Diapos de pic

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6.Microcontroladores.PIC
Tecnología Electrónica
Introducción

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Microcontroladores
 Son circuitos integrados que incorporan todos los
bloques funcionales de un Sistema Microprocesador
en un único encapsulado.
 Necesitan una tensión continua (5V, 3.3V, 2.5V,
1.5V...) y un oscilador para funcionar.
 Interpretan (decodifican) combinaciones de bits
(instrucciones) y generan señales digitales internas
y/o externas.
 Ejecutan de manera continua una secuencia de
instrucciones (programa) que permite controlar un
sistema o subsistema electrónico.

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Sistema mínimo microprocesador
El sistema mínimo está basado en la estructura de von Newman.
Sus bloques básicos son los siguientes:
El sistema mínimo está basado en la estructura de von Newman.
Sus bloques básicos son los siguientes:
•CPU, Central Process Unit o
Unidad Central de Proceso.
Formada por dos bloques:
Unidad de Control y Unidad de
Proceso.
•Memoria, donde residen las
instrucciones del programa y
sus datos.
•Módulos E/S, elementos
encargados de recibir y entregar
información al exterior.
CPU MEMORIA UDS. E / S
Reloj
Bus de Direcciones
Bus de Datos
Bus de Control
Los tres módulos están conectados entre sí por medio de los Buses de
Comunicación. Cada bus está formado por un conjunto de conductores por
los cuales se transmite la información digital.

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Microprocesadores y microcontroladores
Sistema Microprocesador (varios C.I. en una PCB)
Microcontrolador (único C.I.)

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Tarjeta de Sistema
Microprocesador para
control
C.I. Microcontrolador
Microprocesadores y microcontroladores

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Sistemas empotrados
• Sistemas que incorporan microcontroladores (o microprocesadores)
para una tarea específica pero que no son “programables”
directamente por el usuario
• Los microcontroladores de 8 bits dominan en la mayoría de las
aplicaciones
• El microcontrolador es el núcleo del sistema electrónico versátil de
bajo coste y reducido tamaño que es capaz de detectar las señales de
entrada y generar las salidas de un equipo, sistema o instrumento
• Por su reducido tamaño y coste permiten la fácil implantación de
sistemas de“inteligencia” distribuida a lo largo de sistemas más
complejos
• Los microcontroladores son los semiconductores más abundantes
de todos en la actualidad.

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Sistemas empotrados
Evolución Microprocesadores:
Computadores
75 Millones Microprocesadores/año
Evolución Microcontroladores:
Sistemas Empotrados
2500 MillonesMicrocontroladores/año

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Microcontroladores PIC
•Arquitectura Harvard: buses internos separados para memoria de
datos (8 bits) y de programa (12, 14 ó 16 bits depende de la familia)
•Microprocesador RISC: juego de instrucciones reducido
•Estructura pipe-line: durante la ejecución de una instrucción, se está
accediendo a la memoria de programa para traer la siguiente
instrucción a ejecutar. (salvo un salto o llamada a subpr.)
•Todas las instrucciones ocupan una posición de memoria de programa
•Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de instrucción = 4
ciclos de reloj (salvo las instrucciones de salto)
•Ortogonalidad de los registros: se opera entre el registro de trabajo W
y cualquier otro registro, el resultado puede almacenarse en W

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ARQUITECTURA HARVARD
• El tiempo de acceso se mejora respecto a la arquitectura
von Neumann donde programa y datos se traen a la CPU
usando el mismo bus.
• La arquitectura Harvard tiene memoria de programa y
memoria de datos separadas y se accede a ellas a través de
buses separados.

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Microcontroladores PIC.
Características
• Eficiencia del código: permiten gran compactación de programas
• Rapidez de ejecución: a f de 20MHz  5 millones de instr./seg.
• Seguridad en acceso: Separa memoria de datos y de programa
• Juego reducido de instrucciones
• Compatibilidad de pines y código entre dispositivos (familias)
• Gran variedad de versiones en distintos encapsulados (8 - 84 pines)
• Herramientas de desarrollo software y hardware abundantes y de bajo
coste

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Familias de PIC
Familia PIC16C5X
•Encapsulados de 14, 18, 20 y 28 pines
•Instrucciones de 12 bits
•Juego de 33 instrucciones
•Es la familia base de partida de los PIC
Familia PIC16CXXX/16FXXX
•Encapsulados desde 18 hasta 68 pines (DIP, SSOP, PLCC,
QFP)
•Instrucciones de 14 bits en Memoria de Programa
•Juego de 35 instrucciones
•Gran variedad de módulos integrados

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• Puertos de Entrada/Salida
• Puerto Esclavo Paralelo (PSP)
• Temporizadores/contadores (TMR0, TMR1, TMR2)
• Captura / Comparación / PWM (CCP1 y CCP2)
• Conversión Analógica / Digital (A/D)
• Transmisor Receptor Asíncrono Síncrono Universal (USART)
• Puerto Serie Síncrono (BSSP ó MSSP)
• Memoria EEPROM de datos
• FLASH EEPROM de programa modificable desde el código
Familia
PIC16CXXX/16FXXX

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Familia
PIC16CXXX/16FXXX
Microcontrolador
PIC16F877
(gama media)
Microcontrolador
PIC16F877
(gama media)
8K x 14
368 x 8
256 x 8
PuertosdeE/S
Puerto Esclavo
Paralelo
Temporizadores
Conversor A/D
USART
Módulos CCP SSP

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PIC. Proceso de diseño
Diseño software: el micro sin un programa cargado en su memoria no
hace nada, cuando el micro esté grabado con un programa eficiente
el conjunto empezará a funcionar
• Diseño del programa y escritura del código fuente en
ensamblador o en C
• Pruebas, verificación y modificación del código: Simulación
del programa (puro software) o emulación dentro del circuito de
aplicación (software y hardware)
• Grabación del código máquina en la memoria del
microcontrolador
Edición del código,
1ª depuración y
simulación
Emulación o
Depuración sobre
PCB
Grabación del micro

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PIC 16F877
ORGANIZACIÓN DE LA
MEMORIA
Copyright ATE

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Organización de la memoria
El PIC16F877 dispone de tres tipos de memoria:
• Memoria de programa
Consta de 8192 posiciones (8Kwords) y contiene el programa con las
instrucciones que gobiernan la aplicación. Es no volátil.
• Memoria de datos RAM
Guarda las variables y datos. Está formada por registros de 8 bits. Es
volátil.
• Memoria EEPROM de datos
Es una pequeña área de memoria de datos de lectura y escritura no
volátil que permite garantizar que determinada información estará
siempre disponible al reiniciar el programa.

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Memoria
156 X 8
EEPRO
M
Memoria de programa
Memoria de datos RAM
Memoria EEPROM

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Memoria de programa
• La información contenida en esta memoria se graba
previamente mediante un equipo (programador o
grabador).
• Almacena todas las instrucciones del programa en
ejecución, y queda grabada de forma permanente.
• En el PIC16F877 esta memoria es no volátil del tipo
ROM Flash y admite unas 1000 grabaciones.
• Está organizada en palabras de 14 bits cada una.
• Todas las instrucciones ocupan una posición de
memoria de programa
• A la posición 0 se accede tras un RESET y a la
posición 4 tras una interrupción.

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Memoria de programa. Contador
de programa, PC.
 Para acceder a la memoria de programa de los
PIC16FXXX se utiliza un registro de 13 bits que actúa
como puntero de la instrucción que se debe ejecutar en
el siguiente ciclo de instrucción.
 Este registro es el Contador de Programa PC que
permite direccionar 8K posiciones de memoria de 14
bits (recordar que cada posición corresponde a una
instrucción) por tanto, el PC es capaz de direccionar 8K
instrucciones.
 Resulta fácil saber si un PIC tiene memoria de
programa suficiente para una determinada aplicación.

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Memoria de programa.
Contador de programa, PC.
Líneas de direcciones (direccionamiento)
Líneas de
datos
de la memoria
de programa
ACCESO A LA MEMORIA DE
PROGRAMA
ACCESO A LA MEMORIA DE
PROGRAMA

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• Los 8K de memoria de programa
disponible están divididos en 4 páginas de
2K cada una (0h–7FFh, 800h-FFFh, 1000h-
17FFh y 1800h-1FFFh). Esto se debe a
que las instrucciones de salto y llamada a
subprograma permiten cargar sólo 11 bits
en el PC (desplazamiento en 211
= 2K)
•Si se están ejecutando instrucciones
secuencialmente, el contador de programa
pasará de una página a otra.
•Para saltar entre páginas de la memoria
de programa los 2 bits más altos del PC
deben modificarse. Esto se realiza
escribiendo en el registro PCLATH (es un
registro situado en la memoria de datos).

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CONTADOR DE PROGRAMA
 El contador de programa (PC) es un
registro de 13 bits que se descompone en 2
registros: PCH y PCL
 El byte bajo PC<0:7> se denomina PCL y
está disponible en la memoria de datos. Es
un registro que se puede leer y escribir
directamente desde el programa.
 El “cuasibyte” alto PC<12:8> se denomina
PCH y no está disponible en la memoria de
datos. Este registro no se puede leer ni
escribir directamente. La escritura debe
realizarse usando como registro intermedio
el registro PCLATH que sí es un registro de
8 bits accesible en la memoria de datos del
microcontrolador. El contenido del registro
PCLATH se transfiere a la parte alta del PC
en el momento en que se escribe en el
registro PCL. También aporta dos bits al
PC en los saltos o llamadas a
subprogramas.

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La pila
• La pila permite almacenar las direcciones a donde debe
retornar el programa cuando se finaliza una llamada a una subrutina
o cuando se finaliza la ejecución de una rutina de interrupción.
• Los microcontroladores de la familia PIC16 tienen una pila de 8
niveles x 13 bits, que por tanto permite como máximo 8 llamadas a
subrutinas (CALLs) o ejecuciones de rutinas de interrupción (salto a
0004h).
• El espacio de memoria para la pila no forma parte de la memoria de
programa ni de la memoria de datos que tiene el microcontrolador.
Es un espacio de memoria totalmente independiente. El puntero de
pila no se puede leer ni escribir. La pila es gestionada por el
hardware.

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Memoria RAM de datos
• La memoria de datos está distribuida en 4 posibles bancos de 128
bytes cada uno. Por tanto, la máxima cantidad de memoria disponible
en los microcontroladores PIC16 es de 512 bytes. No obstante, no
están implementadas todas las posiciones de memoria en todos los
bancos.
• Por ejemplo, un PIC16F876 sólo tiene implementadas 368 posiciones de
memoria de datos.
• A cada posición de memoria se le denomina
registro.
• La memoria de datos se organiza en bancos
de 128 bytes porque cuando se indica una
dirección de operando fuente, sólo se pueden
incluir 7 bits en la codificación: 27
=128 bytes

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• Sirve para almacenar todos los datos que se manejan en un programa.
• Se distinguen dos tipos de registro:
 Registros de funciones especiales: Son los primeros registros. Cada
uno de ellos cumple un propósito especial en el control del PIC.
 Registros de propósito general: Se pueden usar para guardar datos
temporales. El PIC16F877 dispone de 368.
• Cuenta con cuatro bancos de memoria: Bancos 0, 1, 2 y 3.
 Los registros de funciones especiales aparecen de la dirección 00h a
1Fh del Banco 0, de 80h a 9Fh del Banco 1, de 100h a 10F en el Banco 2
y de 180h a 18Fh del Banco 3. Algunos son accesibles desde dos o más
bancos.
 Los registros de propósito general ocupan 368 posiciones de memoria.
Memoria RAM de
datos

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La memoria de datosSTATUS STATUS STATUSSTATUS
PORTB PORTB

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MODOS DE DIRECCIONAMIENTO
 La memoria de datos está distribuida en 4 posibles bancos de 128 bytes
cada uno.
 Existen 2 modos de direccionamiento para acceder a cualquiera de las
posiciones de la memoria de datos:
Direccionamiento directo
Direccionamiento indirecto
 Direccionamiento directo: La posición de memoria con la que se trabaja
viene directamente definida en el código de la instrucción.
 Direccionamiento indirecto: La posición de memoria con la que se trabaja
viene definida por el contenido del registro FSR (Posición 04h, 84h, 104h
o 184h), es decir, el registro FSR actúa como puntero de la posición de
memoria con la que se pretende operar.
Memoria de datos

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Memoria de datos: Direccionamiento.
BANCO RP1:RP0
0 00
1 01
2 10
3 11
DIRECCIONAMIENT
O DIRECTO

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Direccionamiento indirecto
1) SE LEE EL REGISTRO CONTENIDO EN EL CODIGO DE LA INSTRUCCIÓN.
2) SI EL REGISTRO ES DISTINTO DEL CORRESPONDIENTE A INDF (00h,80h,100h ó
180h) LA INSTRUCCIÓN SE EJECUTA SOBRE EL REGISTRO INDICADO EN LA
INSTRUCCIÓN COMPLEMENTADO CON LOS BITS RP1:RP0 DEL REGISTRO
STATUS (DIRECCIONAMIENTO DIRECTO)
3) SI EL REGISTRO CORRESPONDE A LA POSICION DE INDF (00h,80h,100h ó 180h),
LA INSTRUCCIÓN SE EJECUTA SOBRE EL REGISTRO INDICADO EN EL
REGISTRO FSR COMPLEMENTADO CON EL BIT IRP DEL REGISTRO STATUS
BCF STATUS, IRP ; dir. Indirecto, bancos 0/1
MOVLW 0x20 ; Inicializa puntero a RAM
MOVWF FSR ;
NEXT CLRF INDF ; limpia registro INDF
INCF FSR,F ; Inc puntero
BTFSS FSR,4 ; Todo limpio?
GOTO NEXT ; NO, limpia siguiente
CONTINUE ;
: ; SI, continua
Sencillo ejemplo de
direccionamiento indirecto
donde se limpian las
posiciones de memoria de
datos comprendidas entre
la posición 20h y la 2Fh
(ambas incluidas)

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Registro de estado

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Registro option

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Registro intcon

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PIE1

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PIR
1

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CARACTERÍSTICAS
ESPECIALES DE LOS PIC

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Estas características suelen ser los aspectos que más distinguen la CPU
de estos dispositivos con otros microprocesadores.
• Oscilador: más simple y con menos elementos adicionales necesarios
• Resets y Watchdog: seguridad en el arranque, reinicio y “autovigilancia”
• Sleep: modo de bajo consumo para aplicaciones con baterías
• Interrupciones: lógica de máscaras y eventos y posición común del PTI
• Protección de código: para evitar la “copia” de programas grabados
• ICSP e ICSP LVP: (In-Circuit Serial Programming) programación en serie
ya en la tarjeta de la aplicación y a baja tensión (Low Voltage Program)
• Modo depuración ICD: (In-Circuit Debugger) modo especial que permite
depurar el código pero ya con el MCU conectado con el resto del circuito.
CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE
LOS PIC

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• Todos los microcontroladores PIC tienen una posición de memoria
denominada palabra de configuración en la que cada bit tiene un
significado y configura las características especiales.
• Los bits de configuración están fuera del espacio de memoria de
programa de usuario por lo que sólo son accesibles durante la
programación del micro y no durante la ejecución de un
programa.
Las herramientas que ofrece MICROCHIP nos dan dos alternativas
para fijar los valores de estos bits de configuración: a través del
menú Configure > Configuration_Bits del entorno MPLAB ó
mediante la inclusión de una directiva de configuración en el
código del programa.
PALABRA DE
CONFIGURACIÓN

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OSCILADO
R Los PIC16F87X pueden funcionar con 4 modos distintos
de oscilador. El usuario puede programar dos bits de
configuración para seleccionar uno de
estos 4 modos:
 LP Low Power Crystal (cristal de cuarzo ó resonador
cerámico hasta 200KHz)
 XT Crystal/Resonator (cristal de cuarzo ó resonador
cerámico hasta 4MHz)
 HS High Speed Crystal/Resonator (cristal de cuarzo
entre 4MHz y 20MHz)
 RC Resistor/Capacitor (red RC externa hasta 4MHz)

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CICLO DE
INSTRUCCIÓN Un ciclo de instrucción es el tiempo que se tarda en ejecutar
una instrucción (salvo saltos) en el microcontrolador. En los
PIC16, un ciclo de instrucción dura 4 ciclos de reloj (Q1, Q2, Q3,
Q4).
 En una primera etapa, la instrucción es traída a la CPU. Esto
lleva un ciclo de instrucción.
 En la segunda etapa se ejecuta la instrucción. Esto lleva otro.
 No obstante, debido al solapamiento (pipelining) de traer la
instrucción actual y ejecución de la instrucción previa, una
instrucción se trae y otra se ejecuta cada ciclo de instrucción.
 Se produce un ciclo de instrucción de retardo si el
resultado de ejecutar la instrucción anterior modifica el
contenido del Contador de Programa (Ej: GOTO ó CALL).

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MODO
SLEEP Los microcontroladores PIC pueden trabajar en dos modos
distintos:
 Modo Normal: ejecutando las instrucciones
 Modo Dormido o de bajo consumo: se suspende la ejecución
 El consumo de un microcontrolador depende de su frecuencia de
trabajo, a más frecuencia más consumo.
 El modo dormido supone un ahorro de consumo porque el oscilador
del microcontrolador deja de oscilar, por tanto no se ejecutan
instrucciones.
 En este modo “dormido” se entra por software cuando se ejecuta la
instrucción SLEEP

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 Al entrar en modo dormido, el bit PD (STATUS<3>) se pone a 0 y el bit TO
(STATUS<4>) se pone a 1, estos bits indican que se entró en ese modo
para conocimiento posterior en tiempo de ejecución.
A continuación el oscilador deja de oscilar. Los pines asociados a Puertos
de
Entrada/Salida mantienen el valor previo a la ejecución de la instrucción
SLEEP.
 Si está habilitado el WATCHDOG (en la palabra de configuración), su
temporizador se pondrá a cero al ejecutar la instrucción SLEEP, pero se
mantendrá “corriendo” y podría desbordar ya que el Watchdog tiene un
oscilador RC independiente del propio del microcontrolador.
 El microcontrolador puede salir del modo de bajo consumo por alguno de
los siguientes motivos:
 1. Un RESET externo provocado en el pin MCLR.
 2. Desbordamiento del WATCHDOG.
 3. Interrupción provocada por algún evento de los periféricos que
pueden generarlos sin la presencia del oscilador.
MODO SLEEP

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RESET DEL
MCU
Los PIC16F87X tienen 6 posibles fuentes de RESET del MCU:
 Power-on Reset (POR) -> Reset de Alimentación del Microcontrolador
 MCLR Reset durante funcionamiento normal -> Activación del pin de Reset
en modo normal
 MCLR Reset durante SLEEP -> Activación del pin de Reset en modo de
bajo consumo
 WDT Reset (durante funcionamiento normal) -> Desbordamiento del
Watchdog en modo normal
 WDT Wake-up (durante SLEEP) -> Desbordamiento del Watchdog en modo
de bajo consumo
 Brown-out Reset (BOR) -> Reset por caída temporal de la alimentación
 La mayoría de los registros del mapa de memoria de datos no se ven
afectados por ningún tipo de RESET. No obstante, hay muchos otros
registros que son “reseteados” a un valor determinado si se produce un
POR, un MCLR Reset ó WDT Reset durante funcionamiento normal, un
MCLR Reset durante SLEEP ó un BOR.

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PERRO GUARDIÁN O WATCHDOG
 El temporizador Watchdog es un temporizador existente en el
microcontrolador basado en un oscilador RC interno, independiente del
oscilador del microcontrolador
 Este oscilador RC interno no tiene nada que ver con un posible oscilador
RC externo conectado a la patilla OSC1/CLKI.
 Si está activo, durante el funcionamiento normal del microcontrolador, un
desbordamiento (ó time-out) del Watchdog provoca un Reset del
microcontrolador (Watchdog Timer Reset).
 Para que no se desborde, cada cierto tiempo y antes de que llegue al límite,
se debe ejecutar una instrucción CLRWDT que “limpia” el Watchdog y le
hace comenzar una nueva cuenta desde cero.
 Si el dispositivo está en modo dormido, un desbordamiento del watchdog
provoca que el micro despierte y continue con el funcionamiento normal
(Watchdog Timer Wake-Up) con la instrucción que sigue a SLEEP.
 El bit TO del registro STATUS se pone a cero tras un desbordamiento del
Watchdog.

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 Un preescaler es un divisor de frecuencia que puede hacer que se
cuente antes el número de desbordamientos del WDT y hacer así que el
tiempo que tarda en resetear al microcontrolador sea más largo. Ese
divisor de frecuencia está compartido con el TMR0 y por tanto, si se usa
para el TMR0 no se puede usar para el WATCHDOG y viceversa.
 El divisor de frecuencia del WATCHDOG viene definido por unos bits del
registro OPTION:
 PSA: a quién se le asigna el divisor.
 PS2-PS1-PS0: cuál es el factor de división de la frecuencia:
000: 1:2 para TMR0 / 1:1 para WDT. 100: 1:32 para TMR0 / 1:16 para WDT.
001: 1:4 para TMR0/ 1:2 para WDT. 101: 1:64 para TMR0 / 1:32 para WDT.
PERRO GUARDIÁN O WATCHDOG

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Los PIC16F87XA tienen hasta 15 posibles fuentes de interrupción, entre otras:
 Escritura o lectura del puerto esclavo paralelo (PSPIF)
 Desbordamiento del TMR0
 Captura de un módulo CCP (CCPxIF).
 Comparacion del modulo CCP en modo “disparo de evento especial”.
 Módulo SSP al detectar un bit de START ó STOP
 Módulo SSP al transmitir o recibir en modo esclavo
 Módulo USART al RX o TX (modo síncrono) (RCIF ó TXIF).
 Al finalizar una conversión A/D
 Al completar una escritura en EEPROM (EEIF).
 Al modificarse el estado de salida de alguno de los comparadores (CMIF).
 Interrupción externa por flanco en el pin RB0/INT (INTF).
 Interrupción por cambio en los valores de los pines RB4 a RB7 del PORTB
(RBIF).
INTERRUPCIONES

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INTERRUPCIONES
 Se dispone de un bit de habilitación de interrupciones global GIE
(INTCON<7>) que permite deshabilitar todas las interrupciones (si está a 0).
Cuando el bit GIE está a 1, si una interrupción tiene su flag a 1 y sus bits de
habilitación a 1, el microcontrolador terminará la instrucción que se está
ejecutando en ese instante y, a continuación, pasará a ejecutar la posición 4
de la memoria de programa que corresponde a la posición del vector de
interrupción y que es el mismo para todas las interrupciones. Las fuentes de
interrupción pueden deshabilitarse individualmente utilizando sus máscaras o
bits de habilitación (bits acabados en “E”).
 El bit GIE se pone a 0 tras un RESET. Por tanto, al principio las
interrupciones están desactivadas.
 Al producirse el salto a la rutina o programa de tratamiento de la interrupción,
el bit GIE se pone a 0 deshabilitando el resto de interrupciones, salvo que
por software se vuelva a poner a 1 ese bit GIE. El retorno del programa de
tratamiento de interrupción (RETFIE) coloca en la máscara global GIE el
valor 1, además de recuperar el PC de la pila hardware.
 Los bits de flags pueden ponerse a 1 independientemente de que sus bits de
habilitación estén o no a 1, ya que indican eventos.

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Lógica de interrupciones

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SALVANDO EL CONTEXTO
 Cuando se produce una interrupción sólo se guarda en la pila hardware
interna el valor del PC.
 Normalmente, se deberán salvar algunos otros registros para no perder su
contenido al regresar al programa principal y tras haber pasado por la rutina
de interrupción, máxime cuando se ignora cuándo se va a producir el salto
a ese programa de tratamiento de la interrupción (PTI) desde el programa
principal.
 Estos registros son al menos el W y el STATUS
 También puede resultar interesante guardar el registro PCLATH,
especialmentesi en la rutina de interrupción se cambia de página de
memoria de programa.
 Como no hay pila en RAM, hay que reservar posiciones de memoria en
RAM que habitualmente denominaremos W_TEMP, STATUS_TEMP y
PCLATH_TEMP donde se guardan los valores de W, STATUS y PCLATH
al entrar en la rutina de interrupción para luego recuperarlos al salir.

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SECUENCIA PARA SALVAR EL
CONTEXTO DEL PROG. PCPAL.
 ;Para salvar el contexto no podemos emplear la instrucción
MOVF ;ya que afecta al registro STATUS (al bit Z), para evitarlo
;empleamos la instrucción SWAPF
movwf W_tmp ;Salvamos el registro W
swapf STATUS,W ; y el registro STATUS "girado" en W
bcf STATUS,RP0 ;Aseguramos el paso al banco 0
bcf STATUS,RP1 ;poniendo a 0 los dos bits de selección de
;banco
movwf STATUS_tmp ;Guardamos en el banco 0 STATUS girado
movf PCLATH,W ;Salvamos también PCLATH en W
movwf PCLATH_tmp ;y ahora en una posición auxiliar del
;banco 0
Siempre se debe hacer así o de una manera similar (si se guardan más
registros) al principio de un PTI

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 ;Para recuperar los registros salvados no podemos usar
MOVF ;porque modifica a STATUS, para evitarlo usamos la
instrucción ;SWAPF
movf PCLATH_tmp,W ;Recuperamos PCLATH
movwf PCLATH ;directamente
swapf STATUS_tmp,W ;Recuperamos el registro STATUS con
;un SWAPF
movwf STATUS ;ahora estamos en el banco de partida
swapf W_tmp,F ;Recuperamos también el W con dos
;SWAPF
swapf W_tmp,W ;para evitar la instrucción MOVF
retfie ;Ahora ya podemos retornar del PTI
SECUENCIA PARA RECUPERAR EL
CONTEXTO DEL PROG. PCPAL.

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Programación en
ensamblador
Copyright ATE

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Ensamblador
 El lenguaje ensamblador expresa las instrucciones de una forma más
natural al hombre que el lenguaje máquina (0 y 1) a la vez que muy
cercana al microcontrolador, ya que cada una de esas instrucciones
se corresponde con otra en código máquina.
 El lenguaje ensamblador trabaja con nemónicos, que son grupos de
caracteres alfanuméricos que simbolizan las órdenes o tareas a
realizar.
 La traducción de los nemónicos a código máquina la realiza un
programa ensamblador: MPASM.
El programa escrito en lenguaje ensamblador se denomina código
fuente (*.asm). El programa ensamblador proporciona a partir de este
fichero el correspondiente código máquina, que suele tener la
extensión *.hex.

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Código fuente
Está compuesto por una sucesión de líneas de texto.
 Cada línea puede estructurarse en hasta cuatro campos o columnas
separados por uno o más espacios o tabulaciones entre sí.
 Campo de etiquetas. Expresiones alfanuméricas escogidas por el
usuario para identificar una determinada línea. Todas las etiquetas
tienen asignado el valor de la posición de memoria en la que se encuentra
el código al que acompañan.
 Campo de código. Corresponde al nemónico de una instrucción, de una
directiva o de una llamada a macro.
 Campo de operandos y datos. Contiene los operandos que precisa el
nemónico utilizado. Según el código puede haber dos, uno o ningún
operando.
 Campo de comentarios. Dentro de una línea, todo lo que se encuentre
a continuación de un punto y coma (;) será ignorado por el programa
ensamblador y considerado como comentario.

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Campo de código
Puede estar ocupado por:
 Instrucciones: son aquellos nemónicos que son convertidos por el
ensamblador en código máquina que puede ejecutar el
microcontrolador. Cada nemónico se convierte en una palabra en la
memoria de programa.
 Directivas: Pseudoinstrucciones que controlan el proceso de ensamblado
del programa, pero no son parte del código. Son indicaciones al programa
ensamblador de cómo tiene que generar el código máquina.
 Macros: Secuencia de nemónicos que pueden insertarse en el código
fuente del ensamblador de una manera abreviada mediante una simple
llamada.

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Decimal .<valor>d’<valor>’D’<valor>’
Hexadecimal
0x<valor>h’<valor>’H’<valor>’
<valor>h .<valor>H
Octal o’<valor>’O’<valor>’
Binario b’<valor>’B’<valor>’
ASCII ‘<carácter>’a’<carácter>’A’<carácter>’
Cadena “<cadena>”
TIPO SINTAXIS
Las constantes hexadecimales que empiecen por una letra deben ir precedidas de un
cero para no confundirlas con una etiqueta.
Campo de operandos y datos

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Juego de instrucciones

Es un juego reducido de 35 instrucciones muy simples y rápidas.

La mayoría de las instrucciones se ejecuta en 4 ciclos de reloj; los
saltos se ejecutan en 8.

Todas las instrucciones tienen la misma longitud: 14 bits.
Instrucciones de CARGA
NEMÓNICO DESCRIPCIÓN FLAGS AFECTADOS
clrf f 00 → (f) Z
clrw 00 → (W) Z
movf f,d (f) → (destino) Z
movlw k k → (W) Ninguno
movwf f (W) → (f) Ninguno

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Universidad
de Oviedo
Instrucciones de BIT
bcf f,b Pone a 0 el bit ‘b’ del registro ‘f’ Ninguno
bsf f,b Pone a 1 el bit ‘b’ del registro ‘f’ Ninguno
Instrucciones ARITMÉTICAS
addlw k (W) + k → (W) C – DC - Z
addwf f,d (W) + (f) → (destino) C – DC - Z
decf f,d (f) - 1 → (destino) Z
incf f,d (f) + 1 → (destino) Z
sublw k K - (W) → (W) C – DC - Z
subwf f,d (f) - (W) → (destino) C – DC - Z

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Universidad
de Oviedo
Instrucciones LÓGICAS
andlw k (W) AND k → (W) Z
andwf f,d (W) AND (f) → (destino) Z
comf f,d (/f) → (destino) Z
iorlw k (W) OR k → (W) Z
iorwf f,d (W) OR (f) → (destino) Z
rlf f,d Rota (f) a izquierda → (destino) C
rrf f,d Rota (f) a derecha → (destino) C
swap f,d Intercambia nibbles (f) → (destino) Ninguno
xorlw k (W) XOR k → (W) Z
xorwf f,d (W) XOR (f) → (destino) Z

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Universidad
de Oviedo
Instrucciones de SALTO
btfsc f,b Salta si el bit ‘b’ de ‘f’ es 0 Ninguno
btfss f,b Salta si el bit ‘b’ de ‘f’ es 1 Ninguno
decfsz f,d (f) - 1 → (destino) y salta si es 0 Ninguno
incfsz f,d (f) + 1 → (destino) y salta si es 0 Ninguno
goto k Salta a la dirección ‘k’ Ninguno

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Universidad
de Oviedo
Instrucciones de manejo de SUBRUTINAS
call k Llamada a subrutina Ninguno
retfie Retorno de una interrupción Ninguno
retlw k Retorno con un literal en (W) Ninguno
return Retorno de una subrutina Ninguno

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Universidad
de Oviedo
Instrucciones ESPECIALES
clrwdt Borra Timer del Watchdog /TO - /PD
nop No operación Ninguno
sleep Entra en modo de bajo consumo /TO - /PD

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Universidad
de Oviedo
 Controlan el proceso de ensamblado del programa, pero no son parte
del mismo (también se conocen como pseudoinstrucciones).
 Hay más de 50 directivas reconocidas por MPASM. A continuación
veremos algunas de las más utilizadas.
 END
Es la única directiva obligatoria. Indica al ensamblador dónde debe
detener el proceso. Debe colocarse en la última línea del programa.
 <etiqueta> EQU <expresión>
El valor <expresión> es asignado a <etiqueta>. Estas directivas se
suelen colocar al principio del programa y habitualmente se usan
para definir constantes y direcciones de memoria.
 [<etiqueta>] ORG <expresión>
Las instrucciones del código fuente que siguen a esta directiva se
ensamblan a partir de la posición indicada por <expresión>.
Directivas

63
Universidad
de Oviedo
__CONFIG <expresión> [& <expresión> & ... & <expresión>]
Permite indicar la configuración elegida para la grabación del PIC.
Ejemplo: __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _XT_OSC
LIST P=16F877
Indica el tipo de microcontrolador utilizado.
INCLUDE <p16F877.inc> o INCLUDE “p16F877.inc”
Incluye en el programa un fichero donde se definen las etiquetas
con las que se nombra a los diferentes registros y sus bits. Este
fichero se encuentra en el directorio principal del programa
ensamblador. Puede usarse esta directiva para incluir cualquier
otro fichero (El fichero de inclusión no puede terminar con
una directiva END).
Directivas

64
Universidad
de Oviedo
MANEJANDO LAS
INSTRUCCIONES
Lucía Marcos

65
Universidad
de Oviedo
Registros FSR más utilizados y
bancos donde se ubican en la
RAMBanco 0:
 PORTA
 PORTB
 PORTC
 PORTD
 PORTE
 TMR0
 STATUS (en los dos bancos)
 INTCON (en los dos bancos)
 PCLATH (en los dos bancos)
 Banco 1:
 TRISA
 TRISB
 TRISC
 TRISD
 TRISE
 OPTION_REG
Después del RESET de encendido, estamos en el banco 0.
La selección de banco se realiza mediante los bits RP0 y RP1
que se encuentran en el registro STATUS

66
Universidad
de Oviedo
Inicialización
La secuencia a seguir en el inicio es:
LIST P=16F877 ;Tipo de procesador
include P16F877.INC ;incluye fichero de símbolos y etiquetas
;se pueden incluir otros ficheros
;aquí reservamos las posiciones de memoria de datos que necesitemos a partir
;de la posición 0x20
org 0x00 ;inicio en el vector de Reset (posición 0 de la
;memoria de programa)
goto Inicio ;va a la primera instrucción del programa
; si se van a producir interrupciones, debemos tener en cuenta que el vector de
; interrupción se encuentra en la posición 4 de la memoria de programa, por lo
; que habrá que añadir:
org 0x04 ; vector de interrupción
goto trata_interrupción ; va al programa de tratamiento de la
;interrupción

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Universidad
de Oviedo
Configuración de los puertos
 Los puertos (que están en el banco 0) tienen unos registros
asociados, TRIS (en el banco 1) que permiten configurar cada una
de sus patillas como entrada o salida.
 Después del RESET de encendido, estos registros TRIS tienen
todos sus bits a 1 (los puertos correspondientes están configurados
como entradas).
Ejemplo: Queremos que los bits del puerto A <7:5> sean salidas y los
bits <4:0> sean entradas
bsf STATUS,RP0 ;pasamos al banco 1
movlw b'00011111' ;configuramos PORTA<7:5> como
movwf TRISA ;salidas y PORTA<4:0> como entradas,
;aunque esto último no es necesario.

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Universidad
de Oviedo
Operaciones con literales
 Todas las operaciones con literales se realizan con el registro W.
 Para cargar, sumar, etc. un registro F con un literal se debe hacer
en dos pasos:
 1º- Se realiza la operación con W
 2º- Se carga W en el registro F.
Ejemplo 1: cargar el registro OPTION_REG con 0000 0110.
movlw b'00000110' ;cargamos el registro option_reg...
movwf OPTION_REG ;...con el valor indicado
Ejemplo 2: sumar dos valores inmediatos (p.e. los decimales 12 y 7)
movlw 0x0C ;carga el 1er. sumando en W
addlw 0x07 ;le sumamos el 2º sumando
movwf Resultado ;guardamos el resultado
;antes hemos reservado una posición de memoria RAM para el resultado, a partir de la
0X20 (banco 0 en este caso) con la directiva EQU o bien con la directiva CBLOK.
; con EQU:
Resultado EQU 0x20
;con CBLOK:
CBLOK 0x20
Resultado
ENDC

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Universidad
de Oviedo
Obtener parte de un registro
Se hace una AND con 1s.
Ejemplo :
Queremos quedarnos con la parte alta del registro REG.
MOVF REG, W ;pasamos el contenido del registro a W
ANDLW 0xF0 ;hacemos la AND con F0 para obtener la parte
alta ;de REG, el resultado queda en W
Otra forma:
MOVLW 0xF0 ;cargamos W con el literal F0
ANDWF REG, 0 ;hacemos la AND entre W y REG y dejamos el
;resultado en W

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Universidad
de Oviedo
Comprobar si dos registros son
igualesSe utiliza la instrucción XORWF, por lo que se hace la XOR entre W y uno de los
registros.
Ejemplo: saber si el registro CONTADOR que es un registro que se inicializa a 0 y se
va incrementando es igual al registro FIN, en cuyo caso se termina el
programa; si no, incrementamos CONTADOR.
MOVF CONTADOR,W ; cargamos W con el contenido de CONTADOR
XORWF FIN ; hacemos la XOR entre W y FIN
BTFSS STATUS,Z ; miramos si el resultado ha sido cero;
INCF CONTADOR ; si no, se incrementa CONTADOR
GOTO END ; si sí, salta la siguiente instrucción y va a GOTO END
Otra opción es restar ambos registros utilizando el registro W; en este ejemplo sólo nos
interesa saber si son o no son iguales.MOVF CONTADOR, W ;cargamos W con el valor de CONTADOR
SUBWF FIN, W ; restamos FIN-CONTADOR y lo dejamos en W
BTFSC STATUS,Z ; si Z=0, salta ya que no son iguales
GOTO Iguales ; sí, son iguales
GOTO NoIguales ; no son iguales
En este caso hemos utilizado la instrucción BTFSC.
Si la comparación es entre un registro y un literal, se cargaría W con el
contenido del registro y se haría la XOR entre W y el literal con la instrucción
XORLW

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Universidad
de Oviedo
Interrupciones
 En las interrupciones el proceso que se sigue es el que muestra la
figura.
 Cuando se origina una interrupción el bit GIE (habilitación global de
interrupciones) del registro INTCON es puesto a 0, lo que impide
cualquier otra interrupción.
El bit de flag correspondiente se
pone a 1 y debe borrarse por
software.
La habilitación de una deter-
minada interrupción exige
poner a 1 el bit GIE y el corres-
pondiente bit de habilitación
de la interrupción particular;
ambos se encuentran en el
registro INTCON.
La instrucción RETFIE vuelve
a poner GIE a 1.
El registro INTCON está
en el banco 0 y el 1

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Universidad
de Oviedo
 Hay que tener en cuenta que al principio de la interrupción hay que salvaguardar los registros W
y STATUS, a veces también el PCLATH.
PTI movwf W_tmp ;Salvamos el registro W
swapf STATUS,W ; y el registro STATUS "girado" en W
bcf STATUS,RP0 ;Aseguramos el paso al banco 0
bcf STATUS,RP1 ;poniendo a 0 los dos bits de selección de banco
movwf STATUS_tmp ;Guardamos en el banco 0 STATUS girado
movf PCLATH,W ;Salvamos también PCLATH en W
movwf PCLATH_tmp ;y ahora en una posición auxiliar del banco 0
 Al final del PTI, antes de RETFIE hay que recuperarlos.
movf PCLATH_tmp,W ;Recuperamos PCLATH directamente
movwf PCLATH
swapf STATUS_tmp,W ;Recuperamos el registro STATUS con un
SWAPF
movwf STATUS ;ahora estamos en el banco de partida
swapf W_tmp,F ;Recuperamos también el W con dos SWAPF
swapf W_tmp,W ;para evitar la instrucción MOVF
 retfie
Interrupciones

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Universidad
de Oviedo
 Es un registro que se encuentra en el banco 0 de la RAM.
 Es un temporizador que se incrementa con cada pulso del oscilador
interno o con un reloj externo que se selecciona mediante el bit T0CS del
registro OPTION_REG que se encuentra en el banco 1: T0CS =0 para el
reloj interno.
 También tiene la posibilidad de aplicarle un divisor de frecuencia
(prescaler) de 8 bits que comparte con el WDT. El bit PSA (OPTION_REG
<3>) a 0 le asigna el prescaler al TMR0 y los bits PS2-PS0 seleccionan
por cuánto se divide la frecuencia.
Se puede leer y escribir en TMR0 y cuando se desborda puede producir
una interrupción.
Ejemplo: Se pretende que cada 200ms. se produzca un determinado
evento por interrupción del TMR0 utilizando el oscilador interno de 4 MHz
y sabiendo que cada ciclo de instrucción dura 4 ciclos del oscilador.
Como un solo desbordamiento del TMR0 sólo permite una temporización
de aproximadamente 65ms tendremos que hacer que se desborde varias
veces. Vamos a hacer que se desborde 20 veces para lo que tenemos
que precargar el TMR0 para que se desborde a los 10ms
TMR0
temp TMR0 = [(256 – carga) · PS + 2] · Tinstr
Elegimos PS=128
Carga = 180
Hay que cargar el reg. OPTION_REG con el binario: 00000110
Para permitir las interrupciones el registro INTCON debe cargarse con
el
binario 10100000. (Mirar la configuración de ambos registros)

74
Universidad
de Oviedo
Interrupción RBI
 Interrupción RBI es una interrupción producida por el cambio de estado en
alguna de las líneas RB4, RB5, RB6 o RB7. Hay que configurar esas líneas como
entradas y cargar el INTCON para permitir la interrupción.
Ejemplo: Vamos a utilizar la interrupción RBI para encender unos LEDs
conectados a los bits RB0, RB1, RB2 y RB3
BSF STATUS, RP0 ;pasamos al banco 1 para configurar el puerto B
MOVLW 0XF0 ;RB<4,7> entradas, RB<0,3> salidas
MOVWF TRISB
BCF STATUS, RP0 ;volvemos al banco 0
CLRF PORTB ;para inicializar el puerto (LEDs apagados)
MOVLW b’10001000 ;habilitamos las interrupciones generales
MOVWF INTCON ;y la particular poniendo GIE y RBIE a 1
Como en todas las interrupciones al principio del programa hay que poner:
ORG 0x04
GOTO PTI
Al principio del PTI hay que salvar los registros W y STATUS y al final del mismo
hay
que recuperarlos y borrar el flag RBIF

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Universidad
de Oviedo
;Escribir un programa que sume dos valores inmediatos (p.e. los decimales 12 y
7)
List p=16F877 ;tipo de procesador
include P16F877.INC ;incluye fichero de símbolos y
;etiquetas
Resultado equ 0x20 ;para almacenar el resultado
org 0x00 ;vector de Reset
goto Inicio
org 0x05 ;saltamos el vector de
;interrupción
Inicio movlw 0x0C ;carga el 1er. sumando en W
addlw 0x07 ;le sumamos el 2º sumando
movwf Resultado ;guardamos el resultado
Stop nop ;ponemos punto de parada
end ;fin del programa fuente
Suma de valores inmediatos

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