В 2006-м году возникло у меня желание освоить ассемблер для PIC микроконтроллеров. Решение осваивть именно PIC-и сформировалось не случайно. Для начала всего лишь 35 команд ассемблера. Запомнить наизусть их можно за несколько дней применяя на практике, при написании собственной программы. Или же просто заучить, пользуясь даташитом на любой из PIC контроллеров. Благо, что часть документации доступна на русском языке.

Ну и первая конструкция - само-собой часы. И несложно(во всяком случае в начале мне так казалось) и дома и на работе часам или таймеру применение найти легко. Единственное препятствие, с которым пришлось столкнуться - это отсутствие ясной и последовательно изложенной информации по, непосрественно, способам программирования.

В сети много сайтов с микроконтроллерной тематикой, но часто эта информация выложена в виде этакого винигрета, в котором разобраться, имея нулевой опыт в программировании чипов очень трудно.
После запуска схемы "первый проект на микроконтроллере" - мигания светодиодом начался судорожный поиск дельной информации. И совершенно случайно, рыская по сети в поисках информации по очередной схеме из журнала "Радио" (частотомер Денисова) вышел на сайт Евгения Корабельникова.

Не могу сказать, что на этом мои поиски закончились. Некоторые подходы придумывал сам, а свой код, он как правило всегда лучше, чем придуманный кем-то другим.
Но более последовательного и методичного изложения вопросов по структуре микроконтроллеров, вариантам протоколов обмена информацией PIC-а с внешними устройствами(индикаторы, датчики), работы с микросхемами памяти и многого другого, не встретил пока больше нигде.

Евгений - Автор с большой буквы, сумел упорядочить и переложить в нормально читаемый текст огромное количество материала, сделав его понятным и доступным, даже для тех, кто никогда раньше с программированием не сталкивался.

Если Вам нужен быстрый старт и программирование на ассемблере для PIC контроллеров, то рекомендую сайт Евгения Александровича.

Программирование на ассемблере для

PIC микроконтроллеров

Самоучитель по программированию PIC контроллеров для начинающих

(руководство по конструированию устройств на микроконтроллерах)

Общие замечания по стратегии "въезда".

Введение
1. Готовим инструменты. Изготовление программатора и работа с ним.
2. Что такое микроконтроллер, и как он работает.
3. Система команд PIC16F84A.
4. Что такое программа и правила ее составления. Пример создания программы автоколебательного мультивибратора. Директивы. Принципиальная схема мультивибратора
5. Интегрированная среда проектирования MPLAB IDE и работа в ней.
6. Что дальше?
7. Пример создания программы (начало).
8. Пример создания программы (продолжение).
9. Работа в симуляторе. Отладка программы.
10. Как отследить выполнение программы
11. Прерывания. Стек. Пример разработки программы с уходом в прерывания.
12. Организация вычисляемого перехода. Работа с EEPROM памятью данных.
13. Флаги. Работа с флагами. Как работает цифровой компаратор. Перенос и заем.
14. Пример задействования флага С в трехбайтном суммирующем устройстве. Циклический сдвиг. Операция умножения.
15. Введение в принцип построения подпрограммы динамической индикации. Косвенная адресация.
16. Преобразование двоичных чисел в двоично-десятичные. Окончательное формирование текста подпрограммы динамической индикации.
17. Принцип счета. Работа с таймером TMR0. Принцип установки групп команд счета в текст программы.
Заключение

Наконец-то сегодня нашлось время познакомить вас с ещё одним семейством микроконтроллеров — это микроконтроллеры PIC .

Данные микроконтроллеры также являются очень известными, устанавливаются во многие устройства и давно уже снискали у радиолюбителей очень сильный интерес.

Разработчиком данного семейства является компания Microchip , которая также ялвяется очень известной и её продукция востребована по всему миру.

Изучение данной серии контроллеров является очень нелёгким вопросом, я этим заниматься начал уже давно, но нормально разобрался с линейкой только сейчас. Последнее время я немного ускорил процесс изучения микроконтроллеров PIC благодаря вашим просьбам в группах и чатах, на которые я не мог не откликнуться.

Поэтому замечу, что программировать МК PIC мы будем именно на языке C. Какую мы выберем среду программирования и компилятор, мы решим чуть позже, а пока же в данном уроке нас ждёт краткое знакомство с самими контроллерами, с их архитектурой и их разновидностями.

Например, те контроллеры AVR, с которыми мы до сих пор работаем, являются 8-битными, а контроллеры STM, которые мы изучаем — 32-битными.

Вот и контроллеры PIC также делятся по битности.

Первая линейка — это 8-битные контроллеры PIC. Наименование их моделей начинается с префикса PIC10/PIC12/PIC16.

Данная линейка также делится на 3 семейства.

1. BASELINE — данная архитектура присутствует у контроллеров PIC10. От более мощной серии она отличается количеством выводов (от 6 до 28), дешевизной.

2. MID-RANGE — данную архитектуру имеют ядра микроконтроллеров PIC12/PIC16. Количество выводов в данной серии увеличено (от 6 до 64), стоят они несколько дороже, зато имеют помимо 35 машинных инструкций, поддерживаемых серией BASELINE, ещё 14 дополнительных инструкций (оптимизированных под компилятор языка C). Также у данной серии производительность увеличена на 50%, они имеют более глубокий и улучшенный аппаратный стек, увеличенный объём памяти и некоторые прочие прелести, с которыми мы познакомимся в дальнейшем, так как, скорее всего, мы с данной серии и начнём процесс изучения программирования микроконтроллеров PIC .

3. 8-битовые микроконтроллеры PIC18 — это улучшенная серия контроллеров, здесь на борту много другой периферии, количество выводов от 18 до 100, производительность 16 MIPS, поддержка технологии NanoWatt, наличие программироуемого генератора.

Вторая линейка — это 16-битные контроллеры PIC . Они имеют префикс PIC24F и PIC24H. Это уже более мощные контроллеры. В отличие от первой линейки, машинная команда выполняется уже не за 4 такта генератора, а за 2. Также периферия еще более расширена по разновидностям шин, прямой доступ к памяти DMA (у PIC24H), расширенный набор инструкций. Также есть очень много других особенностей.

Третья линейка — это 32-битные контроллеры. Префикс у них уже PIC32. Частота тактирования таких контроллеров до 120 МГц, а у новой серии MZ — до 200 и даже выше. У меня, например, есть отладочная плата, на которой устрановлен контроллер PIC32MZ2048EFH064, у которого тактовая частота составляет 252 мегагерца. Также здесь ещё более увеличена производительность ядра. Данное семейство построено на ядре MIPS32®, которое также кроме высокой производительности отличается ещё и низким потреблением энергии.

Вообщем, вот такие вот краткие характеристики существующих на данный момент контроллеров PIC. Если брать по наименованиям, то наименований очень много, на любой, как говорится, вкус.

Также, как и рассмотренные, а также рассматриваемые нами контроллеры AVR и STM32, контроллеры PIC работают приблизительно по той же схеме. Сочиняется программа, собирается в машинный код, понятный арифметическо-логическому устройству контроллера, загружается (прошивается или заливается) в контроллер и затем обеспечивает работу по определённому алгоритму. Основной интерфейс, используемый для прошивки данных контроллеров — это ICSP , предназначенный для внутрисхемного программирования. Подробнее с ним мы познакомимся, когда будем прошивать данные контроллеры.

Давайте немного разберёмся с организацией памяти в контроллерах PIC. Так как мы начнём изучение семейства PIC с более простых 8-битных (принцип от простого — к сложному ведь не отменял никто), то и организацию памяти мы посмотрим у данной серии.

Сначала посомтрим блок-схему контроллера на примере МК PIC16F84A (нажмите на картинку для увеличения изображения)

В левом верхнем углу сразу бросается в глаза модуль памяти FLASH, в которой обычно хранится программа контроллера (прошивка). А в правом верхнем углу мы видим память EEPROM, которая уже исользуется для хранения данных. Эти два вида памяти являются энергонезависимыми и после отклчения и сброса контроллера не стираются. Но данная память не является быстрой, поэтому код при старте программы распределяется уже в память RAM (ОЗУ), которая уже является быстродействующей и предназначена для функционирования контроллера при работе. Поэтому данную память мы уже рассмотрим несколько поподробнее.

Оперативная память контроллера PIC делится на память программ и память данных.

Вот так организована память программ у контроллера PIC16F84A

Микроконтроллеры данной серии имеют счётчик команд, способный адресовать 8К x 14 слов памяти программ и 14-разрядную шину данных памяти программ. Вся память программ разделена на 4 страницы по 2 килослов каждая (0000h-07FFh, 0800h-0FFFh, 1000h-17FFh, 1800h-1FFFh). Ну это общая информация, поэтому у тех контроллеров, у которых память небольшая перемещение между данными страницами приведёт к циклической адресации. Поэтому размер памяти того контроллера, который мы хотим программировать, мы обязаны знать твёрдо. В общем случае память программ состоит из счётчика команд, стека нескольких уровней, память для хранения векторов прерываний, а также внутренней памяти программ.

Также немного познакомимся с организации оперативной памяти, отведённой под хранение данных.

Память данных разделяется на регистры общего назначения и регистры специального назначения. Посмотрим, как организована память данных контроллера PIC16F84A

Регистры специального назначения (SFR) — это регистры, которые предназначены для хранения строго отведённых величин и имеют определённые имена. С ними мы будем знакомиться постепенно, когда будем писать какой-то исходный код, который будет широко их использовать.

Регистры общего назначения (GPR) — это ячейки памяти, которые имеют только адреса и предназначены они для хранения любых данных.

Также из приведённого выше рисунка мы видим, что у нашего контроллера память данных разделена на 2 страницы (или банка) переход между которыми осуществляется посредством установки определённых битов в регистре STATUS . Поэтому данный регистр присутствует в обеих банках и обратиться к нему мы можем в любой момент, чтобы сменить текущую страницу памяти.

Адресация может быть как прямая, так и косвенная или относительная, когда адрес отсчитывается относительно текущего адреса. С этим мы возможно не будем знакомиться, так как такая задача возникает у программистов, которые пишут программы на ассемблере.

Соответственно, у каждого контроллера кроме памяти существует много чего ещё интересного, в том числе порты ввода-вывода. Наши контроллеры PIC — также не исключение. Посмотрим назначение ножек контроллера PIC16F84A

У данного контроллера два порта — порт A и порт B. Из порта A наружу выведены 5 ножек — RA0-RA4, а из порта B — все 8 ножек RB0-RB7.

Также ножки портов могут иметь и другое назначение в зависимости от того, как мы их сконфигурируем. Наример ножка 6 или RB0 может в любой момент превратиться в ножку для захвата внешних прерываний, а ножка 3 или RA4 — стать ножкой для тактирования таймера от внешнего генератора.

Тактирование МК PIC также может осуществляться как от внешнего генератора, так и от кварцевого резонатора, от внутреннего резистора, а также существует ещё несколько вариантов, которые поддерживают не все контроллеры данного семейства. На практике как правило используется тактирование от кварцевого резонатора. Скорее всего, мы также последуем данной традиции в наших дальнейших занятиях.

Думаю, на этом мы закончим знакомство с контроллерами PIC. Знакомство получилось кратким, но на первое время нам и этого хватит за глаза. С более расшифрованной информацией мы столкнёмся, когда будем сочинять наши программы. Так что ждите следующих занятий, которые обещают быть очень интересными. Мы познакомимся сначала с установкой среды и компилятора, изучим, как с ними работать, какие тонкости программирования присутствуют в настройках различной периферии, а также в работе с ней.

Смотреть ВИДЕОУРОК (нажмите на картинку)

Post Views: 9 304

Программирование микроконтроллеров PIC16/PIC18 на языке C. Статья вторая. Базовые сведения о платформе. Первая программа

• Программирование микроконтроллеров

Если в первой статье все получилось хорошо - мы получили базовую программную обстановку для продолжения обучения.

Как я говорил ранее, пока что объяснять буду на базе МК PIC16F628A .
Обязательно качаем документацию на него. Рекомендую для поиска - alldatasheet.com
DataSheet - главный документ при разработке на базе МК.
Рекомендую распечатывать основные таблицы и разделы для удобства пользования.

Открываем ДШ.

Наиболее важные сведения о кристалле:
- максимальная рабочая частота - 20МГц;
- 2048х14 бит флеш-ПЗУ;
- 224 байта статической ОЗУ;
- 128 байт энергонезависимой ПЗУ;
- 16 доступных выводов;
- модуль приемо-передатчика;
- 3 таймера.

Данный кристалл - представитель так называемого среднего (Mid-range) семейства МК PIC.

Вкратце расскажу о том, что обязательно нужно понимать .

Память данных устройства разделена на 4 банка .
Банки содержат регистры специального назначения(SFR) и регистры общего назначения(GPR).
SFR - используются для управления устройством и его модулями.
Регистры обшего назначения представлены в виде статической ОЗУ, где мы можем хранить свои переменные.
Специальные регистры занимают по 32 начальные позиции в каждом банке.
В ДШ на страницах 18-21 показаны все регистры специального назначения. Распечатайте их - пригодится и не раз.

Это довольно таки объемная тема, и пропускать ее никак нельзя.
А с другой стороны нудноватая и неинтересная.
Пробуйте переосилить себя и прочитать об организации памяти и регистрах специального назначения в ДШ и у Шпака(упоминал в первой статье).

Порты ввода/вывода .

У данного устройства два порта: PORTA и PORTB.
Каждый вывод порта может использоваться непосредственно как простой вывод либо как вывод прочих модулей МК.
В самом начале ДШ вы должны были заметить что каждый вывод помимо основного названия, к примеру RB1, содержит еще и другое наименование RX и DT.
Вот здесь RX и есть второстепенная функция вывода - как вход приемо-передатчика.
Но пока мы не будем трогать периферийные модули устройства.

Каждый вывод порта может функционировать как вход или как выход.
Например, если нам нужно зажечь светодиод то вывод, к которому он подключен мы конфигурируем как выход, и выставляем на нем соответствующий уровень.
А вот если нам нужно подключить кнопку к порту и считывать факт нажатия, то здесь уже необходимо конфигурировать этот вывод как вход.
Конфигурация вход/выход осуществляется с помощью регистров TRIS .
Если в соответствующий бит регистра TRIS записать 1 то этот вывод станет входом, если 0 - выходом(видимо в связи с схожестью 1 и Input, а 0 и Output)
К примеру:

TRISA = 0; // Все выводы порта А - выходы
TRISB = 0xff; // Все выводы порта B - входы
TRISA5 = 1; // 5 вывод порта А - вход. Кстати не у всех компиляторов можно обращаться к каждому выводу непосредственно

Для установления определенного уровня на выводе используем регистр PORT.
К примеру:

PORTA = 0; // Все выводы порта А с низким уровнем
PORTB = 0xff; // Все выводы порта B с высоким уровнем
RB5 = 1; // На пятом выводе порта B высокий уровень

Напишем небольшую программку. Помигаем светодиодом.
Пользуемся ранее созданным проектом, либо создаем новый, по схеме из первой статьи.

Для начала подключим файл заголовков.

void main(void)
{
while(1);
}

TRISA = 0; // Порт А - все выводы выходы
PORTA = 0; // с логическим нулем
TRISB = 0; // Порт B - все выводы выходы
PORTB = 0; // С логическим нулем

Добавим строку в начале:
#include «delay.c»
Мы будем использовать функцию DelayMs(x) для создания паузы между переключениями светодиода.

Допустим светодиод подключен к RB0.
Для его переключения будет использоваться логическое исключающее «ИЛИ»:

#include #include "delay.c"

Void main(void)
{
TRISA = 0;
PORTA = 0;
TRISB = 0;
PORTB = 0;

While(1)
{
DelayMs(250); // Сделаем паузу в полсекунды
DelayMs(250);
RB0 ^= 1; // инвертируем вывод
}
}

Прошивка готова.
Теперь настроим конфигурационные биты.
Жмем Configure -> Configuration bits .
Снимаем галку «Configuration Bits set in code» , так как в коде мы ничего не выставляли.

Видим несколько пунктов.
Выставляем как на скрине.
Oscillator - HS - в качестве тактового генератора будет использоваться высокочастотный кварцевый резонатор.
WatchDog Timer - Off, если включить, то микроконтроллер будет периодически сбрасываться во избежание каких-либо зависаний. Нам такая возможность пока не нужна.
Power Up Timer - Enabled, МК будет находится в состоянии сброса, пока напряжение питания не достигнет необходимого порогового уровня.
Brown Out Detect - On, сброс МК, если произошло падение питающего напряжения ниже определенного уровня.
Low Voltage Program - Disabled, запрещаем использовать низковольтное внутрисхемное программирование МК. Здесь уже зависит от Вашего программатора.
Data EE Read Protect - Off, разрешаем чтение данных и EEPROM памяти МК.
Code Protect - Off, отключаем защиту кода в МК. Если выставить On - то невозможно будет считать программу из МК. Нам пока такая возможность не нужна.

Еще раз жмем F10.
Закрываем.

Прогоним программу в Proteus.
Запускаем Proteus ISIS.
Находясь в разделе Component mode жмем Pick from libraries и, пользуясь поиском, добавляем на форму компоненты:
- PIC16F628A;
- LED-RED;
- RES;

Два раза кликаем на каждом из них и выставляем параметры.
Для МК - выбираем файл прошивки *.hex из папки нашего проекта, и выставляем частоту 4МГц.
Для LED-RED выбираем Model type - Digital.
Для резистора выбираем сопротивление в 300 Ом.
Добавляем на форму Ground в разделе Terminals mode и соединияем как на скрине.

Жмем Play - светодиод должен мигать.

В следующей статье плотно пройдусь по языку C.
Вслед за ней будет статья по периферии контроллера и примеры кода для нее.
И за ней планирую рассказать о USB и PIC 18.
Вот такой план пока:-)