Clase 2

26/06/2012

MICROCONTROLADORES II
(FAMILIA PIC16F87X)
LENGUAJE C PARA PICS
TEMA 1

PROF. LUIS ZURITA

CARACTERÍSTICAS PIC16F87X
• Velocidad de operación: hasta 20 MHz de reloj.
• 8K x 14 bits por palabra de memoria de programa FLASH.
• 368 x 8 bytes de memoria de datos (RAM)
• 256 x 8 bytes de memoria de datos EEPROM.
• 14 fuentes de interrupciones.
• Memoria de pila (stack) de 8 niveles de profundidad.
• Protecciones:
– Power-on Reset (POR)
– Power-up Timer (PWRT)
– Oscillator Start-up Timer (OST)
– Watchdog Timer (WDT) independiente del cristal.
PROF. LUIS ZURITA DIGITALES. ING. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL.

1

26/06/2012

REGISTROS Y BANCOS



2

26/06/2012

PUERTOS DE ENTRADA Y SALIDA

• PORTA ( RA5, RA4, RA3, RA2, RA1, RA0 )

• PORTB ( RB7, RB6, RB5, RB4, RB3, RB2, RB1, RB0 )

• PORTC ( RC7, RC6, RC5, RC4, RC3, RC2, RC1, RC0 )

• PORTD ( RD7, RD6, RD5, RD4, RD3, RD2, RD1, RD0 )

• PORTE ( RE2, RE1, RE0 )


IUT Cumaná

Prof. Luis Zurita Microcontroladores II

3

26/06/2012

CARACTERÍSTICAS (PERIFÉRICOS)
• Timer 0: timer/counter de 8 bits con un pre-
escalador de 8 valores.
• Timer 1: 16-bit timer/counter con pre-escalador
• Timer 2: 8-bit timer/counter con registro de estado
de 8-bit, pre-escalador y post-escalador
• Dos módulos de Captura, Comparación y PWM
(Modulación por anchura de pulso)
– Capture es de 16-bit, max. resolución es 12.5 ns
– Compare es de 16-bit, max. resolución es 200 ns
– PWM max. resolución de 10-bit


CARACTERÍSTICAS (PERIFÉRICOS )
• Convertidor analógico a digital de 10-bit multi-
canal
• Puerto serial síncrono (SSP) con SPI. (modo
maestro) e I2C (maestro/esclavo)
• Transmisor-Receptor síncrono-asíncrono
universal (USART/SCI) con 9-bit
• Puerto paralelo esclavo (PSP) con 8-bits de
ancho, con terminales de control RD, WR y CS


4

26/06/2012

ARQUITECTURA INTERNA
• Arquitectura HARVARD.
• Buses separados (datos e instrucciones).
• Memoria de programa : 14 bits.
• Memoria de datos: 8 bits.
• Recursos mapeados en memoria de datos.


FUNCIONES PORTA
Terminal Funciones
RA0 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica


RA2 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica VREF -

RA3 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica VREF +

RA4 Ent. Digital Sal. Digital Ent. contador 1



5

26/06/2012

FUNCIONES PORTB
Terminal Funciones
RB0 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Interrupción 0

RB1 Ent. Digital Sal. Digital


RB3 Ent. Digital Sal. Digital PGM ( función LVP )



RB6 Ent. Digital Sal. Digital PGC ( función LVP )

RB7 Ent. Digital Sal. Digital PGD ( función LVP )


FUNCIONES PORTC
Terminal Funciones
Ent. Digital Sal. Digital Sal. Osc timer 1 Ent. Contador 1
RC0
Ent. Digital Sal. Digital Ent. Osc Timer 1 Captura/Comp/PWM 1
RC1
Ent. Digital Sal. Digital Captura/Comp/PWM 2
RC2
Ent. Digital Sal. Digital Reloj sincrono SPI Reloj síncrono I2C
RC3
Ent. Digital Sal. Digital Datos entrada SPI Datos I2C
RC4
Ent. Digital Sal. Digital Datos salida SPI
RC5
Ent. Digital Sal. Digital Transmisión USART
RC6
Ent. Digital Sal. Digital Recepción USART
RC7

6

26/06/2012

FUNCIONES PORTD
Terminal Funciones
RD0 Ent. Digital Sal. Digital Bit 0 puerto paralelo esclavo









FUNCIONES PORTE
Terminal Funciones
RE0 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica Lectura PSP

RE1 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica Escritura PSP

RE2 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica Habilitación PSP


7

26/06/2012

LENGUAJE C. TIPOS DE DATOS.
El compilador CCS acepta los siguientes tipos de variables:
Especificación Significado Tamaño Rango
char carácter 8 bits 0 a 255 (sin signo)
Int entero 8 bits 0 a 255 (sin signo)
float Coma flotante 32 bits 6 bits de precisión
double Float doble No soportado No para PCM
precisión
void Sin valor nulo Ninguno
int1 Entero de 1 bit 1 bit 0a1
int8 Entero de 8 bits 8 bits 0 a 255 (sin signo)
int16 Entero de 16 bits 16 bits 0 a 65535
int32 Entero de 32 bits 32 bits 0 a (232-1)
Short Entero de 1 bit 1 bit 0a1
long Entero de 16 bits 16 bits 0 a 65535 (sin signo)

LENGUAJE C. TIPOS DE DATOS
Todos los tipos de datos son por defecto sin signo (unsigned)
salvo los de tipo float.
Para almacenar datos con signo, hay que introducir el
modificador signed delante del tipo. El efecto que se consigue es el
recogido en la siguiente tabla.
Especificación Significado Tamaño Rango
Signed char caractér con 8 bits -128 a 128
signo
Signed int Entero con signo 8 bits -128 a 128

Signed long Coma flotante 16 bits -32768 a 32768
Los números negativos se codifican en complemento a 2.
Cuando se opera con distintos grupos de datos en una misma
expresión, se aplican una serie de reglas para resolver las
diferencias.
En general se produce una “promoción” hacia los tipos de datos
de mayor longitud presentes en la expresión.

8

26/06/2012

LENGUAJE C. CONSTANTES


OPERADORES ARITMÉTICOS

OPERADORES RELACIONALES

!=

9

26/06/2012

OPERADORES LÓGICOS

OPERADORES A NIVEL DE BITS


OPERADORES DE INCREMENTO Y
DECREMENTO

OPERADORES DE CORRIMIENTO


10

26/06/2012

VARIABLES
• Las variables se utilizan para nombrar posiciones de memoria
RAM; se deben declarar, obligatoriamente, antes de
utilizarlas; para ello se debe indicar el nombre y el tipo de
dato que se manejará. Se definen de la siguiente forma:
• TIPO NOMBRE_VARIABLE[=VALOR INICIAL]
– TIPO hace referencia a cualquiera de los tipos de datos
– NOMBRE_VARIABLE puede ser cualquiera y el valor inicial es opcional.
Ejemplos:
byte k = 5;
byte const SEMANAS = 52;
float temp_limit=500.0;
char k, kant=‘0’;
int x,y,z;


VARIABLES
• Las variables pueden ser de tipo LOCAL o GLOBAL.
• Las variables locales sólo se utilizan en la función
donde se encuentran declaradas; las variables
globales se pueden utilizar en todas las funciones del
programa. Ambas deben declararse antes de ser
utilizadas y las globales deben declararse antes de
cualquier función y fuera de ellas. Las variables
globales son puestas a cero cuando se inicia la
función principal main().


11

26/06/2012

EJEMPLO DE VARIABLES LOCALES Y
GLOBALES
int16 counter; //Variable global
Void FUNCION ( )
{
int dato1, dato2=34; //Variables locales
}
void main()
{
int8 suma; //Variable local
}


FUNCIONES
Las funciones son los bloques constructivos
fundamentales en C.
Todas las sentencias deben encontrarse dentro de
funciones.
Las funciones deben ser definidas antes de ser utilizadas.
Formato general de definición de una función:
Tipo_dato nombre_función (tipo param1, tipo param2, …)
{
cuerpo de la función (sentencias);
}
El tipo de dato devuelto se indica mediante tipo_dato. Si
no se indica nada, se entiende que devuelve un entero. Si
no devuelve nada debe incluirse una especificación tipo
void.

12

26/06/2012

La manera que tiene una función para devolver un
valor es mediante la sentencia return:
return (expresión); ó return expresión;
La expresión debe proporcionar el mismo tipo de
dato que el especificado en la función. Si no debe
devolver nada, se finaliza con:
return;
Cuando una función se encuentra con una sentencia
return se vuelve a la rutina de llamada inmediatamente y
las sentencias posteriores a return no se ejecutan.
Además de con las sentencia return, las funciones
terminan su ejecución y vuelven al lugar desde donde se
les llamó cuando alcanzan la llave de cierre de función }
tras ejecutar la última sentencia de la misma.

Además de devolver valores, una función también puede
recibir parámetros (denominados argumentos) según se indicó
en su definición.
Por ejemplo:
int suma(int a, int b) Parámetros
{ formales
return(a+b);
}
main()
{
int c; Argumentos
c= suma(10 , 23); de llamada
}
Los argumentos se pueden pasar a las funciones por valor o
por referencia.
La llamada por valor copia el argumento de llamada en el
parámetro formal de la función y no modifica su valor en la
función de partida.

13

26/06/2012

DECLARACIONES DE CONTROL
If-else
Cuando la expresión evaluada es verdadera, Las
instrucciones de la sentencia 1 son ejecutadas. Si la expresión es
falsa, las instrucciones de la sentencia 2 son ejecutadas. La
expresión debe ser evaluada a un valor entero. Los paréntesis
que encierra la expresión son obligatorios.
La palabra especial “else sentencia 2” es opcional.
If – else: If – else:
if (expresión) if (expresión) {
sentencia1; sentencia1;}
else else {
sentencia2; sentencia2;}

Sentencia if.
Se ejecuta una sentencia o bloque de código si la expresión que
acompaña al if tiene un valor distinto a cero (verdadero). Si es cero
(falso) continúa sin ejecutar la sentencia o bloque de sentencias.
if (expresión) ó if (expresión)
sentencia; {
sentencia 1;
sentencia 2;
…
}
Sentencia if-else
Se evalúa una expresión y, si es cierta se ejecuta el primer bloque
de código o sentencia 1. Si es falsa, se ejecuta el segundo.
if (expresión) NOTA: Se pueden combinar varios
sentencia 1; if-else para establecer múltiples
else caminos de decisión
sentencia 2;
Abreviatura: (expresión)?(sentencia 1): (sentencia 2);


14

26/06/2012

NO
A=0? C=5

If (A==0) B=10;
SI Else C=5;

B=10

If (A!=1) B=10;
Else C=5;


NO
A>10? If (A>10)
{IF(A>20) B=5;
SI Else B=15;}

NO
A>20? B=15

SI

B=5


15

26/06/2012

NO
A>10? if (A>10)
{IF(A>20) B=15;}
SI else B=5;
B=5
SI
A>20? B=15

NO


Sentencia switch
Sustituye a if-else cuando se realiza una selección múltiple que
compara una expresión con una lista de constantes enteras o
caracteres. Cuando se da una coincidencia, el cuerpo de sentencias
asociadas a esa constante se ejecuta hasta que aparezca break.
switch (expresión)
Nota: break es opcional. Si
{ no aparece se sigue con el
case constante 1: case siguiente.
grupo de sentencias;
break; default es opcional y el
case constante 2: bloque asociado se ejecuta
grupo de sentencias; sólo si no hay ninguna
break; coincidencia con las
constantes especificadas.
…
default: No puede haber dos
grupo n de sentencias; constantes iguales en dos
} case de la misma sentencia
switch.

16

26/06/2012

SI
switch (A){
A=0? B=1 case 0:
B=1;
NO break;
case 2:
SI B=2;
A=2? B=2
break;
case 3:
NO
B=3;
break;
SI
A=3? B=3 default:break;
}
NO


Sentencia de bucle for.
Se emplea para repetir una sentencia o bloque de
sentencias:
for (inicialización; condición; incremento)
{
sentencia(s);
}
En la inicialización se le asigna un valor inicial a una
variable que se emplea para el control de la repetición del
bucle.
La condición se evalúa antes de ejecutar la sentencia.
Si es cierta, se ejecuta el bucle. Si no, se sale del mismo.
El incremento establece cómo cambia la variable de
control cada vez que se repite el bucle.
Es posible anidar bucles for para modificar dos o más
variables de control.


17

26/06/2012

For(N=1;N<=10;N++)
N=1 {
NO Printf(“%u”,N);
}
NO
N<=10?

SI

IMPRIMIR N
N=N+1 SI

NO


Sentencia de bucle while:
La repetición se lleva a cabo mientras sea cierta una expresión.
while (expresión)
{
sentencia(s);
}
La expresión se evalúa antes de cualquier iteración. Si es falsa, ya no
se ejecuta la sentencia o bloque de sentencias.
Sentencia de bucle do-while:
do
{
sentencia(s);
}
while (expresión)
Las sentencias se ejecutan antes de que se evalúe la expresión, por
lo que el bucle se ejecuta siempre al menos una vez.


18

26/06/2012

Figure 2.3.1 Comparison of While and Do..While Loop

Condition
True? Statement
Block

Statement
Block Condition
True?

(a) While loop (b) Do..While loop

Listing 2.9 DOWHILE.C contains both types of ‘while’ loop
// DOWHILE.C
// Comparison of WHILE and DO WHILE loops

#include "16F877A.H"

main()
{
int outbyte1=0;
int outbyte2=0;
int count;

count=0; // This loop is not
while (count!=0) // executed
{ output_C(outbyte1);
outbyte1++;
count--;
}

count=0; // This loop is
do // executed
{ output_C(outbyte2);
outbyte2++;
count--;
} while (count!=0);

while(1){};
}

19

26/06/2012

Figure 2.8 Break, continue and goto

label

Statement
Block

Continue
Goto
Break

Listing 2.10 Continue, Break & Goto
// CONTINUE.C
// Continue, break and goto jumps

#include "16F877A.H"
#use delay(clock=4000000)

main()
{
int outbyte;

again: outbyte=0; // Goto destination

while(1)
{
output_C(outbyte); // Loop operation
delay_ms(10);
outbyte++;

if (!input(PIN_D0)) continue; // Restart loop
if (!input(PIN_D1)) break; // Terminate loop
delay_ms(100);
if (outbyte==100) goto again; // Unconditional jump
}
}

20

26/06/2012

COMENTARIOS
Los comentarios se incluyen en el código fuente para documentar y
orientar al programador sobre el código que se diseña.
Son ignorados por el compilador y no afectan a la longitud ni
rapidez de ejecución del código final.
Un comentario se puede colocar en cualquier lugar del programa y
pueden tener la longitud y el número de líneas que se quiera.
Hay dos formatos posibles para los comentarios:
Formato 1. Empiezan por // y llegan hasta el final de la línea.
// Esto es un comentario.
Formato 2. Empiezan por /* y finalizan por */. No es posible anidar
comentarios con este formato. Ejemplos:
/*Esto también es
un comentario*/
/*Pero esto que /*parece un comentario válido*/ no lo es*/


OTRAS SENTENCIAS
• Return: se emplea para devolver datos en las
funciones.
• Break: permite salir de un bucle, se utiliza
para While, For, Do y Switch.
• Goto: provoca un salto incondicional.


21

26/06/2012

DIRECTIVAS
• Las directivas de pre-procesado comienzan
con el símbolo # y continúan con un comando
específico. La sintaxis depende del comando.
Algunos comandos no permiten otros
elementos sintácticos en la misma expresión.


DIRECTIVAS DE INTERÉS
# DEVICE chip: permite definir el PIC con el que se
realizará la compilación. Ejemplo:
#device PIC16F877
#FUSES options: permite definir la palabra de
configuración para programar un PIC. Ejemplo:
#fuses XT,NOWDT,PUT,NOPROTECT, NOLVP
#INCLUDE <archivo>: permite incluir un fichero en
el programa. Ejemplo:
#INCLUDE <16f877.h>


22

26/06/2012

DIRECTIVAS DE INTERÉS
#USE DELAY (CLOCK=SPEED): permite definir las frecuencias
del oscilador del PIC, el compilador lo utiliza para realizar
cálculos de tiempo. Se puede utilizar M, MHZ, K y KHZ para
definir la frecuencia. Ejemplo:
#use delay(clock=4000000)
Luego de definida en las declaraciones se pueden utilizar
las funciones:
delay_ms(tiempo en milisegundos)
delay_us(tiempo en microsegundos)
delay_cycles(tiempo en base a los ciclos de máquina)


FUNCIONES
• El compilador CCS suministra una serie de funciones
predefinidas para acceder y utilizar el PIC y sus
periféricos. Estas funciones facilitan la configuración
del PIC sin entrar en el nivel de los registros
especiales.


23

26/06/2012

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA

Encabezado En general un programa está
estructurado en tres grandes partes:
a) Encabezado: Define el tipo de PIC con
Configuración, que se está trabajando, Bloque de
Declaración de declaraciones de variables y
Registros, Datos, constantes,
Constantes y
funciones. b) Configuración de registros especiales:
Registro OPTION, INTCON, TMR0,
puertos A y B, EECON, STATUS.
org C) Cuerpo del programa: Aquí están
contenidas todas las instrucciones
Cuerpo del
relacionadas a la ejecución de un
Programa
programa bajo un diseño individual,
end realizado por el programador.


ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN C
( ciclo while )
// Definición de variables globales
// Definición de funciones
void main(void)
{
// Definición de variables locales
// Configuración de registros (recursos y puertos)
// ciclo infinito
while ( 1 )
{
// Programa de usuario
}
}

24

26/06/2012

( ciclo for )
void main(void)
{
// ciclo infinito
for ( ; ; )
{
}
}

( ciclo do - while )
void main(void)
{
// ciclo infinito
do
{
} while ( 1 ) ;
}

25

26/06/2012

CONFIGURANDO UN PUERTO EN ASM

La configuración de puertos es muy fácil:
1. Se selecciona el banco 1
• Aquí se encuentran los registros que manipulan mediante software a
los circuitos triestados que determinan que un pin o puerto trabaje
como entrada o salida.
2. Se configuran mediante los registros asociados a los puertos (TRISA y
TRISB), los pines de un puerto como entrada o salida.
• Si coloco un uno (1) en un bit asociado a un puerto (RA0, RA1, RB5,
RB7,etc), éste se comportará como una entrada y solamente podremos
leer por esta entrada.
• Si coloco un cero (0) en un bit asociado a un puerto, éste se comportará
como una salida y solamente podremos escribir por esta entrada.
• Podemos hacer analogía de la siguiente forma:
1 = In = Entrada = Solo lectura
0 = Out = Salida = Solo escritura

Microcontroladores Prof. Luis Zurita

CONFIGURANDO UN PUERTO EN ASM

La configuración de puertos es muy fácil:
3. Se selecciona o se regresa al banco 0, para trabajar con los puertos
que han sido previamente configurados.
• Si un puerto (o pin) ha sido configurado como salida, entonces se podrá
escribir sobre él, para sacar datos.
• Si un puerto (o pin) ha sido configurado como entrada, entonces se
podrá leer los datos que están ingresando por él.
• Nota: Escribir sobre un puerto (o pin) configurado como entrada, no
tiene ningún efecto. Si se desea escribir sobre él, es necesario que el
mismo sea habilitado como salida.

Microcontroladores Prof. Luis Zurita

26

26/06/2012

MANEJO DE LOS PUERTOS
• En lenguaje C se pueden gestionar los puertos de dos
formas:
– Se declaran los registros TRISX y PORTX definiendo
su posición en la memoria RAM como variables de
C.
– Utilizando las directivas específicas del compilador
(#USE FAST_IO,#USE STANDARD_IO)


• A través de la RAM:
#BYTE variable=constante. Ejemplo:
#BYTE TRISA=0x85 //variable TRISA en 85h
#BYTE PORTA=0x05 //variable PORTA en 05h
#BYTE TRISB=0x86 //variable TRISB en 86h
#BYTE PORTB=0x06 //variable PORTB en 06h
#BYTE TRISC=0x87 //variable TRISC en 87h
#BYTE PORTC=0x07 //variable PORTC en 07h


27

26/06/2012

• Una vez definidas estas variables se pueden
configurar y controlar los puertos a través de los
comandos de asignación.
TRISA= 0xFF;
TRISB= 0x00;
TRISC=0x0F;
• Escritura en los puertos:
PORTC=0x0A;
• Lectura de puertos:
dato=PORTA; // Asigna el valor del puerto A a la
// variable dato.

Existen unas funciones de C que permiten trabajar
bit a bit con los registros o variables definidas
previamente. Estas funciones son las siguientes:
bit_clear(var,bit);
bit_set(var,bit);
Bit_test(var,bit);
Swap(var);
Ejemplos:
bit_set(PORTC,4);
If (bit_test(PORTB,0)==1) bit_clear(PORTB,1);

28

26/06/2012

• Se puede declarar un bit de un registro mediante la
directiva #BIT, lo que permite trabajar directamente
con el terminal:
#BIT nombre = posición.bit. Ejemplo:
#BIT RB4=0x06.4 //PORTB=0x06
RB4=0;


#include <16F877.h>
#fuses XT,NOWDT,NOLVP
#use delay (clock=4000000)
#BYTE TRISB=0x86
#BYTE PORTB=0x06
#BYTE OPTION_REG=0x81
void main ( ) {
bit_clear (OPTION_REG,7);
bit_set (TRISB,0);
bit_clear (TRISB,1);
bit_clear (PORTB,1);
while (1){
if (bit_test(PORTB,0)==1)
bit_clear(PORTB,1);
else
bit_set(PORTB,1);
}
}

29

26/06/2012

MANEJO DE PUERTOS
• A través de las directivas
El compilador ofrece funciones predefinidas para trabajar con
los puertos. Estas funciones son:
output_X(valor);
input_X( );
set_tris_X(valor);
port_b_pullups (valor); //True o FALSE
get_tris( );
Ejemplo:
output_A(0xFF);
valor=input_B( );
set_tris_C(0x0F);

MANEJO DE PUERTOS
• Existen una serie de funciones asociadas a un pin*. El
parámetro pin se define en el fichero include con un formato
del tipo PIN_Xn, donde X es el puerto y n es el número de pin.
#define PIN_A0 40
#define PIN_A1 41
Las funciones son:
output_low (pin*);
output_high (pin*);
output_bit (pin*,valor);
output_toggle (pin*);
output_float (pin*); // pin de entrada a tensión flotante
input_state (pin*);
Input (pin*);

30

26/06/2012

MANEJO DE PUERTOS
• Las funciones output_x() e input_x()
dependen de la directiva tipo #USE_IO que
esté activa. Directivas:
#USE FAST_IO(PUERTO)
Con la función output_x() se saca el valor al
puerto y con la función input_x() se lee el
puerto. La directiva no modifica previamente
el registro TRIS correspondiente.


MANEJO DE PUERTOS
#include <16F877.h>
#use fast_io(B)
void main ( ) {
port_B_pullups (TRUE);
set_tris_B(0x01);
output_low(PIN_B1);
while (1){
if (input(PIN_B0)==1)
output_low(PIN_B1);
else
output_high (PIN_B1);
}
}

31

26/06/2012

MANEJO DE PUERTOS
#USE STANDARD_IO(PUERTO)
Con la función output_x() el compilador se
asegura de que el terminal, o terminales
correspondientes sean de salida mediante la
modificación del TRIS correspondiente. Con la
función input_x() ocurre lo mismo pero
asegurando el terminal o terminales como
entrada. Es la directiva por defecto. Entonces,
el ejemplo anterior quedaría:


MANEJO DE PUERTOS
#include <16F877.h>
#use standard_io(B)
void main ( ) {
port_b_pullups (TRUE);
output_low(PIN_B1);
while (1){
if (input(PIN_B0)==1)
output_low(PIN_B1);
else
output_high (PIN_B1);
}
}


32

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