Introdução ao PIC - UTFPR

Introdução ao PIC

Guilherme Luiz Moritz1

1 DAELT - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

6 de novembro de 2013

Moritz, G.L. Introdução ao PIC

Características do PIC

Arquitetura Harvard RISC, 35 instruções8 a 84 pinosMais de 180 modelosVários periféricos


Panorâmica do PIC 16F877A

Arquitetura RISC

Apenas 35 instruções para aprender

Todas as instruções são executadas em um ciclo, exceto ossaltos

Frequência de operação de até 20 MHz

33 pinos de I/O

Alta corrente para acionar LEDs diretamente

Interrupção quando há mudança no estado lógico dospinos de entrada

Conversor A/D

8 canais

10 bits de resolução


Panorâmica do PIC 16F877A

3 Temporizadores / Contadores independentes

Temporizador Watch-dog

Saída por PWM

Modo USART melhorado

Suporta RS-232 e RS-485

Detecção automática de baudrate

Porta série assíncrona

Suporta os modos I2C e SPI


CPU

Acumulador: registrador especial, sempre um dosoperandos da ULADecodificador de intruções: interpreta as instruçõesUnidade lógica aritmética (ULA): executa as operaçõesStatus Register (PSW): registrador de estado da ULA


Programação de microcontroladores

Um programa de microcontrolador é uma sequência decomandos da CPU (instruções) que realiza operações sobre amemória (registradores e memória de uso geral) ouperiféricos.


Memórias Internas

Esse microcontrolador tem três tipos de memórias:

Memória ROM (8 kbytes):Memória de programa Usada para armazenar oprograma ser executadoFeita com tecnologia FLASH seu conteúdo pode seralterado com o auxílio de um programador externoO chip pode ser reprogramado cerca de 100.000 vezes

Memória EEPROM (256 bytes):Memória de dados assim como ROM, seu conteúdo nãose apaga quando a alimentação é desligadaPode ser alterada durante a execução do programaPode ser escrita cerca de 1.000.000 vezes

Memória RAM (368 bytes):Registradores de função geral (GPR)Registradores de função especial (SFR)


Memória de Programa do PIC


Memória e Registradores

Registradores são memórias internas do microcontroladorque tem funções específicasRegistradores de memória: Armazenam dadosSFRs: Cumprem funções específicas dentro domicrocontrolador (Ex: Acionar uma porta)


Registradores do PIC (Memória de dados)


SFRs)


SFRs) - Exemplos

Como saber a função de cada bit dos registradores? -Datasheet


Periféricos do PIC - PORTS

O 16F628a possui duas portas que são comandadas pelosregistradores PORTA, PORTB, TRISA, TRISB


Periféricos do PIC - PORTS

Vamos estudar o funcionamento dos registradores!

Porque alguns pinos do processador têm mais de um nome?


TRISX


Entrada/Saída


Debouncing


Instruções

Instrução de máquina: Um comando codificado demaneira compreensível pelo decoder de instruçõesLinguagem de máquina: Conjunto de instruçõesreconhecidas pela CPUTipo de instruções:

Transferência: copia dados de uma localização para outraAritmética e lógica: Comanda a ULAControle: direciona a execução do programa


Conjunto de Instruções

O conjunto de instruções da arquitetura compreende todasas operações que a CPU é implementada para executar

1 Carrega y no registrador R12 Carrega z no registrador R23 Se R2 = 0, pule para instrução 64 Comande a ULA a dividir R1 por R2, armazenando o

resultado em R35 Armazena R3 em x6 Pare


Estrutura Básica de um Programa em Assembly


Diretivas

Diretivas: independente do processador característicada própria linguagem Assembly

Exemplos:

PROCESSOR: deve ser escrita no início de TODOS osprogramas. Define o tipo do microcontrolador

Processor 16f877

#INCLUDE: possibilita incluir um arquivo na compilação

#include <p16f877.inc>


Diretivas

Exemplos:

EQU: atribui um nome a uma posição específica damemória RAM. Cria uma VARIÁVEL

MAXIMUM EQU 0x25

CBLOCK e ENDC: cria uma série de variáveis

CBLOCK 0x20(tab) START ; endereço da memória 0x20(tab) RELE ; endereço da memória 0x21(tab) STOP ; endereço da memória 0x22(tab) LEFT ; endereço da memória 0x23(tab) RIGHT ; endereço da memória 0x24ENDC


Diretivas

Exemplos:ORG: especifica uma posição da memória para oPROGRAMA

ORG 0x100START ...

...ORG 0x1000

TABLE ......

END: todo programa deve obrigatoriamente ser terminadopor essa diretiva

...END ; Fim de programa


Subrotina


Conjunto de Instruções PIC

Grupos de Instruções

Transferência de dadosMOVWF

Lógica e AritméticaSoma, Subtração, Incremento, E, OU, XOR, ...

Operação com bits

Direcionadores de programaBTFSC, CALL


Conjunto de Instruções PIC16

Ações:

MOV (Move): Move um byte de origem para destino

ADD: Soma dois valores

SUB (Subtract): Subtrai

AND: Faz um “E” lógico

IOR (Inclusive OR): Faz um “OU” lógico

XOR (Exclusive OR): Faz um “XOR” lógico

CLR (Clear): Zera um byte

COM (Complement): Inverte os bits de um byte

DEC (Decrement): Subtrai 1

INC (Increment): Soma 1

SWAP: Inverte os nibbles de um byte



Ações (continuação):

RR (Rotate Right): Rotaciona os bits de um byte umaposição à direita (o carry participa da rotação)

RL (Rotate Left): Rotaciona os bits de um byte umaposição à esquerda (o carry participa da rotação)

BC (Bit Clear): Zera um bit

BS (Bit Set): Seta um bit

BT (Bit Test): Testa o bit (se é 0 ou 1)

GOTO: Vai para um endereço determinado

CALL: Vai para um endereço determinado (mas memorizaposição atual para retornar)

RETURN: Retorna ao local onde havia o CALL



Ações (continuação):

SLEEP: Entra em estado de dormência (poupa energia)

CLRWDT (Clear Watchdog): Restaura contagem dowatchdog

NOP (No Operation): Não faz nada, usado para pequenosajustes de tempo



Especificadores:

L (Literal): número constante

F (File): endereço da RAM interna

W (Working register): acumulador

Referências:

f: refere-se ao endereço de um file

d: refere-se ao destino (W ou F apenas)

b: refere-se ao número do bit de um file

k: refere-se a um número constante



Ação Condicional:

S (Skip): pula a próxima instrução

Condições:

S (if set): se o bit testado for 1

C (if cleared): se o bit testado for 0

Z (if zero): se o byte for zero



EXEMPLOS:

“Move Literal to Work”Move (copia) o valor 0x1B para o acumulador



EXEMPLOS:

“Move Work to File”Move (copia) o valor do acumulador para o file localizadono endereço 0x1B da RAM



EXEMPLOS:

“Bit Set File”Seta o bit 3 do file 0x21



EXEMPLOS:

“Bit Test File Skip if Cleared”Testa o bit 3 do file 0x21; se o bit for zero, pula a próximainstrução



EXEMPLOS:

“Decrement File”Decrementa o valor do file 0x1C e coloca o resultado nopróprio file



EXEMPLOS:

“Decrement File Skip if Zero”Decrementa o valor do file 0x1C e coloca o resultado nopróprio file; se o byte for zero, pula a próxima instrução


Fluxogramas

Elementos gráficos utilizados para estabelecer uma sequênciaa uma tarefa a ser realizada. Possuem três elementos básicos:


Exemplo: Contador

a) Faça o programa que realize a contagem de 0 a 9 navariável CONT, retornando novamente a 0 e reiniciando acontagem.


Exemplo: Contador

Programação Assembly

L2 MOVLW 0x00 ; W=0MOVWF CONT ; W -> CONT

L1 INCF CONT,F ; CONT+1 -> CONT

MOVF CONT,W ; CONT -> WSUBLW 0x09 ; 0x09-W -> WBTFSS STATUS,Z ; Deu zero?GOTO L1 ; nãoGOTO L2 ; sim


Exemplo: Contador

b) Modificar o programa anterior de forma que a contagemseja regressiva de 9 até 0.


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