular en el mundo, que se utiliza en
una amplia variedad de aplicaciones, y C, muy apreciado por su eficiencia, es la elección
natural para el desarrollo de sistemas embebidos. mikroC PRO for PIC ofrece una conexión
exitosa entre una IDE muy avanzada, ANSI compilador compatible, amplio conjunto de
bibliotecas de hardware y documentación completa.
Menú Principal
Archivo
Compilar
Herramientas
Apariencia
Ayuda
Zona de
Trabajo
Librerías
Mensajes
Ventajas:
Entorno amigable.
Asistente de código.
Autocorrección.
Librerías.
Fácil de usar.
Herramientas:
Algunas de las más interesantes son:
Editor de siete segmentos: El siete segmentos Converter es un panel visual que devuelve valor
decimal / hexadecimal para cualquier combinación que se puede mostrar en 7SEG. Haga clic
en las piezas de la imagen segmento 7 de obtener el valor deseado en los cuadros de edición.
Caracteres personalizados de LDC: nos permite crear caracteres personalizados para después
usarlos en una pantalla LCD. La salida es mikroC PRO para PIC código compatible.
Es fácil configurar el Pic elegido ya que se puede hacer sin necesidad de escribir código.
Podemos seleccionar el tipo de oscilador, watchdog o la frecuencia del reloj de forma sencilla.
PROGRAMADORES:
PICkit is a family of programmers for PIC microcontrollers made by Microchip Technology.
They are used to program and debug microcontrollers, as well as program EEPROM. Some
models also feature logic analyzer and serial communications (UART) tool.
PICkit 1
The PICkit 1 — introduced on March 31, 2003 for US$36[2] — was a rudimentary USB
programmer for PIC microcontrollers, produced by Microchip Technology, the manufacturers
of the PIC series of microcontrollers. It was integrated into a demoonstrator board, featuring
eight LEDs, a switch, and a potentiometer. Its default program, explained in the
documentation, rotates the LEDs in series. The light display's direction and speed of rotation
can be changed with the button and potentiometer on the PICkit board.
PICkit 2
The PICkit 2 — introduced in May 2005[3] — replaced the PICkit 1. The most notable
difference between the two is that the PICkit 2 has a separate programmer/debugger unit
which plugs into the board carrying the chip to be programmed, whereas the PICkit 1 was a
single unit. This makes it possible to use the programmer with a custom circuit board via an In
Circuit Serial Programming (ICSP) header. This feature is not intended[3] for so-called
"production" programming, however.
The PICkit 2 uses an internal PIC18F2550 with FullSpeed USB. The latest PICkit 2 firmware
allows the user to program and debug most of the 8 and 16 bit PICmicro and dsPIC members of
the Microchip product line.
The PICkit 2 is open to the public, including its hardware schematic, firmware source code (in C
language) and application programs (in C# language). End users and third parties can easily
modify both the hardware and software for enhanced features. e.g. GNU/Linux version of
PICkit 2 application software, DOS style CMD support, etc.
The PICkit 2 has a programmer-to-go (PTG) feature, which can download the hex file and
programming instructions into on-board memory (128K byte I2C EEPROM or 256K byte I2C
EEPROM), so that no PC is required at the end application.
The Microchip version of PICkit 2 has a standard 128K byte memory. 256K byte memory can be
achieved by modifying the hardware or from third party.
Additionally, a 500 kHz three-channel logic analyser and a UART tool are built into the PICkit 2.
These features are missing from the PICkit 3.
Since release of V2.61, PICkit 2 PC software now supports a maximum 4 megabytes of memory
for the programmer-to-go feature. This modification makes the PICkit 2 support eight times as
much memory as the PICkit 3. This enhancement has been contributed by Au Group
Electronics and the PICkit 2 firmware is also reported to be submitted to Microchip PICkit 2
team in the middle of March 2009. This enhancement may be integrated into future firmware
releases, too.
PICkit 3
Microchip has gone on to manufacture the PICkit 3, a variation of the PICkit 2 with the same
form factor and a new translucent case. It features a faster 16-bit PIC24F processor and a
wider voltage regulation range. There are some complaints of it not being as reliable as the
Pickit 2.
Both PICkit 2 and PICkit 3 have internal, switch-mode voltage regulators. This allows them, in
the case of the PICkit 2, to generate voltages from 2.5 to 5 volts, or in the case of the PICkit 3,
2.5 to 5.5 volts, from a 5V USB supply, at around 100mA. Both have options for calibrating the
output with a multimeter, for increased accuracy. Additionally, for some PICs, the MCLR
programming voltage can be generated, at around 13 to 14 volts. This voltage is required to
reprogram the flash memory.
MAS PICKIT3: http://www.sagitron.com/productos/activos/microchip/203-pickit3-
programador-de-pic-sin-necesidad-de-ordenador
El PICKit 3 es la herramienta de depuración y programación más sencilla y de menor coste de
Microchip. Está totalmente soportado por el MPLAB IDE, y tiene una sencilla conexión USB Full
Speed con el ordenador que no solo permite programar y depurar sino también hacer update
del firmware interno del PICKIT3.
Tiene circuitos para protección de sobre tensión y de corto circuito, permite ejecución en
tiempo real y soporta tensiones desde 2.0V.
Respectando la norma USB puede dar 100mA al circuito donde esta conectado y tiene LEDs de
información rápida para el usuario.
microchip pickit3
Además de estas funcionalidades, hay una que es muy interesante y en algunos entornos
bastante útil del PICKIT3 que es la funcionalidad “Programmer-To-Go”.
La funcionalidad “Programmer-To-Go” permite de una forma muy sencilla programar cualquier
microcontrolador de las familias PIC16, PIC18, PIC24, dsPIC33F y PIC32 de Microchip sin
necesitar de un ordenador, lo que es muy útil si estamos en un entorno donde llevar un
ordenador no es practico o es del todo imposible.
El PICKit3 permite guardar un código de hasta 512KB en su Flash, esto se hace desde el MPLAB
y después llevar el PICKIT 3 y de forma autónoma sólo alimentando el PICKit3 desde el USB
(puede ser un cargador con salida usb como ya tenemos para algunos móviles o para baterías
de grabadores de video) programar “In Situ” nuestro dispositivo.
Podemos hacer uso de 4 tipos diferentes de osciladores
(http://riqooberto.blogspot.com.es/2009/02/tipos-de-osciladores.html)
Oscilador tipo "XT" (XTal) para frecuencias no mayores de 4 Mhz.
Oscilador tipo "LP" (Low Power) para frecuencias entre 32 y 200 Khz.Este oscilador es igual que
el anterior, con la diferencia de que el PIC trabaja de una manera distinta. Este modo está
destinado para trabajar con un cristal de menor frecuencia, que, como consecuencia, hará que
el PIC consuma menos corriente.
Oscilador tipo "HS" (High Speed) para frecuencias comprendidas entre 4 y 20 MHz.Habremos
de usar esta configuración cuando usemos cristales mayores de 4 MHz. La conexión es la
misma que la de un cristal normal, a no ser que usemos un circuito oscilador como el relatado
unas líneas más abajo, en la sección de Otras configuración
Oscilador tipo "RC" (Resistor/Capacitor) para frecuencias no mayores de 5.5 Mhz. Por último
tenemos el oscilador tipo RC que es el más económico por que tan solo se utiliza un
condensador no polarizado y una resistencia. Este tipo de oscilador proporciona una
estabilidad mediocre en la frecuencia generada y podrá ser utilizado para aquellos proyectos
que no requieran precisión
En ciertas ocasiones disponemos una fuente de reloj que proviene de una fuente externa
como puede ser un oscilador TTL o CMOS. La onda generada por esta fuente externa puede
servir para poner en funcionamiento el PIC. En la siguiente figura tenemos la forma de
conexionar la entrada digital a traves de un inversor lógico.
Como se puede observar, todos los circuitos oscilatorios que se conectan al PIC a través de una
sola patilla, van conectadas a la entrada OSC1, dejando la entrada OSC2 abierta.
Oscilador TTL
Este tipo de oscilador está basado en un cristal que contiene toda la circuitería para generar
una onda cuadrada. Este ha de ser conectado como si de un generador de señal externa se
tratase. Al incluir toda la circuitería esto lo convierte en la opción más costosa; pero resulta
una forma interesante por la precisión en la señal de reloj emitida.
Estos tipos de cristales están diseñados especialmente para tecnologías TTL. La frecuencias
disponibles para esta versión de cristal son muy amplias y las mas usuales son 1 - 1.8432 - 2 - 4
- 8 - 10 - 11.059 - 12 - 14.31818 - 16 - 20 - 25 - 32 - 33 - 40 - 50 - 80 y 100 Mhz.
En la imagen siguiente se muestra como debe conectarse al microcontrolador y las
características del cristal.
RESET, INTERRUPCIONES??? http://perso.wanadoo.es/pictob/micropic16f84_3.htm
COMPARACION CON DIGITAL I.
En la imagen se puede ver un circuito cuya finalidad es contar a través de dos pulsadores, uno
para incrementar el contador y otro para disminuir el contador.
Para llevar a cabo el circuito hemos usado el circuito integrado 74192. El 74LS192 es un
contador de décadas Up/Dw en BCD y es el 74LS193 es un contador binario de 4 bits Up/Dw.
También hemos usado dos decodificadores para siete segmentos de cátodo común, el 74LS48.
Los pulsadores están conectado a una parte de lógica combinacional necesaria para el correcto
funcionamiento del circuito.
A continuación se muestra como sería el circuito si se montara con un PIC sustituyendo a los
contadores:
En este circuito se han sustituido los dos contadores por un PIC, y se han usado dos
decodificadores para siete segmentos.
Con esta configuración no es necesaria la lógica combinacional, solo necesitamos colocar dos
resistencias pull-down para asegurar que siempre estamos midiendo un estado alto o bajo en
los pines.
También podríamos prescindir de los decodificadores si elegimos un PIC con más salidas
digitales.
Con esta configuración es mucho más sencillo controlar la cuenta, es muy sencillo modificar el
código para incrementar la cuenta de dos en dos en lugar de uno en uno. También es sencillo
poner un límite al contador, para que no aumente aunque se pulse el pulsador cuando
hayamos llegado a un valor determinado.
El código usado ha sido el siguiente:
Recommended
