PDF de programación - El microcontrolador PIC de Microchip

El microcontrolador PIC de

Microchip

Taller de Microcontroladores

año 2012

Optativa de grado y
Curso de Posgrado

Organización de los PIC

Características generales de los PIC

Fabricados con tecnología CMOS. Aunque los dispositivos CMOS son más lentos que los TTL, son
ideales para los µC porque requieren de menor consumo de energía. Es posible implementar sistemas que
solo se alimenten de baterías corrientes. La tecnología CMOS también ocupa mucho menor espacio en el
chip.

Memorias de programa (FLASH, OTP o ROM), memoria de datos estática (SRAM) y memoria
EEPROM internas.

Puertos de E/S bidireccionales configurables independientemente pin por pin. Suministro de alta
corriente en los puertos de E/S.

Timer’s. Temporizadores de alta precisión o contadores de pulsos externos.

WatchDog. Monitoriza que el PIC funcione adecuadamente a lo que se esperaba y no se cuelgue.

ICSP (In Circuit Serial Programming). Permite realizar la programación del PIC utilizando una interfase
serial con muy pocos pines.

Bits de Configuración. A veces llamados fuses, permiten establecer un determinado modo de
funcionamiento del PIC, como el tipo de oscilador que utilizará o si el código grabado podrá o no ser leído
después de la programación.
Otros recursos, más avanzados, son específicos a cada familia de PICs y pueden ser:

2

Organización de los PIC

Características específicas de los PIC

Módulos PWM. Generadores de ondas PWM (Pulse Width Modulation). Son particularmente útiles para
controlar la velocidad de los motores DC.

Convesores Análogico-Digital, ADC. Para recibir señales del mundo analógico.

Puerto Serial Síncrono, MSSP. Para la comunicación con dispositivos que utilizan los buses I2C o SPI.

Puerto Paralelo Esclavo, SPP. Por ejemplo, para conectarse directamente con el puerto paralelo del PC.

USART, Transmisor Receptor Síncrono Asíncrono Universal. Para comunicarse mediante los protocolos
RS232 con cualquier dispositivo que también lo soporte. Por ejemplo, podemos conectar nuestro PIC al
puerto serie del PC o a cualquier otro µC con USART.

Módulo Comparador Analógico. puede ahorrar un OP-AMP y algo más.

Módulo CAN. Para facilitarle al PIC su conexión en una red LAN.

Módulo USB. Casi todos los dispositivos digitales modernos presentan interfase USB.

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Clasificación de los PIC

dsPic 30
dsPic 30

Pic 24H
Pic 24H

Pic 24F
Pic 24F

s

b i t



6

1

Pic 18
Pic 18

Pic 16
Pic 16

Pic 12
Pic 12

Pic 10
Pic 10

s

b i t



8

Mayor rendimiento y funcionalidad

Pic 32
Pic 32

dsPic 33
dsPic 33

s

b i t



2

3

4

Arquitecturas de PIC´s de 8 bits

Pin count

Interrupts

Operating
Performance

Instructions

Baseline Architecture

Midrange Architecture

Enhanced Midrange

Architecture

PIC18 Architecture

6 – 40

No

5 MIPS

8 – 64

8 – 64

18 – 100

Single Interrupt Capability

Single Interrupt Capability with

Multiple Interrupt Capability with

Hardware Context Save

Hardware Context Save

5 MIPS

8 MIPS

10 – 16 MIPS

33, 12-bit instructions

35, 14-bit instructions

49, 14-bit instructions

75 - 83, 16-bit instructions

Program Memory

Up to 3 KB

Up to 14 KB

Data Memory

Up to 138 Bytes

Up to 368 Bytes

Up to 56 KB

Up to 4 KB

Up to 128 KB

Up to 4 KB

Features

● Smallest form factor
● Lowest cost
● Ideal for battery operated
or space constrained
applications
● Easy to learn & use

● Optimal cost-to-performance
ratio
● Integrated peripherals
including SPI, I2C™, UART,
LCD, ADC

● C-code Optimized
● Enhanced 16 Level
Hardware Stack
● Enhanced Indirect
Addressing
● Reduced Interrupt Latency
● Simplified Memory Map

● 32 level deep stack, 8x8
hardware multiplier
● C-code optimized
● Advanced peripherals
including CAN, USB, Ethernet,
touch sensing, and LCD drivers

Families

Includes PIC10, PIC12 and
PIC16

Includes PIC12 and PIC16

Includes PIC12F1xxx &
PIC16F1xxx

PIC18 J-series for cost-
sensitive applications with high
levels of integration

5

PIC18 K-series for low power,
high-performance applications

Arquitecturas de PIC´s de 8 bits

• Bus de datos de 8 bits

• Bus de direcciones de 12, 14 o 16 bits

según el rango de arquitectura

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Arquitecturas de PIC´s de 16 bits

Características generales de los PIC de 16 bits

• Reloj de tiempo real y calendario
• Chequeo de redundancia cíclica
• USB
• Convertidores A/D de 10 y 10/12 bit
• Comparadores
• Conversores D/A de 10 bit y 16 bit
• Acceso Directo a Memoria (DMA)
• Parallel Master Port
• Code Guard Security
• Peripheral Pin Select

Peripheral Pin Select (PPS) es una nueva característica de los
microcontroladores de Microchip, que permite multiplexar muchos de los
periféricos digitales a distintos pines del chip. El multiplexado permite
efectivamente elegir que periférico se asigna a cual pin del chip, facilitando el
desarrollo de las placas de circuito y evitando el cruce de pistas, además
disminuir los efectos de las capacitancias parásitas.

7

Arquitecturas de PIC´s de 32 bits

Características generales de los PIC de 32 bits

• CPU de 80 MHz, 1.56 DMIPS/MHz
• Hw de multiplicación y división de un solo

ciclo de reloj

• Cache de pre-fetching de 256 bytes flash
• Cambio rápido de contexto y respuesta de

interrupciones

• Controlador DMA de ocho canales
• Periféricos especiales con canales DMA dedicados
• Capacidad de manipulación individual de bits
• 10/100 Ethernet, CAN2.0b, USB host/device/OTG
• Controlador de interrupciones anidadas
• 10-bit ADC, 1Msps, and +/-1 LSB
• Puerto maestro de 16 bits para soporte de

QVGA y memoria

• POR, BOR, LVD, Pull-ups
• tensión desde 2.3 a 3.6 v, tolerancia de I/O: 5v
8

En resumen…

1. Arquitectura según modelo Hardvard
2. Microcontrolador de arquitectura cerrada.
3. Ejecución segmentada de instrucciones (fetching y ejecución)
4. Formato de instrucciones de igual longitud: 12 bits en gama baja, 14 en

media y mas en alta.

5. Núcleo RISC con 33 instrucciones en gama baja, 35 en media y 60 en alta.
6. Arquitectura basada en bancos de registros (todos los objetos del sistema,

E/S, temporizadores, memoria, etc, implementados físicamente como
registros).

7. Diversidad de modelos con prestaciones diferentes
8. Herramientas de soporte potentes y económicas (programadores,

simuladores, emuladores, compiladores, interpretes, etc.).

9. Arquitectura ortogonal: cualquier instrucción puede utilizar cualquier

elemento de la arquitectura como fuente o destino.

9

Arquitectura ortogonal del PIC

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Arquitectura de la serie 16Fxx

El más representativo, difundido y utilizado es el 16F84A

Características:

Opera a una frecuencia máxima de 10 MHz
1Kbyte de memoria EEPROM de programa
68 palabras (de 8 bits) de memoria RAM
64 bytes de memoria EEPROM para datos (no volátiles)
35 instrucciones RISC
13 pines de entrada/salida (un puerto de 8 bits + otro de 5

bits)

Timer/contador de 8 bits

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Pinout del PIC16F84A

• OSC1/CLKIN: Entrada de reloj o conexión con el cristal

de cuarzo

• OSC2/CLKOUT: Salida de Fosc/4 en modo oscilador R-C

o conexión con el cristal de cuarzo

• VPP/MCCLR·: En modo grabación tensión VPP (12-14 v)

En funcionamiento normal, petición de Reset

• RA0-RA3: Líneas de entrada/salida del puerto A

• RA4/TOCK1: Línea de entrada/salida del puerto A o

entrada de reloj para TMR0

• RB0/INT: Línea de entrada/salida del puerto B o

Petición de interrupción externa

• RB1-RB7: Líneas de entrada/salida del puerto B

12

Arquitectura del PIC16F84A

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Características generales

• Memoria de programa EEPROM de 1Kx14bits

• Memoria de datos dividida en 2 áreas

•Área RAM de 22 registros de propósito específico (SFR) y 32 de propósito general (16C84) ó

68 en el caso del 16F84

•Área EEPROM formada por 64 bytes

• ALU de 8 bits y registro de trabajo W en configuración ortogonal.

• El segundo operando de la ALU puede ser cualquier registro, memoria, puerto o el propio código

de instrucción.

• Recursos conectables al bus de datos: Puerto A, Puerto B, Temporizador, TMR0, etc.

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Memoria ROM de instrucciones

CALLs

RETURNs

Reset Vector

000h

….

Peripheral interrupt vector

004h

Stack level 1

PC <12:0>

•
•
•

Stack level 8

Reset vector: Tras un reset la primera
instrucción a ejecutar es la de dirección 0000h.

Interrupt vector: una única entrada de
interrupción. A continuación se debe verificar
cual de las líneas la generó.

e
c
a
p
S

y
r
o
m
e
M
r
e
s
U

03FFh

1FFFh
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Memoria RAM de datos

• Consta de 2 bancos de 128 bytes cada uno

• El PIC16F84A sólo tiene implementadas las primeras 80

direcciones de cada banco

• En las 12 primeras posiciones se ubican los registros de

propósito específico (SFR)

• En las 68 posiciones siguientes están los registros de

propósito general (GPR)

• Los 80 registros de propósito general del banco 1 se
mapean sobre el banco 0, dejando reducidos a 68 los
registros operativos

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