SISTEMAS SISTEMAS MICROPROCESADOS MICROPROCESADOS

II• CHRISTIAN MORALESCHRISTIAN MORALES• HENRY SUNTAXIHENRY SUNTAXI

IMPORTANCIAIMPORTANCIA DE LOS DE LOS MICROCONTROLADORESMICROCONTROLADORES

Microchip es fabricante de los Microchip es fabricante de los microcontroladores PIC y es el líder microcontroladores PIC y es el líder desde el 2002 en venta de desde el 2002 en venta de microcontroladores de 8 bits.microcontroladores de 8 bits.

Como se observa en el grafico en el Como se observa en el grafico en el 2005 se facturo 487 millones en venta 2005 se facturo 487 millones en venta de microcontroladores (MCU)de microcontroladores (MCU)

Figura 1.1Grafica de las ventas anuales de Microchip.

Microchip se preocupa por el cumplimiento de las normas ecológicas y ofrece productos libre de plomo.

Los microcontroladores PIC destaca el área genérica de la Electrónica de Consumo en 35 % y en la industria de automoción con 18%.

Figura 1.2 Distribución de ventas de los microcontroladores

La gran variedad de modelos de microcontroladores permite al diseñador encontrar el que contenga los recursos y capacidades para su aplicación ( Figura 1.3).

Una de las ventajas de Microchip es su migrabilidad que es la posibilidad de cambiar de MCU y pasar a otro mas potente con mas memoria, la compatibilidad del software

Figura 1.3 Variedad de los dispositivos PIC

CLASIFICACIÓN DE LOS CLASIFICACIÓN DE LOS MICROCONTROLADORES PICMICROCONTROLADORES PIC

Estos microcontroladores se caracterizan por su arquitectura Harvard con memorias de programa y de datos independientes. En el grafico dispone de dos memorias independientes.

Figura 2.1 Arquitectura Harvard

Los microcontroladores se clasifican según el tamaño de los datos y existen 4:

De 4, 8, 16 y de 32 bits

Microchip solo Fabrica microcontroladores de 8 y de 16 bits y es el líder en ventas mundial del primer grupo.

MICROCONTROLADORES PIC DE MICROCONTROLADORES PIC DE 8 BITS8 BITS

• La longitud de los datos nativos manejan instrucciones de 8 bits que corresponde al tamaño del bus de datos y de registros del CPU.

• Se clasifican en tres gamas: Base, media y Mejorada con 300 modelos diferentes.

Gama baseGama base• Corresponde a un juego de 33 Corresponde a un juego de 33

instrucciones de 12 bits de longitud cada instrucciones de 12 bits de longitud cada una.una.

• Sus capacidades de memoria son Sus capacidades de memoria son reducidos por lo que limita su campo de reducidos por lo que limita su campo de aplicaciónaplicación

• Compuesta por 14 modelos de los 6 solo Compuesta por 14 modelos de los 6 solo con 6 patas por eso el termino “enanos”.con 6 patas por eso el termino “enanos”.

• Resuelven aplicaciones simples por su Resuelven aplicaciones simples por su volumen y precio.volumen y precio.

Figura 3 Gama Baja de PIC

Principios características de los PIC gama base

La Gama MediaLa Gama Media

• Corresponde a Corresponde a un repertorio de un repertorio de 35 instrucciones 35 instrucciones de 14 bits cada de 14 bits cada una.una.• Alcanza ya 71 Alcanza ya 71 modelos modelos diferentes, diferentes, comienzan con 8 comienzan con 8 pines hasta los 68 pines hasta los 68 pinespines

Figura 4. Características de PIC de gama media

Características de algunos modelos de la Gama Media

La Gama MejoradaLa Gama Mejorada

• Corresponde a un Corresponde a un repertorio de 77 repertorio de 77 instrucciones de 16 instrucciones de 16 bits cada una.bits cada una.• Los modelos PIC Los modelos PIC corresponde a la corresponde a la nomenclatura nomenclatura PIC18XxxxPIC18Xxxx

Figura 5. Significado de cada uno de los campos

La capacidad de memoria puede La capacidad de memoria puede alcanzar los 128 KB, de datos 3963 alcanzar los 128 KB, de datos 3963 bytes y la EEPROM hasta 1KB.bytes y la EEPROM hasta 1KB. Dispone de periféricos especializados Dispone de periféricos especializados con Conversor AD de 10 bits, hasta 5 con Conversor AD de 10 bits, hasta 5 temporizadorestemporizadores

Características de algunos modelos de la Gama Mejorada

1.4 Microcontroladores 1.4 Microcontroladores PIC de 16bitsPIC de 16bits

• Mas potentes que los de 8 bits.Mas potentes que los de 8 bits.

• 1.4.1 1.4.1 Gama de Gama de µcontroladores MCU de 16bitsµcontroladores MCU de 16bits Gama comercializada por Microchip y Gama comercializada por Microchip y

nomenclatura genérica PIC24Fnomenclatura genérica PIC24F Alcanza un rendimiento de 16MIPS A Alcanza un rendimiento de 16MIPS A

32MHz 32MHz

Diagrama de bloques de la estructura interna del Diagrama de bloques de la estructura interna del PIC24FPIC24F

FLASH64-

128KB

RAM8KB

BUS DE MEMORIA

ALU-16 bit

Banco de Registro 16x16

Multiplicador

16x16JTAG Y Emul

Generador de

direccionesRegistro de

Desplazamient

o

Control de

Interrup

Bu

s Perifé

rico

Watchdog

UART(2)

GP I/O

CAD, 10bits, 16canl

PMP

Temporizador 16 bits

RTCC

SPI (2)

I C(2)

Procesador de 16bits y 16MIPS

El núcleo del procesador se alimenta con 2.5 V, las líneas E/S El núcleo del procesador se alimenta con 2.5 V, las líneas E/S con 3.3Vcon 3.3V pero puede funcionar con típicos niveles TTL de 5V. pero puede funcionar con típicos niveles TTL de 5V.

Frecuencia DC- 40MHz

Memoria de programa (bytes)

128k

Memoria de instrucciones (Word)

42 k

Memoria de datos (bytes) 8 k

Memoria EEPROM ----

Fuentes de Interrupción 19

Puertas E/S Puertas A,B,C,D,E,F,G,…

Temporizadores 4

Comunicación serie MSSP/ USART mejorada

Conversor Analógico- Digital

16 Canales de entrada

Resets y Excepciones POR, BOR, Instrucción de Reset, Pila llena, sobre pasamiento de la Pila, MCLR, WDT

Programación con voltaje bajo

si

Reset de Programación Brown-out

Si

Set de Instrucciones 76 Instrucciones la mayoría de 24bits

Encapsulados De 64 a10 pines

Principales características de modelos de la familia PIC24F

1.4.1 Gama de µcontroladores DSC de 1.4.1 Gama de µcontroladores DSC de 16bits16bits

DPS( Procesadores Digitales de Señales) añaden prestaciones típicas en DPS( Procesadores Digitales de Señales) añaden prestaciones típicas en recurso hardware y software permitiendo extraordinarias aplicaciones recurso hardware y software permitiendo extraordinarias aplicaciones en procesos digitales de señales.en procesos digitales de señales.

Los DSC constan de dos familias : dsPIC30F y dsPIC33FLos DSC constan de dos familias : dsPIC30F y dsPIC33Fo dsPIC30F consta de grandes capacidades de memoria, un rendimiento dsPIC30F consta de grandes capacidades de memoria, un rendimiento

de 30MIPS. Incorpora un “motor DPS” que permite realizar de 30MIPS. Incorpora un “motor DPS” que permite realizar instrucciones que ejecutaran operaciones matemáticas típicas de instrucciones que ejecutaran operaciones matemáticas típicas de procesamiento digital de señales. procesamiento digital de señales. Según su uso se dividen Según su uso se dividen en:en:

dsPIC30F de Propósito general, de Control de Motor y para Control de dsPIC30F de Propósito general, de Control de Motor y para Control de sensoressensores

Los dispositivos de la familia dsPIC33F son semejantes a dsPIC30F en Los dispositivos de la familia dsPIC33F son semejantes a dsPIC30F en instrucciones, distribución de pines y utilización de herramientas pero instrucciones, distribución de pines y utilización de herramientas pero también se diferencian en:también se diferencian en:

Aumenta el numero de interrupciones y excepciones,Aumenta el numero de interrupciones y excepciones, alcanza un rendimiento de 40MIPSalcanza un rendimiento de 40MIPS Posee un interfaz para CODECPosee un interfaz para CODEC Hay modelos con 256kB de memoria FLASH Y 30KB de RAMHay modelos con 256kB de memoria FLASH Y 30KB de RAM

Diagrama de bloques de la estructura interna de los Diagrama de bloques de la estructura interna de los dsPIC33FdsPIC33F

FLASH64-

128KB

RAM8KB

BUS DE MEMORIA

ALU-16 bit

Banco de Registro 16x16

Multiplicador

17x17JTAG Y Emul

Generador de

direccionesRegistro de

Desplazamient

oMOTOR DSP

Bu

s Perifé

rico

Watchdog

UART(2)

CAD, 12bits, 16canl

CODEC I/F

Temporizador 16 bits

CAN (1-2)

SPI (2)

I C(2)

Procesador de 16bits y 40MIPS

DMA

Acumulaciones AY B

CAD, 12bits, 16canl

Control de Motor

PIC 16F84PIC 16F84El esquema eléctrico representa el PIC con los elementos auxiliares que siempre necesita (cristal, alimentación y circuito de reset) y los periféricos de entrada/salida .

PIC16F84 trabajando a 4MHz,en el cual están conectado 2 interruptores en las líneas RA1 y RA2 del Puerto A y 2 Leds en las lineas RB0 y RB1 de l Puerto B

ORGANIGRAMA

La practica es recomendable antes de realizar cualquier programa.

Si el problema que deseamos realizar es muy complejo el organigrama será muy abstracto en cambio si el problema es muy sencillo el código de programa será casi igual el organigrama.

Pasos para ProgramarPasos para Programar

Reglas básicas para escribir programas, aunque no Reglas básicas para escribir programas, aunque no

son obligatorias son muy útiles para lectura y son obligatorias son muy útiles para lectura y

compresión.compresión.

1.1.Tanto las directivas como las etiquetas se escriben Tanto las directivas como las etiquetas se escriben

con mayúsculas, y las instrucciones con minúsculas.con mayúsculas, y las instrucciones con minúsculas.

2.2.Las instrucciones deben tabularse con respecto a Las instrucciones deben tabularse con respecto a

las etiquetas.las etiquetas.

3.3.Colocar comentarios que aclaren el contenido de Colocar comentarios que aclaren el contenido de

instrucciones y rutinas.instrucciones y rutinas.

UTILIZACIÓN DEL ENSAMBLADOR UTILIZACIÓN DEL ENSAMBLADOR MPASMMPASM

Un ensamblador MPASM es un programa de libre Un ensamblador MPASM es un programa de libre

distribución que sirve para ensamblar ficheros son extensión distribución que sirve para ensamblar ficheros son extensión ASM los pasos para programar son:ASM los pasos para programar son:

1- En el campo SOURCE FILE se introduce el nombre del 1- En el campo SOURCE FILE se introduce el nombre del fichero con extensión ASMfichero con extensión ASM

2- En el campo PROCESSOR TYPE se busca el tipo de micro 2- En el campo PROCESSOR TYPE se busca el tipo de micro que se va a programarque se va a programar

3- Se introduce el nombre del programa, el MPASM crea 3- Se introduce el nombre del programa, el MPASM crea archivos ASM, ERR (donde se detallan los errores) y el archivos ASM, ERR (donde se detallan los errores) y el archivo HEX que se graba en el PIC.archivo HEX que se graba en el PIC.

4- Se procede a ensamblar el programa pulsando F10.4- Se procede a ensamblar el programa pulsando F10. 5- En caso de error debemos utilizar el archivo ERR para 5- En caso de error debemos utilizar el archivo ERR para

encontrar y resolver el error.encontrar y resolver el error.

Grabación y prueba de un programa con el Grabación y prueba de un programa con el Micro´Pic trainerMicro´Pic trainer

Micro’PIC es una placa su función es grabar el microcontrolador en base a archivos de extensión HEX y utilizando sus periféricos que dispone para probar si funciona el programa Las partes más importantes son :1.Alimentación:2. Puerto Paralelo: mediante un cable conectar la placa a PC3. Picbus: Sirve para conectar a diferentes placas.4.Pic-18: Zócalo para PIC 18 pines5. Pic-28 : Zócalo para PIC 18 pines6. Jumpers7. Interruptores8. Leds9. Display 7 seg10. LCD11. Jumpers A/D12. Potenciómetros

Antes de utilizar los periféricos antes Antes de utilizar los periféricos antes mencionados hay que grabar el programa en mencionados hay que grabar el programa en el microcontrolador para lo que seguirán los el microcontrolador para lo que seguirán los siguientes pasos:siguientes pasos:1.1.Poner el Pic en el sócalo correspondientePoner el Pic en el sócalo correspondiente2.2. Conectar la fuente de 12 vConectar la fuente de 12 v3.3. Unir la PC con la placa mediante el puerto Unir la PC con la placa mediante el puerto paraleloparalelo4.4. Abrir el programa para grabarAbrir el programa para grabar5.5. Descargar el programaDescargar el programa6.6.Verificar que jumpers deben estar Verificar que jumpers deben estar habilitados o deshabilitados.habilitados o deshabilitados.

DISEÑAR CON PIC ES FÁCILDISEÑAR CON PIC ES FÁCILSENSORES ANALOGICOS MAS UTILIZADOSSENSORES ANALOGICOS MAS UTILIZADOS

Aunque el PIC16F84 tiene muchas aplicaciones Aunque el PIC16F84 tiene muchas aplicaciones de una manera didáctica pero tiene limitantes de una manera didáctica pero tiene limitantes con las aplicaciones con sensores analógicos con las aplicaciones con sensores analógicos

Sensor de Luminosidad: LDRSensor de Luminosidad: LDR

Es un sensor cuya resistencia entre bornes varía en función de la luz que incide sobre su superficie es decir si no existe luz posee un resistencia infinita pero a medida que aumenta la luz disminuye hasta llegar a cero

Uno de los sensores mas utilizado es el LM35 Uno de los sensores mas utilizado es el LM35 que se considera estándar sus características que se considera estándar sus características son:son:

1.1. Su vout es proporcional a la temperatura es Su vout es proporcional a la temperatura es 10mv /ºC10mv /ºC

2.2. Su rango esta entre 0º C y 100 ºCSu rango esta entre 0º C y 100 ºC

3.3. Su voltaje de funcionamiento Vs es +4 VDC y Su voltaje de funcionamiento Vs es +4 VDC y + 30 VDC+ 30 VDC

4.4. Su precisión es ± 0.9ºCSu precisión es ± 0.9ºC

Distribución de pines del sensor de temperaturaDistribución de pines del sensor de temperatura

BibliografíaBibliografía

Angulo Martínez Ignacio; Romero Angulo Martínez Ignacio; Romero Yesa Susana; Angulo Usategui José Yesa Susana; Angulo Usategui José María Microcontroladores PIC. María Microcontroladores PIC. Diseño Practico de aplicaciones. Diseño Practico de aplicaciones. Segunda parte: PIC16F87XX, Segunda parte: PIC16F87XX, PIC18FXXXX. Cap 1PIC18FXXXX. Cap 1