Микроконтроллеры PIC12F629 и PIC12F675 имеют внутренний генератор 4 МГц, что позволяет работать им без внешнего кварцевого резонатора или RC-цепи. Это освобождает один или два контакта для использования их в качестве ввода/вывода и позволяет устройству иметь в конструкции минимальное количество компонентов.
Внутренний генератор должен быть откалиброван, это достигается путем подбора на заводе значения калибровки и записи его в регистр OSCCAL при инициализации устройства перед запуском рабочей программы. Значение калибровки находится в последнем адресе памяти программ - 0x3FF.
Проблемы возникают если случайно значение по адресу 0x3FF стирается при программировании микроконтроллера. После калибровки значение является уникальным для каждого отдельного микроконтроллера, нет никакого способа узнать какое оно было, но можно восстановить его путем сравнивая с известной частотой.
Для этого создана эта программа и схема. Загрузите в микроконтроллер код, который находится в архиве и поместите его в устройство описанное ниже, и в течение нескольких секунд Вы получите новое значение калибровки для работы внутреннего генератора частотой 4 МГц и точностью 1%.
Как это работает
Для калибровки внутреннего генератора требуется опорная частота. К счастью, нам не нужны генераторы сигналов или другое измерительное оборудование. На самом деле точный сигнал можно получить из электрической сети переменного тока. В большинстве частей мира поставки электроэнергии производится на частоте 50 или 60 Гц (многие цифровые часы пользуются этим, чтобы сохранить точность хода). Используя практически любой трансформатор с выходным напряжением от 6 до 12 вольт переменного тока можно получить точный источник для калибровки генератора микроконтроллера.
Частота внутреннего генератора микроконтроллера зависит от изменения температуры и напряжения питания. При увеличении напряжение питания частота немного уменьшается. Когда выключатель S1 разомкнут напряжение 5 Вольт подается через два диода, в итоге около 3,4 Вольт поступает на контроллер. Если S1 замкнут, то контроллер работает от 5 Вольт. Microchip калибрует партии при 3,5 Вольт и температуре 25°C. В этой схеме есть возможность калибровки при напряжении 3,4 Вольт и 5 Вольт, но желательно откалибровать контроллер с разомкнутым S1 (3,4 Вольт).
S1 разомкнут - калибровка происходит при 3,4 Вольт
S1 замкнут - калибровка происходит при 5 Вольт
S1 не является выключателем питания
Два 1N4148 диода обеспечивают падение напряжения, резистор 150R обеспечивает стабильное напряжение на диодах. 100nF фильтрующий конденсатор должен быть размещен как можно ближе к выводам контроллера(1 и 8).
Сигнал опорной частоты подается в контроллер с использованием транзистора BC548, резистора 10K, диода 1N4148 и трансформатора. Можно использовать любой NPN транзистор, характеристики его не являются критическими. Трансформатор также можно использовать любой, но с выходным напряжением в пределах от 6 до 12 Вольт переменного тока.
Важно, подавать на вход транзистора только сигнал переменного тока. Не использовать постоянный ток, даже без фильтрующего конденсатора.
ПРИ РАБОТЕ С ВЫСОКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ СОБЛЮДАЙТЕ ТЕХНИКУ БЕЗОПАСНОСТИ!
Код для калибровки
Далее необходимо запрограммировать микроконтроллер кодом, который находится в архиве под именем "recal1.hex" . Код будет работать и с PIC12F629 и 12F675. Загрузите этот код перед началом операции калибровки.
После того как Вы успешно выполнили калибровку микроконтроллера и считали новое значение калибровки можно перепрограммировать контроллер используя свой код. Это программное обеспечение необходимо только для расчета нового значения калибровки, и не должно оставаться в памяти микроконтроллера потом. (Кто-то спросит поверьте!)
Запуск калибровки
1. Установить перемычку J1, если частота электросети в вашем районе равна 60 Гц и снять прермычку если частота 50 Гц. Убедитесь в правильности установки перемычки J1, т.к. это влияет на правильность калибровки.
J1 снята - частота питания сети 50Гц
J1 установлена - частота питания сети 60Гц
2. Сигнал переменного тока должен присутствовать перед включением питания микроконтроллера при калибровке, необходимо обеспечить стабильный сигнал должного уровня.
3. Вставьте микроконтроллер в панельку, разомкнуть переключатель S1 и тем самым подать напряжение 5 Вольт.
4. Когда микроконтроллер запустится светодиоды мигнут один раз.
5. Если сигнал опорной частоты не будет обнаружен на GP2 (вывод 5) загорится красный светодиод "Ошибка" и будет мигать зеленый светодиод "Завершено". (Если это произойдет, выключите питание схемы и убедитесь в правильности подключения)
6. Во время процесса калибровки оба светодиода выключены. Калибровка займет менее 5 секунд.
7. Если калибровка завершилась неудачно загорится красный светодиод "Ошибка", и выполнение программы будет остановлено.
8. Если калибровка завершилась успешно загорится зеленый светодиод "Завершено" и на GPIO1 появится тестовый сигнал частотой 5 кHz. Если у вас есть частотомер, то можно проверить правильность калибровки.
9. После завершения калибровки, Вы можете включать/выключать переключатель S1 и следить за тестовым сигналом, чтобы увидеть изменения частоты сигнала по сравнению с напряжением питания.
10. Выключите питание схемы, удалите микроконтроллер из панельки и подключите его к программатору. Далее прочитайте данные микроконтроллера и проверьте содержимое памяти EEPROM
Когда Вы считаете EEPROM там должны быть одно из трех пар значений по адресам 0x00 и 0x01: 
Если в EEPROM по адресам 0x00 и 0x01 содержит 0xFF, то программа отработала неправильно.
Если в EEPROM по адресам 0x00 и 0x01 содержит 0x00, то программа не смогла установить калибровочное слово правильно (горел красный светодиод "Ошибка"). Убедитесь, что сигнал опорной частоты имеет правильное значение, J1 установлена правильно и повторите попытку.
Если в EEPROM адрес 0x00 содержит значение 0x34 и адрес 0x01 содержит 0xNN, где NN является новым значением калибровки, то программа завершилась успешно (горел зеленый светодиод "Завершено") и OSCCAL был правильно откалиброван. Используйте значение 0xNN по адресу 0x01 для калибровки памяти.
Измененная версия прошивки
Некоторые программаторы или программное обеспечение повышают сигнал VDD перед включеним VPP. Это позволяет начать работу программе до того когда микроконтроллер войдет в режим программирования предварительно считав EEPROM. Если зеленый светодиод указывает на успешное завершение калибровки, а прочитав EEPROM Вы найдете в нем 0xFF по адресам 0x00 и 0x01, то Ваш программатор работает в таком режиме.
Если у Вас возникла эта проблема, Вы можете скачать модифицированную версию оригинальной программы, которая находится в архиве под именем "recal2.hex". Эта версия не производит инициализацию EEPROM при запуске, так что данные калибровки не очищаютя, когда программатор считывает данные из микроконтроллера. Используйте эту прошивку только тогда когда возникает такая проблема.
Использование нового значения калибровки
ВАЖНО: Эта схема/программа только рассчитывает правильное значение калибровки и не может сохранить его обратно в память контроллера - Вы должны сделать это вручную с помощью программатора.
Если Вы хотите проверить калибровочную константу микроконтроллера, зная заводское значение, востановленное этой схемой значение калибровки может незначительно отличаться от заводского. Это нормально, так как есть различия в напряжении питания и температуре. Вы можете проверить значение тестового сигнала на GP1 с помощью частотомера после завершения калибровки, эта частота должна быть в пределах 1% от 5 кГц.
Если калибровка прошла успешно, удалите микроконтроллер и подключите его к программатору. Считайте данные из памяти EEPROM контроллера (это не память программ), где только что вычисленное значение было сохранено. (См. пример ниже)
Адрес 0x00 будет содержать значение 0x34, а адрес 0x01 будет содержать значение калибровки. Именно это значение должно быть записано памяти программ по адресу 0x3FF. Некоторые программаторы позволяют считывать значение калибровки и потом записывать его обратно в контроллер. Если программатор не делает этого, то нужно прописать вручную значение 0xNN по адресу 0x3FF, где «NN» является шестнадцатеричное значение калибровки считанное из EEPROM.
Рассказать в:Свое знакомство с микроконтроллерами, по непонятной сейчас причине, я постоянно пытался отложить на потом. Возможно, мысль об использовании модулей цифровой техники создавала необоснованные страхи в голове новичка, который ни разу не пытался заглянуть за границы аналоговой электроники. Однако, вместе с тем, я очень четко понимал, какие возможности предоставят мне даже самые дешевые микроконтроллеры. И вот, однажды, я все таки решился разобраться в этой на первый взгляд сложной, но и очень интересной теме.
Начинать было логично с изучения теории и сборки какого нибудь чужого проекта с использованием микроконтроллера (далее МК). Про первое рассказывать я думаю не стоит - в интернете и так полно статей на эту тему . Что же касается второго, то выбор мой пал вот на это устройство. Схема его достаточно проста для повторения и заострять внимание на сборке так же будет излишним, по этому перейдем сразу к прошивке МК.
Программатор ExtraCheapПосле непродолжительных поисков в интернете было найдено довольно много схем программаторов, но большинство из них были довольно сложными устройствами, предназначенными для прошивки нескольких типов МК. Мне же хотелось собрать схему конкретно для PIC12F629. Потратив еще немного времени я наконец то нашел то что искал - программатор ExtraCheap из проекта WiiFree .
Для передачи данных используется COM порт. Схема питается от 5 вольт которые можно взять от портов USB или PS/2.
Несколько фотографий собранного устройства:
Для работы с программатором рекомендуется использовать программу IC-Prog .
Настройка IC-ProgСкачиваем с официального сайта программы архивы с последними версии IC-Prog Software, NT/2000 driver, Helpfile in Russian language и распаковываем их в одну и туже директорию.
Теперь необходимо установить драйвер программатора, для чего запускаем icprog.exe (если появятся сообщения об ошибках, то просто игнорируем их) и выбираем пункт «Options» в меню «Settings». Открываем вкладку «Programming» и устанавливаем галочку напротив пункта «Verify during programming». Далее в разделе «Misc» нужно активировать опцию «Enable NT/2000/XP Driver», сохранить настройки нажав на кнопку «ОК» и перезапустить программу.
Сменить язык интерфейса можно в разделе «Language». Для того, чтобы указать программе тип нашего программатора, нажимаем F3, в открывшемся окне выбираем «JDM Programmer» и указываем COM порт, к которому подключено устройство.
На этом предварительную настройку программы можно считать законченной.
Прошивка МКIC-Prog позволяет работать с большим количеством МК, но нам нужен только PIC12F629 - выбираем его в выпадающем списке, расположенным в правом верхнем углу программы.
Для чтения прошивки из МК выполняем команду «Читать микросхему» (значок с зеленой стрелочкой или F8).
По окончанию процесса чтения, в окне программного кода отобразится прошивка МК в шестнадцатеричном виде. Следует обратить внимание на последнюю ячейку памяти по адресу 03F8 - там хранится значение константы OSCCAL , которое устанавливает производитель при калибровке чипа. У каждого МК оно свое, так что неплохо было бы его куда нибудь переписать (я, к примеру, царапаю его иголкой на обратной стороне PICа) для облегчения процесса восстановления (хотя это не обязательно), если во время прошивки эта константа была случайно перезаписана.
Для того, чтобы «залить» прошивку из *.hex файла в МК, ее необходимо открыть в программе («Файл»->«Открыть Файл...» или Ctrl+O) и выполнить команду «Программировать микросхему» (значок с желтой молнией или F5). Отвечаем «Yes» на первый вопрос.
А вот на следующий вопрос необходимо ответить «Нет», иначе перезапишется константа OSCCAL, о которой говорилось ранее.
После этого начнется процесс прошивки. По окончанию программа выведет информационное сообщение о его результатах.
На этом хотелось бы подвести топик к концу. Надеюсь данная информация поможет новичкам разобраться в основах программирования PIC микроконтроллеров.
Спасибо за внимание.Файл печатной платы (LAY) Раздел:
Микроконтроллер PIC 12F 629 от MicroChip отличается малым количеством выводов и объемом памяти программ в 1 К слов. Максимально можно использовать 6 линий ввода/вывода (3 пин работает только на ввод). Несмотря на весьма скромные характеристики, в некоторых случаях применение этого микроконтроллера полностью оправдано. Для работы с PIC12F629 и его расширенного варианта с АЦП PIC12F675 можно воспользоваться платой EasyPIC5 и средой microPascal.
Настройка платы EasyPIC5
Для сборки схемы на PIC12F629 требуется установить МК в соответствующее гнездо на плате. При этом все остальные контроллеры должны быть удалены.
Вторым действием должна стать перестановка перемычек линий программирования Socket Selection.
Также необходимо определить способ генерации тактовой частоты. В случае использования внешнего генератора, потребуется установить кварцевый резонатор в гнездо OSC2. Микроконтроллер PIC 12F 629 может работать и от внутреннего генератора частоты. В этом случае устанавливаются перемычки OSC2, в положение I/O подключающее выхода микроконтроллера к элементам платы. На этом подготовка к работе закончена.
Особенности программирования
PIC 12F 629 имеет только один порт ввода/вывода под названием GPIO . На плате линии этого порта подключены к штыревому разъему PORTA/PORTGP и другим элементам, связанным с ним. Это позволяет производить разработку устройств и отладку программ, точно также как и для других МК. Выход температурного датчика DS18B20, имеющий возможность подключения к линии RA 5 с гнездом для PIC 12F 629 не связан.
При запуске среды разработки открывается проект, где в первую очередь, необходимо установить используемый тип генератора частоты. Наиболее востребованным вариантом для данного кристалла будет использование внутреннего генератора. Это позволяет использовать линии GP4 и GP5 для ввода/вывода. Внутренний генератор имеет обозначение INTR_OSC_NOCLOCKOUT. Также устанавливаются другие биты конфигурации, в зависимости от требований схемы. При необходимости установки калибровочной константы, сделать это можно после запуска программы программатора microICD.
Написание программы мало отличается от этого действия для других контроллеров при учете особенностейPIC 12F 629. Главная – название порта ввода/вывода. В IDE MicroPascal его глобальное определение GPIO , а регистр конфигурации обозначается TRISIO . Дополнительно при инициализации нужно определить назначение выводов GP 0 и GP 1. По умолчанию они являются входами аналогового компаратора. При использовании в качестве цифровых линий необходимо выполнить команду CMCON:=7. С ее помощью данные вывода настраиваются как линии дискретного ввода/вывода. Ну и не стоит забывать, что вывод GP 3 работает только как вход. В остальном программирование PIC 12F 629 ничем не отличается от других контроллеров PICmicro .
Пример рабочей программы
В качестве примера ниже приведен исходный текст на языке MicroPascal , выполняющий мигание светодиодом, подключенным к порту GP0.
Program PIC12F629Start;
const i=500;
begin // Начало программы
GPIO:=0;
CMCON:=7; // gp0,gp1 - дискретные линии
TRISIO:= %00001000; // все линии на вывод кроме gp3
while TRUE do // основной цикл
begin
setbit(gpio,0);
Delay_ms(i);
clearbit(gpio,0);
Delay_ms(i);
end;
end.
You have no rights to post comments
Многие радиолюбители начинающие по началу своего дела боятся начинать работу с микроконтроллером.Связано это со многим,и основной часто страх как правильно программировать и чем программировать.В данной статье приведена схема простого программатора для микроконтроллера PIC .Смотрим,собираем,спрашиваем на официальном форуме и оставляем отзывы если у вас получилосьНачинать свою работу я советовал бы сначала с общих сведений о микроконтроллерах.
Программатор ExtraCheap
В интернете много различных схем программаторов .Но большинство из них очень сложные,и редко когда можно увидеть фотографии,что бы подтверждало его работоспособность.
Но нужный программатор многим запросам был найден.
Для передачи данных используется COM порт. Схема питается от 5 вольт которые можно взять от портов USB или PS/2.
Еще одна фотография этого устройства:
Для работы с программатором рекомендуется использовать программу IC-Prog
Настройка IC-Prog
Качаем с офф сайта последнюю версию программы IC-Prog Software, NT/2000 driver, Helpfile in Russian language и распаковываем их в одну и туже директорию.
Теперь необходимо установить драйвер программатора, для чего запускаем icprog.exe (если появятся сообщения об ошибках, то просто игнорируем их) и выбираем пункт «Options» в меню «Settings». Открываем вкладку «Programming» и устанавливаем галочку напротив пункта «Verify during programming». Далее в разделе «Misc» нужно активировать опцию «Enable NT/2000/XP Driver», сохранить настройки нажав на кнопку «ОК» и перезапустить программу.
Сменить язык интерфейса можно в разделе «Language». Для того, чтобы указать программе тип нашего программатора, нажимаем F3, в открывшемся окне выбираем «JDM Programmer» и указываем COM порт, к которому подключено устройство.
На этом предварительную настройку программы можно считать законченной.
Прошивка МК
IC-Prog позволяет работать с большим количеством МК, но нам нужен только PIC12F629 - выбираем его в выпадающем списке, расположенным в правом верхнем углу программы.
Для чтения прошивки из МК выполняем команду «Читать микросхему» (значок с зеленой стрелочкой или F8).
По окончанию процесса чтения, в окне программного кода отобразится прошивка МК в шестнадцатеричном виде. Следует обратить внимание на последнюю ячейку памяти по адресу 03F8 - там хранится значение константы OSCCAL , которое устанавливает производитель при калибровке чипа. У каждого МК оно свое, так что неплохо было бы его куда нибудь переписать (я, к примеру, царапаю его иголкой на обратной стороне PIC"а) для облегчения процесса восстановления (хотя это не обязательно), если во время прошивки эта константа была случайно перезаписана.
Для того, чтобы «залить» прошивку из *.hex файла в МК, ее необходимо открыть в программе («Файл»->«Открыть Файл...» или Ctrl+O) и выполнить команду «Программировать микросхему» (значок с желтой молнией или F5). Отвечаем «Yes» на первый вопрос.
А вот на следующий вопрос необходимо ответить «Нет», иначе перезапишется константа OSCCAL, о которой говорилось ранее.
После этого начнется процесс прошивки. По окончанию программа выведет информационное сообщение о его результатах.
На этом хотелось бы подвести топик к концу. Надеюсь данная информация поможет новичкам разобраться в основах программирования PIC
микроконтроллеров.
Миниатюрные PIC контроллеры хороши для построения преобразователей интерфейсов последовательной передачи данных, для реализации функций «прием – обработка – передача данных» и несложных регуляторов систем автоматического управления.
Компания Microchip распространяет MPLAB - бесплатную интегрированную среду редактирования и отладки программ, которая записывает бинарные файлы в микроконтроллеры PIC через программаторы.
Взаимодействие MPLAB и Matlab/Simulink позволяет разрабатывать программы для PIC-контроллеров в среде Simulink - графического моделирования и анализа динамических систем. В этой работе рассматриваются средства программирования PIC контроллеров: MPLAB, Matlab/Simulink и программатор PIC-KIT3 в следующих разделах.
Характеристики миниатюрного PIC контроллера PIC12F629
Интегрированная среда разработки MPLAB IDE
Подключение Matlab/Simulink к MPLAB
Подключение программатора PIC-KIT3
Характеристики миниатюрного PIC-контроллера
Семейство РIС12ххх содержит контроллеры в миниатюрном 8–выводном корпусе со встроенным тактовым генератором. Контроллеры имеют RISC–архитектуру и обеспечивают выполнение большинства команд процессора за один машинный цикл.Для примера, ниже даны характеристики недорогого компактного 8-разрядного контроллера PIC12F629 с многофункциональными портами, малым потреблением и широким диапазоном питания .
Архитектура: RISC
Напряжение питания VDD: от 2,0В до 5,5В (< 6,5В)
Потребление:
- <1,0 мА @ 5,5В, 4МГц
- 20 мкА (тип) @ 32 кГц, 2,0В
- <1,0 мкА (тип) в режиме SLEEP@2,0В
Рассеиваемая мощность: 0,8Вт
Многофункциональные каналы ввода/вывода: 6/5
Максимальный выходной ток портов GPIO: 125мА
Ток через программируемые внутренние подтягивающие резисторы портов: ≥50 (250) ≤400 мкА @ 5,0В
Разрядность контроллера: 8
Тактовая частота от внешнего генератора: 20 МГц
Длительность машинного цикла: 200 нс
Тактовая частота от внутреннего RC генератора: 4 МГц ±1%
Длительность машинного цикла: 1мкс
FLASH память программ: 1К
Число циклов стирание/запись: ≥1000
ОЗУ память данных: 64
EEPROM память данных: 128
Число циклов стирание/запись: ≥10K (-40оС ≤TA≤ +125 оС)
Аппаратные регистры специального назначения: 16
Список команд: 35 инструкций, все команды выполняются за один машинный цикл,
кроме команд перехода, выполняемых за 2 цикла
Аппаратный стек: 8 уровней
Таймер/счетчик ТМR0: 8-разрядный с предделителем
Таймер/счетчик ТМR1: 16-разрядный с предделителем
Дополнительные особенности:
Сброс по включению питания (POR)
Таймер сброса (PWRTтаймер ожидания запуска генератора (OST
Сброс по снижению напряжения питания (BOD)
Сторожевой таймер WDT
Мультиплексируемый вывод -MCLR
Система прерываний по изменению уровня сигнала на входах
Индивидуально программируемые для каждого входа подтягивающие резисторы
Программируемая защита входа
Режим пониженного энергопотребления SLEEP
Выбор режима работы тактового генератора
Внутрисхемное программирование ICSP с использованием двух выводов
Четыре пользовательские ID ячейки
Предельная рабочая температура для Е исполнения (расширенный диапазон) от -40оС до +125 оС;
Температура хранения от -65оС до +150 оС.
КМОП технология контроллера обеспечивает полностью статический режим работы, при котором остановка тактового генератора не приводит к потере логических состояний внутренних узлов.
Микроконтроллер PIC12F629 имеет 6-разрядный порт ввода/вывода GPIO. Один вывод GP3 порта GPIO работает только на вход, остальные выводы можно сконфигурировать для работы как на вход так и на выход. Каждый вывод GPIO имеет индивидуальный бит разрешения прерываний по изменению уровня сигнала на входах и бит включения внутреннего подтягивающего резистора.
Интегрированная среда разработки MPLAB IDE
MPLAB IDE - бесплатная интегрированная среда разработки ПО для микроконтроллеров PIC включает средства для создания, редактирования, отладки, трансляции и компоновки программ, записи машинного кода в микроконтроллеры через программаторы.Бесплатные версии MPLAB (включая MPLAB 8.92) хранятся на сайте компании Microchip в разделе «DOWNLOAD ARCHIVE».
Создание проекта
Пример создания проекта программ PIC контроллера в среде MPLAB включает следующие шаги .
1. Вызов менеджера проекта.
2. Выбор типа PIC микроконтроллера.
3. Выбор компилятора, например, Microchip MPASM для ассемблера.
4. Выбор пути к каталогу проекта (клавиша Browse...) и ввод имени проекта.
5. Подключение файлов к проекту в окне Project Wizard → Step Four можно не выполнять. Это можно сделать позднее, внутри активного проекта. Клавиша Next открывает следующее окно.
6. Завершение создания проекта (клавиша Finish).
В результате создания проекта FirstPrMPLAB интерфейс MPLAB принимает вид, показанный на Рис. 1.
Рис. 1
. Интерфейс среды MPLAB v8.92 и шаблон проекта.
Создание файла программы
Программу можно создать при помощи любого текстового редактора. В MPLAB имеется встроенный редактор, который обеспечивает ряд преимуществ, например, оперативный лексический анализ исходного текста, в результате которого в тексте цветом выделяются зарезервированные слова, константы, комментарии, имена, определенные пользователем.
Создание программы в MPLAB можно выполнить в следующей последовательности.
1. Открыть редактор программ: меню → File → New. Изначально программе присвоено имя Untitled.
2. Набрать или скопировать программу, например, на ассемблере.
Рис. 2
. Пример простейшей программы (на ассемблере) вывода сигналов через порты контроллера GP0, GP1, GP2, GP4, GP5 на максимальной частоте.
Запись ‘1’ в разряде регистра TRISIO переводит соответствующий выходной буфер в 3-е состояние, в этом случае порт GP может работать только на вход. Установка нуля в TRISIO настраивает работу порта GP на выход.
Примечание. По спецификации PIC12F629 порт GP3 микроконтроллера работает только на вход (соответствующий бит регистра TRISIO не сбрасывается – всегда находится в ‘1’).
Регистры TRISIO и GPIO находятся в разных банках области памяти. Переключение банков выполняется 5-м битом регистра STATUS.
Любая программа на ассемблере начинается директивой org и заканчивается директивой end. Переход goto Metka обеспечивает циклическое выполнение программы.
В программе (Рис. 2) используются следующие обозначения.
Директива LIST - назначение типа контроллера
Директива __CONFIG - установка значений битов конфигурации контроллера
Директива equ - присвоение числового значения
Директива org 0 - начало выполнения программы с адреса 0
Команда bsf - устанавливает бит указанного регистра в 1
Команда bсf - сбрасывает бит указанного регистра в 0
Команда movlw - записывает константу в регистр W
Команда movwf - копирует содержимое регистра W в указанный регистр
Команда goto - обеспечивает переход без условия на строку с меткой
Директива end - конец программы
Установка требуемой конфигурации микроконтроллера
Конфигурация микроконтроллера PIC12F629 зависит от настроек слова конфигурации (2007h), которые можно задать в программе через директиву __CONFIG.
Непосредственно или через окно MPLAB: меню → Configure → Configuration Bits:
Где:
Бит 2-0 - FOSC2:FOSC0. Выбор тактового генератора
111 - Внешний RC генератор. Подключается к выводу GP5. GP4 работает как CLKOUT
110 - Внешний RC генератор. Подключается к выводу GP5. GP4 работает как ввод/вывод
101 - Внутренний RC генератор 4МГц. GP5 работает как ввод/вывод. GP4 - как CLKOUT
100 - Внутренний RC генератор 4МГц. GP5 и GP4 работают как ввод/вывод
011 - EC генератор. GP4 работает как ввод/вывод. GP5 - как CLKIN
010 - HC генератор. Резонатор подключается к GP4 и GP5
001 - XT генератор. Резонатор подключается к GP4 и GP5
000 - LP генератор. Резонатор подключается к GP4 и GP5Бит 3 - WDTE: настройка сторожевого таймера (Watchdog Timer)
1 - WDTE включен
0 - WDTE выключенСторожевой таймер предохраняет микроконтроллер от зависания – перезапускает программу через определенный интервал времени если таймер не был сброшен. Период таймера устанавливается в регистре OPTION_REG. Обнуление сторожевого таймера вызывается командой CLRWDT.
Бит 4 - PWRTE: Разрешение работы таймера включения питания:
1 - PWRT выключен
0 - PWRT включенТаймер задерживает микроконтроллер в состоянии сброса при подаче питания VDD.
Бит 5 - MCLR: Выбор режима работы вывода GP3/-MCLR
1 - работает как -MCLR
0 - работает как порт ввода-вывода GP3Бит 6 - BODEN: Разрешение сброса по снижению напряжения питания (как правило < 2.0В)
1 - разрешен сброс BOR
0 - запрещен сброс BOR автоматически включается таймерПри разрешении сброса BOR автоматически включается таймер PWRT
Бит 7 - .CP: Бит защиты памяти программ от чтения программатором
1 Защита выключена
0 Защита включенаПри выключения защиты вся память программ стирается
Бит 8 - .CPD: Бит защиты EPROM памяти данных
1 Защита выключена
0 Защита включенаПосле выключения защиты вся информация будет стерта
Бит 11-9 - Не используются: Читается как ‘1’.
Бит 13-12 - BG1:BG0. Биты калибровки сброса по снижению питания
00 - нижний предел калибровки
11 - верхний предел калибровки
Добавление программы к проекту
Пример добавления программы к проекту показан на (Рис. 3).
Рис. 3 . Добавление программы FirstPrMPLAB.asm к проекту FirstPrMPLAB.mcp
Компиляция
Чтобы создать бинарный файл с расширением hex для прошивки микроконтроллера необходимо откомпилировать проект. Запуск компиляции выполняется командой меню → Project → Build All. Результаты компиляции можно увидеть в окне Output (Рис. 1). Если в программе нет ошибок, то компилятор выдаёт сообщение об успешной компиляции: BUILD SUCCEEDED, загрузочный HEX файл можно найти в рабочем каталоге:
Отладка программы
Отладку программы в среде MPLAB IDE можно выполнить при помощи аппаратного эмулятора MPLAB REAL ICE или программного симулятора MPLAB SIM. Запуск последнего выполняется как показано на Рис. 4.
Рис. 4 . Подключение к симулятору MPLAB SIM для отладки программы.
После запуска отладчика в окне Output (Рис. 1) появляется закладка MPLAB SIM, куда MPLAB выводит текущую информацию отладчика. Команды отладчика (Рис. 5) после запуска становятся активными.
Рис. 5 . Команды отладчика.
Команды отладчика:
Run - Непрерывное выполнение программы до точки останова (Breakpoint) если таковая установлена.
Halt - Остановка программы на текущем шаге выполнения.
Animate - Анимация непрерывного выполнения программы.
Step Into - Выполнение по шагам (вызовы Call выполняются за один шаг).
Step Over - Выполнение по шагам включая команды вызовов Call.
Reset - Начальная установка программы. Переход указателя на первую команду.
Breakpoints - Отображение списка точек останова. Обработка списка.
При выполнении программы по шагам текущий шаг выделяется стрелкой (Рис. 6). Непрерывное выполнение программы останавливается командой Halt или достижением программой точки останова. Точка останова устанавливается/снимается в строке программы двойным щелчком.
Пример программы на ассемблере, которая с максимальной скоростью меняет состояние портов контроллера показан на Рис. 6 (справа). Программа передаёт в регистр портов GPIO данные b’10101010’ и b’01010101’. Поскольку в регистре GPIO передачу данных в порты контроллера выполняют не все разряды, а только 0,1,2,4 и 5, то состояние регистра GPIO (Рис. 6, слева) отличается значениями: b’00100010’ и b’00010101’.
Рис. 6
. Состояние регистров специального назначения контроллера на момент выполнения программы (слева) и выполняемая по шагам программа (справа).
В процессе отладки можно наблюдать за состоянием регистров, переменных, памяти в соответствующих окнах, открываемых в разделе View основного меню. В процессе отладки можно вносить изменения в код программы, содержимое регистров, памяти, изменять значения переменных. После изменения кода необходимо перекомпилировать программу. Изменение содержимого регистров, памяти и значения переменных (окна раздела View: Special Function Register, File Register, EEPROM, Watch) не требует перекомпиляции.
Входные сигналы портов модели микроконтоллера можно задать в разделе Debugger → Stimulus. Устанавливаемые состояния сигналов портов привязываются к времени (тактам) отладки.
Иногда результаты выполнения программы в режиме отладки не соответствуют выполнению этой же программы в реальном контроллере, так, например, отладчик программы (Рис. 6) без инструкций movlw 0x07 и movwf cmcon показывает, что выходы GP0 и GP1 регистра GPIO не изменяются - находятся в нулевом состоянии, содержимое регистра GPIO попеременно равно 0x14 и 0х20. Однако, контроллер, выполняющий программу без указанных инструкций, показывает на осциллографе циклическую работу всех пяти выходов: 0x15 и 0х22, включая GP0 и GP1 (см. Рис. 7).
Осциллограммы контроллера, выполняющего циклы программы Рис. 6 (Metka… goto Metka) показаны на Рис. 7.
Рис. 7
. Осциллограммы выхода GP0 (слева) и GP1 (справа) микроконтроллера PIC12F629, работающего от внутреннего 4МГц RC генератора. Программа (Рис. 6) формирует сигналы максимальной частоты на всех выходах контроллера. За период сигналов 5.3 мкс выполняется 5 команд (6 машинных циклов), амплитуда GP0 сигнала на осциллограмме равна 4.6В, измеренное программатором питание контроллера 4.75В.
Прошивка микроконтроллера
Для записи программы в микроконтроллер (прошивки контроллера) необходимо микроконтроллер подключить к интегрированной среде MPLAB IDE через программатор. Организация подключения показана ниже в разделе «Подключение программатора PIC-KIT3».Примечание. В контроллер PIC12F629 записана заводская калибровочная константа настройки частоты внутреннего тактового генератора. При необходимости её можно прочитать и восстановить средствами MPLAB с использованием программатора.
Команды для работы с программатором и изменения его настроек находятся в меню MPLAB Programmer. Тип программатора в MPLAB выбирается в разделе: меню → Programmer → Select Programmer.
Рис. 8 . Выбор программатора для подключения к среде MPLAB.
Прошивка микроконтроллера через программатор запускается командой: меню → Programmer → Program. Сообщение об успешной прошивке показано на Рис. 9.
Рис. 9 . Запуск прошивки микроконтроллера и вид сообщения об успешной прошивке.
Примечание: Во время прошивки микроконтроллера у программатора PIC-KIT3 мигает желтый светодиод.
Подключение MATLAB/SIMULINK к MPLAB
В системе моделирования динамических систем Simulink (приложение к Matlab) на языке графического программирования можно разрабатывать программы для семейства PIC контроллеров имеющих АЦП/ЦАП, счетчики, таймеры, ШИМ, DMA, интерфейсы UART, SPI, CAN, I2C и др.Пример Simulink программы PIC контроллера показан на Рис. 10.
Рис. 10 . Пример программы на языке графического программирования для PIC контроллера выполненной в среде моделирования динамических систем Simulink.
Взаимодействие средств разработки и компиляции программ для PIC контроллеров в Simulink показано на Рис. 11 .
Рис. 11 . Структура средств построения адекватной модели PIC контроллера на языке графического программирования.
Для построения среды разработки необходимы следующие компоненты Matlab:
Simulink
Real-Time Workshop Embedded Coder
Real-Time Workshop
И Cи компилятор компании Microchip:
C30 для контроллеров PIC24, dsPIC30 и PIC33
или C32 для контроллеров серии PIC32
Установка компонентов Matlab
На сайте имеются Simulink библиотеки (dsPIC Toolbox) для PIC контроллеров и версий Matlab c R2006a по R2012a:Для скачивания библиотеки необходимо зарегистрироваться. Программы поддерживают работу 100 микроконтроллеров из серий PIC 16MC, 24F, 30F, 32MC, 33F, 56GP, 64MC, 128MC, 128GP.
Бесплатные версии работают с Simulink моделями PIC контроллеров имеющих до 7 портов ввода-вывода.
Для установки dsPIC Toolbox - библиотеки блоков PIC контроллеров для Matlab/Simulink необходимо :
Скачать dsPIC Toolbox для требуемой версии Matlab.
Распаковать zip файл в папке, в которой будут установлены Simulink блоки.
Запустить Matlab.
Настроить текущий каталог Matlab на папку с распакованным файлом.
Открыть и запустить файл install_dsPIC_R2012a.m, например, кнопкой меню или клавишей клавиатуры.
Библиотеки dsPIC и примеры Simulink моделей устанавливаются в текущую папку Matlab (Рис. 12). Установленные блоки для моделирования PIC контроллеров доступны в разделе Embedded Target for Microchip dsPIC библиотеки Simulink (Рис. 13).
Рис. 12 . Содержимое текущего каталога после выполнения install_dsPIC_R2012a.m.
Рис. 13 . Блоки, установленной библиотеки «Embedded Target for Microchip dsPIC».
Для совместной компиляции Simulink модели средствами Matlab и MPLAB необходимо прописать в переменной окружения path Matlab с высшим приоритетом путь к каталогу MPLAB с файлами MplabOpenModel.m, MplabGetBuildinfo.m и getHardwareConfigs.m:
>>
Установка Си компилятора MPLAB
Компиляторы MPLAB находятся на сайте Microchip (Download Archive → MPLAB C Compiler for PIC24 and dsPIC DSCs). Для установки демонстрационной версии компилятора С30 необходимо его скачать по ссылке PIC24/dsPIC v3.25 (Рис. 14) и запустить принятый файл mplabc30-v3.25-comboUpgrade.exe.
Рис. 14 . Версии Си компилятора (слева) и режимы его установки (справа).
Примечание. Работа выполнена с версией v3.25 компилятора С30 для PIC24/dsPIC. Проверка показала, что следующая версия v3.30 не поддерживает совместную компиляцию моделей Matlab R2012a (dsPIC Toolbox) без ошибок.
Установочный exe файл создаёт в разделе c:\Program Files (x86)\Microchip\ новый каталог mplabc30 с файлами:
Рис. 15 . Каталоги компилятора C30 MPLAB.
Последовательность Simulink программирования для PIC контроллеров
1.
Создайте рабочий каталог и скопируйте в него *.mdl примеры из раздела example (см. Рис. 12).
2.
Загрузите Matlab. Настройте его на рабочий каталог.
3.
Включите в переменную окружения path Matlab с высшим приоритетом путь к MPLAB - каталогу c:\Program Files (x86)\Microchip\MPLAB IDE\Tools\MATLAB\:
>> path("c:\Program Files (x86)\Microchip\MPLAB IDE\Tools\MATLAB\",path)
Примечание: Использование команды >>path без аргументов приводит к отображению списка путей переменной path в окне команд (Command Window). Удалить путь из переменной path можно командой rmpath, например:
>>rmpath(" c:\Program Files\Microchip\MPLAB IDE\Tools\MATLAB\")
4.
Создайте Simulink модель для PIC контроллера, используя блоки библиотеки «Embedded Target for Microchip dsPIC» (Рис. 13), или загрузите готовую модель, например, Servo_ADC.mdl.
Тип контроллера, для которого разрабатывается Simulink модель, выбирается из списка в блоке Master > PIC (Рис. 16, Рис. 10), который должен быть включен в состав модели.
Рис. 16 . Выбор типа контроллера в блоке Master модели.
5.
Проверьте настройки конфигурации модели: Меню → Simulation → Configuration Parameters
Рис. 17 . Выбор компилятора S-функций dspic.tlc для моделей PIC-контроллеров в разделе «основное меню → Simulation → Configuration Parameters → Code Generation».
6. Откомпилируйте модель tmp_Servo_ADC.mdl. Запуск компилятора показан на Рис. 18.
Рис. 18 . Запуск компилятора Simulink модели.
В результате успешной компиляции (сообщение: ### Successful completion of build procedure for model: Servo_ADC) в текущем каталоге создаются HEX файл для прошивки PIC контроллера и MCP проект среды MPLAB (Рис. 19).
Рис. 19 . Результаты компиляции модели.
Запуск модели в Matlab/Simulink выполняется в окне модели кнопкой, условное время моделирования устанавливается в строке:
Управление компиляцией Simulink моделей из среды MPLAB
Управление компиляцией Simulink модели можно выполнять командами раздела Matlab/Simulink среды MPLAB, например, в следующем порядке.
1. Разработайте модель PIC контроллера в Matlab/Simulink. Сохраните модель.
2. Запустите MPLAB.
3. Выберите MPLAB меню → Tools → Matlab/Simulink и новый раздел появится в составе меню.
4. В разделе Matlab/Simulink откройте Simulink модель, например, Servo_ADC, командой «Matlab/Simulink → Specify Simulink Model Name → Open → File name → Servo_ADC.mdl → Open». Команда Open запускает Matlab и открывает модель.
5. Откомпилируйте модель и создайте MCP проект командами Generate Codes или Generate Codes and Import Files. Перевод MDL модели в MCP проект выполняется TLC компилятором Matlab.
В результате создаётся проект MPLAB:
Со скриптами модели на языке Си.
6. Откройте проект: меню → Project → Open → Servo_ADC.mcp (Рис. 20).
Рис. 20 . Структура MCP проекта Simulink модели Servo_ADC.mdl в среде MPLAB.
Проект Simulink модели готов для редактирования, отладки и компиляции в машинные коды контроллера средствами MPLAB.
Подключение программатора PIC-KIT3
Узнать какие программаторы записывают бинарный код в конкретный микроконтроллер можно в разделе меню → Configure → Select Device среды MPLAB 8.92. Например, программатор PIC-KIT3 не поддерживает контроллер PIC12C508A (Рис. 21, левый рисунок), но работает с контроллером PIC12F629 (Рис. 21, правый рисунок).
Рис. 21 . Перечень программаторов для прошивки микроконтроллера.
Информацию об установленном драйвере программатора PIC-KIT3 можно запросить у менеджера устройств ОС Windows (Рис. 22).
Рис. 22 . Информация об установленном драйвере программатора PIC-KIT3.
Схема подключения микроконтроллера PIC12F629 к программатору PIC-KIT3 показана на Рис. 23.
Рис. 23 . Схема подключения микроконтроллера PIC12F629 к программатору PIC-KIT3.
Вывод PGM программатора для прошивки контроллеров PIC12F629 не используется. Наличие вывода PGM для разных типов PIC контроллеров показано на Рис. 24. Вывод PGM рекомендуется «притягивать» к общему проводу (GND), через резистор, номиналом 1К .
Рис. 24 . Выводы PGM PIC контроллеров.
Индикация светодиодов программатора Olimex PIC-KIT3 показана в ниже:
Желтый - Красный - Состояние программатора
Вкл - Выкл - Подключен к USB линии
Вкл - Вкл - Взаимодействие с MPLAB
Мигает - Включен постоянно - Прошивка микроконтроллера
Не следует подключать питание микроконтроллера VDD (Рис. 23) к программатору, если контроллер запитывается от своего источника питания.
При питании микроконтроллера от программатора на линии VDD необходимо установить рабочее напряжение, например, 5В программой MPLAB (Menu → Programmer → Settings → Power), как показано на Рис. 25.
Примечание. При отсутствии напряжения на линии VDD MPLAB IDE выдает сообщение об ошибке: PK3Err0045: You must connect to a target device to use
Рис. 25 . Установка напряжения VDD на программаторе PIC-KIT3 программой MPLAB IDE v8.92.
Если программатор не может установить требуемое напряжение, например, 5В при его питании от USB, в которой напряжение меньше 5В, MPLAB IDE выдает сообщение об ошибке: PK3Err0035: Failed to get Device ID. В этом случае, сначала необходимо измерить напряжение программатора - считать его в закладке меню → Programmer → Settings → Status, а затем установить напряжение (не больше измеренного) в закладке меню → Programmer → Settings → Power.
Рис. 26 . Измерение (слева) и установка (справа) VDD напряжения программатора PIC-KIT3 программой MPLAB IDE v8.92.
Пример MPLAB сообщения успешного подключения микроконтроллера к программатору по команде меню → Programmer → Reconnect показан на Рис. 27.
Рис. 27 . Сообщение MPLAB об успешном подключении микроконтроллера к программатору.
Можно программировать не только отдельный PIC контроллер, но и контроллер, находящийся в составе рабочего устройства. Для программирования PIC контроллера в составе устройства необходимо предусмотреть установку перемычек и токоограничивающих резисторов как показано на Рис. 28 .
Рис. 28 . Подключение микроконтроллера в составе электронного устройства к программатору.
Заключение
Малоразрядные PIC-контроллеры имеют широкий диапазон питания, низкое потребление и малые габариты. Они программируются на языках низкого уровня. Разработка программ на языке графического программирования Simulink с использованием многочисленных библиотек значительно сокращает время разработки и отладки в сравнении с программированием на уровне ассемблера. Разработанные для PIC-контроллеров Simulink структуры можно использовать и для компьютерного моделирования динамических систем с участием контроллеров. Однако, из-за избыточности кода такой подход применим только для семейств PIC контроллеров с достаточными ресурсами.Simulink Добавить метки
Загрузка...