PDF de programación - Microcontroladores PIC

MICROCONTROLADORES PIC

Microcontroladores PIC

SISTEMAS ELECTRÓNICOS AVANZADOS. ING. TÉC. INDUSTRIAL ELECTRÓNICO

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MICROCONTROLADORES PIC

Características generales:

• Arquitectura Harvard, procesador segmentado.
• Compatibilidad software entre los modelos de la misma gama.
• Sencillez de uso y herramientas de desarrollo sencillas y baratas.
• Código compacto y rápido.
• Poco consumo y amplio rango de voltajes de alimentación.
• Pequeño tamaño y gran variedad de encapsulados.
• precio

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Tipos de PIC

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PIC de gama básica (16C5XX):

• Datos de 8 bits.
• Instrucciones de 12 bits.
• 33 instrucciones.
• Sin interrupciones
• Pila de dos niveles
• Alimentación desde 2,5 v.
• Ejemplos:

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PIC de gama media (16C(F)XXX):

Tipos de PIC

• Datos de 8 bits.
• Instrucciones de 14 bits.
• 35 instrucciones.
• Interrupciones
• Pila de 8 niveles (anidamiento de subrutinas)
• Gran variedad de periféricos: Timers, ADC, USART, LCD, Comparadores, etc.
• Ejemplos:

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Tipos de PIC

PIC miniatura (12C(F)XXX):

• Datos de 8 bits.
• Instrucciones de 14/12 bits.
• 35/33 instrucciones.
• 8 pines y hasta 6 líneas de E/S.
• Consumo menor de 2 mA a 5v y 4 Mhz.
• Ejemplos:

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PIC de gama alta (17CXXX):

Tipos de PIC

• Datos de 8 bits.
• Instrucciones de 16 bits.
• 58 instrucciones.
• Potente sistema de gestión de interrupciones vectorizadas.
• Arquitectura abierta (bus de datos y direcciones disponibles: como en un µP)
• Gran variedad de periféricos: como en gama media, más un multiplicador HW
de gran velocidad.
• Ejemplos:

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PIC de gama mejorada (18C(F)XXX):

• Datos de 8 bits.
• Instrucciones de 16 bits.
• 77 instrucciones (multiplicación de 8x8 en un ciclo).
• Alta velocidad (hasta 40 Mhz) y alto rendimiento (10 MIPS)
• Arquitectura orientada al lenguaje C.
• Potentes herramientas de emulación.
• Ejemplos:

Tipos de PIC

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Arquitectura Harvard:

PIC de gama media

Arquitectura

• Memoria de programa y memoria de datos separadas, con buses distintos
• Mayor ancho de banda que en la arquitectura Von Neuman donde el bus
para datos e instrucciones es único.
• Gracias a un bus exclusivo para la memoria de programa se optimizan las
instrucciones a la arquitectura.
• Todos los códigos de operación son de 14 bits, con un único acceso a
memoria para cada instrucción, frente a la estructura multi-byte de algunas
instrucciones en arquitectura Von Neuman.

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PIC de gama media

Arquitectura

Ejecución segmentada:

• Pipeline de dos estados: solapamiento de la fase de búsqueda y
ejecución de la instrucción.
• Mientras de ejecuta una instrucción se busca el código de
operación de la siguiente.

Ortogonalidad

• Las instrucciones pueden realizar cualquier operación sobre
cualquier registro, usando cualquier modo de direccionamiento

Juego de instrucciones reducido:

• 35 instrucciones que se ejecutan en un solo ciclo, ssalvo las de
salto.

Arquitectura en banco de registros:

• Todos los registros especiales incluido el contador de programa, los
puertos, temporizadores, etc. están mapeados en memoria.
• A los registros/memoria se puede acceder con direccionamiento
directo o indirecto.

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Características especiales

• Código de protección

PIC de gama media

Arquitectura

• El contenido de la memoria de programase puede proteger contra
lectura.
• Existen posiciones de memoria reservadas para incluir números de
serie o códigos de identificación.

• Power-on Reset (POR)

• Autoreset al conectarles la alimentación.

• Lógica Brown-out (BOR)

• Reset del µC si la alimentación desciende por debajo de un
determinado valor.

•Watchdog Timer (perro guardián)

• Temporizador que resetea la MCU si no se actualiza en un tiempo
determinado. Evita ‘cuelgues’.

• Modo de bajo consumo

• Mediante la instrucción SLEEP se para el funcionamiento de la CPU
reduciendo drásticamente el consumo.

• Oscilador RC interno.
• In-Circuit Serial Programming (ICSP)

• Posibilidad de programación del circuito en la aplicación final utilizando
un protocolo serie sobre dos líneas de E/S del µC.

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PIC de gama media

Arquitectura

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PIC de gama media

Arquitectura

2. No todos los dispositivos
incluyen esta característica

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PIC de gama media

Arquitectura

3. Muchos de los pines de E/S de propósito general están multiplexados con uno más módulos periféricos

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Esquema de reloj/ciclo de instrucción:

Cuatro ciclos de reloj -> ciclo de instrucción

PIC de gama media

Arquitectura

Se incrementa
el contador de

programa

La nueva instrucción se
almacena en el registro de

instrucción

Decodificación y ejecución de

la instrucción

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Ejemplo de ejecución:

PIC de gama media

Arquitectura

• Hasta Tcy3 en cada ciclo se ejecuta una instrucción.
• Al acabar de ejecutarse la tercera instrucción la CPU almacena la dirección de
la cuarta instrucción en la pila e introduce la dirección de SUB_1 en el PC,
aunque la búsqueda de la fase de búsqueda cuarta de la cuarta instrucción ya
se ha completado.
• Durante Tcy4 la ejecución de la cuarta instrucción se ignora (ejecutando un
NOP) y se busca el código de operación correspondiente a la dirección SUB_1.
• Todas las instrucciones se realizan en un ciclo de instrucción
salvo las de salto que lo hacen en dos.

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PIC de gama media

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Unidad Aritmético lógica:

PIC de gama media

ALU

• Longitud de palabra: 8 bits.
• Operaciones de suma, resta , desplazamiento y lógicas.
• Operaciones aritméticas en complemento a dos.
• Los acarreos (C), acarreo decimal (DC) y resultado cero (Z), se reflejan en
el registro STATUS

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Existen tres tipos de instrucciones:

•Instrucciones de operación de bytes en registros
•Instrucciones de manipulación de bits de registros
•Instrucciones de control y operación con literales

PIC de gama media

Instrucciones

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PIC de gama media

Instrucciones

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PIC de gama media

Instrucciones

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PIC de gama media

Reg. STATUS

Registro STATUS:

•Indica el estado de las operaciones aritméticas de la ALU
•Indica el estado el estado del RESET
•Controla la selección de bancos en la memoria de datos

Bit7 IRP: bit de selección de banco de registros usado en direccionamiento indirecto.

1 = Bank 2, 3 (100h - 1FFh)
0 = Bank 0, 1 (00h - FFh)
Para circuitos con Banco 0 y Banco 1 este bit esta reservado y siempre esta cero

Bit 6:5 RP1:RP0: bit de selección de banco de registros usado en direccionamiento directo.

11 = Banco 3 (180h - 1FFh)
10 = Banco 2 (100h - 17Fh)
01 = Banco 1 (80h - FFh)
00 = Banco 0 (00h - 7Fh)
Cada banco es de 128 bytes.

Bit 4 TO’: bit Time-out.

1 = Después del encendido, de la instrucciones CLRWDT o SLEEP.
0 = Time-out del WDT.

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PIC de gama media

Reg. STATUS

Bit 3 PD’: bit power-down

1 = Después del encendido o por la instrucción CLRWDT
0 = Por la ejecución de la instrucción SLEEP.

Bit 2 Z: bit cero

1 = El resultado de una operación aritmética o lógica es cero.
0 = El resultado de una operación aritmética o lógica no es cero

Bit 1, DC: bit Digit carry/borrow’ (instrucciones ADDWF, ADDLW, SUBLW, SUBWF)

1 = El cuarto bit de menor peso del resultado produce acarreo
0 = El cuarto bit de menor peso del resultado no produce acarreo

Bit 0, C: bit Carry/borrow’ (instrucciones ADDWF, ADDLW,SUBLW,SUBWF)

1 = El resultado produce acarreo
0 = El resultado no produce acarreo

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MEMORIA DE PROGRAMA

PIC de gama media

Organización de la Memoria

• Máximo espacio de memoria 8K palabras (13 bits
de bus de direcciones)
• Cuatro páginas de 2K cada una
• El byte de menor peso del contador de programa:
PCL es accesible por el usuario en lectura y
escritura a través de un registro del mismo
nombre.
• Los 5 bits de mayor peso del PC (PCH) son
accesibles a través de PCLATCH<4:0>
• Un RESET pone a cero el registro PCLATCH
• Acceso a las páginas mediante PCLATCH <4:3>
• Vector de reset en 0000h
• Vector de interrupción en 0004h

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CONTADOR DE PROGRAMA

Instrucción con PCL como destino

PIC de gama media

Organización de la Memoria

Instrucción GOTO

SISTEMAS E