PDF de programación - DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROGRAMADOR DE MICROCONTROLADORES PIC Y ATMEL MEDIANTE EL PUERTO USB DEL PC

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROGRAMADOR DE

MICROCONTROLADORES PIC Y ATMEL MEDIANTE EL PUERTO

USB DEL PC



Jami Gómez Wilson Iván, Ing.

Acosta Herrera Gandhi Javier,Ing.

Chico Hidalgo Patricio, MSc.

de

el

o

por

tales

hacia

como

último

descargarlo

Específicamente


Resumen:
Los microcontroladores son dispositivos muy
versátiles, y que en
la actualidad se
encuentran en
la mayoría de aparatos
electrónicos. El proceso para su uso consiste
en escribir una aplicación usando un
lenguaje de alto o bajo nivel, para luego
obtener el programa en lenguaje de máquina
y
el
microcontrolador desde donde se ejecutará.

las
fabricante provee
Normalmente el
la utilización de sus
herramientas para
microcontroladores,
son:
programas compiladores, hojas de datos,
programadores, etc.

En el presente trabajo, se presenta el diseño,
construcción y resultados obtenidos de un
programador
microcontroladores
fabricados por las empresas MICROCHIP, y
ATMEL que sean programables en forma
serial.
circuito
desarrollado toma el archivo entregado por el
programa
compilador
proporcionado por los fabricantes ( extensión
.HEX) y lo transfiere al microcontrolador.

El programador está conformado por una
placa de
sus
componentes, un programa desarrollado
para la tarjeta programadora (firmware) y un
programa desarrollado para que
sea
ejecutado en un computador personal.

El enlace entre la tarjeta de circuito impreso
y el computador se
realiza mediante
comunicación por el puerto USB. Cabe
indicar que la energía necesaria para realizar
las tareas de programación en la tarjeta
programadora se toma del puerto USB del
computador personal, por lo que no es
necesaria una fuente externa adicional.

En el computador personal la aplicación
que ha sido desarrollada, permite al usuario
de una forma amigable acceder a todas las
tareas relacionadas con el proceso de
programación.


ensamblador

impreso

circuito

con


La visión con la que ha sido concebido el
presente trabajo, difiere significativamente de
los programadores comerciales pues permite
tener un mayor control sobre las tareas que
éste realiza.

El programador construido, da al usuario la
liberad de incorporar o eliminar de una forma
la biblioteca de
sencilla elementos de
microcontroladores
no
únicamente se limita a la incorporación de
microcontroladores,
también
pueden incluirse memorias u otro tipo de
dispositivos que sean programables en forma
serial. Con esta idea el programador va
creciendo y se va actualizando conforme a
las necesidades del usuario.



soportados,

sino, que

y



FIGURA 1: HARDWARE “EPNprog”

del

general

esquema


Hardware:

Un
hardware
construido se muestra en la figura 2 , y tiene
las siguientes partes principales:

Microcontrolador USB PIC 16C745 que se
encarga de
las comunicaciones con el
computador personal usando el puerto de
comunicaciones USB, y de los algoritmos de
programación a los dispositivos, además de
activar y desactivar el circuito de potencia
cuando sea así requerido.

Circuito de Potencia, pues muchos de los
dispositivos a ser programados necesitan
niveles de voltaje que pueden ser mayores a
los disponibles en el puerto USB (5voltios),
por lo que para conseguir tal fin se ha























FIGURA 2: DIAGRAMA DEL HARDWARE CONSTRUIDO




diseñado un sistema elevador de voltaje para
obtener los niveles requeridos. La energía
para el
funcionamiento de este bloque
proviene del puerto USB del computador
personal. En los dispositivos PIC y ATMEL,
se eleva hasta 13 voltios


Circuito de Control que controla el flujo de
las señales de programación a
los
respectivos pines del microcontrolador que
se está programando.

Por último, se tienen indicadores (LED), que
informan en todo momento el estado en que
se encuentra la programación.

Software:

La aplicación que se ejecuta en el
computador personal ha sido desarrollada
pensando en el usuario, tratando siempre de
que la manipulación del mismo se efectúe de
la forma más amigable posible. Por lo que la
ventana principal posee botones, lista de
dispositivos, barras indicadoras del proceso
de programación, y así todo lo inherente para
la correcta manipulación.

La pantalla principal de la aplicación en el
computador personal se muestra en la figura
3.


Entre las funciones principales que posee
el software son:

-Permitir al usuario de una forma amigable
programar un microcontrolador.

-Establecer y mantener la comunicación
USB con el Hardware

-Mostrar en todo instante el estado del
proceso de programación.





-Dar la oportunidad al usuario de introducir
nuevos dispositivos en la lista de elementos
que pueden ser programados por este
programador.

Esta última característica que posee el
software, se deriva de un análisis minucioso
de los diferentes algoritmos encontrados en
las hojas de datos proporcionadas por los
fabricantes de los dispositivos soportados.

Las operaciones secuenciales que se deben
ejecutar para programar estos dispositivos
muestran una gran similitud entre todos ellos,
y que consisten básicamente en datos
binarios sincronizados con pulsos de reloj, y
otras
o
condicionales que permiten desarrollarlos
como una
forma simple de secuencias
lógicas.



operaciones

retardos

como































FIGURA 3: VENTANA PRINCIPAL DEL PROGRAMADOR



las

con

secuencias

unidades son suficientes para la construcción
de los flujogramas de programación que
cumplan
de
programación de los microcontroladores de
los fabricantes mencionados y de muchos
otros dispositivos.

Las unidades son de cuatro tipos, y se las
denomina de la siguiente manera:


un

del

proceso

programar

flujograma


La construcción de secuencias
lógicas
simples se interpreta como la representación
en
de
programación que es proporcionado como un
diagrama de tiempos o como una secuencia
de eventos o como
flujograma por el
fabricante del dispositivo. Este flujograma
será luego expresado como una secuencia
de comandos básicos en la aplicación que
corre en el computador personal, y que
pasará a formar parte de la biblioteca de
procedimientos
para
un
determinado dispositivo.

En la programación de microcontroladores y
otros dispositivos, se deben seguir de una
forma ordenada
secuencias que
especifica el fabricante. Tales secuencias,
comprenden: la aplicación de niveles de
voltaje en determinados terminales, así
como también que por otros se transmitan o
reciban datos binarios.

La aplicación que corre en el computador
personal dispone de una herramienta
denominada ’AGREGAR DISPOSIVO’ que
de una forma amigable permite al usuario
crear flujogramas para programar nuevos
dispositivos.

Para la construcción de estos flujogramas el
usuario dispone de cuatro tipos de eventos
que se denominarán
“unidades”. Estas

las

• Unidad “COMAND_DATO”
• Unidad “SALTO”
• Unidad “TIEMPO”
• Unidad “FIN”


El nombre que se ha dado a las unidades
hace clara alusión a las funciones que de
éste desempeña dentro del flujograma.

El usuario ubicará las unidades en el orden
que más se ajuste a lo que indica el
fabricante en las hojas de especificaciones
para programar determinado espacio de
memoria.

En la figura 4 se da un ejemplo simple de la
manera como se pueden disponer de las
unidades mencionadas para
formar un
flujograma.

Basados en los diagramas de tiempo y en las
fabricantes es
especificaciones de
posible
desarrollar
flujogramas
únicamente con estos 4 tipos de unidades.

los
estos








FIGURA 4: FLUJOGRAMA COMPUESTO DE

UNIDADES

tipo



A continuación se detallan los cuatro tipos de
unidades y su aplicación a este diagrama de
flujo:

1:
denominada
UNIDAD
COMAND_DATO es
la encargada de
transmitir o recibir bits sincronizados con sus
respectivos pulsos de reloj.

UNIDAD tipo 2: denominada SALTO, es la
encargada de realizar una evaluación lógica,
y en
función del resultado que arroje
(verdadero o falso), llevar la ejecución del
flujograma por determinado camino.

tipo 3: denominada TIEMPO,
UNIDAD
producirá un retardo dentro de la ejecución
del flujograma.

UNIDAD tipo 4: denominada FIN, dará por
terminado la ejecución del flujograma.

Dentro de
“AGREGAR
DISPOSITIVO” se encuentran estos cuatro
tipos de unidades, y el usuario puede
ocuparlas las veces que sean necesarias
para construir flujogramas con excepción de
la unidad FIN que debe ser única.

A modo de demostración se presenta en la
figura 5 un flujograma incorporado con la
herramienta mencionada. Este flujograma

la herramienta

permite borrar y luego programar el mapa de
memoria FLASH de un PIC 16F877A.



































FIGURA 5. FLUJO PARA BORRAR Y
PROGRAMAR UN PIC 16F877A

Este flujograma a su vez corresponde a una
secuencia de eventos especificado por el
mismo
fabricante (tomado de PIC16F87xA
FLASH Memory Programming Specification de
MICROCHIP):
:
The normal sequence for programming eight
program memory words at a time is as follows:
1. Load a word at the current program memory
address using the ‘Load Data’ command.
2. Issue an ‘Increment Address’ command.
3. Load