Prog Pic Ensamblador

PROGRAMACIÓN EN ENSAMBLADOR DEL PIC18F4550 CON BOOTLOADER Por Francisco Javier García Olmos Instituto Politécnico Nacional México 2012

NOTA: Para utilizar este manual teórico-práctico es necesario tener conocimientos básicos de electrónica y circuitos, lógica digital y nociones básicas de programación de computadoras en cualquier lenguaje. Es necesario también tener en cuenta la lectura del manual (data sheet) para manejar los registros necesarios para la configuración de este microcontrolador.

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Dedicado a mis amigos programadores: Francisco y Eduardo.

Hay más personas pero el mencionar a todas ellas requeriría un documento extra para mencionarlas, ya que son muchas. Gracias Por Su Apoyo SNAR.

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INTRODUCCIÓN A MPLAB X Para iniciar con la programación en ensamblador primero necesitamos saber acerca del IDE gratuito del cual Microchip nos provee; Microchip es la empresa que fabrica los microcontroladores PIC. Este IDE es el que usaremos para realizar nuestros proyectos, probarlos y compilarlos, ya que es multiplataforma y podemos utilizarlo tanto en Windows como en Linux.

Ambiente de desarrollo MPLAB X El ambiente de desarrollo tiene la siguiente imagen; tome en cuenta que está mostrado dentro del Sistema operativo Linux.

Del lado izquierdo aparece una lista con los proyectos realizados, archivos y/o clases que se utilizan en MPLAB. Siempre se abrirá con la página de inicio. Tiene su barra de menú, barra de herramientas y en la parte de abajo, oculta ventanas que son necesarias a la hora de compilar, probar y analizar la memoria. Para mayor información, verificar un curso completo de MPLAB, ya que aquí solo hablaremos de las partes más importantes.

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Crear un proyecto para Ensamblador Para crear un proyecto, es necesario dar clic en el segundo icono de la barra de herramientas o seleccionar New Proyect del menú File y se abrirá una ventana donde pregunta el tipo de proyecto que deseamos crear; seleccionamos Standaalone Proyect y presionamos Siguiente; nos aparecerá una lista donde tenemos que seleccionar la familia y el dispositivo a usar, en nuestro caso colocamos Advanced 8-bit MCUs (PIC18) en familia y en dispositivo PIC18F4550, posteriormente seleccionamos siguiente. Nos aparecerá una lista de programa dores a usar; nosotros colocaremos Simulator por que usaremos Bootloader y no es necesario un programador mas que solo una vez para ingresarle el Bootloader al PIC. Una vez presionado el botón siguiente (Next) aparecerá una lista con lenguajes de programación, de los cuales vamos a seleccionar MPASM, ya que usaremos el lenguaje ensamblador.

Por último, le damos un nombre al proyecto y lo guardamos en el directorio que nos agrade.

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Al realizar los pasos anteriores, se mostrará nuestro proyecto en la parte izquierda del IDE. Ahora es necesario crear un archivo nuevo vació para comenzar a programar.

Para agregar el nuevo archivo hacemos clic derecho en Source Files del proyecto que estamos creando, y le hacemos clic en New y posteriormente en Empty File y se abrirá una ventana donde le colocaremos un nombre. En nuestro caso le llamaremos plantilla.asm por que será nuestra plantilla para cualquier proyecto que realicemos con bootloader.

Compilar un programa Para compilar un programa hecho previamente, solo le damos clic al botón que tiene un martillo, se compilará el proyecto y se creará el archivo ejecutable .HEX que es el que se grabará en el PIC con el HID BOOTLOADER. En Windows este programa es gráfico y se habilitan los botones una vez que se ac tiva el bootloader de la placa de prueba del PIC. Seleccionamos el archivo .HEX que deseamos grabar y pulsamos sobre el botón Program / Verify y se programará el PIC. 5

En Linux, hay un programa en línea de comandos que graba de forma satisfactoria el PIC con bootloader y se ejecuta anexando la dirección del archivo .HEX desde la Terminal. Tiene el nombre de hid_bootloader y solo se tiene que ingresar el nombre del archivo .HEX que se desea grabar. El bootloader del PIC se activa pulsando el SWITCH 3 de la placa de prueba del PIC18F4550 junto con el botón RESET, posteriormente soltar RESET quedando solo el swithc 3 y parpadearán los LEDS RC0 y RC1 de la placa de prueba, en ese momento soltar el SWITCH 3. Una vez realizado esto, la computadora reconocerá al dispositivo como un Human Interface Device USB. En este momento se puede grabar el programa que hemos realizado con el bootloader.

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El PIC18F4550 En este capítulo vamos a ver algunas características del PIC18F4550, que son esenciales para entender la programación en ensamblador. 1. Es un dispositivo CMOS de bajo consumo de energía, uso de voltaje +5V y uso máximo de corriente de 25mA, no consumir más de esta corriente ya que si no, podríamos dañar el pin del microcontrolador. También tener en cuenta que los dispositivos CMOS son delicados a la corriente estática. 2. Es un microcontrolador que trae en su interior un microprocesador (MPU o ALU), memoria RAM y memoria de programa flash (regrabable) y memoria EEPROM de datos y sus propios bus de datos, control y direcciones internamente. 3. Integrado de 40 pines en su presentación DIP o 44 pines en su presentación para montaje superficial. 4. Es un microcontrolador de 8 bits en su bus de datos, osea que solo puede manejar 8 bits por cálculo. 5. Tiene 5 puertos de entrada y salida: A, B, C, D y E. Tres de ellos son de 8 bits, uno de 7 bits y uno de ellos es de 4 bits, mas sin embargo, estas características no son posibles por el uso de pines por oscilador externo (RA5 y RA6), uso de USB (RC4 y RC5) y por último uso de MCLR (Master Clear Reset) en el pin RE4. Esto nos deja con 1 puertos de 6 bits, dos puertos de 8 bits, uno de cinco y uno de 3 bits. 6. Oscilador interno de 8MHz. Nosotros usaremos el externo de 20MHz por el uso del módulo USB para el BOOTLOADER. 7. Tiene 13 canales analógicos (ADC) de 10 bits. 8. Módulo USB y posibilidad de usar BOOTLOADER. 9. Modulo USART para comunicación serial. Si se requiere comunicación PC-PIC se necesitará un integrado MAX232 para la conversión de voltajes. 10. Tres interrupciones externas. 11. Cuatro temporizadores (Timers) o contadores. 12. Dos modulos capturador/comparador/PWM (CCP). 13. Un módulo embebido capturador/comparador/PWM (ECCP). 14. Un módulo Master Synchronous Serial Port (MSSP).

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Las conexiones básicas del PIC18F4550, les de estado y 2 botones de cambio de flanco (SW2 y SW3) para el inicio del bootloader son las siguientes:

Conexiones básicas: 1. Conexión a VDD y VSS no mostradas en el diagrama. VDD es de +5V y VSS es tierra GND. 2. 1 push button para MCLR con sus respectivas resistencias de PULL-UP externas. 3. Oscilador de 20MHz con dos capacitores de 22pF conectados a tierra. Conexiones extras de la placa de pruebas del PIC18F4550: 1. 2 Leds en RA4 y RA5. 2. 2 Leds en RC0 y RC1 para el estado del Bootloader. 3. 2 push button para las interrupciones de cambio de flanco con sus respectivas resiste ncias de PULL-UP externas (SW2 y SW3).

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LO BÁSICO EN ENSAMBLADOR Comencemos la programación en ensamblador definiendo algunos términos y aclarando algunas situaciones con respecto del bootloader. El bootloader es un programa dentro del microcontrolador PIC que graba otro programa a partir de la dirección 0x1000 de la memoria de programa. Es como un sistema operativo (mas sin embargo no lo es) que se ejecuta cada que presionamos el botón SWITCH 3 después del RESET. Las direcciones de inicio del PIC son: 0x0000

MCLR (Master Clear Reset)

0x0008

High Vector Sector

0x0018

Low Vector Sector

Pero como nosotros usamos Bootloader, las direcciones cambian. 0x1000

Remaped Reset Sector

0x1008

Remaped High Vector Sector

0x1018

Remaped Low Vector Sector

Posteriormente explicaré a que se refiere cada una de ellas en el capítulo de interrupciones, que abarcaremos más adelante. La numeración en ensamblador puede ser hexadecimal colocando 0xNN y el número, colocando H'NN' y el número o colocando NLh (0Ah), para este tipo de numeración, se debe de comenzar por un número, en caso de ser de dos letras, se utiliza cero (0FFh). La numeración decimal se realiza colocando un punto y el número en decimal. Para la numeración binaria se procede a colocar B'XXXXXXX' y el número en binario, Como vemos, lo que se refiere al bootloader, son las direcciones de inicio y posteriormente veremos que la frecuencia también cambia, así que esta programación tam bién se puede utiliza sin bootloader con el inconveniente que necesitamos un programador como el PICKIT2 para grabar nuestros programas.

La configuración inicial (La plantilla) Para iniciar con la plantilla necesitamos incluir el archivo P18F4550.INC que es un archivo que contiene definiciones de registros y sus direcciones de memoria. #include esta parte del código es para que ensamblador reconozca los registros del pic y las direcciones de memoria. LIST P=18F4550 es para que reconozca el tipo de microcontrolador a programar el ensamblador. 9

Bits de configuración Son los que controlan el comportamiento del microcontrolador. Los tres básicos son: CONFIG FOSC = HS ;Configura el oscilador a usar, los posibles osciladores son RC (oscilador RC), XT (cristal de baja frecuencia), HS (cristal de alta frecuencia). Hay más, para mayores referencias consultar el manual. CONFIG WDT = OFF ;configura el perro guardián (este es un timer que resetea al pic en caso de que tenga un ciclo infinito) el valor que nosotros manejamos es OFF (apagado). CONFIG LVP = OFF ;configura el bajo voltaje de programación, nosotros lo apagamos para que programe en alto voltaje. Para el Bootloader (modo que nosotros usaremos) hay más bits, están ya colocados en la plantilla y no deberán de ser modificados. Para más información ver la ayuda de MPLAB sobre los bits de configuración.

Sectores de código Los sectores de código son aquellos que le dicen al programador (PICKIT2, PICKIT3, etc) en que parte de la memoria de programa va a programar el código. Hay dos formas de hacerlo: ORG $dirección o CODE $dirección Ejemplo 1: Colocar el vector de reset en la localidad cero de la memoria. ORG 0x0000 ;localidad cero goto main RESET_VECTOR_SECTOR CODE 0x0000 ;localidad cero (notar que podemos nombrar dicho sector con CODE) goto main Ejemplo 2: Colocar el vector reset en la localidad mil hexadecimal. ORG 0x1000 goto main REMAPED_VECTOR_SECTOR CODE 0x1000 goto main 10

Para usar bootloader el vector de reset se encuentra en 0x1000 ya que el demás espacio es usado por el propio bootloader previamente cargado. La palabra reservada END termina con todos los CODE. Se utiliza para finalizar el código. Solo se pone una vez y hasta el final del programa.

Sectores de memoria Los sectores de memoria especifican la memoria que va a ser reservada para los registros del microcontrolador o un espacio de memoria que se necesite para guardar algún dato o infromación. El sector de memoria se ubica debajo de la palabra UDATA, para reservar memoria para registros del microcontrolador, básicamente para usar información que restaure el algunos registros del microcontrolador en la interrupción del baja prioridad. Para reservar memoria de datos, vamos a hacerlo debajo de la palabra UDATA_ACS y se reserva memoria colocando un nombre al registro de memoria, posteriormente se coloca la palabra RES y finalizar con el número de bytes que se desean reservar. Ejemplo: Reservar memoria para un dato, donde el registro de memoria tendrá el nombre de DATO1. UDATA_ACS ;UDATA y UDATA_ACS llevan sangría DATO1 RES 1 ;la reserva de memoria no lleva sangría. En el ejemplo anterior reservamos un byte de memoria para un registro llamado DATO1. Podemos hacer la reserva de memoria mientras no terminemos la memoria RAM del microcontrolador. UDATA_ACS DATO1 RES 1 DATO2 RES 1 DATO3 RES 1

Constantes Para que el lenguaje ensamblador reconozca una constante, es necesario darle un nombre y un número al cual sera igualada; para ello se utiliza la palabra reservada EQU. UNO EQU 1 DOS EQU 2 TRES EQU 3 11

Y con esto tenemos a UNO con un valor de 1, DOS con un valor de 2 y a TRES con un valor de 3. Nuestra plantilla quedará de la siguiente forma: ;************************************************************************ ; Autor: Francisco Javier García Olmos * ; Fecha: 2 de Enero de 2012 * ; Plantilla para trabajar con BOOTLOADER en Ensamblador * ;************************************************************************ LIST P=18F4550, F=INHX32 #include ;*************************************************************************** ;Bits de configuración CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG CONFIG config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config config

PLLDIV CPUDIV USBDIV FOSC FCMEN IESO PWRT BOR BORV VREGEN WDT WDTPS MCLRE LPT1OSC PBADEN CCP2MX STVREN LVP ICPRT XINST CP0 CP1 CP2 CP3 CPB CPD WRT0 WRT1 WRT2 WRT3 WRTB WRTC WRTD EBTR0 EBTR1 EBTR2

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

5 OSC1_PLL2 2 HSPLL_HS OFF OFF OFF ON 3 ON OFF 32768 ON OFF OFF ON ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF

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config EBTR3 = OFF config EBTRB = OFF ;*************************************************************************** ;*************************************************************************** ; Definición de variables ; Variables definidas si se utiliza la interrupción de baja prioridad UDATA WREG_TEMP STATUS_TEMP BSR_TEMP

RES RES RES

1 1 1

;variable en RAM para guardar contexto ;variable en RAM para guardar contexto ;variable en RAM para guardar contexto

RESET_VECTOR CODE 0x0000 goto main REMAPED_RESET_VECTOR CODE 0x1000 goto main REMAPED_HIGH_VECTOR CODE 0x1008 bra ISRH REMAPED_LOW_VECTOR CODE 0x1018 bra ISRL CODE 0x102A ISRH: ; *** Interrupción de alta prioridad retfie FAST ISRL: movff STATUS,STATUS_TEMP movff WREG,WREG_TEMP movff BSR,BSR_TEMP ;

;guarda el registro de estado ;guarda el registro de trabajo ;guarda el registro BSR

*** Interrupción de baja prioridad *** movff BSR_TEMP,BSR movff WREG_TEMP,WREG movff STATUS_TEMP,STATUS retfie

;restaura el registro BSR ;restaura el registro de trabajo ;restaura el registro de estado

main: clrf WREG ; *** La función principal va aquí *** ciclo goto ciclo END

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Instrucciones básicas del lenguaje ensamblador Antes de ver las instrucciones veremos cuales son los comentarios en el lenguaje ensamblador. El lenguaje ensamblador toma como comentario cualquier texto que esté después de punto y coma. ;esto es un comentario

Instrucción NOP Esta instrucción se utiliza para que el microcontrolador no realice operación alguna. Se utiliza para hacer retardos de tiempo equivalentes a cuatro ciclos del oscilador principal. Su sintaxis es: NOP No realiza operación alguna.

Instrucción MOV Mueve datos de un registro a otro. Hay que tomar en cuenta que el los microcontro ladores de Microchip usan el registro de trabajo para realizar este proceso. Este registro es llamado WREG o solamente W. La instrucción MOVLW 0x01 mueve el número 0x01 al registro de trabajo. La instrucción MOVWF REGISTRO mueve el contenido guardado en el registro de trabajo a cualquier otro registro. Ejemplo: Configurar el registro ADCON1 con 0x0F MOVLW 0x0F MOVWF ADCON1 Ejemplo mover e número 0xF0 a la variable DATO1 MOVLW 0xF0 MOVWF DATO1 La instrucción MOVF se usa para mover contenidos de registros a el mismo registro o al registro W. Su sintaxis es: MOVF REGISTRO, DESTINO 14

Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si es cero, se guarda en el registro W, si es uno se guarda en el mismo registro. Ejemplo: mover el contenido de la dirección de INTCON al registro de trabajo: MOVF INTCON, W Si colocamos MOVF INTCON, 1 movemos el contenido de ese registro al mismo registro. No es muy útil hacer esto a menos que sea necesario refrescar la memoria RAM. La instrucción MOVFF se usa mara mover el contenido de un registro a otro registro. Ejemplo: mover el contenido del registro PORTB a un registro de memoria llamado DATO1. MOVFF PORTB, DATO1

Instrucción CLRF Coloca a cero un registro. Ejemplo: Limpiar el registro de trabajo. CLRF WREG

Instrucción SET La instrucción SET se utiliza para colocar un todo el un registro con uno, como si colocáramos 0xFF al registro. Ejemplo: Colocar en uno todo el registro de trabajo. SET WREG Es idéntico que hacer: MOVLW 0xFF

GOTO y Etiquetas Para usar una etiqueta y GOTO necesitamos colocar sangrías (tecla tabulador) y de15

jar las etiquetas sin sangría y las instrucciones con sangría. Las etiquetas se colocan con nombre y puede o no llevar dos puntos al final, pero los dos puntos se recomiendan para funciones o subrutinas. Las etiquetas no se pueden repetir dentro de un programa, hay que cambiar el nombre en caso de que tengamos dos con el mismo, si no, provocará un error en el compilador. El GOTO se usa para dirigirse a una etiqueta colocando enfrente el nombre. Ejemplo: main: ;rutina principal main lleva dos puntos y no lleva sangría. CLRF WREG ;código con sangría infinito ;etiqueta sin sangría GOTO infinito ;ir a la etiqueta infinito (se hace un bucle infinito)

Instrucción BCF La instrucción BCF coloca un bit en cero de un registro específico. El conteo de bits es desde del cero hasta el siete. Su sintaxis es la que a continuación se muestra: BCF REGISTRO, BIT Ejemplo: Colocar el BIT 0 del registro PORTC en cero. BCF PORTC, 0 También podemos usar el nombre del bit, para eso, consultar el manual del microcontrolador y algunos de ellos serán explicados en este documento. Ejemplo: Colocar el BIT RC0 del registro PORTC en cero. BCF PORTC, RC0 o BCF PORTC, 0 Comparando ambos códigos, es exactamente lo mismo.

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Instrucción BSF Es exactamente igual que BCF solo que este coloca en uno el bit indicado de el registro deseado. Ejemplo: Colocar en uno el bit RA4 del registro PORTA. BSF PORTA, RA4

Instrucción RLCF Esta instrucción realiza un giro a la izquierda de bits del contenido un registro cualquiera pasando por la bandera Carry del registro STATUS. La instrucción que realiza la mis ma operación sin que pase por la bandera Carry del registro STATUS es RLNCF. Con esta instrucción el contenido será el mismo pero desplazado un bit a la izquierda. Su sintaxis es: RLCF REGISTRO, DESTINO RLNCF REGISTRO, DESTINO Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si es cero, se guarda en el registro W, si es uno, se guarda en el mismo registro (REGISTRO).

Instrucción RRCF Esta instrucción realiza un giro a la derecha de bits del contenido de cualquier registro pasando por la bandera Carry del registro STATUS. La instrucción que realiza la misma operación sin que pase por la bandera Carry del registro STATUS es RRNCF. Con esta instrucción el contenido será el mismo, pero desplazado a la derecha. Su sintaxis es: RRCF REGISTRO, DESTINO RRNCF REGISTRO, DESTINO Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si es cero, se guarda en el registro W, si es uno, se guarda en el mismo registro (REGISTRO).

Instrucción COMF Realiza el complemento de un registro y lo puede guardar en el mismo registro o en el registro W. Su sintaxis es: COMF REGISTRO, DESTINO Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si DESTINO es 0, el resultado se guarda en el registro W, si es 1, se guarda en el mismo registro (REGISTRO).

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Instrucción SWAPF Cambia el nibble alto por el nibble bajo y viceversa. Su sintaxis es: SWAPF REGISTRO, DESTINO Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si es 0, se guarda en el registro W, si es 1, se guarda en el mismo registro. Ejemplo: Si registro contiene 35h. SWAPF REGISTRO, 1 Ahora registro contendrá 53h.

Instrucción CALL Esta instrucción manda a llamar a una subrutina. Las subrutinas son aquellas etiquetas especiales y terminan en la palabra reservada RETURN. Ejemplo: Llamar a la subrutina OPERACION desde la rutina main. OPERACION: RETURN ;regresa al main main: CALL OPERACION ;llama a la subrutina OPERACION ;sigue el programa

Instrucción RETURN Esta instrucción se utiliza para regresar de una subrutina a la instrucción siguiente de la rutina principal. Solo se coloca RETURN al final de la subrutina. Vease el ejemplo anterior. Si queremos devolver algún valor en el registro de trabajo podemos finalizar la subru tina con la palabra reservada RETLW. Su sintaxis es: RETLW LITERAL Donde LITERAL puede ser cualquier valor dentro del rango 0 a 255. Este valor será guardado en el registro W.

Instrucción RETFIE Esta instrucción se utiliza para finalizar una subrutina de interrupción. Si se finaliza la subrutina de interrupción de alta prioridad, se coloca FAST frente a la palabra reservada RETFIE.

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Instrucción RESET Realiza un RESET desde el software. Se realiza exactamente lo mismo que si se presionara el botón MCLR en la tarjeta de pruebas del PIC.

Comparadores Estas instrucciones sirven para comparar resultados o bits de estados de distintos re gistros. Sirven para tomar decisiones acerca del comportamiento del programa y cambiar su flujo.

Instrucción TSTFSZ Esta instrucción comprueba que un registro sea cero; si es verdadero, salta una ins trucción. Su sintaxis es: TSTFSZ REGISTRO Ejemplo: Comparar si el registro PORTB es cero. TSTFSZ PORTB ;no es cero ;es cero

Instrucción CPFSEQ Esta instrucción compara el registro W con cualquier otro registro. Salta si el contenido de los registros es idéntico. Su sintaxis es: CPFSEQ REGITRO Ejemplo: Comparar PORTA con W. CPFSEQ PORTA ;no son identicos ;son idénticos

Instrucción CPFSGT Compara si un registro con el registro W. Salta si el contenido del registro es más grande que el contenido de W. Su sintaxis es: CPFSGT REGISTRO

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Ejemplo: Comparar si el contenido de un registro es mayor al contenido de W. CPFSGT REGISTRO ;no es mayor ;es mayor

Instrucción CPFSLT Compara un registro con el registro W. Salta si el contenido del registro es más pequeño que el contenido de W. Su sintaxis es: CPFSLT REGISTRO Ejemplo: Comparar si el contenido de un registro es menor al contenido de W. CPFSLT REGISTRO ;no es menor ;es menor

Instrucción BTFSC Verifica si un bit específico de un registro es cero, en caso de que sea verdadero, salta una instrucción. Ejemplo: Verificar que el bit RB4 del registro PORTB sea cero. BTFSC PORTB, RB4 GOTO falso GOTO verdadero En el ejemplo anterior, si la comparación es falsa, lee la instrucción siguiente la cual es GOTO falso, donde falso es una etiqueta. Si es verdadero, salta la instrucción y lee la instrucción GOTO verdadero, donde verdadero es una etiqueta. Esta instrucción se utiliza para realizar comparaciones y tomar decisiones acerca de un bit específico de un registro.

Instrucción BTFSS Es idéntico que la instrucción anterior. Verifica que un bit específico de un registro sea uno, en caso de que sea verdadero, salta una instrucción.

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Ejemplo: Verificar que el bit RB5 del registro PORTB sea uno. BTFSS PORTB, RB5 GOTO falso GOTO verdadero En el ejemplo anterior, si la comparación es falsa, lee la instrucción siguiente la cual es GOTO falso, donde falso es una etiqueta. Si es verdadero, salta la instrucción y lee la instrucción GOTO verdadero, donde verdadero es una etiqueta. Al igual que la instrucción anterior, también esta se utiliza para realizar comparaciones y tomar decisiones en cuanto un bit específico de un registro.

Operadores Lógicos Los operadores lógicos realizan las operaciones del álgebra booleana. Estas operaciones en ensamblador son AND, OR, XOR, que corresponden respectivamente a una operación AND (Y), operación INCLUSIVE OR (O inclusiva) y EXCLUSIVE OR (O exclusiva).

Operación AND Se puede realizar de dos maneras: ANDWF y ANDLW. La primera realiza la operación AND entre un registro y el registro W; la segunda, realiza la operación AND entre el re gistro W y una literal (un número). Sus sintaxis respectivas son: ANDWF REGISTRO, DESTINO Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si es cero, se guarda en W, si es uno, se guarda en el mismo registro. ANDLW LITERAL Donde LITERAL es un número del 0 al 255.

Operación OR Igual que la instrucción anterior, se puede realizar de dos maneas: IORWF o con la instrucción IORLW. La primera realiza al operación OR entre un registro y el registro W, la segunda realiza la operación OR entre el registro W y una literal. Sus sintaxis respectivas son: IORWF REGISTRO, DESTINO Donde DESTINO puede ser 0 o 1. Si es cero, se guarda en W, si es uno, se guarda en el mismo registro. 21

IORLW LITERAL Donde LITERAL puede ser cualquier número del 0 al 255.

Operación XOR La operación XOR al igual que las anteriores tiene dos formas de hacerse entre registros y una a bit. Primero veamos la operación XOR a registros. Se puede realizar de dos maneras: XORWF o XORLW. La primera realiza la operación XOR entre el registro W y cualquier otro registro, la segunda realiza la operación XOR entre un registro y una literal. Sus sintaxis respectivas son: XORWF REGISTRO, DESTINO Donde destino puede ser 0 o 1. Si es cero, se guarda en W, si es uno, se guarda en el mismo registro. XORLW LITERAL Donde LITERAL puede ser cualquier número del 0 al 255. Hay un caso particular en donde se puede realizar la operación XOR a un bit. Lo que realiza esta instrucción es cambiar el estado de un bit, si es cero, lo cambia a 1, si es uno lo cambia a 0. Puede ser también visto como una negación o una operación toggle (refiriéndose a flip-flops). Esta instrucción es BTG. Su sintaxis es: BGT REGISTRO, BIT Donde REGISTRO es cualquier registro y BIT, es el número de bit entre el 0 y el 7. Básicamente se puede usar para realizar parpadeos o cambios de estado en un registro.

Operadores aritméticos Los operadores aritméticos se utilizan para sumar, restar y multiplicar números y registros. Tomar en cuenta que en ensamblador para PIC no existe la operación DIVISIÓN, mas sin embargo, se puede realizar una operación que la realice. Como la operación módulo depende de la operación división, tampoco existe dentro de las operaciones básicas del ensamblador. Una cosa muy importante que hay que tomar en cuenta es que al realizar operacio nes aritméticas se generan cambios en el registro STATUS. Este registro de estado controla el resultado de una operación aritmética o lógica. Su descripción la veremos más adelante cuando veamos registros y lo explicaremos ampliamente por importancia.

Operador NEGF Este operador sirve para convertir un número contenido en un registro a negativo o viceversa. Su sintaxis es:

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NEGF REGISTRO Donde REGISTRO es cualquier registro que contiene un número entre el -128 a 127.

Suma o adición Para realizar la suma o adición se suelen usar dos instrucciones: ADDWF para hacer la adición entre el registro W y otro registro o ADDLW para hacer la suma del registro W con una literal. Sus sintaxis respectivas son: ADDWF REGISTRO, DESTINO Donde REGISTRO es cualquier registro y DESTINO puede ser un valor 0 o 1. Si es cero, se guarda el resultado en W, si es uno se guarda el resultado en el mismo registro. ADDLW LITERAL Donde LITERAL es cualquier número entre el 0 y el 255. En ambos casos si la suma supera el 255 se encenderá las banderas de Carrier y Overflow del registro STATUS.

Resta o sustracción Para realizar la suma o sustracción, se suelen usar dos instrucciones: SUBWF para hacer la sustracción entre el registro W y cualquier otro registro o SUBLW para hacer la resta del registro W con una literal. Sus sintaxis respectivas son: SUBWF REGISTRO, DESTINO Donde REGISTRO es cualquier registro y DESTINO toma el valor de 0 o 1. Si es cero, se guardará el resultado en el registro W, si es uno, se guardara el resultado en el mismo registro. SUBLW LITERAL Donde literal es cualquier número entre el 0 y el 255.

Multiplicación La multiplicación se realiza con dos instrucciones: MULWF para realizar la multiplicación entre el registro W y cualquier otro registro o MULLW para realizar la multiplicación entre el registro W y una literal. Sus sintaxis respectivas son: MULWF REGISTRO MULLW LITERAL Donde LITERAL puede ser cualquier número del 0 al 255. Registro puede ser cual quier registro de estado o memoria.

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NOTA: El resultado de esta operación se guarda en los registros PRODH y PRODL que son el resultado de 16 bits en su nible alto y bajo respectivamente.

Incrementos y decrementos Los incrementos y decrementos se realizan de dos formas, realizando solo su operación convencional o realizando su operación con una comparación. Explicaré esto en cada caso.

Incremento Los incrementos lo que realizan es sumar uno a un determinado registro. Una vez que llegue a 255 el siguiente incremento causará que el contenido del registro sea cero, y se encenderá la bandera de overflow del registro STATUS. La palabra reservada para realizar un incremento se utiliza la palabra reservada INCF. Su sintaxis es la siguiente: INCF REGISTRO Donde registro es cualquier registro de memoria. Para evitar que estemos comprobando el error de OVERFLOW en la bandera STATUS, tenemos una instrucción que lo hace por nosotros y cuando esto sucede, salta una instrucción. Esta instrucción tiene la palabra reservada INCFSZ que compara cuando el registro vuelve a ser cero y como mencioné anteriormente, salta la siguiente instrucción. INCFSNZ realiza lo mismo pero salta la siguiente instrucción si no es cero. Sus sintaxis respectivas son las siguientes: INCFSZ REGISTRO ;No hay overflow ;Hay overflow INCFSNZ REGISTRO ;Hay overflow ;No hay overflow

Decrementos Los decrementos lo que hacen es restar uno a un determinado registro hasta llegar a cero. La palabra reservada para realizar un decremento es DECF y su sintaxis es la siguien te: DECF REGISTRO Donde REGISTRO es cualquier registro de memoria.

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Hay una instrucción que comprueba automáticamente cuando llega a cero, la cual es DECFSZ y salta la siguiente instrucción cuando esto sucede. DECFSNZ realiza la misma tarea pero salta la siguiente instrucción mientras no sea cero. Sus sintaxis son: DECFSZ REGISTRO ;no es cero ;es cero DECFSNZ REGISTRO ;es cero ;no es cero

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PROGRAMACIÓN BÁSICA DEL PIC18F4550 Ahora en este apartado vamos a ver como se programa el PIC18F4550, pero antes vamos a ver una descripción de los registros que vamos a utilizar en los primeros pasos.

Registros básicos del PIC18F4550 Vamos a ver tres registros básicos del PIC18F4550, los cuales son WREG, TRIS y PORT. Un registro es un mapeo en memoria RAM de algún dispositivo físico del PIC, como son los puertos de entrada o salida, temporizadores, módulo usb, modulo serial, modulo ADC, etc.

Registro WREG El registro WREG se utiliza para guardar datos temporales en RAM para operaciones y el intercambio de datos entre las mismas operaciones. Se puede utilizar para regresar da tos de subrutinas y de tablas.

Registros TRIS Los registros TRIS sirven para configurar puertos, lo explicaré más adelante. Hay cinco, que son el número de puertos que tiene el PIC18F4550, los cuales son TRISA, TRISB, TRISC, TRISD y TRISE. Todos son de 8 bits, excepto TRISE que es de 4 bits (nibble bajo) los demás no tienen efecto.

Registros PORT Los registros PORT sirven para leer y escribir puertos, y también lo explicaré más a delante. Hay cinco, que son el número de puertos que tiene el PIC18F4550, los cuales son PORTA, PORTB, PORTC, PORD y PORTE. Todos son de 8 bits excepto PORTE que es de 4 bits y se lee como cero el nibble alto del registro.

Configurar puertos Antes de configurar los puertos es necesario saber que si usamos el oscilador exter no (que es nuestro caso) el puerto A tendrá dos pines menos los cuales son RA6 y RA7. También están desactivados de forma predeterminada los pines RC4 y RC5 ya que utilizan el módulo USB y no está disponible RC3; esto nos deja el puerto C de bits, a menos que desactivemos el módulo USB. El puerto E tiene solo 3 bits ya que RE3 es usado por MCLR. Para configurar todo el puerto A como salida (6 pines que tiene el puerto A por que 26

dos se usan con el oscilador) se realiza lo siguiente: MOVLW 0x00 MOVWF TRISA Configurar el puerto B como salida: MOVLW 0xFF MOVWF TRISB Configurar la primera mitad del puerto como entrada y la segunda mitad del puerto como salida. MOVLW 0xF0 ;nibble bajo salida (0) nibble alto entrada (F) MOVWF TRISD Para los demás puertos es exactamente el mismo procedimiento, considerando las restricciones que tenemos en los pines de los puertos A, C y E.

Leer y escribir puertos Debemos tener las mismas consideraciones que en el registro TRIS sobre los pines desactivados por el uso de oscilador externo, USB y MCLR. Ahora veamos como se escribe y se leen los puertos. ESCRIBIR: MOVLW 0xFF MOVWF PORTD ;se encienden todos los pines del puerto D LEER: MOVF PORTB, W ;se mueve el dato en PORTB al registro de trabajo.

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O también podemos realizar la lectura hacia un registro de memoria. MOVFF PORTB, VARIABLE ;se mueve el contenido en el registro PORTB a una variable en RAM.

Consideraciones para el flujo del programa El PIC cuando es borrado, solo tiene instrucciones NOP en su interior las cuales son el código 0xFFF. Para evitar que al terminar un programa vuelva al inicio de la memoria (VECTOR RESET) debemos de realizar un ciclo infinito que evite que se lea la zona de NOP que está al final del programa. Para esto usamos la etiqueta ciclo y el goto ciclo al final de la plantilla. Otra consideración importante es que cuando encendemos el microcontrolador PIC18F4550 los puertos son configurados como analógicos, para configurar los puertos como digitales tenemos que colocar 0x0F en el registro ADCON1. Ahora no lo explico porque lo vamos a ver más adelante en Convertidor Analógico Digital. Antes que cualquier instrucción, se debe de limpiar el registro de trabajo W. Debe de ser la primera instrucción después de la etiqueta main. Ahora veamos un pequeño programa. Colocaré solo el código que va dentro de la rutina principal llamada main para evitar colocar toda la plantilla. Ejemplo 1: Encender todo el puerto A. Solución: Colocar 0xFF o 0x3F en el PORTA y en TRISA 0x00 o 0xC0, considerando los pines que no están disponibles por el oscilador. Solución 1.1 main: CLRF WREG ;Limpiamos el registro de trabajo. MOVLW H'0F' ;Configuramos todos los puertos como digitales MOVWF ADCON1 CRLF TRISA ;Configuramos todo el puerto como salida SETF PORTA ciclo GOTO ciclo END

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Solución 1.2 main: CLRF WREG ;Limpiamos el registro de trabajo. MOVLW H'0F' ;Configuramos todos los puertos como digitales MOVWF ADCON1 MOVLW H'C0' MOVWF TRISA MOVLW H'3F' MOVWF PORTA ciclo GOTO ciclo END

Las dos soluciones nos dan el mismo resultado. Al escribir este código en el pic con el HID Bootloader, veremos que se enciende todo el puerto. En nuestra placa de prueba, encenderán RA4 y RA5. Ejemplo 2: Encender solo el pin RA4. Solución: Colocamos 0x00 en TRISA y 0x10 en PORTA o usar BSF para encender el PIN RA4. Solución 2.1 main: CLRF WREG MOVLW H'0F' MOVWF ADCON1 ;Configuramos los puertos como digitales CLRF TRISA MOVLW H'10' MOVWF PORTA ciclo GOTO ciclo END

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Solución 2.2 main: CLRF WREG MOVLW H'0F' MOVWF ADCON1 ;Configuramos los puertos como digitales CLRF TRISA ;Todo el puerto como salida CLRF PORTA ;Ponemos el puerto A en ceros BSF PORTA, RA4 ;Encendemos RA4 ciclo GOTO ciclo END

Los dos ejemplos realizan exactamente lo mismo. Como podemos ver, se puede colocar todo el puerto como salida aunque no utilicemos el resto de los pines. Ejemplo 3: Verificar que el puerto B contenga el número 55h o AAh, en el primer caso, encender RC0, en el segundo caso encender RC1, cualquier otro caso apagar ambos pines; los dos pines no pueden estar encendidos al mismo tiempo. Hacer la comprobación de forma indefinida. Solución: Colocar la comprobación dentro del ciclo infinito. Utilizar la comparación de igualdad CPFSEQ. main: CLRF WREG MOVLW H'0F' MOVWF ADCON1 ;Configuramos los puertos como digitales CLRF TRISC ;Todo el puerto como salida SETF PORTB ;Todo el puerto como entrada CLRF PORTC ;Ponemos el puerto C en ceros ciclo MOVLW H'55' CPFSEQ PORTB GOTO comprueba2 MOVLW H'01' MOVWF PORTC GOTO ciclo

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comprueba2 MOVLW H'AA' CPFSEQ PORTB GOTO apagapuerto MOVLW H'02' MOVWF PORTC GOTO ciclo apagapuerto CLRF PORTC GOTO ciclo END

Notemos que cada vez que realizamos un programa más avanzado, va aumentando su tamaño. Todo es dependiendo del objetivo a alcanzar. Hay que tener mucha lógica para realizar un programa para microcontrolador.

Retardos Para realizar un retardo dentro de un programa podemos usar instrucciones NOP, que equivalen a 4 ciclos del oscilador principal, mas sin embargo, esta condición no se cumple cuando usamos Bootloader, ya que realizamos un aumento en frecuencia para el uso de USB. La frecuencia necesaria para la comunicación USB es de 48MHz. La frecuencia es una cuarta parte, por que cada instrucción se ejecuta en 4 ciclos del oscilador, por lo tanto, la frecuencia de una instrucción es de 12MHz. Sabemos también que el periodo es inverso de la frecuencia, así que, el tiempo que tarda en realizarse cada instrucción es de 83.33ns. T=

1 f

1 =20.83ns 48MHz Ti=4T Ti=4x(20.83ns)=83.33ns T=

Tomando en cuenta que cada instrucción toma 83.33ns, realicemos un retardo de 10μs. Para ello tenemos que dividir 10μs entre 83.33ns; esto nos dará un número, al cual le llamaremos número mágico de retardo, y lo simbolizaremos con #. #=

10 μ s =120 83.33 ns

Entonces tenemos que realizar 120 instrucciones consecutivas para realizar el retar do de 10μs. 31

¿Cómo vamos a realizar el retardo o demora? Usaremos decrementos. Primero vamos a generar una variable en RAM y le vamos a cargar el número má gico, posteriormente vamos a realizar el decremento hasta llegar a cero. Esto nos garantiza que se realicen # instrucciones. Ejemplo: Realizar un programa que haga que el led RA5 parpadee cada 10μs. Solución: Realizar un retardo de 10μs y usar BTG para hacer parpadear el led RA5. UDATA_ACS RETARDO

RES

1 ;Reservamos memoria para el registro RETARDO

;nos saltaremos esta parte de la plantilla retardo: ;Subrutina de retardo MOVLW .120 ;Colocamos 120 decimal en WREG MOVWF RETARDO ;Colocamos el valor de WREG en RETARDO decremento DECFSZ RETARDO ;Realizamos el retardo GOTO decremento RETURN main: CLRF WREG MOVLW H'0F' MOVLW ADCON1 CLRF TRISA CLRF PORTA ciclo BTG PORTA, RA4 CALL retardo GOTO ciclo END

Como podemos observar en el ejemplo anterior, se realizó una subrutina que realiza el retardo de 10μs.

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La división y el módulo Como ya antes habíamos mencionado, la división en ensamblador para el PIC18F4550 no existe. Nosotros tenemos que realizarla con un código bastante pequeño. Vamos a las matemáticas básicas: La multiplicación es una suma sucesiva de números y como la división es la operación contraria, entonces por definición es una resta sucesiva. Esta operación la realizaremos restando el divisor al dividendo, hasta que sea más grande el divisor que el dividendo; en este momento tendremos el resultado que es el núme ro de restas que hemos hecho. Si tomamos en cuenta que el módulo es el residuo de la división, entonces el dividendo que queda al final será el módulo. Hagamos un algoritmo para la división y posteriormente lo pasaremos al lenguaje ensamblador. 1. Tenemos una variable divisor y una dividendo. 2. Verificamos que el dividendo sea mayor al divisor. Si es cierto seguir, si no ir al paso 6. 3. Restar el divisor al dividendo. 4. Incrementamos uno un contador. 5. Ir al paso 2. 6. El resultado de la división es el contador, el resultado del módulo es el residuo del dividendo. 7. Fin del algoritmo. Ahora hagamos la subrutina en ensamblador. UDATA_ACS DIVISOR

RES

1 ;Reservamos memoria para el divisor.

DIVIDENDO RES

1 ;Reservamos memoria para el dividendo.

DIVISION

1 ;Reservamos memoria para el contador de la división.

RES

;Nos saltaremos esta parte de la plantilla. division: CLRF DIVISION ;colocamos en cero el contador. MOVF DIVIDENDO, W ;Colocamos el valor del dividendo en W. comparadiv CPFSLT DIVISOR ;Comparamos W con DIVISOR. GOTO hacerdivision GOTO findivision

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hacerdivision SUBWF DIVISOR, W ;Realizamos la resta. El resultado se guarda en W. INCF DIVISION ;Incrementamos el contador. GOTO comparadiv findivision MOVF DIVISION, W ;Colocamos el resultado de la división en W. ;El resultado se regresará en WREG. RETURN ;Fin del subproceso.

Para el módulo es exactamente lo mismo, solo cambiaremos el nombre de la subrutina, las etiquetas y el resultado. modulo: CLRF DIVISION ;colocamos en cero el contador. MOVF DIVIDENDO, W ;Colocamos el valor del dividendo en W. comparamodulo CPFSLT DIVISOR ;Comparamos W con DIVISOR. GOTO hacermodulo GOTO finmodulo hacermodulo SUBWF DIVISOR, W ;Realizamos la resta. El resultado se guarda en W. INCF DIVISION ;Incrementamos el contador. GOTO comparamodulo finmodulo ;el resultado del módulo está en W que es el sobrante de la resta. ;El resultado se regresará en WREG. RETURN ;Fin del subproceso.

Como podemos observar en los algoritmos anteriores, podemos realizar operaciones con las instrucciones básicas del PIC.

El display LCD alfanumérico El display LCD alfanumérico que mostraré en esta sección, será de 16 caracteres por dos líneas de matriz de 5x7. Realizaré 4 subrutinas para hacer el proceso lo más fácil posible; no voy a explicar estas subrutinas a fondo, solo mencionaré como funcionan y qué 34

es lo que hay que agregar en caso de requerir una funcionalidad extra. Explicaré un archivo INC que contiene definiciones de las instrucciones del LCD. Para mayor información consultar el manual técnico (data sheet) del LCD alfanumérico. Comencemos con el archivo LCD.INC. Este archivo contiene algunas constantes con instrucciones del LCD que controlan su funcionamiento. ;***************************************** ; Autor: García Olmos Francisco Javier * ; Fecha: 24 de Noviembre de 2011 * ; Archivo: LCD.INC * ; Biblioteca para el display LCD * ;***************************************** ;Acciones del display CLEAR EQU CURSOR_HOME EQU

H'01' H'02'

;Control del display DISPLAY_CONTROL DON CURSOR_ON BLINK_ON

EQU EQU EQU EQU

H'08' H'04' H'02' H'01'

EQU EQU EQU

H'04' H'02' H'01'

;Shift_Cursor Display SHIFT_CUR_LEFT EQU SHIFT_CUR_RIGHT EQU SHIFT_DISP_LEFT EQU SHIFT_DISP_RIGHT EQU

H'13' H'17' H'1B' H'1F'

;Function Set FUNCTION_SET EIGHT_BIT LINE_5x7 LINE_5x10 LINES_5x7

EQU EQU EQU EQU EQU

H'20' H'10' H'03' H'07' H'0B'

DDRAM_L1 DDRAM_L2 DDRAM_L3 DDRAM_L4

EQU EQU EQU EQU

H'80' H'C0' H'90' H'D0'

;Modo de entrada DISPLAY_MODE INCREMENT SHIFT

Ahora mostraré las subrutinas, las cuales se usarán en el proceso de escritura y configuración del LCD alfanumérico.

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;Variables necesarias para el funcionamiento del LCD alfanumérico. UDATA_ACS DATO DATOTEMP RTMUL RETARDO1 RETARDO2

RES RES RES RES RES

1 1 1 1 1

;Nos saltaremos esta parte de la plantilla ;Funciones para escritura y configuración del LCD alfanumérico. Delay1K: retardo0 DECFSZ RTMUL goto retardo1 goto finretardo retardo1 MOVLW .100 MOVWF RETARDO1 ciclo1 DECFSZ RETARDO1 GOTO retardo2 GOTO retardo0 retardo2 MOVLW .10 MOVWF RETARDO2 ciclo2 DECFSZ RETARDO2 GOTO ciclo2 GOTO ciclo1 finretardo RETURN Comando_LCD: MOVFF DATO, DATOTEMP RRCF DATO RRCF DATO RRCF DATO RRCF DATO MOVFF DATO, PORTD BCF PORTD, RD4 BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 MOVFF DATOTEMP, PORTD BCF PORTD, RD4 BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 RETURN

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Dato_LCD:

MOVFF DATO, DATOTEMP RRCF DATO RRCF DATO RRCF DATO RRCF DATO MOVFF DATO, PORTD BSF PORTD, RD4 BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 MOVFF DATOTEMP, PORTD BSF PORTD, RD4 BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 RETURN Inicializa_LCD: MOVLW .137 MOVWF RTMUL CALL Delay1K MOVLW 0x02 MOVWF PORTD BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 MOVLW .187 MOVWF RTMUL CALL Delay1K MOVLW FUNCTION_SET IORLW LINES_5x7 MOVWF DATO CALL Comando_LCD MOVLW DISPLAY_CONTROL IORLW DON MOVWF DATO CALL Comando_LCD MOVLW CLEAR MOVWF DATO CALL Comando_LCD MOVLW DISPLAY_MODE IORLW INCREMENT MOVWF DATO CALL Comando_LCD RETURN

Las cuatro subrutinas son muy fáciles de entender, mas sin embargo, será tarea ex tra, ya que por motivos de tiempo y espacio, no podré hacer en este documento, solo explica37

ré su funcionamiento. La función Delay1K sirve para darnos un retardo de 1000 ciclos de máquina (4 de oscilador principal). Esta función recibe un parámetro dentro del registro RTMUL que será el multiplicador, entonces será un retardo de RTMUL por mil ciclos de máquina. La subrutina Comando_LCD recibe un parámetro en el registro DATO y lo escribe en el LCD en forma de comando. La subrutina Dato_LCD también recibe un parámetro en el re gistro DATO pero este lo escribirá en el LCD como un DATO y se mostrará. La subrutina Inicializa_LCD no recibe parámetros. Sirve para configurar el LCD como un Display LCD de 16x2, de matriz de 5x7 y de incremento automático. No se mostrará el cursor y no parpadeará el caracter. Si se necesitan estas funciones, cambiarlas en esta subrutina. Procedimiento para escribir en el LCD: 1. Inicializar el LCD. 2. Limpiar pantalla. 3. Moverse a la posición deseada. 4. Escribir. Bueno, entonces hagamos un pequeño programa que muestre HOLA en la pantalla pero antes mencionaré que se conectará al puerto D. Ejemplo 1: Mostrar HOLA en el LCD de 16x2. Solución: Utilizar las funciones explicadas anteriormente, así como el procedimiento. ; *** Aquí van los registros de memoria *** ; *** Saltaremos esta parte de la plantilla *** ; *** Aquí van las subrutinas o funciones del LCD *** main: CLRF WREG MOVLW H'0F' MOVWF ADCON1 CLRF TRISD CLRF PORTD CALL Inicializa_LCD ;Inicializamos el LCD. MOVLW CLEAR ;Instrucción para limpiar en el LCD (ver LCD.INC). MOVWF DATO ;Movemos al parámetro DATO. CALL Comando_LCD MOVLW DDRAM_L1 ;Instrucción para moverse a la línea 1 ADDLW .6 ;Sumamos 6 para desplazarnos 6 caracteres y centrar el texto. MOVWF DATO ;Movemos al parámetro DATO. CALL Comando_LCD MOVLW 'H' MOVWF DATO CALL Dato_LCD MOVLW 'O'

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ciclo

MOVWF DATO CALL Dato_LCD MOVLW 'L' MOVWF DATO CALL Dato_LCD MOVLW 'A' MOVWF DATO CALL Dato_LCD CLRF PORTD ;Limpiamos el puerto D. GOTO ciclo END

Se puede observar que lo más complicado de entender son los comandos, los datos se mandan consecutivamente sin mayor problema. Un punto importante es que se realizó una suma de 6 para desplazar la memoria y centrar el texto. Si no hubiéramos hecho esta suma, el texto hubiera aparecido desde el primer carácter en el LCD. Ahora veamos las conexiones del LCD. El LCD tiene dos pines de alimentación, uno de contraste, tres de control, ocho de datos y dos extras en caso de que tenga luz de fondo (back light). VSS y VDD se conectan a +5V y tierra, y el contraste VEE se conecta a un potenciómetro de 10KΩ, el pin 4 de control RS (decide si es dato o comando) a RD4, el pin 5 de control RW (lectura / escritura) va conectado a RD5 o a tierra, el pin 6 de control E (habilitado) a RD6. De los siguientes ocho pines de datos solo se utilizarán los últimos 4 (D4, D5, D6, D7) que van conectados a RD0, RD1, RD2, y RD3; los pines D0, D1, D2 y D3 no se conectan. En caso de luz de fondo se conectaran a +5V y tierra los últimos pines. El siguiente diagrama muestra la forma de conexión del LCD alfanumérico de 16x2.

Forma de conectar el LCD alfanumérico de 16x2 sin luz de fondo.

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PROGRAMACIÓN CON INTERRUPCIONES En este capítulo veremos la programación con interrupciones, veremos más profundamente las direcciones de los vectores de interrupción y las rutinas ISRL e ISRH. Veremos los registros INTCON y RCON que son los relacionados con las interrupciones. Primero explicaré que es una interrupción. Básicamente es una petición que se le ha ce al microprocesador o microcontrolador (no son lo mismo) para que deje la tarea principal y haga una tarea específica. Un ejemplo de una interrupción es el RESET, que deja la tarea principal para reiniciar la memoria del microcontrolador.

Clasificación de las interrupciones Se pueden clasificar las interrupciones de tres formas distintas: Por enmascaramiento, por prioridad y por su locación.

Clasificación por enmascaramiento Hay dos tipos de interrupciones: enmascarables y no enmascarables. 1. Las interrupciones enmascarables son aquellas donde el microcontrolador puede decidir si la puede atender o no (enmascara la interrupción). 2. Las interrupciones no enmascarables son aquellas que forzosamente se tienen que atender, por ejemplo, el RESET.

Clasificación por prioridad Hay dos tipos de interrupciones: de alta prioridad y de baja prioridad. 1. Las interrupciones de alta prioridad son aquellas que no pueden interrumpirse mientras son atendidas. 2. Las interrupciones de baja prioridad si pueden interrumpirse por otras mientras son atendidas, mas sin embargo su tiempo de respuesta es más amplio que el de una de alta prioridad.

Clasificación por locación Hay tres tipos de interrupciones: Internas, cambio de flanco y externas. 1. Las interrupciones internas son las que se provocan por los dispositivos embebidos en el microcontrolador, como son temporizadores, ADC, USB, USART, Comparadores, etc. 2. La interrupción por cambio de flanco es aquella que se activa al cambiar el estado del 40

nibble alto del puerto B. 3. Las interrupciones externas son las que se provocan al activar los tres primeros pines del puerto B (RB0, RB1 y RB2); se identifican como INT0, INT1 e INT2. INT0 siempre es de alta prioridad.

Vectores de interrupción Antes de comenzar, explicaré que es un vector. En algunos lenguajes de programación como C ANSI, C++, BASIC, etc, se pueden realizar vectores de datos y se manejan los datos a través de un apuntador, el cual contiene una dirección de memoria. Nosotros nos referiremos a un vector de interrupción a la posición de memoria a la cual el microcontrolador se va a referir cuando se realice una interrupción. En los microcontroladores PIC18 hay 3 vectores de interrupción: RESET, alta prioridad y baja prioridad. Abajo explicare sus direcciones: 0x0000

MCLR

Vector de interrupción de RESET.

0x0008

ISRH

Vector de interrupción de alta prioridad.

0x0018

ISRL

Vector de interrupción de baja prioridad.

Estas direcciones se cargan automáticamente en el stack de direcciones al realizarse una interrupción. Mas sin embargo, cuando trabajamos con el BOOTLOADER, estas direcciones cambian. 0x1000

REMAPED MCLR

Vector remapeado de RESET.

0x1008

REMAPED ISRH

Vector remapeado de alta prioridad.

0x1018

REMAPED ISRL

Vector remapeado de baja prioridad.

Como observamos, son las que están en nuestra plantilla. Podríamos hacer la rutina de interrupción en esta dirección pero el espacio es muy pequeño, lo que realizamos es un salto a las rutinas llamadas main, ISRH e ISRL. En estas rutinas, ya podemos extendernos lo que sea necesario, siempre y cuando nos alcance la memoria de programa del microcontro lador PIC. Declaramos dichos vectores con CODE o con ORG como ya lo habíamos mencionado anteriormente. REMAPED_RESET_VECTOR CODE 0x1000 goto main ;saltamos a la rutina main.

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Configurar las interrupciones Las interrupciones se configuran cambiando sus bits específicos en los registros de interrupción INTCON, INTCON2, INTCON3, PIR1, PIR2, IPR1, PIR2, PIE1 y PIE2. Para las interrupciones externas y de cambio de flanco se usan solo los tres primeros registros men cionados anteriormente. La única interrupción que no se configura es RESET. El método que se utiliza es el siguiente: 1. Borramos la bandera (FLAG) de interrupción. 2. Le damos una prioridad ya sea alta o baja, excepto INT0 que es de alta prioridad. 3. Habilitamos la interrupción. 4. Habilitamos las interrupciones globales con RCON. 5. Habilitar las prioridades globales de las interrupciones con INTCON. Las interrupciones globales son todas aquellas interrupciones enmascarables que hay dentro del microcontrolador. Se activan colocando el bit IPEN del registro RCON en uno. Las prioridades globales se activan colocando en uno el bit GIEH para las interrupciones de alta prioridad y GIEL para las interrupciones de baja prioridad o ambas del registro INTCON. Las interrupciones externas tienen que configurar también el flanco en el cual estas trabajan; este flanco puede ser de subida o de bajada, esto significa que al presionar un botón, el voltaje cambia de bajo a alto para subida o de alto a bajo para bajada. Una configuración adicional es el uso de resistencias PULL-UP. Estas resistencias realizan que el puerto B siempre esté estado alto y evitan que se usen resistencias fuera del microcontrolador. Se activan colocando el bit RBPU en cero del registro INTCON2. Al utilizar estas resistencias, el flanco de las interrupciones externas debe de ser de bajada y el botón debe de estar conectado a tierra para hacer un cambio a estado bajo. Para mayor referencia de los registros INTCON, RCON y los demás mencionados anteriormente, revisar el manual.

Revisar las interrupciones Cuando una interrupción se ha realizado, se enciende la bandera (FLAG) respectiva de cada interrupción. Dependiendo de la configuración verificamos que se ha realizado la interrupción en las rutinas ISRH o ISRL. La interrupción externa INT1 tiene su bandera (FLAG) en INTCON. El bit se llama INT0IF y está en cero mientras no se ha producido la interrupción y cambia a uno cuando se ha realizado. Una acción muy importante es borrar la bandera de forma manual para evitar que se realice el proceso de interrupción cuando no se ha interrumpido el microcontrolador por esta interrupción.

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Ejemplo: Revisar si se realizó la interrupción INT1 como interrupción de baja prioridad. ISRL: movff STATUS,STATUS_TEMP movff WREG,WREG_TEMP movff BSR,BSR_TEMP

;guarda el registro de estado ;guarda el registro de trabajo ;guarda el registro BSR

btfss INTCON3, INT1IF ;Revisar si se realizó por INT1 goto finintl ;No se realizó por INT1 ;si se realizó por INT1 bcf INTCON3, INT1IF ;Borrar la bandera ;Seguir con el proceso de interrupción. finintl movff BSR_TEMP,BSR movff WREG_TEMP,WREG movff STATUS_TEMP,STATUS retfie

;restaura el registro BSR ;restaura el registro de trabajo ;restaura el registro de estado

Como podemos observar, hay que conservar el código que recupera los estados de BSR, WREG y STATUS, ya que son necesarios para otras operaciones. Observamos también que se utilizó el comparador de bits BTFSS y el cambio de estado de bit a cero con la instrucción BCF. Si hubiera más interrupciones habría que hacer el mismo procedimiento para cada una de ellas.

Interrupciones externas En este apartado me enfocaré solamente en las interrupciones externas. Realizaré el código de configuración de las tres interrupciones y posteriormente realizaré su verificación en las subrutinas ISRH e ISRL. Ejemplo 1: Realizar la configuración de las interrupciones externas con resistencias de pull-up y flanco de bajada. INT1 es de alta prioridad e INT2 es de baja prioridad. Colocar el Puerto C como salida. Solución 1: Realizar el procedimiento de configuración de las interrupciones tomando en cuenta que INT0 siempre es de alta prioridad. Colocar el puerto B como entrada y el puerto C como salida colocando TRISB en uno y TRISC en cero.

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main:

clrf WREG movlw H'0F' movwf ADCON1 ;configuramos los puertos como digitales. setf TRISB ;Puerto B como entrada. clrf TRISC ;Puerto C como salida. clrf PORTC ;Puerto C apagado.

; *** Configuramos las interrupciones *** ;INT0 BCF INTCON, INT0IF ;Limpiamos la bandera IF. BCF INTCON2, INTEDG0 ;Flanco de bajada. BSF INTCON, INT0IE ;Habilitamos la interrupción. ;INT1 BCF INTCON3, BCF INTCON2, BSF INTCON3, BSF INTCON3,

INT1IF ;Limpiamos la bandera IF. INTEDG1 ;Flanco de bajada. INT1IP ;INT1 de alta prioridad (IP=1). INT1IE ;Habilitamos la interrupción.

;INT2 BCF INTCON3, BCF INTCON2, BCF INTCON3, BSF INTCON3,

INT2IF ;Limpiamos la bandera IF. INTEDG2 ;Flanco de bajada. INT2IP ;INT2 de baja prioridad (IP=0). INT2IE ;Habilitamos la interrupción.

;Resistencias de PULL-UP BCF INTCON2, RBPU ;Interrupciones Globales BSF RCON, IPEN ;Habilitamos las interrupciones globales. BSF INTCON, GIEH ;Habilitamos las interrupciones globales de alta prioridad. BSF INTCON, GIEL ;Habilitamos las interrupciones globales de baja prioridad. ciclo goto ciclo ;ciclo infinito END

Del ejemplo anterior marque las configuraciones alta y baja prioridad. Ver como cambia BSF por BCF. Ejemplo 2: Usar INT0 para encender RC0, INT1 para encender RC1 e INT2 para apagar ambos bits. Solución 2: Verificar las interrupciones en las rutinas de alta y baja prioridad con BTFSS. Utilizar BCF y BSF para apagar y encender bits.

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ISRH: btfss INTCON, INT0IF ;Revisamos si se produjo INT0. goto revisaint1 bcf INTCON, INT0IF ;Limpiamos la bandera. bsf PORTC, RC0 ;Encendemos RC0. revisaint1 btfss INTCON3, INT1IF ;Revisamos si se produjo INT1. goto finisrh bcf INTCON3, INT1IF ;Limpiamos la bandera. bsf PORTC, RC1 ;Encendemos RC1. finisrh retfie FAST ISRL: movff STATUS,STATUS_TEMP movff WREG,WREG_TEMP movff BSR,BSR_TEMP

;guarda el registro de estado ;guarda el registro de trabajo ;guarda el registro BSR

btfss INTCON3, INT2IF ;Revisar si se realizó por INT1 goto finisrl ;No se realizó por INT1 bcf INTCON3, INT2IF ;Borrar la bandera clrf PORTC ;Apagamos el puerto finisrl movff BSR_TEMP,BSR movff WREG_TEMP,WREG movff STATUS_TEMP,STATUS retfie

;restaura el registro BSR ;restaura el registro de trabajo ;restaura el registro de estado

En este ejemplo vemos el cambio de verificación entre rutinas de baja y alta prioridad y la forma en la que se realizan los procedimientos requeridos para sus tareas respectivas.

Interrupción del puerto B por cambio de flanco Esta interrupción se activa cuando cambiamos el estado del nibble alto del puerto B (RB4, RB5, RB6 y RB7). Se activa cuando pasamos de estado bajo a alto y cuando pasamos de estado alto a bajo, por eso su nombre de cambio de flanco. La interrupción al igual que las interrupciones externas, se configura y se le asigna prioridad sus respectivos bits y según su prioridad, se verifica con su bandera (RBIF). Ejemplo 1: Configurar la interrupción de cambio de flanco como interrupción de alta prioridad. Utilizar resistencias de PULL-UP. Configurar el puerto C como salida. Solución 1: Realizar el procedimiento para configurar interrupciones. Se tiene que configurar el puerto B como entrada.

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main:

clrf WREG movlw H'0F' movwf ADCON1 ;Configuramos todos los puertos digitales. setf TRISB ;Puerto B como entrada. clrf TRISC ;Puerto C como salida. clrf PORTC ;Apagamos el puerto.

;Configuración de las interrupciones ;Interrupción de cambio de flanco bcf INTCON, RBIF ;Limpiamos la bandera. bsf INTCON2, RBIP ;Le asignamos prioridad alta. bsf INTCON, RBIE ;Habilitamos la interrupción. ;Ressitencias de PULL-UP bcf INTCON2, RBPU ;Habilitamos las resistencias de pull up. ;Interrupciones globales bsf RCON, IPEN ;Habilitamos prioridades en interrupciones. bsf INTCON, GIEH ;Habilitamos la interrupciones de alta prioridad. ;No es necesario habilitar las interrupciones globales de baja prioridad ;por que no las usaremos. ciclo

goto ciclo ;ciclo infinito

Como observamos en los comentarios, no activamos las interrupciones de baja prioridad ya que no las vamos a usar. Ejemplo 2: Revisar si se provocó una interrupción por cambio de flanco. Si sucedió, verificar que botón fue apretado. RB4 encenderá o apagará según el estado de RC0, RB5 encenderá o apagará según el estado de RC1, RB6 cambiará el estado de cada Led y RB7 apagará los Leds. Solución 2: Verificar con BTFSS que haya sucedido la interrupción y con BTFSC verificar que botón está en cero (estado apretado). Tomar en cuenta que se utiliza lógica negativa por el uso de las resistencias de PULL-UP. IRSH:

btfss INTCON, RBIF ;Verificar si se produjo la interrupción RB. goto finisrh ;Ir al final de la rutina de interrupción. bcf INTCON, RBIF ;Borrar la bandera. btfsc PORTB, RB4 ;Verificar si se apretó el botón RB4. goto revisarb5 ;Revisar el siguiente botón. btg PORTC, RC0 ;Cambiar el estado de RC0 goto finisrh ;Ir al final de la rutina de interrupción. revisarb5 btfsc PORTB, RB5 ;Verificar si se apretó el botón RB5. goto revisarb6

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btg PORTC, RC1 goto finisrh revisarb6 btfsc PORTB, RB6 ;Verificar si se apretó el botón RB6. goto revisarb7 btg PORTC, RC0 ;Cambia el estado de RC0. btg PORTC, RC1 ;Cambia el estado de RC1. goto finirsh revisarb7 btfsc PORTB, RB7 ;Verificar si se apretó el botón RB7. goto finisrh ;Ir al final de la rutina de interrupción. clrf PORTC finisrh retfie FAST

Como podemos observar, además de preguntar por la interrupción, hay que pregun tar por el botón que se ha apretado. Como usamos lógica negativa, cuando se presiona un botón, el bit queda en estado bajo y el microcontrolador lo reconoce como cero lógico. ¿Qué pasa si se aprietan dos botones al mismo tiempo? Pues viendo el algoritmo, el más bajo será el que reconozca como apretado, el otro, será desechado. También podríamos usar operaciones AND para ver si se apretaron dos al mismo tiempo. Sin embargo por falta de espacio y de tiempo, será tarea adicional del lector hacerlo. A partir de ahora, todo lo que veamos será programado con interrupciones. Todos los módulos embebidos en el microcontrolador tienen interrupciones y se verificarán y configurarán exactamente igual que como lo hicimos con estas dos interrupciones.

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PROGRAMACIÓN DE HARDWARE INTERNO Y EXTERNO En este capítulo enseñaré a programar hardware externo e interno. Como hardware externo, enseñaré el uso de Display de 7 segmentos, teclado matricial de 4x4 y como conec tar transistores, puente H y compuertas lógicas con el PIC18F4550. Como hardware interno enseñaré a programar los temporizadores y contadores, así como el módulo ADC.

Tablas Antes de comenzar, me gustaría ver un tema un poco complicado pero que nos ahorrará mucho código a la hora de realizar codificaciones: Las tablas. ¿Qué son las tablas? Son estructuras de datos guardados en la memoria de progra ma ROM (flash en el caso de PIC18F). Es una alternativa a los apuntadores, ya que el uso de apuntadores es más complicado aún que las tablas. Esto también nos ayuda a ahorrar memoria RAM, pues es bastante reducida en caso de microcontroladores PIC18. ¿Cómo funciona una tabla? Realizamos retorno de literales ordenadas una tras otra, y saltamos las instrucciones necesarias para obtener el resultado requerido. Para realizar esta operación utilizamos el registro PC (Program Counter) que es registro que maneja la memoria de programa. Le sumaremos al PCL (Program Counter Low Byte) el número de instrucciones que queremos que salte, pero tomando en cuenta que cada instrucción toma 2 direcciones de memoria, entonces deberán de ser el número de saltos por dos. Tomar en cuenta que si multiplicamos por dos, el número máximo de saltos deberá ser de 127. Para realizar una tabla utilizaremos el registro W para colocar el número de instrucciones que deseamos saltar y realizaremos una subrutina que realice este procedimiento. Ejemplo 1: Realizar una tabla que retorne el número en BCD (Código para display de 7 Segmentos) del 0 al 9. Solución 1: Realizar una subrutina que realice la suma al registro PCL y retorne el número en BCD. tabla_bcd: mullw H'02' movf PRODL, W ;Movemos el resultado de la multiplicación a W addwf PCL, F ;Hacer la suma de W con PCL y guardarla en el mismo registro PCL retlw H'3F' ;Cero en BCD retlw H'06' ;Uno en BCD retlw H'5B' ;Dos en BCD

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retlw retlw retlw retlw retlw retlw retlw

H'4F' H'66' H'6B' H'7B' H'87' H'EF' H'6F'

;Tres en BCD ;Cuatro en BCD ;Cinco en BCD ;Seis en BCD ;Siete en BCD ;Ocho en BCD ;Nueve en BCD

Como vemos, es fácil realizar la tabla, pero lo difícil es colocarla en el lugar correcto del código para que funcione, ya que el PCL es 1 byte (8 bits) y solo podrá contar hasta el 255. No habrá problema si estamos en un lugar que esté entre el 0 y el 246 de PCL, pero si lo hará si rebasamos este límite. Es recomendable hacer tablas pequeñas y colocadas exac tamente al principio del código (Antes de las rutinas de Interrupción). Ahora veamos como recuperar el código. Solo colocaré el algoritmo. Ejemplo 2: Realizar el algoritmo de interrupción de INT0. Para que cada vez se presione, aumente un contador hasta el 9, llegando a este punto, reiniciarlo. Mostar el resultado en BCD en el puerto D. Solución 2: Realizar el algoritmo en ISRH comprobando la interrupción INT0, realizando comparaciones, incrementos y llamando a la tabla tabla_bcd realizada anteriormente. ISRH: btfss INTCON, INT0IF ;Comprobar si se realizó la interrupción. goto finisrh bcf INTCON, INT0IF ;Limpiar la bandera movlw H'09' cpfseq CONTADOR goto aumenta clrf CONTADOR ;Coloca cero en contador. goto muestra aumenta incf CONTADOR muestra movf CONTADOR, W ;Copiamos el contenido de CONTADOR a W. call tabla_bcd ;Llamar a la tabla. movwf PORTD ;Colocar el valor devuelto de la tabla en PORTD. finisrh retfie FAST

Con este pequeño algoritmo, hemos realizado un contador con interrupciones y un display de 7 segmentos. Nota 1: Como estamos usando lógica positiva, solo podemos usar un display de 7 segmentos de cátodo común. Utilizar lógica negativa en la tabla para usar un display de ánodo común o utilizar un inversor externo 74LS04 o 74HS04. Nota 2: PRECAUCIÓN, el PIC18F4550 solo puede manejar corrientes inferiores a 49

los 25mA, si superamos esta corriente podemos quemar el pin, puerto o todo el microcontrolador. Para realizar operaciones con más corrientes utilizar BUFFER de corriente (74LS245), Inversores (74LS04) o transistores en forma de interruptor.

Teclado Matricial El teclado matricial que demostraré en este apartado, es uno de 4x4 (16 teclas). Utilizaremos para su decodificación la interrupción de cambio de nivel y la mitad del puerto B como salida. Este teclado tiene 4 filas y cuatro columnas, lo cual nos da un número de 8 líneas de datos (cables de alimentación). Todas las lineas de alimentación del teclado irán al puerto B. La mitad alimentará al teclado y la otra mitad realizará la interrupción de cambio de nivel cuando una tecla se presione, para ello es necesario activar las resistencias de PULL-UP y colocar el primer nibble en cero. Cuando se realice una interrupción se tendrá que colocar el puerto en 1 e ir cambiando el cero de lugar hasta obtener la tecla que se presionó. La comprobación se hace en cero por el uso de resistencias de PULL-UP, entonces se utiliza la lógica negativa. Procedimiento: 1. El primer paso es colocar en cero el nible bajo o todo el puerto B. 2. Al presionar una tecla se interrumpe el microcontrolador. 3. Colocar el nible bajo en uno o todo el puerto B. 4. Colocar un cero en el bit 0 del puerto B. Si está la tecla, verificar el código en el nibble alto para decodificarla y finalizar, en caso contrario, seguir al paso 5. 5. Colocar un cero en el bit 1 del puerto B. Si está la tecla, verificar el código en el nibble alto para decodificarla y finalizar, en caso contrario, seguir al paso 6. 6. Colocar un cero en el bit 2 del puerto B. Si está la tecla, verificar el código en el nibble alto para decodificarla y finalizar, en caso contrario, seguir al paso 7. 7. Colocar un cero en el bit 3 del puerto B. Decodificar la tecla usando el nibble alto. Si no se encuentra, se ha dejado de apretar la tecla, entonces, salir. Recordemos que al dejar de presionar la tecla se vuelve a realizar la interrupción por el cambio de flanco, en este caso, no decodificaremos nada y tenemos que salir sin mostrar nada. Para decodificar las teclas se verifica que pin se apaga. Utilizar el nibble bajo como multiplicador el nibble alto como sumador. El nible bajo codifica filas y el alto codifica columnas. Ejemplo: La tecla 8 está en la posición 9 tomando como referencia la posición inicial como cero (es la décima tecla); está en la fila 3 columna 2. Encontraremos presionada la tecla cuando el cero esté en RB2 (fila 3) y el pin que se activará será RB5 (columna 2). Entonces tendríamos que realizar una multiplicación de filas – 1 por cuatro (número de filas) y sumar columnas – 1. Tecla = ((Columnas – 1) * 4)+ (Filas – 1) = (3 – 1) * 4 + (2 – 1) = (2 * 4) + 1 = 8 + 1 = 9. 50

Si realizamos una tabla con valores ASCII (diferentes a los BCD) y recorremos el número de tecla y lo mostramos en el LCD alfanumérico, tendremos las teclas decodificadas. Aquí dejo una imagen del teclado matricial para que vean cuales son las teclas que tiene y cual es el orden que tienen cada una de ellas.

En el mercado se puede encontrar el teclado matricial con letras en vez de los símbolos de operaciones aritméticas, en su lugar, letras A, B, C, D, * en vez de ON/C y # en vez de igual. Sin embargo, dependiendo de la codificación que le demos será la ejecución que realizará. En nuestro caso, solo se mostrará la tecla en el LCD alfanumérico. Realicemos un programa completo. En este programa pondremos a prueba todo lo aprendido en los temas anteriores y algo de imaginación, así como algunos trucos para su realización. Ejemplo 1: Realizar el programa de decodificación del teclado matricial en una interrupción de cambio de flanco de alta prioridad, realizar la tabla de decodificación de código ASCII para el teclado mostrado arriba y el código para mostrar en el LCD. Solución 1: Realizar un programa completo que incluya tablas, LCD, variables e interrupciones. La decodificación se deberá realizar con el procedimiento mencionado anteriormente. Nota: Para evitar perdernos en el programa, ordenaremos las instrucciones en subrutinas. De ahora en adelante el lector debería tomar este hábito para hacer el código más e legante.

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;*********************************************************************** ; Autor: Francisco Javier García Olmos * ; Fecha: 11 de Enero de 2012 * ; Archivo: teclado.asm * ; Descripción: Programa para decodificar el teclado matricial * ;*********************************************************************** LIST P=18F4550, F=INHX32 #include #include ;****************************************************************************** ;Bits de configuración CONFIG PLLDIV = 5 CONFIG CPUDIV = OSC1_PLL2 CONFIG USBDIV = 2 CONFIG FOSC = HSPLL_HS CONFIG FCMEN = OFF CONFIG IESO = OFF CONFIG PWRT = OFF CONFIG BOR = ON CONFIG BORV = 3 CONFIG VREGEN = ON config WDT = OFF config WDTPS = 32768 config MCLRE = ON config LPT1OSC = OFF config PBADEN = OFF config CCP2MX = ON config STVREN = ON config LVP = OFF config ICPRT = OFF config XINST = OFF config CP0 = OFF config CP1 = OFF config CP2 = OFF config CP3 = OFF config CPB = OFF config CPD = OFF config WRT0 = OFF config WRT1 = OFF config WRT2 = OFF config WRT3 = OFF config WRTB = OFF config WRTC = OFF config WRTD = OFF config EBTR0 = OFF config EBTR1 = OFF config EBTR2 = OFF config EBTR3 = OFF config EBTRB = OFF ;******************************************************************************

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;****************************************************************************** ; Definición de variables ; Variables definidas si se utiliza la interrupción de baja prioridad UDATA WREG_TEMP RES STATUS_TEMP RES BSR_TEMP RES

1 1 1

;variable en RAM para guardar contexto ;variable en RAM para guardar contexto ;variable en RAM para guardar contexto

UDATA_ACS DATO RTMUL RETARDO1 RETARDO2 CONTADOR1 PUERTO TECLA FILAS COLUMNAS ESTADO

RES RES RES RES RES RES RES RES RES RES

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

RESET_VECTOR CODE 0x0000 goto main REMAPED_RESET_VECTOR CODE 0x1000 goto main REMAPED_HIGH_VECTOR CODE 0x1008 bra ISRH REMAPED_LOW_VECTOR CODE 0x1018 bra ISRL CODE 0x102A tabla_cadena1: mullw 02h movf PRODL, W addwf PCL, F retlw 'T' retlw 'E' retlw 'C' retlw 'L' retlw 'A' retlw ' ' retlw 'P' retlw 'R' retlw 'E' retlw 'S' retlw 'I' retlw 'O' retlw 'N' retlw 'A' retlw 'D' retlw 'A'

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retlw H'00' ;Cero es el fin de cadena (Caracter nulo). tabla_teclas: mullw 02h movf PRODL, W addwf PCL, F retlw '7' retlw '8' retlw '9' retlw '/' retlw '4' retlw '5' retlw '6' retlw 'X' retlw '1' retlw '2' retlw '3' retlw '-' retlw 'C' retlw '0' retlw '=' retlw '+' ISRH: ; *** Interrupción de alta prioridad btfss INTCON, RBIF goto finisrh ;ha entrado la interrupción bcf INTCON, RBIF ;Limpiar la bandera de interrupción clrf TECLA clrf FILAS clrf COLUMNAS movlw H'04' movwf CONTADOR1 movlw b'11111110' ;Número para comprobar la primer columna movwf ESTADO ;Registro para comprobar columnas leepuerto movf ESTADO, W movwf PORTB movff PORTB, PUERTO swapf PUERTO, F ;Cambiamos los nibles movlw H'F0' iorwf PUERTO, F ;Solo nos interesa el nible bajo, pero todo es lógica ;negativa se usa Inclusive OR comf PUERTO, F ;Realizamos el complemento para usar lógica positiva. ;Iniciamos el test tstfsz PUERTO goto nocero ;Hay tecla apretada rlncf ESTADO, F ;Nos pasamos a la siguiente columna decfsz CONTADOR1 goto leepuerto ;el contador es mayor a cero (VERDAD) clrf PORTB goto finisrh ;Ya no hay más que leer (FIN) nocero movf CONTADOR1, W sublw H'04' ; Contador es el inverso de las columnas, le restamos 4 ;y nos queda COLUMNAS -1 movwf COLUMNAS ; Tenemos COLUMNAS - 1 btfss PUERTO, 0 ;Comprueba si fue la fila 1

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goto comp1 movlw H'00' movwf FILAS ;Fila 1 - 1 (0) goto muestra comp1

comp2

btfss PUERTO, 1 ;Comprueba si fue la fila 2 goto comp2 movlw H'01' ;Fila 2 - 1 (1) movwf FILAS goto muestra btfss PUERTO, 2 ;Comprueba si fue la fila 3 goto comp3 movlw H'02' movwf FILAS ;Fila 3 - 1 (2) goto muestra

comp3

btfss PUERTO, 3 ;Comprueba si fue la fila 4 goto finisrh movlw H'03' movwf FILAS ;Fila 4 - 1 (3) muestra movlw H'04' mulwf COLUMNAS ;(Columnas -1) * 4 movf PRODL, W addwf FILAS, W ;(Columnas -1) * 4 + (Filas -1) movwf TECLA movlw DDRAM_L2 addlw H'08' movwf DATO call Comando_LCD movf TECLA, W call tabla_teclas ;Decodificar la tecla movwf DATO ;Mostrar la tecla decodificada call Dato_LCD clrf PORTB finisrh retfie FAST ISRL: movff STATUS,STATUS_TEMP movff WREG,WREG_TEMP movff BSR,BSR_TEMP ;

;guarda el registro de estado ;guarda el registro de trabajo ;guarda el registro BSR

*** Interrupción de baja prioridad *** movff BSR_TEMP,BSR movff WREG_TEMP,WREG movff STATUS_TEMP,STATUS retfie

;restaura el registro BSR ;restaura el registro de trabajo ;restaura el registro de estado

Delay1K: retardo0 DECFSZ RTMUL goto retardo1 goto finretardo

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retardo1 MOVLW .100 MOVWF RETARDO1 ciclo1 DECFSZ RETARDO1 GOTO retardo2 GOTO retardo0 retardo2 MOVLW .10 MOVWF RETARDO2 ciclo2 DECFSZ RETARDO2 GOTO ciclo2 GOTO ciclo1 finretardo RETURN Comando_LCD: SWAPF DATO, W MOVWF PORTD BCF PORTD, RD5 BCF PORTD, RD4 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 MOVFF DATO, PORTD BCF PORTD, RD5 BCF PORTD, RD4 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 RETURN Dato_LCD: SWAPF DATO, W MOVWF PORTD BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD4 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 MOVFF DATO, PORTD BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD4 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 MOVWF RTMUL CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 RETURN

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Inicializa_LCD: MOVLW .137 MOVWF RTMUL CALL Delay1K MOVLW 0x02 MOVWF PORTD BCF PORTD, RD5 BSF PORTD, RD6 MOVLW .60 CALL Delay1K BCF PORTD, RD6 MOVLW .187 MOVWF RTMUL CALL Delay1K MOVLW FUNCTION_SET IORLW LINES_5x7 MOVWF DATO CALL Comando_LCD MOVLW DISPLAY_CONTROL IORLW DON MOVWF DATO CALL Comando_LCD MOVLW CLEAR MOVWF DATO CALL Comando_LCD MOVLW DISPLAY_MODE IORLW INCREMENT MOVWF DATO CALL Comando_LCD RETURN Cadena_LCD: ;Subrutina para enviar una cadena al LCD. clrf CONTADOR1 ciclocadena movf CONTADOR1, W ;Colocamos el contenido de contador en W call tabla_cadena1 ;Llamamos a la tabla movwf DATO ;Colocamos el retorno en DATO tstfsz DATO ;Comprueba que no haya caracter nulo goto enviacadena goto fincadena enviacadena call Dato_LCD ;Enviamos el dato al LCD incf CONTADOR1 ;Incrementamos el contador goto ciclocadena fincadena return Configura_Puertos: ;Subrutina para configurar los puertos movlw H'0F' movwf ADCON1 movlw H'F0' ;mitad del puerto de salida, la otra mitad de entrada (para las ;interrupciones) movwf TRISB clrf TRISD clrf PORTD return Configura_Interrupciones: ;Subrutina para configurar interrupciones ;Interrupción de cambio de flanco bcf INTCON, RBIF ;Limpiamos la bandera.

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main:

bsf INTCON2, RBIP ;Le asignamos prioridad alta. bsf INTCON, RBIE ;Habilitamos la interrupción. return clrf WREG call Configura_Puertos call Configura_Interrupciones call Inicializa_LCD movlw DDRAM_L1 movwf DATO call Comando_LCD call Cadena_LCD ;Ressitencias de PULL-UP bcf INTCON2, RBPU ;Habilitamos las resistencias de pull up. ;Interrupciones globales bsf RCON, IPEN ;Habilitamos prioridades en interrupciones. bsf INTCON, GIEH ;Habilitamos la interrupciones de alta prioridad.

ciclo

goto ciclo END

La tabla de teclas es para el teclado mostrado en la figura anterior, hay teclados co merciales diferentes con diferentes teclas como ya se mencionó anteriormente; hay que cambiar el orden de las teclas para esos teclados. Posiblemente se te haga difícil de entender este programa por su lógica, pero está comprobado, lo armé físicamente y lo simulé en el programa Proteus 7 (Software de simulación), con un PIC18F4620 parecido al PIC18F4550. Muestro la imagen siguiente de la simu lación.

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Así como está el programa, no funciona en el software Proteus 7, necesitas cambiar las direcciones de interrupción como si no tuviera bootloader. Cambiando eso, funciona perfectamente.

Temporizadores y contadores El PIC18F4550 tiene 4 temporizadores (TIMER) con funciones diferentes pero muy parecidas entre si. Podemos utilizar el Timer como contador de eventos externos, lo explicaré más adelante, ya que explicaré su registro de configuración. En este manual solo explicaré dos Timer (Timer 0 y Timer 1), explicaré su funcionamiento, y explicaré como hacer un segundero, un contador de eventos externos y un generador de frecuencias. ¿Qué se puede hacer con un Timer? •

Generador de frecuencia.

•

Modulador de ancho de pulso (PWM).

•

Segundero.

•

Reloj con fecha a partir del segundero.

•

Medidor de frecuencia.

•

Medidor de capacitancia a partir del medidor de frecuencia.

•

Medidor de resistencia a partir del medidor de frecuencia.

•

Medidor de inductancias a partir del medidor de frecuencia.

•

Control de motores de CD a partir de PWM.

•

Control de servomotores a partir de PWM.

•

Muestreadores de datos a partir de ADC (ADC lo explicaré mas adelante).

•

Reloj de pulsos.

•

Dimmer Digital (Controlador de intensidad de luz de focos de CA).

•

Comunicación serial a partir del reloj de pulsos.

Por motivos de espacio y de tiempo no daré lo que es comunicación serial en este manual (USART, USB y otros más).

Registro de configuración Explicaré muy brevemente el registro de configuración del TIMER 0 llamado T0CON. Este registro controla el funcionamiento del Timer para usarse como temporizador o como contador, configura su prescaler y el número de bits a usar. El registro T0CON (para el timer 0) tiene los siguientes elementos: 59

bit 7 TMR0ON: Enciende o apaga el Timer. bit 6 T08BIT: En 1 configura el timer a 8 bits, en cero, lo configura a 16 bits. bit 5 T0CS: En uno, selecciona al pin RA4 como entrada de eventos, en cero, selecciona al oscilador principal para el retardo. bit 4 T0SE: Solo se usa para entrada de eventos de RA4, en uno, selecciona flanco de bajada, en cero, selecciona flancos de subida. bit 3 PSA: En 1 no asignamos prescaler, en cero, asignamos prescaler. bits 2 a 0 TOPS: Selector de prescaler en caso de que PSA sea cero. 111 = 1:256 110 = 1:128 Prescale value 101 = 1:64 Prescale value 100 = 1:32 Prescale value 011 = 1:16 Prescale value 010 = 1:8 Prescale value 001 = 1:4 Prescale value 000 = 1:2 Prescale value

Timers ¿Qué es un Timer? Es un contador de ciclos de máquina o contador de ciclos de un oscilador externo, que al desbordarse produce una interrupción. También puede contar pulsos externos. ¿Cómo funciona un Timer? Cuenta números del 0 al 255 cuando se configura en 8 bits (lo explico más adelante) o al 65536 en caso de configurarlo de 16 bits. Puede contar ciclos de máquina (en caso de usar el oscilador principal) o contar eventos externos (usando osciladores externos o pulsos de algún circuito externo como el famosisimo NE555, flip-flops, o simplemente botones PUSH) en un pin específico del cada timer. Cuando el timer llega a su cuenta máxima más uno (se desborda) activa una interrupción. Dicha interrupción, se puede utilizar como interrupción de alta prioridad o de baja prioridad (Ver tema configurar interrupciones). ¿Cómo usar un Timer? Antes de comenzar, vamos a definir un término que se llama prescaler, que es una división de frecuencia. Ejemplo, si tengo una frecuencia principal de 20MHz y un prescaler de 1, tengo la misma frecuencia final de 20MHz, si tengo el prescaler de 2, la frecuencia es de 10MHz, si tengo un prescaler de 4 tengo una frecuencia de 5MHz. Como se observa, el prescaler provoca que mis tiempos sean más largos y pueda alcanzar una cierta frecuencia más fácilmente. Para utilizar el timer vamos a recurrir nuevamente al número mágico # usado en retardos, pero con una pequeña variante, que es la multiplicación por el prescaler y la posibilidad de usar 16 bits.

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4∗presc∗( 2n −#) t= Fosc t∗Fosc n #=2 −( ) 4∗presc t∗48 MHz #=2n−( ) 4∗presc Donde: n es el número de bits, pueden ser 8 o 16. t es el tiempo del timer. Focs es la frecuencia del oscilador, en caso de bootloader es de 48MHz. Presc es el prescaler utilizado, este valor se puede proponer de 1 a 128. Ejemplo 1: Realizar el cálculo del número mágico para obtener un retardo de aproximadamente 1.25ms con 8 bits. Proponer el prescaler. Solución 1: Después de varios intentos, obtuve un prescaler de 64 para un buen número mágico no muy grande, pero tampoco muy pequeño. 1.25ms∗48MHz ) 4∗64 60000 #=256−( ) 256 #=256−243.37 #=21.62 #≈22 Este número será colocado en el registros TMR0L y colocar cero en TMR0H. En caso de ser un número de 16 bits, se debe de convertir en hexadecimal y el nibble alto deberá de colocarse en TMR0H y el nibble bajo deberá de colocarse en TMR0L. #=28−(

¿Cómo configuro el timer? Según el registro de configuración T0CON deberemos de colocar los siguientes valores: •

Encender el timer.

•

Configurarlo a 8 bits (para el ejemplo de 1.25ms).

•

Seleccionar el oscilador principal.

•

No importan los flancos. Colocar cero.

•

Asignar prescaler.

•

El prescaler es de 64.

El número que se debe de colocar en binario sería B'11000101' en hexadecimal nos quedaría 0xC5. 61

Ejemplo 2: Realizar el programa de configuración del Timer 0 a 8 bits para 1.25ms y realizar su interrupción de alta prioridad para cambiar el estado de RC0 en este tiempo. Solución 2: Configurar el programa con los números obtenidos anteriormente y configurar la interrupción del TIMER0. En la subrutina ISRH colocar la instrucción BTG para cambiar el estado de RC0. ISRH:

btfsc INTCON, TMR0IF ;compruebo que se realizó la interrupción. goto finisrh bcf INTCON, TMR0IF ;Limpio la bandera. btg PORTC, RC0 ;Cambio el estado del pin RC0. clrf TMR0H call Configura_Timer ;Configuro el timer nuevamente. finisrh retfie FAST Configura_Puertos: movlw H'0F' movwf ADCON1 ;Todos los puertos como digitales. clrf TRISC ;Puerto C como salida. clrf PORTC ;Apagamos el puerto C. return Configura_Interrupciones: bcf INTCON, TMR0IF ;Limpio la bandera. bsf INTCON2, TMR0IP ;Interrupción de alta prioridad. bsf INTCON, TMR0IE ;Habilito la interrupción. return Configura_Timer: clrf TMR0H movlw .22 movwf TMR0L movlw H'C5' movwf T0CON return main: clrf WREG call Configura_Puertos call Configura_Interrupciones call Configura_Timer bsf RCON, IPEN bsf INTCON, GIEH ciclo goto ciclo END

Como observamos en la rutina de interrupción, volvemos a configurar el Timer ya que, como mencioné anteriormente la interrupción se realiza cuando el contador vuelve a ce ro y debemos volver a cargar el número para que cuente nuevamente el ciclo de 1.25ms. Nota: El Timer 1 tiene una configuración muy parecida al TIMER 0, con la diferencia que el Timer 2 puede contener un oscilador externo en RC0 y RC1 para un conteo de eventos. Si colocamos un oscilador de baja frecuencia, podemos realizar un segundero. Recomiendo usar el de 32KHz (32768 Hz) y cargar en TMR1H 0x80 y TMR0L 0x00. Este programa lo explicaré en la sección segundero. 62

Contadores Los contadores de eventos son Timers que en vez de contar ciclos de oscilador, cuentan pulsos externos. Si contamos el número de pulsos en un segundo, tenemos un frecuenciometro; por el contrario, si queremos que a cierto número de cuentas se realice una interrupción, debemos de colocar un número en TMR0L para alcanzar dicha cuenta. En este caso, como no usamos oscilador interno, no dividimos la frecuencia en 4. Para configurar el contador en el registro T0CON debemos de considerar lo siguiente: •

Encender el Timer

•

Configurarlo a 8 o 16 bits.

•

Seleccionar eventos externos.

•

Seleccionar el flanco del pulso.

•

No asignar prescaler para tiempo real.

•

El prescaler es irrelevante por que no ha sido asignado.

Por lógica digital todos los valores irrelevantes los consideramos cero. El valor obtenido con flancos de subida es 0xF8. Ejemplo 1: Realizar un programa con TIMER0 que interrumpa al microcontrolador cuando sea apretado 5 veces un botón en RA4. La interrupción deberá ser de alta prioridad y el flanco deberá de ser de subida y al realizarse deberá de cambiar de estado RC0 de forma repetitiva. Tomar en cuenta que RA4 no tiene resistencias de PULL-UP ni PULL-DOWN. Solución 1: El número mágico deberá ser 251 para que cuando lleguemos a 255+1 se interrumpa el microcontrolador. El circuito externo deberá ser un push conectado a +5V con una resistencia de 1K a tierra. El nodo de la resistencia y botón, deberá ser llevado a RA4. ISRH: btfss INTCON, TMR0IF goto finisrh bcf INTCON, TMR0IF ;Limpiamos la bandera btg PORTC, RC0 ;Cambiar el estado. call Configura_Timer finisrh retfie FAST Configura_Puertos: movlw H'0F' movwf ADCON1 clrf TRISC ;Puerto C como salida clrf PORTC setf TRISA ;Puerto A como entrada return Configura_Interrupciones: bcf INTCON, TMR0IF ;Limpio la bandera. bsf INTCON2, TMR0IP ;Interrupción de alta prioridad.

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bsf INTCON, TMR0IE ;Habilito la interrupción. return Configura_Timer: clrf TMR0H movlw H'05' movwf TMR0L movlw H'F8' movwf T0CON return main: clrf WREG call Configura_Puertos call Configura_Interrupciones call Configura_Timer bsf RCON, IPEN bsf INTCON, GIEH ciclo goto ciclo

Como observamos es realmente similar a un temporizador, pero cambiando solo el número de T0CON. Como explique anteriormente podemos desactivar la interrupción y contar el número de pulsos en 1 seg. Leemos el registro TMR0L y/o TMR0H y con eso conseguimos realizar un frecuenciometro.

El Convertidor Analógico Digital El convertidor analógico digital (Analogic to Digital Converter ADC) es un módulo embebido en el microcontrolador y su función es realizar la cuantificación de niveles de voltaje en periodos de tiempo discretos (muestreo). Para los que no saben lo que hablo y como no daré clases de comunicaciones digitales o procesamiento digital de señales, lo explicaré con las palabras más concretas que se puedan: Cambia un valor de voltaje analógico en un valor digital en un pequeño instante. Para utilizar el convertidor analógico-digital (ADC) es necesario configurar tres registros: ADCON0, ADCON1 (ya usado anteriormente) y ADCON2. El más difícil de configurar y de entender es ADCON2, pues este registro configura tiempos de retardo para carga del capacitor de medición, tiempos de conversión y tiempos de digitalización; además de esto, tam bién configura la justificación del resultado. ADCON1 configura los puertos analógicos o digitales a usar como ya lo habíamos realizado anteriormente, así como fuentes de referencia en caso de usarlas. El registro ADCON0 configura el canal con el que se va a medir y pone en marcha la conversión. El resultado de la conversión puede ser justificado a la izquierda o derecha para obtener un resultado en 8 o 10 bits respectivamente en los registros ADRESH y ADRESL. Justificación a la derecha me da un resultado de 10 bits. ADRESH -> 0B00000011 ADRESL -> 0B11111111

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Los bits de mayor peso digital están en ADRESH y los demás están en ADRESL. Para la justificación a la izquierda tenemos lo siguiente: ADRESH -> 0B11111111 ADRESL -> 0B11000000 Los bits de mayor peso también están en ADRESH, y en ADRESL solo tenemos 3 bits que pueden ser descartados por tener menor peso digital, equivalentes a milivolts que podemos despreciar. En este caso solo haremos caso de ADRESH, que es un registro de 8 bits, por ende, tenemos el resultado de 8 bits. Ahora explicare cada uno de los tres registros, comenzando por ADCON2, que es el más difícil y terminando con ADCON0. El registro ADCON2 puede solo tener un valor siempre, y no se cambiará. Este valor lo calculé con las fórmulas y valores que propone el manual del microcontrolador PIC18F4550 y siempre será el mismo, pero a pesar de esto, explicaré el registro con sus bits. bit 7 ADFM: 1 Justificado a la derecha, 0 Justidicado a la izquierda. bit 6 No se usa. bit 5-4 ACQT: Tiempos de adquisición del dato. Para obtenerlo se usa la fórmula M*TAD=2.4ms donde M es el valor de ACQT y TAD es n veces Tosc (n se verá en el siguiente apartado). 111 = 20 TAD 110 = 16 TAD 101 = 12 TAD 100 = 8 TAD 011 = 6 TAD 010 = 4 TAD 001 = 2 TAD 000 = 0 TAD bit 2-0 ADCS Tiempos de carga del ADC. Para obtenerlo se usa la fórmula n*Tosc >= 700ns, donde n es el ADCS y Tosc es el inverso de la frecuencia del oscilador (48MHz para bootloader). 111 = FRC (clock derived from A/D RC oscillator) 110 = FOSC/64 101 = FOSC/16 100 = FOSC/4 011 = FRC (clock derived from A/D RC oscillator) 010 = FOSC/32 001 = FOSC/8 65

000 = FOSC/2 El valor a colocar en este registro cuando usamos bootloader es de 0x0E. Sin bootloader este valor es de 0x15. Recordemos que los valores de la frecuencia cambian con el bootloader, por eso, el valor de ADCON2 difiere. El registro ADCON1 se utiliza para configurar las fuentes de referencia, pines analógicos y pines digitales. bit 7-6 No se usan bit 5 VCFG1: Voltaje de referencia negativo, cuando es uno se usa VREF- (AN2), cuando es cero se usa VSS (GND). bit 4 VCFG0: Voltaje de referencia psotivo, cuando es uno se usa VREF+ (AN3), cuando es cero se usa VDD (+5V) bit 3-0 PCFG: Selección de canales. (Ver tabla de manual, donde D es pin digital y A es pin analógico). Por motivos de aprendizaje colocaré la tabla que viene en el manual. PCF AN12 AN11 AN10 AN9

AN8

AN7

AN6

AN5

AN4

AN3

AN2

AN1

AN0

0000

A

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0001

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0010

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0011

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0100

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0101

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0110

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0111

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1000

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1001

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1010

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1011

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1100

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1101

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1110

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1111

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D

D

Como podemos apreciar en la tabla, si no utilizamos voltajes de referencia y seleccionamos todos los pines digitales, obtenemos el número 0x0F, que es el valor por defecto 66

que hasta este momento se utilizó en el registro ADCON1. Ahora, dependiendo de nuestras necesidades, colocaremos el valor respectivo en este registro para seleccionar pines analógicos. El registro ADCON0 se usa para seleccionar el canal a medir, ya que solo podemos medir un canal en un instante de tiempo. También se utiliza para encender el módulo ADC y para iniciar una conversión. bit 7-6 no se usan. bit 5-2 Selección del canal a medir. 0000 = Channel 0 (AN0) 0001 = Channel 1 (AN1) 0010 = Channel 2 (AN2) 0011 = Channel 3 (AN3) 0100 = Channel 4 (AN4) 0101 = Channel 5 (AN5)(1,2) 0110 = Channel 6 (AN6)(1,2) 0111 = Channel 7 (AN7)(1,2) 1000 = Channel 8 (AN8) 1001 = Channel 9 (AN9) 1010 = Channel 10 (AN10) 1011 = Channel 11 (AN11) 1100 = Channel 12 (AN12) 1101 = Unimplemented(2) 1110 = Unimplemented(2) 1111 = Unimplemented(2) bit 1 GO/(!DONE): Estado de la conversión. bit 0 ADCON: Encendido o apagado del ADC. El módulo ADC al igual que todos los módulos del PIC18F4550 tiene su interrupción y se configura como se explicó en el capítulo interrupciones. Ahora que explique algo acerca de los registros de configuración del ADC y sus registros de resultado, veamos un pequeño ejemplo. Ejemplo 1: Realizar un programa que codifique el valor obtenido en AN0, sin fuentes de referencia, justificado a la izquierda con resultado de 8 bits. Si el valor obtenido es menor a 1.5v conmutar RC0 a 50ms, si es mayor a 1.5v y menor a 3v, conmutar RC0 a 200ms y si es mayor a 3 volts, conmutar RC0 a 500ms. Utilizar Timer0 para realizar el retardo. Las inte rrupciones serán de alta prioridad. 67

Solución 1: Configurar ADC como se mencionó anteriormente, configurar las interrupciones como se mencionó en su capítulo respectivo y conectar adecuadamente un potenciómetro en el pin RA0 (AN0). Recomendación 1: Por electrónica lineal, utilizaremos un amplificador en modo seguidor para evitar que el voltaje se modifique por la resistencia de entrada del PIC.

Recomendación 2: Utilizar el Timer0 a 16 bits. Primero, calculamos el número mágico de los tiempos proponiendo el prescaler de 64. 500ms: #= 2^16 - (500ms * 48MHz) / (4 * 64) #=18661 #=0x48E5 200ms: #=2^16 - (200ms * 48MHz) / (4 * 64) #=28036 #=0x6D84 50ms: #=2^16 - (50ms * 48MHz) / (4 * 64) #=56161 68

#=0xDB61 Segundo, calculamos los valores de voltaje: para 1.5 v: resolución=5v/255 (8bits) res=0.196 n=1.5/res n=76.5 aprox 77 para 3v n=3/res n=153 Ahora con estos valores programamos el código. ;Memoria necesaria para guardar el resultado de la medición UDATA_ACS VALORADC RES 1 ;*** Saltamos esta parte de la plantilla ISRH:

btfsc INTCON, TMR0IF ;Revisamos si se interrumpió por timer. goto revisaadc bcf INTCON, TMR0IF ;Limpiamos la bandera. btg PORTC, RC0 ;Conmutamos el pin RC0. ;Configuramos nuevamente el timer comparando el valor del ADC. movlw .77 ;77 el primer valor calculado en resolución. cpfslt VALORADC ;Comparamos el .77 con VALORADC. goto volts3 ;Cargamos 0xDB61 al TIMER0 movlw H'DB' movwf TMR0H movlw H'61' movwf TMR0L movlw H'85' movwf T0CON ;Configuramos el TIMER0 a 16 bits y prescaler 64. goto revisaadc ;revisamos si se realizó una conversión. volts3 movlw .153 cpfslt VALORADC ;Comparamos 153 con VALORADC. goto volts5 ;Cargamos 0x6D84 al TIMER0 movlw H'6D' movwf TMR0H movlw H'84' movwf TMR0L movlw H'85'

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movwf T0CON goto revisaadc votls5 ;Ya no hay comprobación. ;Cargamos 0x48E5 al TIMER0 movlw H'48' movwf TMR0H movlw H'E5' movwf TMR0L movlw H'85' movwf T0CON revisaadc btfsc PIR1, ADIF ;Revisar si se realizó la interrupción del ADC. goto finisrh bcf PIR1, ADIF ;Limpiamos la bandera. movff ADRESH, VALORADC ;Movemos el valor de ADRESH a VALORADC bsf ADCON0, GO ;Iniciamos una nueva conversión. finisrh retfie FAST Configura_Puertos: ;No configuraremos ADCON1 en esta parte. clrf TRISC ;Solo utilizaremos PORTC de forma digital. clrf PORTC return Configura_Interrupciones: ;Interrupciones del ADC bcf PIR1, ADIF bsf PIE1, ADIE bsf IPR1, ADIP ;Interrupciones del Timer bcf INTCON, TMR0IF bsf INTCON, TMR0IE bsf INTCON2, TMR0IP return Configura_ADC: movlw H'0E' movwf ADCON2 ;Movemos 0x0E a ADCON2 movwf ADCON1 ;Movemos 0x0E a ADCON1 movlw H'01' movwf ADCON0 ;ADC encendido pero sin realizar conversión return Configura_Timer: ;El valor inicial del timer será 50ms. movlw H'DB' movwf TMR0H movlw H'61' movwf TMR0L movlw H'85' movwf T0CON return main: clrf WREG clrf VALORADC call Configura_Puertos call Configura_Interrupciones call Configura_ADC

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call Configura_Timer bsf RCON, IPEN ;Interrupciones globales. bsf INTCON, GIEH ;Prioridades globales. ciclo

bsf ADCON0, GO ;Iniciamos la conversión. goto ciclo END

Con este ejemplo podemos verificar que se pueden utilizar varias funciones de los módulos del PIC18F4550 para realizar un objetivo común. Estos ejemplos son cosas básicas que se pueden realizar con el PIC18F4550, hay cosas más complicadas, elaboradas y divertidas que se pueden realizar con este microcontrolador que con un poco de lógica digital y algunos conocimientos de electrónica se pueden realizar.

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ALGUNAS COSAS EXTRAS En este capítulo último, mencionaré algunas cosas extras que debes saber para realizar proyectos y/o prácticas que te puedan servir en el desarrollo personal del lector. Como mencioné anteriormente, solo es cuestión de tener un poco de imaginación, conocimientos básicos de lógica digital y algo de electrónica. También lo que el lector debe de realizar es el estudio de las partes recomendadas del Manual Técnico del PIC18F4550 que se puede obtener de la página de Microchip, ya que hay algunas cosas que no se mencionan en este documento que serían esenciales que el lector tuviera en cuenta.

Conversión de Números En este apartado enseñaré como obtener los números de Unidad, Decena y Centena de un registro de 8 bits. Esto te servirá para poder convertir cada uno en BCD o en ASCII, para un display de 7 segmentos o para el LCD alfanumérico. Una vez obtenidos estos números, deberás realizar la tabla correspondiente para BCD o ASCII como te lo mostré en el capítulo tablas y tendrás el número convertido. Código para obtener Unidad, Decena y Centena. Para este código utilizaré cuatro registros: El registro de 8 bits y tres registros para guardar unidad, decena y centena. También utilizaré el código de división y módulo. UDATA_ACS REGISTRO RES 1 UNIDAD RES 1 DECENA RES 1 CENTENA RES 1 ;Aquí van los registros de la división y el módulo ;Nos saltamos esta parte de la plantilla ;Aquí van las funciones de División y módulo. Obtener_UDC: movff REGISTRO, DIVIDENDO movlw .10 movwf DIVISOR call Modulo ;Hacemos un módulo 10 a REGISTRO movwf UNIDAD movff REGISTRO, DIVIDENDO movlw .10 movwf DIVISOR call División movwf REGISTRO ;guardamos el resultado nuevamente en registro movff REGISTRO, DIVIDENDO movlw .10 movwf DIVISOR call Modulo ;Hacemos un módulo 10 a REGISTRO

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movwf DECENA movff REGISTRO, DIVIDENDO movlw .10 movwf DIVISOR call División movwf REGISTRO ;guardamos el resultado nuevamente en registro movff REGISTRO, DIVIDENDO movlw .10 movwf DIVISOR call Modulo ;Hacemos un módulo 10 a REGISTRO movwf CENTENA return

Bueno, solo me queda decir que es un algoritmo que solo necesita de divisiones y módulos, bastante fácil de obtener estos valores. Ahora, ya podemos realizar algunas aplicaciones que tengan que mostrar números en un display de 7 segmentos o en el LCD alfanumérico.

Segundero Ahora explicaré como realizar un segundero con el TIMER1 del PIC18F4550. El registro T1CON se configura exactamente igual que T0CON como ya mencioné anteriormente en el capítulo Timers, con la excepción de la entrada de eventos que es en los pines RC0 y RC1. En estos pines colocaremos un oscilador de 32768 Hz que normalmente lo conoceremos como oscilador de 32KHz. ¿Porqué usar un oscilador de baja frecuencia? Recordemos que tenemos un contador con cuenta máxima de 65535 cuentas, recordemos que la frecuencia es el número de cambios que se realizan en 1 segundo. Si tenemos una frecuencia menor a 65535, pode mos obtener un número mágico para que se desborde en exactamente 1 segundo; nuestro caso es un oscilador de 35768 Hz entonces necesitaremos colocar ese número en el conta dor y su desborde será de exactamente 1 segundo. Este número en hexadecimal es 0x8000. ¿Cómo conectar el oscilador? Se conecta el oscilador a los pines RC0 y RC1 junto con un capacitor de 15nF o 22nF a tierra para evitar ruido en la señal.

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¿Cómo configurar el Timer 1 para realizar el segundero? Se configuran las interrupciones como se explicó en Configurar Interrupciones y el registro TMR1H se carga 0x80 y TMR1L se carga con 0x00, por último, se coloca el número 0x8F en el registro T1CON. La interrupción se realizará cada segundo. Una vez realizado el código del segundero, podría el lector realizar un reloj digital ya sea con un display de 7 segmentos o con el LCD alfanumérico.

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FIN DEL CURSO Este curso básico ha terminado. Como últimas recomendaciones puedo decir que uses una fuente externa ya que el lector podrá causar fallo en los puertos USB de la computadora. Ahora solo me queda decir:

Felicidades, has terminado este curso básico de programación en ensamblador del PIC18F4550 con bootloader. Ahora no me queda mas que agradecerles el leer este documento. Éxito. Yo se que es un curso básico, pero con un poquito de imaginación puedes realizar cosas grandiosas con este microcontrolador de la familia PIC18. Hay muchas cosas por aprender, por conocer y por programar, pero si tu no las haces, nunca serán verdaderas y solo se quedarán en la imaginación.

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