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Microcontroladores PIC
André Luís Marques Marcato
Leandro Mattos Braga
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Bibliografia Básica
David José de Souza, “Desbravando o PIC”, 6a Edição, Editora Érica
Fábio Pereira, “Microcontroladores PIC – Técnicas Avançadas”, Editora Érica
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Estrutura da Apresentação
Introdução
Memórias
Interrupções
PIC16F628
Registradores Especiais
Set de Instruções
Hardware
Gravando o PIC
Programação
Recursos Avançados Timer, CCP, PWM,
Comparadores, Tensão Ajustável, USART
Hardware Avançado
Projetos e Muita Prática !
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A Arquitetura Havard e a Filosofia RISC
Os microcontroladores PIC apresentam arquitetura Havard. 1 barramento para dados (8 bits) e outro para instruções (12, 14
ou 16 bits) RISC
Maior parte dos microcontroladores tradicionais apresentam arquitetura tipo Von-Neumann. 1 único barramento para dados e instruções (8 bits) CISC
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Alguns Exemplos de Cada Família da Microchip
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Estruturação Interna – 16F628
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Ciclos de Máquina
Divide clock por quatro, formando as fases Q1, Q2, Q3 e Q4
PIPELINE: Busca a informação em um ciclo e a executa no próximo
Para um clock de 4MHz, cada instrução é executada 1s, desde que não afete o Program Counter
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Principais Características do PIC 16F628A
Microcontrolador de 18 pinosAté 16 portas configuráveis como entrada ou saída2 Osciladores internos (4MHz ou 37kHz)10 Interrupções Disponíveis Timers, Externa, Mudança de Estado, EEPROM, USART e Comparador
Memória de prog. FLASH (2048 “words” – 14 bits)EEPROM interna de 128 bytesRAM interna de 224 bytesSpecial FeaturesSpecial Features: CCP, Comparador Interno e USARTProgramação com 14 bits e 35 instruções
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Pinagem
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Nomenclatura
16 I/Os separados em dois grupos denominados PORTAS (Porta A e Porta B, ou melhor, port A e port B) port A: RA0; RA1 ... RA7 Idem para port B Prestar atenção nos pinos de múltiplas funções VDD (5V) e VSS (GND)
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Função dos Pinos (1)
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Função dos
Pinos(2)
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Características Elétricas
Temperatura de trabalho: -40oC até +125oC
Tensão de Trabalho (em relação a Vss): 3.0V a 5.5V
Voltagem máxima no pino VDD (em relação ao VSS): -0.3V até +6.5V
Voltagem máxima no pino MCLR (em relação ao VSS): -0.3V até +14V
Voltagem máxima nos demais pinos (em relação ao VSS): -0.3V até (VDD+0.3V)
Dissipação máxima de potência: 800mW
Corrente máxima de saída do pino VSS: 300mA
Corrente máxima de entrada no pino VDD: 250mA
Corrente máxima de a saída de um pino (qdo em VSS) : 25mA
Corrente máxima de saída de um pino (qdo em VDD): 25mA
Correntes máximas de entrada e saída (PORTB + PORTB): 200mA
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Introdução às Memórias
Memória de Programa Vetor de Reset Vetor de Interrupção Pilha (Stack)
Memória de Dados Registradores Especiais Registradores de Uso Geral
EEPROM
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Memória de Programa
ROM do Tipo Máscara (CR)
OTP: PROM (C)
EPROM: Janelados (JW para DIP e CL para PLCC)
Flash (F)
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Memória de Programa
A capacidade máxima da série 16 é de 8kword (8192) divididos em blocos de 2kword (2048)16F628 tem 2kword, portanto somente 1 página de memóriaEndereço Final da primeira página 1FFh para dispositivos com 512 words 3FFh para dispositivos com 1kword 7FFh para dispositivos com 2kword
Mecanismo de paginação é transparente ao usuário. Atenção somente para comandos de desvio (CALL, GOTO)
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Memória de Programa Série 16
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Memória de Programa da 16F628
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Memória de Dados (ou RAM)
SFR (Special Function Register): Registradores de Funções Especiais. Muitas vezes referenciados pela letra “ f ”GPR (General Purpose Registers): Registradores de Propósito GeralDevido a forma de implementação das funções o endereçamento é limitado a 7 bits (128 registradores). A filosofia de paginação é utilizada. Existem diversos bancos de 128 posições. O acesso ao banco é feito pelo registrador de STATUS: RP0 e RP1Alguns registradores são espelhados
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Memória de Dados
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Os Registradores Especiais(1)
STATUS: Está relacionado às operações matemáticas. Indica estouro dos registradores (C-Carry e DC-Digit Carry) e resultados iguais a zeroPCON: Função mais utilizada é que configura freqüência do oscilador interno 37KHz ou 4MHz OPTION_REG: Configura o funcionamento dos registradores internosPORTx: Lê e escreve informações nos pinos externos do PICTRISx: Define direção de funcionamento de cada pino da porta (se entrada ou saída)
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Os Registradores Especiais(2)
INTCON: Interrupções Especiais e chave geral Chave Geral: GIE Timer 0, Interrupção Externa e Mudança de Estado
PIR1 e PIE: Gerencia interrupções dos periféricos EEPROM, Comparadores, USART, CCP, Timer 1 e 2
TMR0 e TMR2: É o Timer 0 e 2 respectivamente Contador de 8 bits Seu incremento pode ser automático (CLK) ou por um sinal externo
(Timer 0)
TMR1L e TMR1H: É o Timer 1 Contador de 16 bits
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Os Registradores Especiais(3)
EEPROM Utiliza os registradores EEADR e EEDATA que controlam leitura e escrita
da EEPROM interna O controle é feito pelos registradores EECON1 e EECON2
Módulo CCP 3 registradores (CCP1COM, CCPR1H e CCPR1L)
Módulo Voltagem de Referência VRCON Gera voltagem de referência através de malha R2R interna
Endereçamento Indireto FSR (apontador) INDF (espelho do apontador)
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Registrador W
Pode ser utilizado como destino de diversas operações aritméticas e lógicas
Não está mapeado na memória RAM
É utilizado principalmente como ponte entre os registradores “ f ”, pois não é possível trocar dados diretamente entre eles
A instrução MOVF copia a informação do registrador “ f ” para W
A instrução MOVWF copia a informação do registrador W para “ f ”
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Contador de Programa - PC
PC – Program Counter Aponta sempre para a próxima instrução a ser
executada pela CPU Série 16 – PC tem largura de 13 bits É dividido em dois registradores básicos: PCL e PCH PCL é acessado diretamente PCH é acessado indiretamente por PCLATH
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Relacionamento entre PC, PCL e PCLATH (1)
Modo 1Modo 1 – Execução de uma instrução que tem como destino o registrador PCL
Modo 2Modo 2 – Execução de uma instrução GOTO
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Relacionamento entre PC, PCL e PCLATH(2)
Modo 3Modo 3 – Execução de CALL
Modo 4Modo 4 – RETURN, RETLW, RETFIE
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Pilha (Stack)
Não está localizada na área de memória RAM
Tamanho: 8 posições de 13 bits
LIFO (Last In First Out) Circular
Não há instruções para manipular diretamente a pilha
Não permite armazenamento de dados, apenas endereços
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Introdução às Interrupções
Serve para interromper o programa imediatamenteEm função da interrupção solicitada uma atitude pode ser tomada instantaneamenteApós uma interrupção, o programa é interrompido, e uma função específica (definida pelo programador é executada)Tipos: Timer(3); Externa; Mudança de Estado; Fim de Escrita na EEPROM; Comparador; USAR; Módulo CCPNos PICs todas as interrupções são mascaráveisLatência: Atraso entre o instante de ocorrência de um evento de interrupção e o efetivo desvio para o vetor de interrupções (nos PICs o endereço 0x0004) Síncronas: Três ciclos de instruções Assíncronas: De 3 a 3,75 ciclos de instruções
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Funcionamento das Interrupções
Três Sinais Importantes: GIE – Global
Interrupt Enable
Controle Específico de Cada Interrupção
Flag de Interrupção
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Set de Instruções
Work: Registrador W (temporário)File: Registrador (posição de memória). “ F ” nos nomes das instruções e “ f ” nos seus argumentosLiteral: Um número qualquer. “ L ” nos nomes das instruções e “ k ” nos seus argumentosDestino: Local onde deve ser armazenado o destino das operações. Dois possíveis F ou WBit: Um bit específico dentro de um byte. “ B ” nos nomes das instruções e “ b ” nos seus argumentosTeste: Funções que são utilizadas para testar um bit apresentam a letra “ T ”Skip: Pulo. Letra “ S ”Set: Setar um bit, colocá-lo em 1. Letra “ S ”Clear: Refere-se ao clear de um bit, colocá-lo em zero. Letra “ C ”Zero: Algumas instruções geram desvios qdo o resultado da operação é zero. Letra Z.
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Operações com Registradores
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Operações com Literais
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Operações com Bits e Controles
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Osciladores
O PIC16F628 tem dois osciladores internos Típico: 4MHz, tipo RC, precisão entre 1 e 5% dependendo das condições de tensão
e temperatura
Quando for utilizado oscilador externo 1 ou 2 I/Os serão perdidos
Oscilador Externo Híbrido ou Circuitos de Oscilação
Oscilador Externo Tipo RC:
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Ressoador (ou Ressonador Cerâmico)
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Oscilador Externo - Cristal
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Power-On Reset (POR)
Quando o Master Clear Reset Externo não está habilitado. POR interno.
Caso o Master Clear Reset Externo está habilitado será necessário hardware complementar
