Apostila Microcontrolador Pic 16f628

CENTRO FEDERAL DE EDUAÇÃO TECNOLÓGICA DE GOIÁS COORDENAÇÃO DE MECÂNICA CURSO DE TECNOLOGIA ELETROMECÂNICA

MICROCONTROLADOR PIC16F628

Prof. Eider Lúcio de Oliveira Prof. Éderson Lacerda Fideles

SUMÁRIO INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................ 3 CAPÍTULO I - O QUE É O PIC16F628 ........................................................................................................ 5 PINAGEM DO PIC16F628........................................................................................................................... 5 DESCRIÇÃO DOS PINOS ................................................................................................................................... 5 CARACTERÍSTICAS DOS PINOS......................................................................................................................... 8 CAPÍTULO II - CARACTERÍSTICAS DO PIC16F628.............................................................................. 9 CAPÍTULO III - MEMÓRIA DE PROGRAMA (FLASH EPROM), MEMÓRIA DE DADOS (RAM) E MEMÓRIA DE DADOS PERMANENTES (EEPROM) ........................................................................... 11 MEMÓRIA DE PROGRAMA (FLASH EPROM) ..................................................................................... 11 MEMÓRIA DE DADOS (RAM) ................................................................................................................ 12 CAPÍTULO IV - REGISTRADORES DE FUNÇÕES ESPECIAIS ......................................................... 15 CAPÍTULO V - CONJUNTO DE INSTRUÇÕES DO PIC16F628........................................................... 26 EXPLICAÇÃO DETALHADA DO CONJUNTO DE INSTRUÇÕES DO PIC................................................................ 29 CAPÍTULO VI - AS INTERRUPÇÕES DO PIC16F628 ........................................................................... 39 CAPÍTULO VII - O CONTADOR/TEMPORIZADOR (TMR0).............................................................. 43 CAPÍTULO VIII – MODO POWER DOWN, MODO SLEEP E O WDT............................................... 47 CAPÍTULO IX - ESCRITA E LEITURA NA EEPROM DO PIC16F628 ............................................... 50 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................ 52 APÊNDICE A - INTRODUÇÃO AO MPLAB............................................................................................ 53 APÊNDICE B – DETALHES DOS PORTS ................................................................................................ 67 APÊNDICE C – DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO - LCD .................................................................... 72

INTRODUÇÃO Um microprocessador é um componente eletrônico, que devido às suas modernas técnicas de fabricação, consegue efetuar com rapidez, várias funções e operações lógicas e aritméticas, sob controle de um programa externo, que dita para a máquina a “seqüência” das funções e os operandos a serem utilizados. A diferença básica entre um microcontrolador e um microprocessador é que o microcontrolador já possui internamente vários circuitos eletrônicos que o microprocessador precisa usar externamente para ser funcional, tais como: memória de programa, memória de dados, portas de entrada e saída de sinais (portas de I/O, Input/Output), circuito de reset, circuito oscilador, contador/temporizador, portas lógicas para selecionar endereços, circuito de comunicação serial e paralela, conversor A/D, etc. Ao escolher um projeto microcontrolado em relação aos projetos digitais tradicionais, visa entre outras coisas: redução de custo; redução do consumo de energia; redução do tamanho do equipamento; aumento da confiabilidade; proteção de software que vai gravado internamente e a facilidade de implementação e de suas possíveis modificações através de programação. Atualmente muitos equipamentos de nosso uso diário, tais como: eletrodomésticos, videocassetes, alarmes, celulares e brinquedos, entre outros, utilizam microcontroladores para execução de suas funções básicas. Muitos microcontroladores são conhecidos pelos desenvolvedores de projetos no Brasil, podemos citar os seguintes: •

Microcontroladores da família 8051 (INTEL e outros fabricantes)

•

Microcontroladores da família PIC (MICROCHIP)

•

Microcontroladores da família COP8 (NATIONAL SEMICONDUTORES)

•

Microcontroladores da TEXAS, exemplo: MSP430F13x/14x

•

Microcontroladores da HOLTEK, exemplo: HT48500

•

Microcontroladores da MOTOROLA.

O PIC pode ser visto externamente como um circuito integrado TTL ou CMOS normal, mas internamente dispõe de todos os dispositivos típicos de um sistema microprocessado, ou seja:

•

Uma CPU (“Central Processor Unit” = Unidade de Processamento Central) cuja

finalidade é interpretar as instruções de programa. •

Uma memória de programa Flash EPROM (2048 words) que possibilita a gravação cerca de 1000 vezes sem a necessidade de apagamento com ultravioleta.

•

Uma memória RAM (Random Access Memory - Memória de Acesso Aleatório) – 224 bytes, utilizada para memorizar as variáveis utilizadas pelo programa.

•

Uma série de LINHAS de I/O para controlar dispositivos externos ou receber pulsos de sensores, chaves, etc.

•

Uma memória EEPROM de 128 bytes para gravar dados permanentes. Cada posição pode ser gravada cerca de um milhão de vezes.

•

Uma série de dispositivos auxiliares ao funcionamento, ou seja, gerador de clock, barramento de dados e controle, contador/temporizador, etc.

A presença de todos estes dispositivos em um espaço extremamente pequeno, dá ao projetista ampla gama de trabalho e enorme vantagem em usar um sistema microprocessado, onde em pouco tempo e com poucos componentes externos podemos fazer o que seria oneroso fazer com circuitos tradicionais. O PIC está disponível em uma ampla gama de modelos para melhor se adaptar as exigências de projetos específicos, diferenciando-se pelo número de linha de I/O e pelo conteúdo do dispositivo. Inicia-se com modelos pequenos identificados pela sigla PIC12Cxx dotados de 8 pinos, até chegar a modelos maiores com sigla PIC17Cxx dotados de 40 ou mais pinos. Como foi dito na introdução, uma descrição detalhada do PIC está disponível no site da microchip www.microchip.com , onde se pode encontrar grandes e variadas quantidades de informações técnicas, manuais, software de apoio, exemplos de aplicações e atualizações disponíveis. Mas, qual microcontrolador escolher? Ao escolher um microcontrolador devemos analisar o seguinte: facilidade de uso; disponibilidade de ferramentas de programação, teste e depuração; suporte técnico; custo e disponibilidade no mercado; e principalmente, se a família de microcontroladores possui várias opções de modelos e periféricos, possibilitando assim o reaproveitamento de código para outros projetos. A família de microcontroladores PIC é uma das que atende os requisitos do parágrafo anterior. O escolha do microcontrador fica a cargo do projetista, mas tenho certeza que uma escolha muito boa, para começar os estudos, é a Família PIC da Microchip. Nesta apostila é feito um estudo detalhado do PIC16F628 e é colocado em Apêndice alguns tópicos sobre o PIC16F874.

Capítulo I - O QUE É O PIC16F628

O PIC16F628 é um circuito integrado produzido pela Microchip, que pertence a categoria dos microcontroladores, ou seja, é um componente integrado, que em um único dispositivo, contém todos os circuitos necessários para realizar um completo sistema digital programável. A Figura 1, a seguir, mostra o encapsulamento DIP (DIP = dual in line) e os nomes descritivos dos pinos do PIC16F628. PINAGEM DO PIC16F628

Figura 1 – Pinagem do PIC16F628 Descrição dos pinos Tabela 1 - Descrição da pinagem do PIC16F628 NOME

FUNÇÃO

DESCRIÇÃO

RA0

Porta de I/O bidirecional

AN0

Entrada para comparador analógico

RA1

Porta de I/O bidirecional

AN1

Entrada para comparador analógico

RA3

Porta de I/O bidirecional

AN3

Entrada para comparador analógico

RA0/AN0

RA1/AN1

RA3/AN3/CMP1 Saída do comparador 1 CMP1

RA4/T0CKI/CMP2

RA5/ MCLR /VPP

RA4

Porta de I/O bidirecional

T0CKI

Entrada de clock do TIMER 0

CMP2

Saída do comparador 2

RA5

Porta de entrada

MCLR

Master Clear. Quando configurado como master clear esse pino é um RESET ativo quando baixo. A tensão no master clear não pode exceder de VDD.

VPP

Entrada de tensão de programação.

RA6

Porta de I/O bidirecional

OSC2

Entrada para oscilador a cristal.

RA6/OSC2/CLKOUT No modo RC/INTOSC esse pino fornece sinal de clock CLKOUT

RA7/OSC1/CLKIN

1 4

da freqüência de OSC1.

RA7

Porta de I/O bidirecional

OSC1

Entrada para oscilador a cristal

CLKIN

Entrada para fonte do clock externa.

RB0

Porta de I/O bidirecional. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

INT

Interrupção externa.

RB1

Porta de I/O bidirecional. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

RX

Pino receptor de USART (comunicação serial)

DT

Porta de I/O de Dados Sincronos (comunicação serial)

RB2

Porta de I/O bidirecional. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

TX

Pino transmissor de USART (comunicação serial)

CK

Porta de I/O de Clock de sincronismo (comunicação serial).

RB0/INT

RB1/RX/DT

com

RB2/TX/CK

RB3 RB3/CCP1

Porta de I/O bidirecional. Pode ter Pull-up interno habilitado por software. Captura/Compara/PWM I/O

CCP1

RB4

Porta de I/O bidirecional. Interrupção na mudança do estado do pino. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

PGM

Pino de entrada para programação em baixa tensão.

RB5

Porta de I/O bidirecional. Interrupção na mudança do estado do pino. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

RB6

Porta de I/O bidirecional. Interrupção na mudança do estado do pino. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

T1OSO

Saída do oscilador do TIMER 1

T1CKI

Entrada de CLOCK para TIMER 1

PGC

ICSP programming clock.

RB7

Porta de I/O bidirecional. Interrupção na mudança do estado do pino. Pode ter Pull-up interno habilitado por software.

TIOSI

Entrada do oscilador do TIMER 1.

PGD

ICSP Data I/O.

VSS

VSS

Pino de terra (0V)

VDD

VDD

Pino de tensão positiva (5V)

RB4/PGM

RB5

RB6/T1OSO/T1CKI/ PGC

RB7/T1OSI/PGD

Como é possível ver na figura acima, o PIC16F628 é dotado de um total de 18 pinos dispostos em duas fileiras paralelas de 9 pinos cada uma (DIP = dual in line). São 13 pinos de linhas de entrada e saída de sinais (linhas de I/O) para a nossa aplicação (pode ser expandido para dezesseis), um pino de alimentação, um de terra (referência), um de reset (MCLR) e dois de clock (OSC1/CLKIN e OSC2/CLKOUT).

Características dos pinos „ RA0 a RA4, são pinos de linhas de entrada e saída de sinais (linhas de I/O). No entanto,

o pino RA4/TOCKI também pode ser programado para ser a entrada de clock para o TMR0 (timer 0 interno ao PIC). „ RB0 a RB7, também são pinos de linhas de entrada e saída de sinais (linhas de I/O).

Mas eles tem outras funções: o pino RB0/INT também pode ser programado para ser um pino de entrada de interrupção externa; os pinos RB4 a RB7 podem ser programados para gerar interrupção quando houver mudança de nível lógico em um deles e os pinos RB6 e RB7 também são usados na programação do PIC, o primeiro serve como “clock” serial e o segundo serve como “data” serial. „ VDD e VSS, são pinos de alimentação. O VSS é conectado ao TERRA (GND) e o VDD

à tensão contínua de +5V. A tensão de alimentação nominal dos PICs é de 5 Vcc, mas a faixa de variação desta tensão depende do modelo estudado. No caso do PIC16F628, ela vai de 2.0 a 6.0 Vcc. „ /MCLR, é o pino de reset. Este se refere ao Master Clear externo. Sempre que esse pino

for colocado em nível lógico baixo (GND), o programa será resetado e o processamento paralisado. Ao ser colocado em nível alto (+5V), a execução do programa será retomada do ponto inicial (ORG 00H). „ OSC1/CLKIN e OSC2/CLKOUT, são pinos de clock. Nestes pinos é ligado o

oscilador.

Capítulo II - Características do PIC16F628

Para o PIC16F628, podemos citar, entre outras, as seguintes características: • Microcontrolador de 18 pinos; • 13 portas configuráveis como entrada ou saída, podendo chegar a 16 pinos; • Cada porta, pode drenar no máximo 25 mA e fornecer no máximo 20 mA; • Freqüência máxima de operação de 4 a 20 MHz, depende das especificações do chip; • Possui 4 fontes de interrupção, que são a interrupção externa RB0/INT, interrupção por

“overflow” do timer TMR0, interrupção por mudança de nível nos pinos da porta B (pinos RB7 a RB4) e interrupção por escrita completa na EEPROM. • Memória de programação FLASH EPROM de 2 Kbytes. Pode-se escrever nessa

memória cerca de 1000 vezes sem danificá-la. • Memória de dados temporários, RAM separada em bancos de memória. As primeiras

posições de cada banco são reservadas para registradores de funções especiais (SFR Special Function Registers). O restantes de cada banco são reservadas aos registradores de propósitos gerais (GPR - General Purpose Registers). Todos os registradores da RAM são programáveis bit a bit; • Memória de dados permanentes, EEPROM de 128 Bytes. Pode-se escrever em cada bit

dessa memória cerca de 1 milhão de vezes sem danificá-la; • Via de programação com 14 bits e 35 instruções; •

3 Módulos de timer/counter ;

• A faixa de tensão de trabalho está na faixa de 3 a 5,5 volts; • Baixa potência de consumo - menos de 2 mA para 5 V, 4Mhz; cerca de 15 µA para 2 V,

32 KHz e menos de 1µA para 2 V (modo Standby); Os microcontroladores PIC apresentam uma estrutura de máquina interna do tipo Havard, enquanto grande parte dos microcontradores tradicionais apresenta uma arquitetura tipo Von-Neumann. A diferença está na forma como os dados e o programa são processados pelo microcontrolador. Na arquitetura tradicional, tipo Von-Neumann, existe apenas um barramento (bus) interno (geralmente de 8 bits), por onde passam as instruções e os dados. Já na arquitetura tipo Havard existem dois barramentos internos, sendo um de dados e outro de instruções. No caso dos microcontroladores PIC, o barramento de dados é sempre de 8 bits e o de instruções pode ser de 12, 14 ou 16 bits, dependendo do

microcontrolador. Esse tipo de arquitetura permite que enquanto uma instrução é executada outra seja “buscada” na memória, o que torna o processamento mais rápido. Além disso, como o barramento de instruções é maior do que 8 bits, o OPCODE da instrução já inclui o dado e o local onde ela vai operar (quando necessário), o que significa que apenas uma posição de memória é utilizada por instrução, economizando assim muita memória de programa. Desta forma, podemos observar que dentro da palavra o OPCODE, que pode ser de 12, 14 ou 16 bits, não sobra muito espaço para o código da instrução propriamente dito. Por isso, os PICs utilizam uma tecnologia chamada RISC, que significa Reduced Instruction Set Computer (Computador com set de instruções reduzido). Desta forma, os PICs possuem cerca de 35 instruções (o número correto varia de acordo com o microcontrolador), muito menos que os microcontroladores convencionais (CISC) que chegam a possuir mais de 100 instruções. Isto torna o aprendizado muito mais fácil e dinâmico, mas, por outro lado, implica no fato de que muitas funções devem ser “construídas”, pois não possuem uma instrução direta, exigindo maior habilidade do programador. Nos microcontroladores PIC, o sinal de clock é internamente dividido por quatro. Portanto, para um clock externo de 4 MHz, temos um clock interno de 1 MHz, e consequentemente, cada ciclo de máquina dura 1us. A divisão do clock por quatro forma as fases Q1, Q2, Q3 e Q4. O program counter (registrador PC) é incrementado automaticamente na fase Q1 do ciclo de máquina e a instrução seguinte é buscada da memória de programa e armazenada no registrador de instruções no ciclo Q4. Ela é decodificada e executada no próximo ciclo, no intervalo de Q1 até Q4. Esta característica de buscar a informação num ciclo de máquina e executá-la no próximo é conhecida como PIPELINE. Ela permite que quase todas as instruções sejam executadas em apenas um ciclo, gastando assim 1us (para um clock de 4 MHz) e tornando o sistema muito mais rápido. As únicas exceções referem-se às instruções que geram “saltos” no program counter, como chamadas de rotinas e retornos. Ao executar essas instruções, o PIPELINE deve ser primeiramente limpo para depois poder ser carregado novamente com o endereço correto, consumindo para isso 2 ciclos de máquina. Esse PIPELINE é facilmente implementado devido à arquitetura Havard.

Capítulo III - MEMÓRIA DE PROGRAMA (FLASH EPROM), MEMÓRIA DE DADOS (RAM) E MEMÓRIA DE DADOS PERMANENTES (EEPROM)

MEMÓRIA DE PROGRAMA (FLASH EPROM) Em particular o PIC16F628 dispõe de uma memória para armazenar o programa, do tipo Flash EPROM, que pode ser escrita cerca de 1000 vezes e que é ideal para o nosso experimento tornando a conecção para a programação on-board, ou seja podemos colocar o programa dentro do chip sem ter que removê-lo do circuito de prova. A sua capacidade de memorização é de 2048 locações (2 K Byte de 14 bits cada) e que poderão conter, cada uma, somente uma instrução básica do PIC. Logo, o programa mais complexo que poderemos realizar não poderá ter mais do que 2048 instruções. Os endereços reservados para Flash EPROM começam em 0000H e vão até 07FFH. O PIC pode somente executar instruções memorizadas nestas locações. Não se pode de maneira nenhuma ler, escrever ou cancelar dados nesses endereços, a não ser com o uso de um dispositivo externo chamado programador. A primeira localização de memória de programa que será executada quando o PIC começar a rodar (após a alimentação ou um reset) é o endereço 0000H, por isso essa localização de memória é denominada Reset Vector (Vetor de Reset). Já, quando ocorre uma interrupção, a primeira instrução a ser executada está no endereço 0004H, por isto, este endereço denomina-se endereço de Interrupt Vector (Vetor de Interrupção). O “template”, exemplo padrão, a seguir mostra como deve ser a estrutura de um programa em Assembly escrito para o PIC16F628 no MPLAB (compilador, simulador e emulador para o PIC).

;******************************************************************* *** list p=16F628 #include

; Diretiva list para definir processador ; Definições de variáveis específicas do

processador __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC ;***** DEFINIÇÕES DE VARIÁVEIS*************** w_temp EQU 0x20 ; variável usada para salvar o registrador de trabalho W status_temp EQU 0x21 ; variável usada para salvar o registrador de STATUS ORG

0x000

; Vetor de reset

goto main ; vai para o início do programa ORG 0x004 ; Vetor de interrupção movwf w_temp ; salva o conteúdo de W movf STATUS,w ; move registrador de status para W movwf status_temp ; salva o conteúdo de STATUS ; Código da rotina de interrupção que pode ser escrito aqui ou em outro lugar usando call sub_int movf status_temp,w ; Copia STATUS_TEMP para W movwf STATUS ; restaura o conteúdo do registrador de STATUS swapf w_temp,f swapf w_temp,w ; restaura o conteúdo do registrador W retfie ; retorno da interrupção ; Início do programa principal main ; Restante do código do programa vai aqui END ; diretiva de fim de programa ;********************************************************************** MEMÓRIA DE DADOS (RAM) Diferentemente da memória Flash EPROM destinada a conter o programa, a área de memória RAM é visível pelo resto do programa. Nela podemos escrever, ler, ou modificar tranqüilamente qualquer registrador do nosso programa a qualquer momento que for necessário. A única limitação consiste de que alguns desses registradores desenvolvem funções especiais para o PIC que não podem ser utilizados para outra coisa a não ser para aquilo a qual eles estão reservados. Estes registradores encontram-se nas locações base da área de memória RAM mostrada na Tabela 2. A localização de memória presente na RAM é endereçada diretamente em um espaço de memória que vai de 00H a 7FH dando um total de 128 bytes, denominado página 0 (ou banco 0). Um segundo espaço de endereçamento denominado página 1 (ou banco 1) vai de 80H a FFH. Para acessar esse segundo espaço é necessário recorrer a dois bits auxiliares RP0 e RP1 do registrador de STATUS segundo a modalidade que iremos explicar mais adiante. As primeiras 12 locações da página 0 (de 00H a 0BH) e da página 1 (de 80H a 8BH) são aquelas reservadas as funções especiais para o funcionamento do PIC e, como já foi dito, não podem ser utilizadas para outra coisa. As 68 locações na página 0 reservados para as nossas variáveis podem ser endereçadas de 0CH a 4FH podemos aqui utilizar livremente pelo nosso programa para memorizar variáveis, contadores, etc. Em resumo, podemos dizer que a memória RAM do PIC está dividida em dois bancos. O banco 0 que é selecionado zerando o bit RP0 (STATUS<5>) e o banco 1 que é selecionado setando o bit RP0. Os 12 primeiros bytes da RAM são reservados aos Registradores de Funções Especiais (SFR – Special Function Registers), os 116 bytes restantes de cada banco são reservados aos Registradores de Propósitos Gerais (GPR – General Purpose Registers), mas somente 68 bytes destes GPR são implementados para o

PIC16F628. Tabela 2 – Mapa da memória de dados do PIC16F628 End. Indir.

00h

End. Indir.

80h

End. Indir.

100h

End. Indir.

180h

TMR0

01h

OPTION REG

81h

TMR0

101h

OPTION

181h

PCL

02h

PCL

82h

PCL

102h

PCL

182h

STATUS

03h

STATUS

83h

STATUS

103h

STATUS

183h

FSR

04h

FSR

84h

FSR

104h

FSR

184h

PORTA

05h

TRISA

85h

PORTB

06h

TRISB

86h

105h PORTB

106h

185h TRISB

186h

07h

87h

107h

187h

08h

88h

108h

188h

09h

89h

109h

189h

PCLATH

0Ah

PCLATH

8Ah

PCLATH

10Ah

PCLATH

18Ah

INTCON

0Bh

INTCON

8Bh

INTCON

10Bh

INTCON

18Bh

PIR1

0Ch

PIE1

8Ch

10Ch

18Ch

8Dh

10Dh

18Dh

8Eh

10Eh

18Eh

10Fh

18Fh

0Dh TMR1L

0Eh

TMR1H

0Fh

8Fh

T1CON

10h

90h

TMR2

11h

T2CON

12h

PCON

91h PR2

92h

13h

93h

14h

94h

CCPR1L

15h

95h

CCPR1H

16h

96h

CCP1CON

17h

RCSTA

18h

97h TXSTA

98h

TXREG

19h

SPBRG

99h

RCREG

1Ah

EEDATA

9Ah

1Bh

EEADR

9Bh

1Ch

EECON1

9Ch

1Dh

EECON2

9Dh

1Eh CMCON

1Fh

9Eh VRCON

20h

REGISTRADOR ES DE PROPÓSITO GERAL

11Fh

9Fh A0h

120h REGISTRADORES DE PROPÓSITO GERAL

REGISTRADORES DE PROPÓSITO GERAL

48 BYTES 14Fh

80 BYTES 96 BYTES

150h

F0h 70h – 7Fh

BANCO 0

BANCO 1

1EFh

16Fh

EFh

170h 70h – 7Fh

BANCO 2

1F0h 70h – 7Fh

BANCO 3

Os registradores de funções especiais (SFR) do PIC serão utilizados com muita freqüência nos programas. Por exemplo, os registradores TRISA e TRISB são usados para definir quais linhas de I/O serão entradas e quais serão saídas. O PORTA e o PORTB definem o estado lógico das linhas de I/O. Outro exemplo é o registrador STATUS que registra o estado de funcionamento interno do PIC ou o resultado de operações aritméticas e lógicas. É necessário conhecer, portanto, exatamente qual função desenvolve cada um dos registradores especiais e qual efeito se obtém ao manipular seus conteúdos. A memória EEPROM interna ao PIC pode ser utilizada pelo usuário para guardar dados. Entretanto, ao contrário da memória de dados vista anteriormente, esta é uma memória não volátil, que consegue manter as informações mesmo sem alimentação. A EEPROM do PIC16F628 contém 128 Bytes, endereçadas de 0 a 127. Pode-se escrever em cada bit dessa memória cerca de 1 milhão de vezes sem danificá-la. A PILHA (STACK) é um local totalmente separado da memória de programação, em que serão armazenados os endereços de retorno quando utilizarmos instruções de chamadas de rotinas. Quando o programa é desviado para o começo de uma rotina por meio da instrução correta (call), o endereço seguinte ao ponto que estava sendo rodado é armazenado na pilha para que, ao fim da rotina, o programa possa retornar. O tamanho determina a quantidade de rotinas que podem ser chamadas ao mesmo tempo. Caso se tente chamar um número de rotinas maior que o tamanho da pilha, o endereço de retorno mais antigo será perdido. Ainda podemos utilizar OUTRAS MEMÓRIAS, por exemplo, memórias externas. Já estão disponíveis no mercado memórias EEPROM serial de 64 Kbytes, que podem ser interligadas ao PIC utilizando apenas duas portas de I/O. Essas memórias podem ser úteis para armazenar parâmetros de programação diferentes daqueles do programa principal.

Capítulo IV - Registradores de Funções Especiais

Os registradores de funções especiais, também denominados de SFR (Special Function Registers) são usados pela CPU e funções periféricas para controlar as operações do PIC, servem para guardar a configuração e o estado de funcionamento atual da máquina. Estes registradores estão localizados na memória RAM. A seguir faremos uma descrição detalhada de todos os registradores do PIC16F628. Observações quanto à sintaxe: „ R/W, bit de leitura e de escrita. „ R, bit somente de leitura. „ W, bit somente de escrita. „ U, bit não implementado, ler como ‘0’. „ -1, bit após o reset vale 1. „ -0, bit após o reset vale 0. „ -x, bit após o reset possui valor indefinido (desconhecido). „ -u, bit não se altera após o reset. „ -q, valor do bit depende de condição.

Exemplo1: R/W-0, bit de leitura e escrita, após o reset vale 0. Exemplo2: U, bit não implementado, ler como 0. Exemplo3: R-u, bit somente de leitura, após o reset o bit possui um valor inalterado.

Registradores: 1. Registrador W (Acumulador ou registrador de trabalho) e a ALU (Unidade Lógica e Aritmética) A ALU (Arithmetic and Logic Unit) ou ULA (Unidade Lógica e Aritmética) é a componente mais complexa do PIC por conter todos os circuitos destinados a desenvolver as funções de cálculo e manipulação de dados durante a execução de um programa. A ALU é uma componente presente em todos os microprocessadores e dessa depende diretamente a capacidade de cálculo do micro em si. A ALU do PIC16F628 está preparada para operar com 8 bits, ou seja valor

numérico não maior do que 255. Existem processadores com ALU de 16, 32, 64 bits ou mais. A família Intel 80386, 486 e Pentium, por exemplo, dispõe de uma ALU de 32 bits. A capacidade de cálculo presente nesses micros é notavelmente superior em detrimento da complexidade dos circuitos internos e consequentemente do espaço ocupado. A ALU referencia diretamente o registrador W denominado antigamente de acumulador. Este registrador consiste de uma localização de memória destinada a conter um só valor de 8 bits. A diferença entre o registrador W e outras localizações de memória consiste no fato de que, por referenciar o registrador W, a ALU não pode fornecer nenhum endereço, mas podemos acessá-los diretamente. O registrador W será utilizado freqüentemente para intermediar instruções do PIC. Façamos um exemplo prático. Suponhamos querer colocar na localização de memória 0CH da RAM o valor 01H. Procurando entre as instruções do PIC veremos rapidamente que não existe uma única instrução capaz de efetuar esta operação mas deveremos necessariamente recorrer ao acumulador e usar duas instruções em seqüência. Vejamos porque: Como dissemos anteriormente, o opcode de uma instrução não pode exceder aos 14 bits e assim teremos: 8 bits para especificar o valor que queremos colocar na localização de memória, 7 bits para especificar em qual localização de memória queremos inserir o nosso valor, 6 bits para especificar qual instrução queremos usar. teremos um total de 8 + 7 + 6 = 21 bits. Devemos então recorrer a duas instruções, ou seja: movlw movwf

01H 0CH

onde a primeira instrução colocará no registrador W o valor 01H com a instrução MOVe Literal para W e depois "moveremos" (copiaremos) esse valor para a localização 0CH com a instrução MOVe W para F. 2. Registrador STATUS (endereço 03h e 83h) Esse registrador serve para mostrar o estado da ULA (bits de Carry e Zero), a forma do último reset e também para configurar a página de programação atual, quando necessário. Nº dos bits

Bit 7

bit 6

Bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

IRP

RP1

RP0

/TO

/PD

Z

DC

C

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R-1

R-1

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Power on reset

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: 000qquuu

Descrição dos bits: Bit 7: IRP, Bit de seleção de banco de registradores (usado para endereçamento indireto), p/ bit7=0 seleciona Bancos 0 e banco 1 (endereços 00 - FFh); já para bit7 = 1 seleciona bancos 2 e 3 (100h - 1FFh). Obs.: Este bit não é usado no PIC16F628 (considerar IRP=0). Bit 6-5: RP1:RP0, Bit de seleção de banco de registradores (usado para endereçamento direto). P/ bits 6-5=00 implica seleção do banco 0 (00 - 7Fh), para bits 6-5=01 implica seleção do banco 1 (80h - FFh), para bits 6-5=10 implica seleção do banco 2 (100 - 17Fh) e, para bits 6-5=11 implica seleção do banco 3 (180h - 1FFh). obs.: Cada banco é de 128 bytes e somente o bit RP0 é usado no PIC16F628 (considerar RP1=0). Bit 4: /TO, bit de Time-Out. Vai a 1 após power-up, instrução CLRWDT ou instrução SLEEP. Vai a 0 após ocorrer uma interrupção de WDT (Watch Dog Timer). Bit 3: /PD, bit de Power-Down. Vai a 1 após power-up ou instrução CLRWDT. Vai a 0 na execução da instrução SLEEP. Bit 2: Z, bit de Zero. Vai a 1 quando o resultado de uma operação aritmética ou lógica é zero. Vai a 0 quando o resultado de uma operação aritmética ou lógica é diferente de zero. Bit 1: DC, Bit de Digit Carry/Borrow. Este bit vai a 1 quando ocorre um estouro dos 4 bits inferiores de um registrador numa instrução de soma (addlw ou addwf) ou quando a subtração (sublw ou subwf) entre dois nibles inferiores é negativa. É zero quando a última operação na ULA não ocasionou um estouro de dígito. Bit 0: C, Bit de Carry/Borrow. Este bit vai a 1 quando ocorre um estouro do byte de um registrador numa instrução de soma (addlw ou addwf) ou quando a subtração (sublw ou subwf) entre dois bytes é positiva. Note que no caso da subtração o Carry trabalha com a lógica invertida. Obs.: As instruções de rotação de bits (rlf ou rrf) também alteram o valor do Carry.

3. Registrador PORTA (endereço 05H) Bit 7

bit 6

Bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

-

-

-

RA4/TOCKI

RA3

RA2

RA1

RA0

Power on reset

-

-

-

R\W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Nº dos bits

Obs: Valor dos bits após os demais resets: ---uuuuu

4. Registrador PORTB (endereço 06H)

Nº dos bits

Bit 7

bit 6

Bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

RB7

RB6

RB5

RB4

RB3

RB2

RB1

RB0/INT

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R\W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Power on reset

Obs.: Valor dos bits após os demais resets: uuuuuuuu 5. Registrador TRISA (endereço 85H) Registrador de direção de dados da porta A. Os registradores TRIS servem para configurar os pinos das portas como entrada ou saída. Quando é colocado “1” em um bit do TRIS, o pino relacionado a ele é configurado com entrada. Para configurar o pino com saída, você deve escrever “0” no bit relacionado. Uma maneira prática para memorizar esta regra é associar o “1” ao “I” de Input (entrada), e o “0” de Output (saída). Para configurar o PORTA, deve ser utilizado o TRISA, e para configurar o PORTB, deve ser utilizado o TRISB. bit 7

bit 6

Bit 5

Bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

-

-

-

TRISA4

TRISA3

TRISA2

TRISA1

TRISA0

Power on reset

-

-

-

R\W-1

R/W-1

R/W-1

R/W-1

R/W-1

Nº dos bits

Obs.: Valor dos bits nos demais resets: ---11111

6. Registrador TRISB (endereço 86H) Registrador de direção de dados da porta B. Nº dos bits Bits Power on reset

bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

TRISB7

TRISB6

TRISB5

TRISB4

TRISB3

TRISB2

TRISB1

TRISB0

R/W-1

R/W-1

R/W-1

R\W-1

R/W-1

R/W-1

R/W-1

R/W-1

Obs.: Valor dos bits nos demais resets: 11111111

7. Registrador INDF (endereços 00h e 80h) e o FSR (endereços 04h e 84h) O registrador INDF usa o conteúdo de FSR para endereçamento indireto de memória de dados (não é um registrador físico). O FSR é um registrador em que pode ser escrito um outro endereço de memória que será acessado indiretamente, como se ele fosse apenas um ponteiro. Já o INDF não é um registrador realmente verdadeiro; trata-se somente de um espelho do endereço apontado pelo FSR. O INDF não é um registrador verdadeiro, é usado para o endereçamento indireto.

Os bits de FSR estão representados a seguir: Nº dos bits Bits Power on reset

bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

-

-

-

-

-

-

-

-

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: uuuuuuuu

8. Registrador TRM0 (endereço 01h) É um contador automático de 8 bits. A diferença entre o registrador TMR0 e os demais registradores é que seu incremento é automático e pode ser feito pelo clock da máquina ou por um sinal externo. Esse registrador será estudado em detalhes no capítulo VI.

Nº dos bits Bits Power on reset

Bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

-

-

-

-

-

-

-

-

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: uuuuuuuu

9. Registrador PCL (endereços 02h e 82h) e o PCLATH (endereços 0Ah e 8Ah) O PCL é a parte baixa (8 bits menos significativo) do Contador de Programa (PC = ‘Program Counter’). Nº dos bits Bits Power on reset

Bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

-

-

-

-

-

-

-

-

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: 00000000 O PCLATH, parte alta (5 bits mais significativos) do Contador de Programa. Como a área de memória de programação do PIC16F628 é maior que 256 bytes, não é possível acessá-la completamente com somente 8 bits do PCL. Por isso, o PCLATH possui os 5 bits mais altos do PC.

Nº dos bits

Bit 7

bit 6

Bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

-

-

-

-

-

-

-

-

Power on reset

-

-

-

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: ---00000 O Contador de Programa (Program Counter = PC) e a Pilha (Stack) são dois componentes importantes para a compreensão da instrução de salto e chamada a subrotina. Como foi visto no capítulo anterior, o PIC16F628 inicia a execução do programa a partir do Reset Vector, ou seja, da localização de memória 0000H. Depois de ter executado esta instrução passa para a próxima instrução memorizada na localização 0001H e assim por diante. Se não existisse instrução capaz de influenciar a execução progressiva do programa, o PIC chegaria até o final na última instrução memorizada na última localização e não saberia mais como continuar. Sabemos obviamente que não é bem assim e qualquer sistema a microprocessador ou linguagem de programação dispõe de instrução de desvio, ou seja, instruções capazes de modificar o fluxo de execução do programa. Uma destas instruções é o goto (do inglês go to, vá para). Quando o PIC encontra um goto não segue mais a instrução imediatamente após, mas desvia-se diretamente para a localização de memória especificada na instrução. Façamos um exemplo: ORG Point1 movlw goto

00H 10 Point1

No reset o PIC seguirá a instrução movlw 10 memorizada na localização 0000H que colocará no acumulador o valor decimal 10. Onde então passará a executar a próxima instrução goto Point1. Esta instrução determinará um desvio incondicional para localização de memória especificada pelo label Point1, ou seja, de novo para localização 0000H. O programa não fará outra coisa se não a de executar um ciclo infinito seguindo continuamente as instruções especificadas. Durante este ciclo, para determinar qual é a próxima instrução a ser seguida, o PIC utiliza um registrador especial denominado Program Counter, ou seja, contador de programa. Este terá sempre o endereço da próxima instrução a ser executada. No RESET este estará sempre zerado, determinando o início da execução no endereço 0000H, e cada instrução terá um incremento de um para poder passar para próxima instrução. A instrução goto permite a colocação de um novo valor no Program Counter e consequentemente desvia a uma localização qualquer da área de programa do PIC. Uma outra instrução muito interessante é o call, ou seja, a chamada a subrotina. Esta instrução funciona de maneira muito similar ao goto com a única diferença que, a primeira, desvia para uma localização de memória especificada e continua a execução do programa, enquanto o call desviará o programa para uma subrotina especificada e executará a mesma, e retornará a execução da instrução imediatamente após a chamada call, o valor imediatamente após a chamada call será armazenado em uma área particular da memória denominada Stack (Pilha).

Vejamos melhor com um exemplo: ORG Point1 movlw call goto Point2 movlw return

00H 10 Point2 Point1 11

Neste caso o PIC, após ter executado movlw 10 passa a executar o call Point2. Antes de desviar memoriza no Stack o endereço 0002H, ou seja, a próxima localização ao call. Passa então a executar a instrução movlw 11, memorizada em correspondência ao label Point2. E neste ponto encontra uma nova instrução o return que, como podemos deduzir de seu nome, permite o "RETORNO", ou seja, retorne a execução da instrução imediatamente após o call. Esta operação é denominada de: "chamada a subrotina", ou seja, uma interrupção momentânea do fluxo normal do programa para "chamar" a execução de uma série de instruções, para depois retornar a execução normal do programa. Para poder retornar para onde havia interrompido, o PIC utiliza o último valor armazenado no Stack e o coloca de novo no Program Counter. A palavra stack em inglês significa "pilha" e por esse fato é possível empilhar um endereço sobre o outro para ser recuperado quando necessário. Este tipo de memorização era antes denominado de LIFO do inglês Last In First Out, onde o último elemento armazenado (last in) deve necessariamente ser o primeiro a sair (last out). Graças ao Stack é possível efetuar vários call, um dentro do outro, e manter sempre o retorno ao fluxo do programa quando se encontra uma instrução return. Vejamos um outro exemplo: ORG Point1 movlw call goto Point2 movlw call return Point3 movlw return

00H 10 Point2 Point1 11 Point3

12

No exemplo acima a rotina principal Point1 promove a chamada do primeiro call para subrotina Point2, a subrotina Point2 chama outra subrotina no caso Point3, este último por sua vez, encontra um returm e retorna para Point2 que encontra o outro return e retorna para a execução da rotina Point1 que no caso é a principal. Os endereços a serem memorizados no stack são dois e quando vir a encontrar um segundo call procurará pelo return correspondente ao primeiro e assim por diante. Diz-se então que o call é "nidificante", ou seja, um dentro do outro.

O PIC16F628 dispõe de um stack de 8 níveis, ou seja um Stack que consegue armazenar no máximo 8 chamadas à subrotina. É importante assegurar-se, durante a formulação de um programa que, se tenha sempre uma instrução returm em correspondência a um call para evitar o perigo de desalinhamento do stack que em execução pode gerar erros que dificilmente encontraremos.

10. Registrador EEDATA (endereço 08h) EEDATA é o registrador de dados da EEPROM. Ele possui duas funções distintas: nas operações de escrita da EEPROM, ele deve ser preenchido com o dado a ser armazenado, já nas operações de leitura, ele armazena o dado lido. Nº dos bits Bits Power on reset

Bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

-

-

-

-

-

-

-

-

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: uuuuuuuu

11. Registrador EEADR (endereço 09h) EEADR é o registrador de endereços da EEPROM. Ele especifica o endereço de escrita ou leitura do endereço da EEPROM interna ao PIC.

Nº dos bits Bits Power on reset

Bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

-

-

-

-

-

-

-

-

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

R/W-x

Obs.: O valor dos bits após os demais resets será: uuuuuuuu

12. Registrador INTCON (endereços 0BH e 8Bh) Contém os vários bits de habilitação e estados de todas as fontes de interrupção do PIC16F628. Ele serve para configurar e identificar as interrupções.

Nº dos bits

Bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Nomes dos bits

GIE

EEIE

T0IE

INTE

RBIE

T0IF

INTF

RBIF

Power-on-reset

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R\W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-0

R/W-x

Obs.: Valor dos bits após os demais resets: 0000000u Descrição dos bits: bit 7: GIE, Bit de habilitação da interrupção global, p/ bit7=1 habilita todas as interrupções não mascaráveis e p/ bit7=0 desabilita todas as interrupções. Bit 6: EEIE, Bit de habitação da interrupção completa de escrita na EEPROM interna do PIC, p/ bit6=1 habilita interrupção de escrita na EEPROM e p/ bit6=0 desabilita a interrupção. Bit 5: T0IE, Bit de habitação da interrupção de overflow do Timer 0 (TMR0), p/ bit5=1 habilita a interrupção de TMR0 e p/ bit5=0 desabilita a interrupção. Bit 4: INTE, Bit de habitação da interrupção RB0/INT, p/ bit4=1 habilita a interrupção de RB0/INT e p/ bit4=0 desabilita a interrupção. Bit 3: RBIE, Bit de habitação da interrupção de mudança de nível na porta B (bits RB7 a RB4), p/ bit3=1 habilita a interrupção de mudança de nível na porta B e p/ bit3=0 desabilita a interrupção. Bit 2: T0IF, Bit de “flag” da interrupção de overflow do Timer 0 (TMR0), se bit2=1 implica que ocorreu um overflow no TMR0 (deve ser zerado no programa) e se bit2=0 implica que não ocorreu a interrupção. Bit 1: INTF, Bit de “flag” da interrupção RB0/INT, se bit1=1 implica que ocorreu uma RB0/INT e se bit1=0 implica que não ocorreu a interrupção. Bit 0: RBIF, Bit de “flag” da interrupção de mudança de nível na porta B, se bit0=1 implica que ocorreu uma mudança de estado num dos pinos RB7:RB4 (deve ser zerado no programa) e se bit0=0 implica que não ocorreu a interrupção.

13. Registrador OPTION_REG(endereço 81h) Contém vários bits de controle. Serve para configurar uma série de opções para a operação do microcontrolador. Bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

/RBPU

INTEDG

T0CS

T0SE

PSA

PS2

PS1

PS0

Power on reset

R/W-1

R/W-1

R/W-1

R\W-1

R/W-1

R/W-1

R/W-1

R/W-1

Nº dos bits

Obs.: Valor dos bits após os demais resets: 11111111 Descrição dos bits:

bit 7: /RBPU, bit de habilitação de pull-up na porta B, p/ bit7 = 1 desabilita pull-up e p/ bit7=0 habilita pull-up. bit 6: INTEDG, bit de seleção de borda de interrupção, p/ bit6 = 1 interrupção na borda de subida do pino RB0/INT e p/ bit6 = 0 interrupção na borda de descida do pino RB0/INT. bit 5: T0CS, bit de seleção da fonte de clock do TMR0, p/ bit5 = 1 clock colocado na entrada do pino RA4/T0CKI e p/ bit5 = 0 clock interno. bit 4: T0SE, bit de seleção da borda da fonte de clock do TMR0, p/ bit4 = 1 incrementa na transição de alto para baixo no pino RA4/T0CKI e p/ bit4 = 0 incrementa na transição de baixo para alto no pino RA4/T0CKI. Bit 3: PSA, bit de sinalização do “prescaler”, p/ bit3 = 1 assinala o “prescaler” ao WDT e p/ bit3=0 assinala o “prescaler” ao TMR0. Bit 2-0: PS2, PS1 e PS0, bits de seleção da razão do “prescaler”.

PS2

PS1

PS0

Divisor p/ o TMR0

Divisor p/ o WDT

0

0

0

2

1

0

0

1

4

2

0

1

0

8

4

0

1

1

16

8

1

0

0

32

16

1

0

1

64

32

1

1

0

128

64

1

1

1

256

128

14. Registrador EECON1 (endereço 88h) O EECON1 é o registrador de controle de escrita e leitura na EEPROM interna do PIC. bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

Bits

-

-

-

EEIF

WRERR

WREN

WR

RD

Power on reset

U

U

U

R\W-0

R/W-x

R/W-0

R/S-0

R/S-0

Nº dos bits

Obs.: Valor dos bits nos demais resets: ---0q000

Descrição dos bits: bit 7-5: Não implementados, ler como ‘0’. bit 4: EEIF, bit de flag de interrupção na operação de escrita na EEPROM, se bit4 = 1 implica que a operação de escrita foi completado (deve ser zerado no programa) e se bit4 = 0 implica que a operação de escrita não foi completada ou ainda não foi inicializada. bit 3: WRERR, bit de flag de erro da EEPROM, se bit3 = 1 implica que uma operação de escrita foi prematuramente terminada e se bit3 = 0 implica que a operação de escrita foi completada. bit 2: WREN, bit de habilitação de escrita na EEPROM, p/ bit2 = 1 segue ciclos de escrita e p/ bit2 = 0 inibe escrita de dados na EEPROM. bit 1: WR, bit de controle de escrita na EEPROM, p/ bit1 = 1 inibe um ciclo de escrita (obs.: esse bit é zerado por hardware uma vez que a escrita é completada, o bit WR não pode ser zerado no programa). Se bit1 = 0 indica que o ciclo de escrita de dados na EEPROM foi completado. bit 0: RD, bit de controle de leitura na EEPROM, p/ bit0 = 1 inicializa uma leitura na EEPROM (obs.: esse bit é zerado por hardware uma vez que a leitura é completada, o bit RD não pode ser zerado no programa, pode somente ser setado). Se bit0 = 0 indica que a leitura de dados da EEPROM não foi inicializada.

15. Registrador EECON2 (endereço 89h) EECON2 não é um registrador físico. O EECON2 é usado exclusivamente em uma seqüência de escrita de dados na EEPROM. Veja o Capítulo IX para mais detalhes.

Capítulo V - Conjunto de Instruções do PIC16F628

Observações quanto aos termos utilizados na construção dos nomes das instruções e seus argumentos: • • • • •

Work: Trata-se de um registrador temporário para as operações da ULA. No Assembler do PIC, ele é conhecido como W. Também é comum chamá-lo de acumulador. File: Referência a um registrador (posição de memória) propriamente dito. Utilizaremos a letra F para sua representação nos nomes de instruções e f nos argumentos delas. Literal: Um número qualquer que pode ser escrito na forma decimal, hexadecimal ou binária. Utilizaremos a letra L para sua representação nos nomes de instruções e k nos argumentos delas. Destino: O local onde deve ser armazenado o resultado da operação. Os destinos podem ser 0 (W ) ou 1 (F). A letra d será usada para indicar o destino de uma instrução, o destino pode ser o acumulador (d=0) ou o registrador (d=1). Bit: Refere-se a um bit específico dentro de um byte. Utilizaremos a letra B para sua representação nos nomes das instruções e b nos argumentos delas.

Para facilitar as operações de seus registradores especiais na RAM (que como recordamos estava incluído no código com a diretiva INCLUDE), a Microchip inseriu uma lista de nomes que identificam univocamente qualquer registrador especial e a qual está associado o endereço correspondente na área da memória RAM. Se, por exemplo, quisermos definir toda a linha do PORTB do PIC como saída, devemos agir sobre o TRISB. Podemos escolher e referenciar diretamente o registrador com o seu endereço: movlw B'00000000' movwf 86H

; Endereço de TRISB

ou então, referenciar o mesmo registrador com o seu nome simbólico, neste caso tendo que ter a certeza de ter inserido a diretiva INCLUDE "P16F628.INC" (mostrado no Apêndice A desta apostila): movlw B'00000000' movwf TRISB

; Nome simbólico do endereço de TRISB

Para facilitar o estudo das instruções do PIC, organizamos a seguir duas tabelas. Uma com as instruções em ordem alfabética e a outra com as instruções divididas em quatro grupos, conforme as suas aplicações: • • • •

Operações com registradores; Operações com literais; Operações com bits; Controles.

Conjunto de instruções do PIC16F628 Operações em ordem alfabética Instrução Argumento Descrição s ADDLW K Soma k com W, guardando o resultado em W (W = W + k). ADDWF f,d Soma W e f, guardando o resultado em d (d = W + f). ANDLW K Lógica “E” entre k e W, guardando o resultado em W (W = W AND k). ANDWF f,d Lógica “E” entre W e f, guardando o resultado em d (d = W AND f). BCF f,b Zera o bit b do registrador f. BSF f,b Seta o bit b do registrador f. BTFSC f,b Testa o bit b do registrador f, e pula a próxima linha se ele for 0 (zero). BTFSS f,b Testa o bit b do registrador f, e pula a próxima linha se ele for 1 (um). CALL Label Chamada a uma subrotina no endereço Label. CLRF F Limpa o registrador f (f = 0). CLRW Limpa o acumulador (W = 0). CLRWDT Limpa o registrador WDT para evitar o reset (Watchdog timer = 0). COMF f,d Pega o complemento de f, guardando o resultado em d (d = not f). DECF f,d Decrementa f, guardando o resultado em d (d = f -1). DECFSZ f,d Decrementa f, guardando o resultado em d, e pula a próxima linha se o resultado for zero (d = f –1, skip se zero). GOTO Label Desvia para o endereço Label. INCF f,d Incrementa f, guardando o resultado em d (d = f +1). INCFSZ f,d Incrementa f, guardando o resultado em d, e pula a próxima linha se o resultado for zero (d = f+1, skip se zero). IORLW K Lógica OU entre k e W, guardando o resultado em W (W = W OR k). IORWF f,d Lógica OU entre W e f, guardando o resultado em d (d = f OR W). MOVLW K Move (copia) valor literal k para o acumulador W (W = k). MOVF F,d Move (copia) valor de registrador f para destino d (d = f). MOVWF F Move (copia) valor do acumulador W para o registrador f (f = W). NOP Nenhuma operação, gasta um ciclo de máquina sem fazer nada. RETFIE Retorno de uma interrupção. RETLW K Retorno de uma rotina, com k em W. RETURN Retorna de uma rotina. RLF f,d Rotaciona f um bit a esquerda, guardando o resultado em d (d = f << 1). RRF f,d Rotaciona f um bit a direita, guardando o resultado em d (d = f >> 1). SLEEP Coloca o PIC em modo sleep (dormindo) para economia de energia. SUBLW K Subtrai W de k, guardando o resultado em W (W = k – W). SUBWF f,d Subtrai W de f, guardando o resultado em d (d = f - W). SWAPF f,d Executa uma inversão entre o nibble da parte alta e o nibble da parte baixa de f, guardando o resultado em d. XORLW W Lógica ou-exclusivo entre k e W, guardando o resultado em W (W=W XOR k). XORWF f,d Lógica ou-exclusivo entre W e f, guardando o resultado em d (d=W XOR f).

Conjunto de instruções do PIC16F628 Instrução

Argumentos

Descrição

Grupo 1: Operações com registradores ADDWF ANDWF CLRF COMF DECF DECFSZ

f,d f,d F f,d f,d f,d

Soma W e f, guardando o resultado em d (d = W + f). Lógica “E” entre W e f, guardando o resultado em d (d = W AND f). Limpa o registrador f (f = 0). Pega o complemento de f, guardando o resultado em d (d = not f). Decrementa f, guardando o resultado em d (d = f -1). Decrementa f, guardando o resultado em d, e pula a próxima linha se o resultado for zero (d = f –1, skip se zero). INCF f,d Incrementa f, guardando o resultado em d (d = f +1). INCFSZ f,d Incrementa f, guardando o resultado em d, e pula a próxima linha se o resultado for zero (d = f+1, skip se zero). IORWF f,d Lógica OU entre W e f, guardando o resultado em d (d = f OR W). MOVF F,d Move (copia) valor de registrador f para destino d (d = f). MOVWF F Move (copia) valor do acumulador W para o registrador f (f = W). RLF f,d Rotaciona f um bit a esquerda, guardando o resultado em d (d = f << 1). RRF f,d Rotaciona f um bit a direita, guardando o resultado em d (d = f >> 1). SUBWF f,d Subtrai W de f, guardando o resultado em d (d = f - W). SWAPF f,d Executa uma inversão entre o nibble da parte alta e o nibble da parte baixa de f, guardando o resultado em d. XORWF f,d Lógica ou-exclusivo entre W e f, guardando o resultado em d (d=W XOR f). Grupo 2: Operações com literais ADDLW K Soma k com W, guardando o resultado em W (W = W + k). ANDLW K Lógica “E” entre k e W, guardando o resultado em W (W = W AND k). IORLW K Lógica OU entre k e W, guardando o resultado em W (W = W OR k). MOVLW K Move (copia) valor literal k para o acumulador W (W = k). SUBLW K Subtrai W de k, guardando o resultado em W (W = k – W). XORLW W Lógica ou-exclusivo entre k e W, guardando o resultado em W (W=W XOR k). Grupo 3: Operações com bits BCF f,b Zera o bit b do registrador f. BSF f,b Seta o bit b do registrador f. BTFSC f,b Testa o bit b do registrador f, e pula a próxima linha se ele for 0 (zero). BTFSS f,b Testa o bit b do registrador f, e pula a próxima linha se ele for 1 (um). Grupo 4: Controles CALL Label Chamada a uma subrotina no endereço Label. CLRW Limpa o acumulador (W = 0). CLRWDT Limpa o registrador WDT para evitar o reset (Watchdog timer = 0). GOTO Label Desvia para o endereço Label. NOP Nenhuma operação, gasta um ciclo de máquina sem fazer nada. RETFIE Retorno de uma interrupção. RETLW K Retorno de uma rotina, com k em W. RETURN Retorna de uma rotina. SLEEP Coloca o PIC em modo sleep (dormindo) para economia de energia.

Explicação detalhada do conjunto de instruções do PIC. 1) ADDLW k ; Soma a constante k a W Descrição: Soma a constante k ao valor memorizado no acumulador W e coloca o resultado no acumulador. Exemplo: movlw 10 addlw 12 ; após o trecho de programa, o acumulador W terá o valor 22 2) ADDWF f,d ; Soma o valor contido em W com o valor contido no registrador F Descrição: Esta instrução soma o valor contido no acumulador W com o valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: Vejamos um exemplo de soma entre dois registradores: add1 equ 0CH add2 equ 0DH org 00H movlw 10 ;Primeiro somador = 10 movwf add1 movlw 15 ;Segundo somador = 15 movwf add2 movf add1,W ;W = add1 addwf add2,W ;W = add1 + add2 3) ANDLW k ; Efetua o AND bit a bit entre W e uma constante k Descrição: Efetua o AND bit a bit entre o valor contido no acumulador W e o valor constante k. O resultado será memorizado no acumulador. Exemplo: movlw ‘10101010’B andlw ‘11110000’B ... Depois de haver executado este trecho de programa o acumulador W irá valer 10100000B. 4) ANDWF f,d ; Efetua o AND bit a bit entre o valor contido em W e o valor contido no registrador F. Descrição: Esta instrução efetua o AND bit a bit entre o valor contido no acumulador W e o valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: Freqüentemente o AND será utilizado para mascarar o valor de algum bit dentro de um registrador. Se por exemplo quiséssemos extrair do número binário 01010101B os quatro bits menos significativo a fim de obter o seguinte valor 00000101B, bastará preparar uma máscara do tipo 00001111B e fazer o AND com o nosso valor, vejamos como: movlw 01010101B ; Armazena em W o valor binário movwf 0CH ; Usa o endereço 0CH para armazenar o valor inicial da

máscara movlw 00001111B ; Prepara a máscara do bit andwf 0CH,W ; Efetua o AND e memoriza o resultado no acumulador W O resultado em W será 00000101B como descrito. W = 00001111 AND f = 01010101 = ---------------W = 00000101 5) BCF f,b ; Zera o bit b do registrador F Descrição: Esta instrução zera o bit b do registrador no endereço f . Exemplo: parm1 equ 0CH movlw ‘11111111’B ;Valor inicial movwf parm1 bcf parm1,0 Ao término do programa o registrador parm1 será 11111110B. 6) BSF f,b ;Coloca em nível alto o bit b no registrador F. Descrição: Esta instrução coloca em “um” no bit b do registrador que está no endereço f. Exemplo: parm1 equ 0CH movlw 00000000B ;Valore inicial movwf parm1 bsf parm1,0 ;D0=1 Ao terminar o programa o registrador parm1 será 00000001B. 7) BTFSC f,b ; Pula a próxima instrução se o bit b do registrador F for 0 Descrição: Testa o bit b contido no registrador no endereço f e pula a próxima instrução se este valer 0. Exemplo: parm1 equ 0CH org 00H movlw 11111110B ;Valor inicial movwf parm1 loop btfsc parm1,0 ;bit0 = 0? Se for, pular próxima instrução. goto loop ;Se não, ficar no loop Este programa executa um loop infinito. Entretanto, o mesmo programa não executará o loop se substituirmos a instrução: movlw 11111110B pela instrução: movlw 11111111B.

8) BTFSS f,b ; Pula a próxima instrução se o bit b do registrador F for 1 Descrição: Testa o bit b contido no registrador do endereço f e pula a instrução seguinte se

este for 1. Exemplo: parm1 equ 0CH org 00H movlw 11111111B ;Valor inicial movwf parm1 loop btfss parm1,0 ;bit0 = 1 ? Se for, pular próxima instrução. goto loop ;Se não, ficar no loop Este programa executa um loop infinito. O mesmo programa não executará o loop se substituirmos a instrução: movlw 11111111B pela instrução: movlw 11111110B. 9) CALL k ; Chamada a uma subrotina Descrição: Chama uma subrotina memorizada no endereço k. O parâmetro k pode ser especificado utilizando-se diretamente o valor numérico do endereço ou então o relativo label. Exemplo: #define LED1 1 org 00H call ledOn ; Chama a rotina ledOn ledOn btfsc PORTB,LED1 return

; testa o bit 1 da porta B

Quando a CPU do PIC encontra uma instrução CALL, memoriza no STACK o valor do registrador PC+1 de modo a poder retornar para instrução após o CALL, em seguida escreve no PC o endereço da subrotina pulando a execução desta ultima. O valor original do PC será recuperado pela subrotina com a execução da instrução de retorno RETURN ou RETLW. No PIC16F628 estão disponíveis 8 níveis de stack (pilha), ou seja a instrução CALL dentro de uma subrotina pode ter no máximo 8 chamadas ou 8 níveis. As demais chamadas serão sobrepostas às primeiras. 9) CLRF f ; Zera o registrador F Descrição: Esta instrução zera o valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: Se quisermos zerar o registrador TMR0 no qual o endereço é 01H hexadecimal, a instrução a se executar será: clrf 01H Ou, se no endereço do nosso código incluirmos o arquivo P16F628.INC, poderemos utilizar o nome simbólico do registrador TMR0, ou seja, clrf TMR0. 11) CLRW

; Zera o registrador W

Descrição: Zera o valor contido no registrador W. Exemplo: clrw 12) CLRWDT ; Limpa o registrador WDT para não acontecer o Reset Descrição: Esta instrução deve ser utilizada quando programarmos o PIC com a opção Watchdog (fusível WDTE). Nesta modalidade o PIC habilita um timer que, uma vez transcorrido um determinado tempo, efetua o reset do mesmo. Para evitar o reset do nosso programa deveremos executar ciclicamente a instrução CLRWDT para zerar o timer antes deste tempo. Se não zerarmos o WDT neste tempo, o circuito de watchdog (do inglês cão de guarda) interpretará este como um bloco de programa em execução e efetuará o reset para bloquea-lo. Exemplo: org 00H loop clrwdt goto loop 13) COMF f,d ; Efetua o complemento do registrador F Descrição: Esta instrução efetua o complemento do valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: parm1 equ 0CH org 00H movlw 01010101B movwf parm1 comf parm1,F Ao término da execução do programa o valor do registrador parm1 será 10101010B. 14) DECF f,d ; Decrementa o conteúdo do registrador F Descrição: Esta instrução decrementa o conteúdo do registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: movlw 23H ;Escreve em W o valor 23H movwf 0CH ;Copia no registrador 0CH o valor de W decf 0CH,F ;Decremente o valor contido no registrador 0CH 15) DECFSZ f,b ; Decrementa o valor do registrador f e pula a próxima instrução se o resultado for zero. Descrição: Decrementa o valor de registrador do endereço f e se o resultado for zero pula a próxima instrução. Exemplo: counter equ 0CH org 00H movlw 10 ;counter = 10 movwf counter loop

decfsz counter,F ;counter = counter –1, se counter = 0, pula próxima instrução goto loop ;se não, continua no loop Este programa executa 10 vezes a instrução decfsz até que counter seja = 0. 16) GOTO k ; Desvia a execução do programa para o endereço especificado k. Descrição: Determina o desvio incondicional do programa em execução para o endereço k. O parâmetro k pode ser especificado utilizando-se diretamente um valor numérico do endereço ou então o relativo label. Exemplo: org 00H loop goto loop Este programa executa um cilclo (loop) infinito. 17) INCF f,d ; Incrementa o valor do registrador no endereço F. Descrição: Incrementa o conteúdo do registrador no endereço f. Exemplo: movlw 23H ;Escreve em W o valor 23H movwf 0CH ;Copia no registrador 0CH o valor de W incf 0CH,F ;Incrementa de 1 valor contido no registrador 0CH

18) INCFSZ f,b ; Incrementa o valor do registrador f e pula a próxima instrução se o resultado for zero. Descrição: Incrementa o valor do registrador f e se o resultado for zero pula a próxima instrução. Exemplo: counter equ 0CH org 00H movlw 250 ;counter = 250 movwf counter loop incfsz counter,F ;counter = counter + 1, se counter = 0 ? pular próxima instrução goto loop ; se não, continuar no loop Este programa executa para 256-10 = 6 vezes a instrução incfsz até que counter seja 0. Sendo counter um registrador de 8 bit's quando for incrementado do valor 255 assume novamente o valor 0 e dai a formula 256 - 10 = 6. 19) IORLW k ; Efetua o OU inclusive entre W e uma constante k Descrição: Efetua o OR inclusive entre o valor contido no acumulador W e o valor da constante k. Exemplo: org 00H

start movlw 00001111B iorlw 11110000B Após ser executado esse programa o acumulador W será 11111111B. 20) IORWF f,d ; Efetua o OR inclusive entre o valor contido em W e o valor contido no registrador F Descrição: Esta instrução efetua o OR inclusive entre o valor contido no acumulador W e o valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: parm1 equ 0CH org 00H movlw 00001111B movwf parm1 movlw 11111111B iorwf parm1,F Ao término do programa o valor do registrador parm1 será 11111111B. 21) MOVLW k ; Copia para W o valor constante k Descrição: Passa ao acumulador W um valor constante k. Exemplo: org 00H movlw 20 Após ter executado este programa o acumulador W irá a 20. 22) MOVF f,d ;Copia o conteúdo do registrador f para o destino d Descrição: Esta instrução copia o conteúdo do registrador endereçado pelo parâmetro f para o parâmetro de destino d. Exemplo: O exemplo a seguir copia o valor contido no registrador do endereço 0CH no acumulador W: movf 0CH,W 23) MOVWF f ; Copia o conteúdo do registrador W para o registrador F Descrição: Esta instrução copia o conteúdo do registrador W no registrador de parâmetro f. Exemplo: Para copia o valor 10H no registrador TMR0. A instrução a se executar será a seguinte: movlw 10H ;Escreve no registrador W o valor 10H movwf TMR0 ;e o memoriza no registrador TMR0

24) NOP ; Nenhuma operação Descrição: Esta instrução não executa nenhuma operação mas é útil para inserir atrasos de um ciclo de maquina ou mais. Exemplo: nop nop

Os dois nops acima vai provocar um atraso de 2 uS se utilizarmos um cristal de 4MHz no nosso hardware. 25) RETFIE ; Retorna de uma rotina de interrupção Descrição: Esta instrução deve ser colocada no término de cada subrotina de controle de interrupções para retornar o controle ao programa principal. Exemplo: org 00H loop goto loop ;Loop infinito org 04H ;Interrupt vector intHandler retfie ;Retorna da interrupção Neste código o programa principal executa um loop infinito. Se habilitarmos uma das interrupções do 16F628 ele não apenas verificará o controle como irá automaticamente ao programa alocado no endereço 04H (no exemplo intHandler), a instrução RETFIE determinará então o retorno ao loop principal. 26) RETLW k ; Retorna de uma rotina com uma constante k em W Descrição: Esta instrução retorna o controle de uma rotina ao programa principal. A diferença desta em relação à instrução RETURN é que retflw permite retornar, através do acumulador W, o valor k ao programa principal. Exemplo: rtc equ 0CH org 00H call mySub1 movwf rtc ... mySub1 nop retlw 10 Uma vez executado esse programa ele memorizará no registrador rtc o valor 10 passado pela subrotina mySub1. 27) RETURN ; Retorna de uma rotina Descrição: Esta instrução deve ser inserida no termino de cada subrotina para retornar a execução ao programa principal. Exemplo: org 00H call mySub1 .... mySub1 nop return

Nota: No PIC16F628 podemos fazer apenas 8 chamadas a subrotinas, do tipo: org 00H call mySub1 .... mySub1 call mySub2 return mySub2 call mySub3 return mySub3 return 28) RLF f,b ;Rotaciona a esquerda o conteúdo do registrador f passando pelo Carry Descrição: Rotaciona o bit contido no registrador do endereço f para a esquerda (ou seja do bit menos significativo para o mais significativo) passando pelo CARRY do registrador STATUS como ilustrado na figura a seguir: BIT7

BIT6

BIT5

BIT4

BIT3

BIT2

BIT1

BIT0

CARRY

Figura 7 – Rotação de bit a esquerda O conteúdo do bit CARRY do registrador STATUS será deslocado para o bit0 enquanto que o valor do bit7 será deslocado para o CARRY. Exemplo: parm1 equ 0CH org 00H bcf STATUS,C ;Zera o CARRY movlw 01010101B ;Valor inicial movwf parm1 rlf parm1,F Ao término do programa o registrador parm1 será 10101010B enquanto o CARRY será 0.

29) RRF f,b ; Rotaciona para a direita o conteúdo do registrador f passando pelo Carry Descrição: Rotaciona o bit contido no registrador do endereço f para direita (ou seja do bit mais significativo para o menos significativo) passando pelo bit CARRY do registrador STATUS como ilustrado na figura a seguir:

BIT7

BIT6

BIT5

BIT4

BIT3

BIT2

BIT1

BIT0

CARRY

Figura 8 – Rotação de bit a direita O conteúdo do bit CARRY do registrador STATUS será deslocado para o bit7 enquanto o valor do bit0 será deslocado para o CARRY. Exemplo: parm1 equ 0CH org 00H bcf STATUS,C ;Zera o CARRY movlw 01010101B ;Valor inicial movwf parm1 rrf parm1,F Ao término do programa o registrador parm1 será 00101010B enquanto o CARRY será 1. 30) SLEEP ; Coloque o PIC (para dormir) em standby Descrição: Esta instrução bloqueia a execução do programa em andamento e coloca o PIC em standby (sleep do inglês = dormir). Exemplo: org 00H start sleep 31) SUBLW k ; Subtraia de k o valor em W Descrição: Subtrai a constante k do valor memorizado no acumulador W. Exemplo: org 00H start movlw 10 ; W = 10 sublw 12 ; W = 12 - 10 ... Depois de haver executado este programa o acumulador W será 2. 32) SUBWF f,d ;Subtraia o valor contido em W do valor contido no registrador F. Descrição: Esta instrução subtrai o valor contido no registrador W do valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: Analisando um exemplo extraído do datasheet da Microchip: Se inserirmos a instrução: subwf REG1,F Onde reg1 é o endereço de um registrador qualquer especificado com a diretiva: REG1 RES 1 Para o valor inicial de REG1=3 e W=2, teremos REG1=1 e C=1 porque o resultado é positivo. Para o valor inicial de REG1=2 e W=2, teremos REG1=0 e C=1 porque o resultado

é positivo. Para o valor inicial de REG1=1 e W=2, teremos REG1=FFH ou seja -1 e C=0 porque o resultado é negativo. 33) SWAPF f,d ; Troca de nibbles. Descrição: Troca o valor dos quatro bits mais significativo (D7-D4) contido no registrador do endereço f com os quatro bits menos significativo(D3-D0) do mesmo. Exemplo: movlw ‘11110000’B ;Valor inicial swapf parm1,F Ao término do programa o registrador parm1 será 00001111B. 34) XORLW k ; Efetua o OR exclusivo entre W e uma constante k Descrição: Efetua o OR exclusivo entre o valor contido no acumulador W e o valor constante k. Exemplo: org 00H start movlw 00000000B xorlw 11110000B ... Após haver executado este programa o acumulador W será 11110000B. 35) XORWF f,d ; Efetua o OR exclusivo entre o valor contido em W e o valor contido no registrador Descrição: Esta instrução efetua o OR exclusivo(XOR) entre o valor contido no acumulador W e o valor contido no registrador endereçado pelo parâmetro f. Exemplo: Efetuar um XOR entre o registrador W e o registrador REG1 por nós definido no endereço 0CH com a diretiva: REG1 EQU 0CH podemos utilizar a instrução IORWF de duas formas, dependendo onde queremos colocar o resultado, ou seja: xorwf COUNTER,F ;COUNTER = COUNTER XOR W ou então: xorwf COUNTER,W ;W = COUNTER XOR W

Capítulo VI - AS INTERRUPÇÕES DO PIC16F628

A interrupção é uma técnica particular do PIC que permite interceptar eventos externos ao programa em execução, interrompe momentaneamente a operação do programa em andamento, controla o evento com uma subrotina apropriada e retorna para a execução do programa. Fazendo uma analogia, podemos dizer que a interrupção é para o PIC o que para nós representaria uma chamada telefônica. Para recebermos um telefonema não precisamos nos preocupar em ficar levantando continuamente o monofone do gancho para ver se tem alguém querendo falar conosco, mas podemos tranqüilamente aguardar pelo toque da campainha quando alguém nos chamar. Quando então apenas levantamos o monofone do gancho e interrompemos momentaneamente o sistema de chamada, respondemos ao telefonema e, uma vez terminada a conversação, retornamos o monofone ao gancho, ou seja, do ponto onde havíamos interrompido. • • • •

Transportando o termo deste parágrafo ao PIC veremos que: O nosso telefone corresponde ao programa em execução; A chamada de alguém corresponde ao evento de controle; O monofone corresponde a requisição de interrupção; A nossa reposta ao telefone corresponde a subrotina de controle da interrupção.

É evidente que assim como é extremamente mais eficaz se ter uma campainha conectada ao telefone é extremamente mais eficaz controlar nosso evento com uma interrupção ao invés de diretamente pelo programa. O PIC16C84 esta preparado para controlar interrupções ao final de quatro eventos diferentes, vejamos quais são: 1. Ao final da contagem do registrador TMR0, interrupção de TIMER 0. 1. Interrupção externa por mudança de nível no pino RB0. 3. A troca de estado sobre uma das linhas de RB4 a RB7, interrupção por mudança de estado. 4. Ao final da escrita sobre um endereço da EEPROM. Interrupção de TIMER 0, essa interrupção acontece sempre que um contador de tempo interno, denominado TMR0 (Timer 0), estoura, ou seja, como ele é um contador de 8 bits, sempre que passar de 0xFF para 0x00. Ela é utilizada normalmente para a contagem de tempo. Como pode acontecer a qualquer momento, a contagem de tempo fica precisa, não dependendo de análises constantes durante o programa para garantir que o tempo seja contado. Como veremos em exemplos, o TMR0 pode tanto ser incrementado internamente pelo clock da máquina, como também por um sinal externo. Neste caso, ele passa a ser um

contador de pulsos, podendo ser utilizado para outras finalidades. Interrupção externa (RB0/INT), essa interrupção é gerada por um sinal externo ligado a uma porta específica do PIC, que no caso é a porta RB0, caso ela esteja configurada como entrada. Desta maneira, podemos identificar e processar imediatamente um sinal externo. Ela é utilizada para diversas finalidades, como, por exemplo, a comunicação entre micros, garantindo o sincronismo, o reconhecimento de botão ou outro sinal do sistema que necessite de uma ação imediata. Essa interrupção acontece ou na borda de subida ou na borda de descida conforme a configuração da mesma. Interrupcção por mudança de estado (RB4 a RB7), essa interrupção acontece em ambos os casos, na borda de subida ou na borda de descida, basta haver mudança de estado. Esse tipo de interrupção pode ser utilizado, por exemplo, para criar um sincronismo com a rede de 60 Hz, para o controle de um triac ou outro sistema semelhante. Interrupção de fim de escrita na EEPROM, essa interrupção serve para detectarmos o final de uma rotina de escrita na EEPROM do PIC. A utilização da interrupção não é obrigatória para que a escrita funcione, mas como a EEPROM é lenta na hora de escrever, em alguns sistemas a sua utilização pode ser necessária para evitar uma parada durante a escrita na EEPROM. A interrupção de qualquer um destes eventos pode ser conseguida agindo sobre os bits do registrador INTCON, podemos habilitar ou desabitar esses bits independentemente uns dos outros. A Figura abaixo mostra os bits do INTCON.

Figura 9 - Interrupções do PIC16F628

Registrador INTCON:

GIE

EEIE

T0IE

INTE

RBIE

T0IF

INTF

RBIF

•

INTE (bit 4) se este bit estiver em 1 habilitará a interrupção de troca de estado sobre a linha RB0

•

T0IE (bit 5) se este bit estiver em 1 habilitará a interrupção de final de contagem do registrador TMR0

•

RBIE (bit 3) se este bit estiver em 1 habilitará a interrupção de troca de estado sobre uma das linhas de RB4 a RB7

•

EEIE (bit 6) se este bit estiver em 1 habilitará a interrupção de final de escrita sobre um endereço da EEPROM

•

GIE (bit 7) bit de habilitação geral de interrupção. Esse bit deve ser setado em 1 antes dos demais.

Vetor de Interrupção e Controle de Interrupção (Interrupt vector e Interrupt handler), qualquer que seja o evento habilitado, ao se manifestar, o PIC interrompe a execução do programa em andamento, memoriza automaticamente no STACK o valor corrente do PROGRAM COUNTER (PC) e pula para a instrução presente no endereço de memória 0004H denominada Interrupt vector (vetor de interrupção). Deste ponto em diante devemos colocar a nossa subrotina de controle denominada Interrupt Handler (controle de interrupção). Pode-se habilitar mais interrupções e, a primeira providência da interrupt handler é a de verificar qual o evento habilitado que gerou a interrupção e a execução da parte do programa relativo. Este controle pode ser efetuado utilizando a Interrupt flag. Interrupt flag (sinalizador de interrupção), dado que qualquer interrupção gera uma chamada do endereço 04H, no registrador INTCON está presente o flag que indica qual o evento que gerou a interrupção vejamos: •

INTF (bit 1), se for 1 é porque a interrupção RB0/INT ocorreu.

•

T0IF (bit 2), se for 1 é porque ocorreu uma interrupção de TMR0.

•

RBIF (bit 0), se for 1 é porque ocorreu uma interrupção de troca de estado de uma das linhas de RB4 a RB7.

Como se pode ver a interrupção de final de escrita na EEPROM não tem previsto nenhum flag de sinalização para que a interrupt handler deva considerar que a interrupção é um estado gerado deste evento quando todos os três flags supra citados irão a 0. Importante: Uma vez conhecido qual o flag que está ativo, a interrupt handler deve zerá-lo, ou então não mais gerará interrupção correspondente. Retorno de uma interrupt handler, quando for gerada uma interrupção o PIC é desabilitada automaticamente o bit GIE (global Interrupt Enable) do registrador INTCON de modo a desabilitar todas as interrupções restantes. Para poder retornar ao programa principal e reinicializar em 1 este bit deve-se utilizar a instrução: RETFIE

Capítulo VII - O CONTADOR/TEMPORIZADOR (TMR0) O registrador TMR0 é um contador, ou seja, um registrador particular, na qual, seu conteúdo vê-se incrementado com cadência regular e programada ditada pelo hardware do PIC. Na prática, a diferença de um outro registrador, é que o TMR0 não mantém inalterado o valor que é memorizado, mas o incrementa continuamente, se por exemplo escrevermos nele o valor 10 com a instrução: movlw 10 movwf TMR0 Após um tempo por quatro ciclos de máquina, o conteúdo do registrador começa a ser incrementado de +1 ou seja 11, 12, 13 e assim por diante com a cadência constante e independente da execução do resto do programa. Se por exemplo, após ter colocado um valor no registrador TMR0, executar-mos um loop infinito movlw movwf

10 TMR0

loop goto

loop

o registrador TMR0 será incrementado pelo hardware interno do PIC durante a execução do loop. Uma vez atingido o valor 255 o registrador TMR0 será zerado automaticamente recomeçando então a contagem, mas não do valor originalmente imposto mas do zero. A freqüência é diretamente proporcional a freqüência de clock aplicada ao chip e pode ser modificada programando-se oportunamente os seus bits de configuração. Na figura seguinte está representada a cadeia de blocos interno do PIC que determina o funcionamento do registrador TMR0.

Figura 10 - Funcionamento do registrador TMR0

O bloco Fosc/4 e T0CKI representados à esquerda representam as duas possíveis fontes de sinal para o contador TMR0. Fosc/4 é um sinal gerado internamente no PIC pelo circuito de clock e é igual a freqüência de clock dividida por quatro. T0CKI é um sinal gerado de um eventual circuito externo e aplicado ao pino T0CKI correspondente ao pino 3 no PIC 16F628. O blocos T0CS e PSA são dois comutadores de sinal na qual estão representando um dos dois tipos de sinal de entrada com base no valor dos bits TOCS e PSA do registrador OPTION. O bloco PRESCALER é um divisor programável e que seu funcionamento será explicado no próximo passo. Vejamos na prática como é possível agir sobre este bloco para obter diferentes modalidades de contagem pelo registrador TMR0. Iniciaremos programando o bit T0CS em 0 e PSA em 1. A configuração de funcionamento que obteremos é a representada na figura abaixo:

Figura 11 - Percurso do sinal usando o clock interno A parte em vermelho (de cima, a partir de Fosc/4) mostra-nos o percurso que efetua o sinal antes de chegar ao contador TMR0. Como já havia dito anteriormente, a freqüência Fosc/4 é igual a um quarto da freqüência de clock. Utilizando-se um cristal de quartzo de 4Mhz teremos uma freqüência igual a 1 MHz. Tal freqüência será enviada diretamente ao registrador TMR0 sem nenhuma modificação. A cadência de contagem que se obtém é então igual a de 1 milhão de incrementos por segundo do valor presente no TMR0. Imaginemos agora modificar o registrador de STATUS, o bit T0CS de 0 para 1 a configuração que obteremos é seguinte:

Figura 12 - Percurso do sinal usando clock externo pelo pino T0CKI

Desta vez será o sinal aplicado ao pino TOCKI do PIC a ser enviado diretamente ao contador TMR0 determinando a freqüência de contagem. Aplicando-se por exemplo a este pino uma freqüência par de 100Hz obteremos uma de contagem igual a cem incrementos por segundo. A presença da porta lógica XOR (exclusive OR) na entrada TOCKI do PIC permite determinar o caminho do bit TOSE do registrador OPTION se o contador TMR0 deve ser incrementado na descida do pulso (TOSE=1) ou na subida do pulso (TOSE=0) do sinal externo aplicado. Na figura seguinte está representada a correspondência entre a cadência do sinal externo e o valor que assume o contador TMR0 :

Figura 13 - Cadência do sinal externo

O último bloco a ser analisado para poder utilizar complemente o registrador TMR0 é o PRESCALER. Se configurar-mos o bit PSA do registrador OPTION em 0 enviamos ao registrador TMR0 o sinal de saída do PRESCALER como é visível na figura abaixo:

Figura 14 - O PRESCALER como divisor

O PRESCALER consiste na prática de um divisor programável de 8 bits utilizado no caso pela freqüência de contagem enviada ao contador TMR0 que é demasiada alta para nossos propósitos. No exemplo descrito na lição anterior haviamos visto que utilizando um cristal de 4Mhz era obtido uma freqüência de contagem igual a 1 Mhz que para muitas aplicações poderá ser muito elevada. Com o uso do PRESCALER podemos dividir interiormente a freqüência Fosc/4 configurando os bits PS0, PS1, PS2 do registrador OPTION segundo a tabela abaixo:

PS2

PS 1

PS 0

Divisor

Freqüência de saída do prescaler (Hz) p/ cristal de 4 MHz

0

0

0

2

500.000 = 4MHz/(4 * 2)

0

0

1

4

250.000 = 4MHz/(4 * 4)

0

1

0

8

125.000 = 4MHz/(4 * 8)

0

1

1

16

62.500 = 4MHz/(4 * 16)

1

0

0

32

31.250 = 4MHz/(4 * 32)

1

0

1

64

15.625 = 4MHz/(4 * 64)

1

1

0

128

7.813 = 4MHz/(4 * 128)

1

1

1

256

3.906 = 4MHz/(4 * 256)

Capítulo VIII – MODO POWER DOWN, MODO SLEEP E O WDT

O modo Power Down/Sleep é um estado particular de funcionamento do PIC utilizado para reduzir o consumo de corrente no momento em que o PIC não é utilizado. Se pegarmos como exemplo um controle remoto para TV veremos que na maior parte do tempo o PIC permanece aguardando que alguém pressione uma tecla. Apenas quando à pressionamos, o PIC efetua uma breve transmissão e se coloca de novo a espera de um novo pressionar de tecla. O tempo de utilização efetivo da CPU do PIC é então limitado a poucos milisegundos necessário para efetuar a transmissão. Para evitar o consumo inútil frente a limitada energia da bateria é possível desligar boa parte do circuito de funcionamento do PIC e reativá-lo somente quando um evento externo ocorrer. Para entrar no modo Power Down, basta executar a instrução sleep, nesse modo, como o próprio nome diz, o microcontrolador é colocado para “dormir” e reduzir consequentemente a corrente absorvida que passará de cerca de 2mA (a 5 volts com clock de 4Mhz) para cerca dos 2uA, ou seja 1000 vezes menos. Quando entramos neste modo, o oscilador é imediatamente paralisado, e com ele todo o processamento. O estado das portas é mantido, isto é, aquelas que eram entradas continuam como entradas, assim como o nível lógico das portas que eram saídas. No entanto, como o objetivo normalmente é economizar energia, o estado das portas deve ser minuciosamente checado e acertado antes de entrarmos neste modo. Configurar as portas para entrada, quando possível, resulta em maior economia de energia. Para despertar o PIC do seu sono, podemos utilizar três maneiras possíveis: 1. Por meio de um reset externo, colocando em 0 o pino /MCLR (pino 4). 2. Por um estouro de WDT, no caso de ele estar habitado. 3. Por meio de um interrupção externa RB0/INT, ou por mudança de estado na porta B (RB4, RB5, RB6 e RB7) ou no término da operação de escrita na EEPROM. No primeiro caso, o PIC será resetado e a execução começará da posição 00h. No segundo caso o programa continuará a ser executado na linha seguinte à instrução SLEEP. E no terceiro caso, o PIC se comporta como no atendimento de uma interrupção, o programa irá para a rotina de interrupção e então retornará para execução após a instrução SLEEP. O WACHTDOG TIMER (WDT) O Wachtdog Timer é na prática um contador automático incrementado por meio de um oscilador interno do PIC, mas complemente independente do resto do circuito. Com o prescaler de 1:1, o seu tempo de estouro, ou seja, 256 incrementos, é equivalente a 18 ms. O prescaler é utilizado para aumentarmos este tempo. Caso o WDT estoure, um reset do

sistema irá ocorrer imediatamente. Para evitar o reset automático deve-se utilizar a instrução CLRWDT em algum trecho do programa para zerar o prescaler e assim não permitindo o mesmo, terminar sua contagem. Se a CPU não executa esta instrução antes de terminar a contagem será entendido como um bloqueio de programa por motivo qualquer, e será efetuado o reset da CPU. O período mínimo para que a CPU seja resetada é de cerca de 18ms (isso dependerá da temperatura e da tensão de alimentação). Porem é possível programar o PRESCALER para Wachtdog Timer para obter um tempo de retardo maior com cerca de 2 a 3 segundos. Para configurar o Wachtdog Timer devemos habilitar na fase de programação o bit WDTE do byte de configuração (no __CONFIG, início do programa) . Para ajustar o PRESCALER ao WDT, devemos agir sobre o bit PSA do registrador OPTION_REG. O bit PSA deverá setado em 1 com a instrução: BSF OPTION_REG,PSA Caso contrário o prescaler estará ligado ao TIMER 0. Obviamente ajustando o prescaler ao WTD não será possível ajustá-lo para TIMER 0 e vice-versa. Intervindo sobre o valor do bit PS0, PS1 e PS2 do mesmo registrador OPTION_REG podemos obter diversos intervalos de retardo. A habilitação correta deverá ser feita tendo em conta o máximo retardo que podemos obter dentro do nosso programa entre a execução de duas instruções CLRWD sucessivas. Na tabela seguinte está representada a correspondência entre os valores destes bit's e os intervalos que obteremos.

PS2

PS1

PS0

Divisor

Período de retardo do WDT

0

0

0

1

18ms

0

0

1

2

36ms

0

1

0

4

72ms

0

1

1

8

144ms

1

0

0

16

288ms

1

0

1

32

576ms

1

1

0

64

1.152s

1

1

1

128

2.304s

Capítulo IX - Escrita e Leitura na EEPROM do PIC16F628

A memória EEPROM do PIC16F628 pode armazenar até 64 bytes de dados, endereços de 00h a 3Fh. Os registradores de controle, de dado e de endereço da EEPROM para esse PIC são os seguintes:

1. EECOM1: registrador de controle, veja definição dos bits no Capítulo IV. 2. EECOM1: registrador não implementado fisicamente, ele é usado exclusivamente em

uma escrita sequencial de dados na EEPROM. 3. EEDATA: registrador de dados. 4. EEADR: registrador de endereços.

Passos que deverão ser seguidos para a leitura de dados na EEPROM: 1. Escrever o endereço no registrador EEADR; 2. Colocar em nível alto o bit de controle RD (EECON1<0>); 3. O dado é colocado na registrador EEDATA e está pronto para ser pego no

próximo ciclo de máquina. EEDATA segurará o valor até que uma outra leitura seja ativada ou até que seja escrita em EEDATA um outro valor diferente. Exemplo: bcf

STATUS,RP0

; Vai para o banco 0

movf movwf bsf bsf bcf movf

Endereco,W EEADR STATUS,RP0 EECON1,RD STATUS,RP0 EEDATA,W

; W = Endereço onde vai ser armazenado o dado ; Escrita do endereço em EEADR ; Vai para o banco 1 ; Habilita a leitura ; Vai para o banco 0 ; Armazena o dado em W (W=EEDATA)

Passos que deverão ser seguidos para a escrita de dados na EEPROM: Escrever o endereço no registrador EEADR; Escrever o dado no registrador EEDATA; Programar sequência de controle para habilitar a escrita; Colocar em nível alto o bit de controle WR (EECON1<1>) para iniciar a escrita. Obs.: Tipicamente uma operação de escrita demora 10 ms.

1. 2. 3. 4.

Exemplo: bcf STATUS,RP0 ; Vai para o banco 0 movf Endereço,W ; W = Endereço onde vai ser armazenado o dado movwf EEADR ; Escrita do endereço em EEADR movf Dado,W ; W = Dado que será armazenado na EEPROM movwf EEDATA ; Escrita do dado em EEDATA bsf STATUS,RP0 ; Vai para o banco 1 ;programação da seqüência de controle bsf EECOM1,WREN movlw 55h ; W = 55h movwf EECON2 movlw 0Aah ; W = AAh movwf EECON2 ; Escrita do dado em EEDATA ; fim da programação da seqüência de controle bsf EECON1,WR ; Habilita a escrita bcf STATUS,RP0 ; Retorna ao banco 0 Obs.: Para economizar energia, recomenda-se colocar os bits 6 e 7 de EEADR (EEADR<7:6>) desligados (“clear”). Com eles “setados” o consumo é cerca de 400 µA, já com eles “clear” o consumo é cerca de 150 µA.

BIBLIOGRAFIA

1. Souza, David José de, Desbravando o PIC, Baseado no Microcontrolador PIC16F628; Editora Érica, 2a edição, 2000. 2. PIC16/17 MICROCONTROLLER DATA BOOK, Microchip, 1996/1997. 3. Sites: www.microchip.com, http://www2.ele.ufes.br/~hans/pic/index.html,

Apêndice A - INTRODUÇÃO AO MPLAB O MPLAB é um ambiente integrado para o estudo e desenvolvimento com a família PIC de microcontroladores. Sua principal característica é a total integração de seus módulos com o ambiente Windows, permitindo a fácil cópia de arquivos e trechos de arquivos de um aplicativo para outro. Neste ambiente, além da edição de código-fonte, podemos também compilar programas e corrigir seus erros, caso existam. Outra ferramenta importante é a simulação do programa, que pode ser realizada passo-a-passo para verificarmos se o trabalho têm erros de lógica. A Figura 1 mostra a janela principal do MPLAB onde temos um menu principal, uma barra de ferramentas com vários ícones e uma janela do gerenciador de projeto e janela de mensagens de saída.

Barra de Ferramentas Menu Principal

Janela de mensagens de saída

Janela do gerenciador

Figura 1 – Tela principal do MPLAB

Para se escrever um programa no MPLAB, precisamos antes assimilar o conceito de “projeto”.

O “Projeto” no MpLab

Entende-se por projeto um conjunto de arquivos e informações que diz ao MPLAB qual a situação de um certo trabalho em particular. Por exemplo, num certo projeto designado EXEMPLO.MCP temos duas janelas abertas: a janela do gerenciador de projeto e o código-fonte exemplo.asm. Em outro projeto podemos ter outros arquivos sendo simulados o que caracteriza outro projeto. Com o gerenciamento de projetos presente no MPLAB não precisamos “lembrar” quais as janelas que cada projeto estava usando no momento em que encerramos o trabalho, pois ao carregarmos o projeto desejado todas as informações relativas ao mesmo serão recuperadas. Para a montagem de um projeto vamos supor que foi desenvolvido o programa para controlar 8 leds dispostos no PORTB do PICF628 ou PIC16F87x. Gravamos este programa na pasta PIC com o nome de SEQLEDS.ASM. A listagem deste programa para o PIC16F628 encontra-se em anexo.

CRIAÇÃO DO PROJETO - PRIMEIRO PASSO

Uma vez que você abriu o MPLAB a primeira coisa a se fazer é criar um projeto ou abrir um projeto criado anteriormente. O projeto que vamos criar terá o nome de LED.MCP. É importante ressaltar que o projeto e o código-fonte SEQLEDS.ASM têm que ser salvos na mesma pasta. No menu principal, na opção Project o MPLAB possui o Project Wizard que nos facilita o trabalho de criação do projeto. A Figura 2 mostra a janela inicial do Project Wizard.

Figura 2 – Project Wizard

Click em avançar para executarmos a próxima etapa.

A seguir, precisamos definir com qual microcontrolador vamos trabalhar. Neste exemplo será selecionado o PIC16F628. A Figura 3 detalha este passo no MPLAB.

Figura 3 – Seleção do microcontrolador.

CRIAÇÃO DO PROJETO - SEGUNDO PASSO

Os programadores de micorcontrolador usam basicamente dois tipos de código-fonte: ASSEMBLY e LINGUAGEM C. O código Assembly, que utilizamos neste curso, usa mnemônicos para trabalhar cada operação (instrução). As instruções atuam nos bits e bytes dos registradores internos do PIC.

Já a linguagem C, tem prontos comandos que realizam, muitas vezes, mais de uma instrução assembly. A vantagem de usar Assembly é que a arquitetura interna do microcontrolador estudado fica muito clara, além do desenvolvimento de programas menores e mais rápidos. A linguagem C traz a vantagem da rapidez no desenvolvimento dos programas.

A Figura 4 mostra a próxima janela do Project Wizard. Nesta etapa, selecionamos o compilador que iremos trabalhar e verificamos o local onde o mesmo está gravado. Para trabalharmos com a programação Assembly, selecionaremos a opção MPASM, como mostra a figura. Em Active ToolSuite estão as outras opções de compiladores.

Figura 4 – Escolha do compilador.

CRIAÇÃO DO PROJETO - TERCEIRO PASSO

Nessa etapa, definiremos o nome do projeto e o local de gravação dos arquivos do mesmo. O projeto e o codigo-fonte têm que ser salvos na mesma pasta. A Figura 5 mostra a janela que controla esta etapa. CRIAÇÃO DO PROJETO - QUARTO PASSO Agora transferiremos o código-fonte Assembly (ASM) para o projeto como mostrado na Figura 6. O arquivo que vamos trabalhar é o SEQLEDS.ASM.

Figura 5- Nome e local do proejto.

Figura 6 – Código-fonte do projeto.

Na última janela, temos um resumo do projeto como mostra a Figura 7.

Figura 7- Conclusão da montagem do projeto.

Compilando o Projeto

Compilar é transformar o código-fonte em linguagem de máquina para o microcontrolador poder executar. A ferramenta Assembler é que realiza essa tarefa, mas continuaremos a utilizar a palavras compilação e copilar para nos referir a isso. Para compilarmos o código-fonte SEQLEDS.ASM, presente no projeto LED.MCP, basta irmos ao menu principal, selecionarmos a opção Project e depois Build All. Podemos também pressionarmos simultaneamente as teclas e . Com uma dessas ações, aparece na janela de mensagens do MPLAB informações sobra a compilação executada. Se algum erro foi detectado aparecerá mensagem de erro. Clicando em cima da mensagem o MPLAB leva ao erro no códifo-fonte. Se nenhum erro foi detectado pelo compilador aparecerá a mensagem:

BUILD SUCCEEDED

A Figura 8 mostra as janelas e mensagens do processo de compilação.

Figura 8 – Processo de compilação.

Executando o programa passo-a-passo

Para podermos executar o programa passo-a-passo para eliminarmos os erros de lógica que por ventura possam existir teremos que sair do modo de compilação para o modo SIMULAÇÃO. Para isso vamos clicar na opção Debugger (menu principal), depois Select Tools e 3-MPLAB SIM. A Figura 9 mostra estes passos em detalhes. Quando o modo de simulação estiver escolhido várias ferramentas novas aparecem na opção Debugger. Uma dessa opções é Step InTo (execução passo-a-passo). A tecla também realiza essa tarefa. A Figura 10 mostra a como é realizada a execução passo-a-passo.

Figura 9 – Seleção do modo Simulação.

Figura 10 – Execução passo-a-passo.

Acompanhando o valor registradores

Podemos acompanhar o valor dos registradores que fazem parte da arquitetura interna do PIC de duas formas: 1) Janela com todos os registradores: esta opção pode ser verificada na Figura 11. 2) Janela com registradores escolhidos pelo usuário: esta opção pode ser verificada na Figura 12. A tecla ADD SFR faz a adição de registradores à janela de observação.

Figura 11 – Registradores de Funções Especiais.

Figura 12 – Janela de observação de registradores.

Alterando valor de bit de entrada

Como sabemos os pinos que compõem as portas de entrada/saída dos microcontroladores PIC podem ser configurados como entrada ou saída. Quando

configuramos algum pino como entrada e necessitamos simular o programa com essa configuração, temos a necessidade de alterar, de maneira assíncrona, o valor (nível alto para baixo ou vice-versa) desse pino. A Figura 13 mostra como abrir o Modo de Estímulos do PIC. Basta clicar em Debugger e depois Stimulus Controller.

Figura 13 – Controle de Estímulos Externos.

Figura 14 – Janela de Estímulos Externos.

A Figura 14 mostra a janela que faz o controle dos estímulos externos. Para acrescentar um pino que foi previamente configurado como entrada, basta clicar em Add Row e configurar de acordo com a necessidade as colunas Pin e Action. A tecla Fire habilita o estimulo externo.

Gravando um programa no microcontrolador

Inicialmente é necessário definir o programador e habilitá-lo. É necessário que o programador esteja conectado à porta serial do PC com o microcontrolador instalado. A Figura 15 mostra a opção Programmer Æ PicStart Plus no menu principal de MPLAB.

Figura 15 – Definindo o programador.

Depois do passo anterior basta acionar a opção Program no mesmo caminho apontado pela figura anterior.

Apêndice B – DETALHES DOS PORTs

Vamos ver agora explicações mais detalhadas sobre as portas de entrada e saída e os respectivos registradores de direção de dados: PORTA, PORTB, TRISA e TRISB. Iniciaremos com o grupo RA0, RA1, RA2 e RA3 na qual representamos, na figura seguinte, o esquema do estado de escrita extraído do data sheet da Microchip (www.microchip.com):

Figura 3 - Diagrama de blocos dos pinos RA3:RA0

Como dito acima, a configuração de uma linha como entrada ou saída depende do estado do bit no registrador TRIS (TRISA para o PORTA e TRISB para o PORTB). Pegaremos como exemplo a linha RA0 e analisaremos o funcionamento do estado de saída seja quando a mesma funciona como entrada ou como saída. Funcionamento como entrada Para configurar a linha RA0 como entrada, devemos colocar em 1 o bit 0 do registrador

Microcontrolador PIC16F628

68

TRISA com a instrução: bsf

TRISA,0

Esta instrução determinará uma comutação a 1 do estado lógico do flip-flop do D-latch indicado no bloco com o nome TRIS latch. Para outra linha de I/O existe um destes flip-flop e o estado lógico em que se trava depende estritamente do estado lógico do relativo bit no registrador TRIS (ou melhor dizendo, todos os bit's do registrador TRIS é fisicamente implementado com um TRIS latch). A saída Q do TRIS latch é conectada a entrada de uma porta lógica do tipo OR. Isto significa que, independente do valor presente a outra entrada, a saída da porta OR estará sempre em 1 enquanto uma de suas entradas valer 1 (veja na tabela verdade). E nesta condição o transistor P não conduz e mantém a linha RA0 desconectada do positivo da alimentação. Do mesmo modo a saída negativa Q do TRIS latch é conectada a entrada de uma porta AND onde a saída desta estará sempre em 0 enquanto uma de suas entradas valer 0 (veja tabela verdade). E nesta condição em que o transistor N não conduz mantendo a linha RA0 desconectada da massa. O estado lógico da linha RA0 dependerá exclusivamente do circuito externo a que o conectarmos. Aplicando 0 ou 5 volts ao pino RA0, será possível lermos o estado presente no circuito externo a entrada do bloco representado por TTl input buffer e do latch de entrada. Funcionamento como saída Para configurar a linha de RA0 como saída, devemos colocar em 0 o bit 0 do registrador TRISA com a instrução: bcf TRISA,0 Esta determina a comutação para 0 da saída Q do TRIS latch ( e para 1 a saída Q negativa). E neste estado o valor da saída da porta OR e AND depende exclusivamente do estado de saída do Q negativo do Data Latch. Como para o TRIS latch, em que o Data Latch depende do estado de um bit em um registrador, particularmente do registrador PORTA. A sua saída negativa será enviada para entrada das duas portas lógicas OR e AND e que estão diretamente sobre a base do transistor P e N. Se colocarmos em 0 o bit 0 do registrador PORTA com a instrução: PORTA,0

bcf

obtermos a condução do transistor N e portanto irá a 0 a linha RA0. Se ao invés colocarmos em 1 o bit 0 com a instrução: bsf

PORTA,0

obteremos a condução do transistor P e portanto irá a +5 volts a linha RA0. Nesta condição será sempre possível rever o valor enviado sobre a linha através do circuito de entrada. Estado de saída da linha RA4 Analisaremos agora o funcionamento do estado de saída da linha RA4 que é diferente de todas as outras linhas de I/O enquanto compartilha o mesmo pino do PIC16c84 com o TOCKI o qual iremos analisar no próximo passo. Na figura seguinte está descrito o esquema de blocos do estado de saída extraído do data sheet Microchip:

69

Microcontrolador PIC16F628

Figura 4 - Diagrama de blocos do pino RA4 A lógica de comutação é substancialmente idêntica ao grupo das linha RA0 a 3 com exceção da ausência da porta OR e do transistor P, ou seja de todos os circuitos que permitem a ligação ao positivo, da linha RA4. Isto significa em termos práticos, que quando a linha RA4 está programada em saída poderá assumir um nível que dependerá do circuito externo pois na realidade não está conectada ao positivo e sim desconectada. Este tipo de circuito de saída chama-se "coletor aberto" e é útil para aplicações em que é necessário compartilhar uma mesma ligação com mais pinos de saída ou que se tenha a necessidade de colocar em alta impedância uma linha de saída e podendo assim reprogramá-la como linha de entrada. Se quisermos tornar seguro que a linha RA4 vá a 1 devemos conectar externamente um resistor de pull-up, ou seja um resistor conectado ao positivo da alimentação. Veremos em seguida a utilização da linha indicada no esquema acima TMR0 clock input. Estado de saída das linhas RB0, RB1, RB2 e RB3 Onde que para este grupo de linhas permanece substancialmente invariada a lógica de comutação. Estas dispõe de um circuito a mais, o weak pull-up ativável quando a linha for programada como entrada. A entrada de fato, como explicado anteriormente, a linha vem completamente desligada do PIC. O estado da linha depende então exclusivamente do circuito externo. Se o circuito é do tipo de coletor aberto ou simplesmente é constituído de uma simples chave que, quando pressionada, conecta a massa a linha de I\O, é necessário inserir um resistor de pull-up vinda do positivo para tornar seguro quando a chave for solta o nível voltar a uma condição lógica 1 estável sobre a linha de entrada. O circuito de weak pull-up permite evitar o uso do resistor de pull-up e é possível de ser ativado agindo sobre o bit RBPU do registrador OPTION. Na figura seguinte esta representado o esquema de blocos do estado de saída extraído do

Microcontrolador PIC16F628

70

data sheet da Microchip:

Figura 5 - Diagrama de blocos dos pinos RB3:RB0 Além disso a linha RB0 sozinha, apresenta uma característica muito particular. Esta, quando for configurada como linha de entrada, pode gerar, em correspondência a uma troca de estado lógico, uma interrupt, ou seja uma interrupção imediata do programa em execução e uma chamada a uma subrotina especial denominada interrupt handler. Mas falaremos disso em seguida. Estado de saída das linhas RB4, RB5, RB6 e RB7 O circuito de comutação deste grupo de linhas é idêntico ao grupo RB0 a 3. Esta linha dispõe também de um circuito de weak pull-up. E mais, com respeito a linha RB0 - 3 tem a vantagem de poder revelar variações de estado sobre qualquer linha e gerar uma interrupção da qual falaremos no capítulo sobre interrupções. Na figura seguinte está reproduzido o esquema de blocos do estado de saída extraído do data sheet Microhip.

Microcontrolador PIC16F628

Figura 6 - Diagrama de blocos dos pinos RB7:RB4

71

72

Microcontrolador PIC16F628

Apêndice C – Display de Cristal Líquido - LCD

Adaptado de apostila dos Professores:

Ilton L. Barbacena Claudio Afonso Fleury

1. INTRODUÇÃO Os módulos LCD são interfaces de saída muito útil em sistemas microprocessados. Estes módulos podem ser gráficos e a caracter. Os módulos LCD gráficos são encontrados com resuluções de 122x32, 128x64, 240x64 e 240x128 dots pixel, e geralmente estão disponíveis com 20 pinos para conexão. Os LCD comuns (tipo caracter) são especificados em número de linhas por colunas e são encontrados nas configurações previstas na Tabela 1. Tabela 1 - Módulos LCD disponíveis Número de Colunas

Número de Linhas

Quantidade de pinos

8

2

14

12

2

14/15

16

1

14/16

16

2

14/16

16

4

14/16

20

1

14/16

20

2

14/16

20

4

14/16

24

2

14/16

24

4

14/16

40

2

16

40

4

16

Os módulos podem ser encontrados com LED backlight (com uma iluminação de fundo)

73

Microcontrolador PIC16F628

para facilitar as leituras durante a noite. Neste caso, a alimentação deste led faz-se normalmente pelos pinos 15 e 16 para os módulos comuns e 19 e 20 para os módulos gráficos, sendo os pinos 15 e 19 para ligação ao anodo e os pinos 16 e 20 para o catodo. A corrente de alimentação deste led varia de 100 a 200mA, dependendo do modelo. Estes módulos utilizam um controlador próprio, permitindo sua interligação com com outras placas através de seus pinos, onde deve ser alimentado o módulo e interligado o barramento de dados e controle do módulo com a placa do usuário. Naturalmente que além de alimentar e conectar os pinos do módulo com a placa do usuário deverá haver um protocolo de comunicação entre as partes, que envolve o envio de bytes de instruções e bytes de dados pelo sistema do usuário. A Tabela 2 descreve cada pino do módulo ou do display para conexão deste a outras placas: Tabela 2 - Pinagem dos Módulos LCD

Pino

Função

Descrição

1

Alimentação

Terra ou GND

2

Alimentação

VCC ou +5V

3

V0

Tensão para ajuste de contraste (ver Figura 1)

4

RS

5

R/W Seleção:

1 - Leitura, 0 - Escrita

6

E

1 ou (1 → 0) - Habilita, 0 - Desabilitado

7

B0

8

B1

9

B2

Barramento

10

B3

de

11

B4

Dados

12

B5

13

B6

14

B7

15

A (qdo existir)

Anodo p/ LED backlight

16

K (qdo existir)

Catodo p/ LED backlight

Seleção:

Chip select

1 - Dado, 0 - Instrução

LSB

MSB

Microcontrolador PIC16F628

74

Assim como em um rádio-relógio todo módulo LCD permite um ajuste na intensidade da luz emitida ou ajuste de contraste, isto é possível variando-se a tensão no pino 3. A Figura 1 mostra um circuito típico e recomendado pela maioria dos fabricantes para efetuar este ajuste. Alguns fabricantes recomenda o uso de um resistor de 4K7 em série com o potenciômetro de 10K.

Figura 1 - Detalhe do controle de contraste do módulo LCD

2. PROGRAMAÇÃO / INSTRUÇÕES A Tabela 3 traz um resumo das instruções mais usadas na comunicação com os módulos LCD.

75

Microcontrolador PIC16F628

Tabela 3 - Instruções mais comuns DESCRIÇÃO

MODO

RS

R/W

Código (Hexa)

Display

Liga (sem cursor)

0

0

0C

Desliga

0

0

0A / 08

0

0

01

Liga

0

0

0E

Desliga

0

0

0C

Desloca para Esquerda

0

0

10

Desloca para Direita

0

0

14

Cursor Home

0

0

02

Cursor Piscante

0

0

0D

Cursor com Alternância

0

0

0F

Sentido de deslocamento do

Para a esquerda

0

0

04

cursor ao entrar com caracter

Para a direita

0

0

06

Deslocamento da mensagem

Para a esquerda

0

0

07

ao entrar com caracter

Para a direita

0

0

05

Deslocamento da mensagem

Para a esquerda

0

0

18

sem entrada de caracter

Para a direita

0

0

1C

End. da primeira posição

primeira linha

0

0

80

segunda linha

0

0

C0

Limpa Display com Home cursor Controle do Cursor

76

Microcontrolador PIC16F628

2.1- DESCRIÇÃO DETALHADA DAS INSTRUÇÕES 2.1.1

Limpa Display

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

0

0

0

0

0

1

MSB

LSB

Esta instrução escreve o caracter ASCII 32 que corresponde ao branco ou barra de espaço em todos os endereços da DDRAM apagando a mensagem que estiver escrita. O cursor retorna ao endereço “zero”, ou seja, à posição mais a esquerda da primeira linha.

2.1.2 - Cursor Home

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

0

0

0

0

1

*

MSB

LSB

Faz retornar o cursor para a posição mais a esquerda da primeira linha e faz voltar à posição original mensagens previamente deslocadas. O conteúdo da DDRAM permanece inalterado.

2.1.3 - Fixa o modo de operação

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

0

0

0

1

X

S

MSB

LSB

Esta instrução tem efeito somente durante a leitura ou escrita de dados, portanto, deve ser ativada na inicialização. -Estabelece o sentido de deslocamento do cursor (X=0 p/ esquerda, X=1 p/ direita)

77

Microcontrolador PIC16F628

-Estabelece se a mensagem deve ou não ser deslocada com a entrada de um novo caracter S=1 SIM, S=0 NÃO. Exemplo: X=1 e S=1 => mensagem desloca p/ direita.

2.1.4 - Controle do Display

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

0

0

0

D

C

B

MSB

LSB

A mensagem fica aparente quando D=1 e desaparece quando D=0, porém o conteúdo da DDRAM fica inalterado. O cursor fica aparente quando C=1 e desaparece quando C=0, porém as propriedades de escritas vigentes permanecem inalteradas. O cursor quando aparente liga a última linha que compõem o caracter, exceto quando B=1, que apresenta em alternância com uma matriz com todos os pontos negros em intervalos de 0,4 segundos. Quando B=1 e C=0, obteremos a ativação intermitente de uma matriz completa (todos os pontos da matriz). 2.1.5 - Deslocamento do Cursor ou da Mensagem

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

0

1

C

R

*

*

MSB

LSB

Desloca o cursor ou a mensagem sem que para isso tenha que escrever ou ler dados do display. Utilizado para posicionamento dos dados no display.

C

R

FUNÇÃO

0

0

Desloca o cursor para a esquerda e decrementa o contador de endereço.

0

1

Desloca o cursor para a direita e incrementa o contador de endereço.

1

0

Desloca a mensagem e o cursor para a esquerda.

1

1

Desloca a mensagem e o cursor para a direita

2.1.6 - Estabelece o modo de utilização do Módulo LCD

78

Microcontrolador PIC16F628

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

0

1

Y

N

F

*

*

MSB

LSB

Y estabelece o modo de comunicação. Se Y=1 estabelece 8 bits e quando Y=0 será 4 bits, enviados em duas operações, com os 4 bits (Nible) mais significativos sendo enviados primeiro. N fixa o número de linhas: N=0 para uma linha e N=1 para duas ou mais linhas. F fixa o tipo da matriz: F=0 para matriz 7x5 ou 8x5 e F=1 para matriz 10x5 (somente possível quando apresentando em uma linha).

2.1.7 - Endereçamento da CGRAM

CGRAM é uma região da memória RAM destinada para criação de caracteres especiais, como por exemplo: ç, é, Ê, etc.

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

0

1

A

A

A

A

A

A

MSB

LSB

Estabelece o endereço da CGRAM no contador de endereços (AC) como um número binário AAAAAA e após isto os dados serão escritos ou lidos pela CPU neste endereço. Cada caracter especial ocupa 8 endereços na CGRAM. 2.1.8 - Endereçamento da DDRAM

RS CÓDIGO

0

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

1

A

A

A

A

A

A

A

MSB

LSB

Estabelece o endereço da DDRAM no contador de endereços (AC) como um número binário AAAAAAA e após isto os dados serão escritos ou lidos pela CPU neste endereço. Para os display de uma linha AAAAAAA varia de 80H a CFH. Já para todos os display de duas linhas varia de 80H a A7H para a primeira linha e de C0H a E7H para

79

Microcontrolador PIC16F628

a segunda linha.

2.1.9 - Busy Flag (BF)

RS CÓDIGO

0

R/W 1

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

BF

A

A

A

A

A

A

A

MSB

LSB

Busy Flag ou o bit 7 indica ao sistema onde está conectado o módulo LCD, se o controlador do módulo está ocupado com alguma operação interna (BF=1), e neste caso, não aceita nenhuma instrução até que BF volte para 0. Além disso, permite a leitura do conteúdo do contador de endereços (AC) expressa por AAAAAAA. O contador de endereços pode conter tanto endereço da CGRAM como da DDRAM, depende neste caso, da instrução anterior.

2.1.10 - Escrita de dados na DDRAM ou CGRAM

RS CÓDIGO

1

R/W 0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

A

A

A

A

A

A

A

A

MSB

LSB

Escreve o byte AAAAAAAA tanto na CGRAM como na DDRAM, dependendo da instrução anterior (que define o endereço). Após a escrita, o endereço é automaticamente incrementado ou decrementado de uma unidade dependendo do modo escolhido (ver item 3.1.3).

2.1.11 - Leitura de dados na DDRAM ou CGRAM

80

Microcontrolador PIC16F628

RS CÓDIGO

1

R/W 1

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

A

A

A

A

A

A

A

A

MSB

LSB

Faz uma leitura na CGRAM ou na DDRAM, dependendo da instrução anterior (que define o endereço). É importante que precedendo a esta leitura seja executado a instrução de estabelecimento do endereço da CGRAM ou DDRAM, pois caso contrário o dado lido é inválido.

2.3- INICIALIZAÇÃO DOS MÓDULOS LCD

Toda vez que alimentamos o módulo LCD deve ser executado o procedimento de inicialização, que consiste no envio de uma seqüência de instruções para configurar o modo de operação para execução de um dado programa de interfaceamento. Em muitos display este procedimento ocorre automaticamente, dentro de condições específicas que envolve temporizações mínimas referente a transição do nível lógico 0 para 1, ao ligarmos a fonte. Em caso de dúvidas, recomendamos o envio destas instruções após o reset do sistema.

2.3.1- Inicialização para sistemas 8 bits de dados (5 instruções)

Entre as duas primeiras instruções recomendamos um delay de 15 mS. As demais instruções podem ser escritas após checar o Busy Flag.

Instruções em Hexadecimal (8 bits) MÓDULO LCD

1

2

3

1 linha - Matriz 7x5 e 8x5

30

15mS

30

15mS

06

BF

0E

BF

01

1 linha - Matriz 10x5

34

15mS

34

15mS

06

BF

0E

BF

01

2 linha - Matriz 7x5 e 8x5

38

15mS

38

15mS

06

BF

0E

BF

01

2.3.2 - Inicialização para sistemas 4 bits de dados (5 instruções)

4

5

81

Microcontrolador PIC16F628

Entre as quatro primeiras instruções recomendamos um delay de 15 mS. As demais instruções podem ser escritas após checar o Busy Flag. Estes bits (nible) devem estar conectados aos pinos 11, 12.13 e 14.

Instruções em Hexadecimal (4 bits) MÓDULO LCD

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1 linha - Matriz 7x5 e 8x5

3

3

3

2

2

0

0

8

0

1

0

1

1 linha - Matriz 10x5

3

3

3

2

2

4

0

8

0

1

0

1

2 linha - Matriz 7x5 e 8x5

3

3

3

2

2

8

0

8

0

1

0

1

3. ROTEIRO PARA PROGRAMAÇÃO A seguir passaremos a descrever um resumo dos procedimentos para utilização de um módulo ou display LCD:

1. Ao energizar o módulo ajuste o potenciômetro de controle do brilho ou contraste até obter a visualização da matriciação na primeira linha para módulo de duas linhas ou até a matriciação de meia linha para módulos de uma linha. 2. Alguns módulos de uma linha só funcionam com a instrução 38 ao invés de 30, conforme instruções de inicialização. 3. O sinal de Enable (pino 6) deverá ser gerado conforme a temporização mostrada na Figura 2. Os códigos de dados ou de instruções só serão processados pelo processador do módulo após a descida do sinal do Enable. 4. Para ajustar a velocidade de comunicação entre a CPU do usuário e o módulo LCD existem duas possibilidades: • Intercalar uma rotina de atraso de aproximadamente 15 mS entre as instruções. • Fazer a leitura do Busy Flag antes do envio de cada instrução e só enviar quando o mesmo for 0. Neste caso, a única exceção será durante a inicialização. 5. Durante a inicialização enviar a seqüência correta das instruções de inicialização conforme item 3.4 6. Para programar caracteres na CGRAM, faça inicialmente o endereçamento da mesma.

Microcontrolador PIC16F628

82

7. Após a escrita de dados na CGRAM envie a instrução 01, para posicionar o cursor. 8. Para escrever os caracteres especiais previamente gravados na CGRAM, utilize os códigos de 00 até 07 correspondente aos endereços bases de 40, 48 até 78 em hexa. 9. Comandos úteis:

FIXAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO

Instrução

1 linha 5x7 (8 bits)

30H

2 linha 5x7 (8 bits)

38H

1 linha 5x10 (8 bits)

34H

1 linha 5x7 (4 bits)

20H

2 linha 5x7 (4 bits)

28H

1 linha 5x10 (4 bits)

24H

CONTROLE DISPLAY

Instrução

Display aceso c/ cursor fixo

0EH

Display aceso c/ cursor intermitente

0FH

Display aceso sem cursor

0CH

Display apagado

08H

MODO DE OPERAÇÃO

Instrução

Escreve deslocando a mensagem para esquerda (cursor fixo)

07H

Escreve deslocando a mensagem para a direita (cursor fixo)

05H

Escreve deslocando o cursor para a direita

06H

Microcontrolador PIC16F628

Escreve deslocando o cursor para a esquerda

OUTROS COMANDOS ÚTEIS

83 04H

Instrução

Limpa display e retorna o cursor para o inicio

01H

Retorna o cursor para o inicio (sem alterar a DDRAM)

02H

Desloca somente o cursor para a direita

14H

Desloca somente o cursor para a esquerda

10H

Desloca o cursor + mensagem para a direita

1CH

Desloca o cursor + mensagem para a esquerda

18H

Desloca o cursor para posição inicial da segunda linha

C0H

Desloca o cursor para posição inicial da primeira linha

80H

CGRAM (caracteres especiais)

Instrução

Endereço inicial para construir caracteres especiais

40H

Para escrever o primeiro caracter (previamente construídos)

00H

Para escrever o último caracter (previamente construídos)

07H

Obs: Após o endereçamento da CGRAM, o cursor se desloca para a primeira posição da segunda linha (ou metade), portanto é recomendado enviar a instrução 01 ou “limpa display e cursor home”.

Microcontrolador PIC16F628

84

4. CUIDADOS ESPECIAIS COM MÓDULOS LCD 4.1- MANUSEIO • Somente retire o módulo de sua embalagem protetora imediatamente antes de sua instalação • Não guarde os módulos em recintos de alta temperatura e alta umidade. A temperatura de armazenamento deverá estar compreendida entre 5 e 30 oC. • O LCD é coberto por uma lâmina plástica polarizada a qual não pode ser riscada. Cuidado em seu manuseio. Para a limpeza da lâmina utilize cotonetes embebido em benzina. Não utilize outros tipos de solventes. • Observe cuidadosamente os procedimentos de controle anti-estático quando manusear os módulos. Eles incorporam circuitos integrados CMOS LSI os quais são sensíveis à descarga eletrostática. Não toque nos terminais do conector, trilhas do circuito impresso e/ou terminais do CI.

4.2- INSTALAÇÃO

• • • •

Nunca desmonte o módulo Use uma estação de solda aterrada para soldagem de conectores ou terminais. montador deverá também ser convenientemente aterrado. Sempre que o projeto o permita, instale o módulo atrás de uma janela protetora de plástico ou vidro. • Somente retire a fita adesiva que protege a lâmina plástica frontal imediatamente antes de seu uso.

4.3 - OPERAÇÃO • Nunca instale ou desconecte o módulo com sua alimentação ligada. • Sempre opere os módulos respeitando sua gama de temperatura de operação. • Observe cuidadosamente os valores das tensões de alimentação e os níveis dos sinais de controle. • Ajuste a tensão no pino 3 (V0) para obter o contraste mais conveniente para uma dada aplicação.