4h4-auto.ru

4х4 Авто
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Микроконтроллеры PIC для начинающих

Микроконтроллеры PIC для начинающих

На современном рынке есть ряд семейств и серий микроконтроллеров от разных производителей, среди них можно выделить AVR, STM32 и PIC. Каждое из семейств нашло свою сферу применения. В этой статье я расскажу начинающим о микроконтроллерах PIC, а именно, что это такое и что нужно знать для начала работы с ними.

Микроконтроллеры PIC для начинающих

Что такое PIC

PIC – это название серии микроконтроллеров, которые производятся компанией Microchip Technology Inc (США). Название PIC происходит от Peripheral Interface Controller.

Микроконтроллеры PIC имеют RISC-архитектуру. RISC – сокращённый набор команд, используется также в процессорах для мобильных устройств. Есть целый ряд примеров её использования: ARM, Atmel AVR и другие.

Компания Microchip в 2016 году купила Atmel – производителя контроллеров AVR. Поэтому на официальном сайте представлены микроконтроллеры семейства и PIC и AVR.

Микроконтроллер PIC16F1xxx

Семейства

Среди 8-битных микроконтроллеров PIC она состоит из 3-х семейств, которые отличаются архитектурой (разрядностью и набором команд).

Baseline (PIC10F2xx, PIC12F5xx, PIC16F5x, PIC16F5xx) ;

Mid-range (PIC10F3xx, PIC12F6xx, PIC12F7xx, PIC16F6xx, PIC16F7xx, PIC16F8xx, PIC16F9xx) ;

Enhanced Mid-range (PIC12F1xxx, PIC16F1xxx) ;

High-end или PIC18 (18Fxxxx, 18FxxJxx and 18FxxKxx).

Сравнение семейств микроконтроллеров

Характеристики, которых приведены в таблице ниже.

Характеристики микроконтроллеров PIC

Кроме 8 битных микроконтроллеров компания Microchip производит 16-битные:

DsPIC30/33F для обработки сигналов.

Представители 16-битного семейства работают со скоростью от 16 до 100 MIPS (выполнено миллионов инструкций в секунду). Стоит отметить и особенности:

машинный цикл – 2 такта;

разрядность АЦП – 16 бит;

поддерживают ряд протоколов связи (UART, IrDA, SPI, I2S™, I2C, USB, CAN, LIN and SENT), ШИМ и прочее.

Также есть семейство 32 битных микроконтроллеров – PIC32MX, основные особенности:

работают на частоте до 120 мГц;

выполняют до 150 MIPS;

АЦП: 10-бит, 1 Msps (скорость квантования), до 48 каналов.

С какого PIC начать?

Новичкам стоит начать осваивать микроконтроллеры PIC с 8-битной линейки. Вообще, производитель заявляет о том, что особенностью всего семейства является лёгкая переносимость программ с одного семейства на другое и совпадения цоколевки ряда моделей.

Одним из популярнейших в среде радиолюбителей микроконтроллеров является PIC16f628A. Его технические характеристики такие:

Есть встроенный тактовый генератор. Вы можете настроить для работы с частотой 4 или 8 МГц;

18 пинов, из них 16 – ввод/вывод, а 2 – питание;

Для работы на частотах до 20 МГц можно подключить кварцевый резонатор, но в этом случае на ввод/вывод останется не 16, а 14 ног;

В маркировке есть буква F, это значит, что используется FLASH-память, объёмом в 2048 слов;

14-битные инструкции, 35 штук;

4 аналоговых входа;

На входах PORTB есть подтягивающие резисторы;

Два 8-битных таймера и один 16-битный;

Машинный цикл – 4 такта кварцевого резонатора или внутреннего генератора);

128 байт EEPROM;

USART – последовательный порт;

внутренний источник опорного напряжения;

питается от 3.3 до 5 В.

Причинами популярности является низкая цена и возможность тактирования от внутреннего генератора.

Какая цоколевка у 16f628 изображено ниже:

Цоколевка у 16f628

Блочная внутренняя схема этого микроконтроллера изображена ниже.

Структура микроконтроллера 16f628

Научитесь разрабатывать устройства на базе микроконтроллеров и станьте инженером умных устройств с нуля: Инженер умных устройств

На что следует обратить внимание на схеме в первую очередь?

У этого микроконтроллера есть два порта PORTA и PORTB. Каждый пин, каждого из них может использоваться как вход и выход, а также для подключения периферии или задействования других модулей микроконтроллера.

Рассмотрим эту часть схемы крупно.

Порты МК

Например, порты RB0-RB3 – могут выступать в роли аналоговых. К RA6, RA7 в случае необходимости подключается источник тактирования (кварцевый резонатор). Сами же выводы микроконтроллера настраиваются в режим входа/выхода с помощью регистра TRIS.

Для этого есть команды типа:

TRISA = 0; // Все выводы порта А устанавливаются как выходы
TRISB = 0xff; // Все выводы порта B назначаются как входы
TRISA0 = 1; // Так назначается отдельный пин как вход (1) или выход (0)
TRISA5 = 1 ; // здесь 5 вывод порта А – назначен входом

Вообще режимы работы, включение WDT (сторожевого таймера) выбор источника тактирования микроконтроллера и прочее настраивается с помощью регистров специального назначения — SFR, а память и данные хранятся в GFR – простыми словами это статическое ОЗУ.

В официальном Datasheet, на страницах 18-21 вы найдете 4 банка памяти регистров специального назначения SFR и регистров общего назначения GFR. Знание регистров важно, поэтому распечатайте и выучите указанные страницы из Datasheet .

Для удобства ниже приведены эти таблицы в виде картинок (нумерация регистров, как и всё в цифровой электронике начинается с 0, поэтому номер четвертого – 3).

Регистры специального назначения

Регистры специального назначения

Регистры специального назначения

Регистры специального назначения

Как подключить и на каком языке программировать?

Чтобы запустить этот микроконтроллер достаточно подать плюс на Vdd и минус на Vss. Если нужен кварцевый резонатор, то он подключается к выводам 16 и 15 (OSC1 и OSC2) микроконтроллера PIC16f628, для других контроллеров с большим или меньшим числом выводов – смотрите в datasheet. Но этот момент нужно указывать при программировании и прошивке.

Кстати о переносимости и совпадении цоколевки – на 16f84A – она аналогична, и на многих других.

Подключение кварцевого резонатора

Фрагмент схемы с подключенным к pic16f628a внешним резонатором:

Фрагмент схемы с подключенным к pic16f628a внешним резонатором

Есть два основных языка для программирования микроконтроллеров PIC – это assembler и C, есть и другие, например PICBasic и т.д. Еще можно выделить упрощенный язык программирования JAL (just another language).

Для примера ниже приведена программа для «мигания светодиодом» — своего рода «Hello World» для микроконтроллера PIC на языке C.

Пример программы микроконтроллера PIC на языке C

В 1 строке подключается библиотека микроконтроллеров PIC, далее подключается библиотека программы задержки.

В функции main(void) в начале устанавливаются начальные параметры, подобно тому как мы это делали в функции Void setup () – в статьях об ардуино. Далее в строках 11-16 объявляется бесконечный цикл while(1), в ходе которого и выполняется программа «мигания светодиодом».

В примере состояние порта постоянно инвертируется, т.е. если он был в «0», то перейдет в «1» и наоборот. На C для PIC есть следующие команды управления команды:

PORTA = 0; // переводит все пины порта А в низкий уровень (лог. 0)
PORTB = 0xff; // переводит все пины порта B в высокий уровень (лог. 1)
RB5 = 1; // На пятом выводе порта B высокий уровень

А так выглядит та же программа, но уже на языке JAL, я перевел на русский язык комментарии от разработчиков встроенных примеров в JALedit (среда разработки).

Пример программы на языке JAL

Возникает соблазн выбрать JAL, и вам он может показаться проще. Безусловно на нём можно реализовать любые проекты, но с точки зрения пользы для вас как для специалиста – это бесполезный язык. Значительно больших результатов вы добьетесь, изучая синтаксис и принципы программирования на языке C (большая часть популярных сейчас языков C-подобны) или на Assembler – это низкоуровневый язык, который заставит вас понимать принцип работы устройства и что происходит в программе в каждый конкретный момент времени.

В чем работать

Если сказать совсем обобщенно для работы с любыми микроконтроллерами нужно:

1. Текстовый редактор.

3. Программа для загрузки прошивки в микроконтроллер.

И я даже читал старые учебники, где автор, работая из-под DOS писал код, компилировал и прошивал его разными средствами. Сейчас же под все популярные операционные системы есть среды для разработки, как узкоспециализированные (для конкретного семейства микроконтроллеров или семейств от одного производителя) так и универсальные (либо содержат все необходимые инструменты, либо они подключаются в виде плагинов).

Например, в цикле статей об Arduino мы рассматривали среду Arduino IDE в ней же мы и код писали и с её помощью «заливали» прошивку в «камень». Для микроконтроллеров PIC есть такие программы, как:

MPASM — используется для разработки на языке Assembler от фирмы Microchip ;

MPLAB — также IDE от Microchip для PIC-контроллеров. Состоит из множества блоков для тестирования, проверки, работы с кодом и компиляции программ и загрузки в микроконтроллер. Также есть версия MPLAB X IDE – отличается большим функционалом и построена на базе платформы NetBeans ;

MikroC — универсальная среда (не только для ПИКов) для разработки. Как видно из названия «заточена» под программирование на C, а также есть такие программы как MikroBasic и MikroPascal, для соответствующих языков ;

JALedit — подходит для языка JAL, о котором мы упоминали выше ;

И ряд других менее известных.

MPLAB IDE

Как прошивать микроконтроллер?

Для PIC-микронотроллеров есть ряд программаторов. Официальным считается PICkit. Их 4 версии. Но можно прошивать и универсальными, например, TL866 (он поддерживает почти всё, что может понадобится начинающему радиолюбителю, при этом очень дешевый).

Программаторы для PIC-микронотроллеров

Также в сети есть ряд различных схем программаторов для ПИКов, как для работы через COM-порт:

Схема программатора

Так и через USB (на самом деле тоже com, только через преобразователь на ИМС MAX232).

Заключение

Микроконтроллеры PIC16 подходят для простых проектов, типа простой автоматики, вольтметров, термометров и прочих мелочей. Но это не значит, что нельзя делать на этом семействе сложные и большие проекты, я привел пример того для чего чаще всего их используют. Для общего представления рекомендую посмотреть несколько видео:

В одной статье рассматривать темы о том, как программировать микроконтроллеры, неважно какого семейства, безсмысленно. Поскольку это очень большой объём информации. Для начинающих советую к прочтению:

Катцен С. — PIC-микроконтроллеры. Все что вам необходимо знать;

Кёниг А. — Полное руководство по PIC микроконтроллерам;

Шпак Ю.А. — Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров;

Магда Ю.С. — Микроконтроллеры PIC: архитектура и программирование;

Яценков В.С. — Микроконтроллеры Microchip. Практическое руководство.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Термостат.

В данном рассказе пойдёт речь о повторении мной много где клонированной конструкции термостата на тину 2313 и DC12B20.
Это не пример для повторения. Просто я хочу показать некоторым сомневающимся что я таки что-то делаю.

Поскольку я последнее время не вылезаю из командировок тут будет показан процесс создания не материальной части прибора.

Перед изготовлением чего либо я сначала выясняю можно ли это купить в готовом исполнении.
В данном случае не получилось. Нашёл готовую конструкцию:
electronics-lab.ru/blog/mcu/60.html

И так задача:
Контролировать нагрев двух вот таких вот тенов www.42unita.ru/catalog/nagrevateli/Nagrevatel_100Vt_HG_14007_0_00_18d
На них устанавливается ванна для травления плат. До этого я использовал часть утюга, зажатую в тисах — не очень удобно.
Корпус пока не придумал, но уже есть идеи.
Изменения касательно оригинальной схемы такие:
на индикаторе всего 2 цифры (поскольку целевая температура 45 градусов плюс минус 1).
Плата индикатора контроллера и кнопок отдельная от блока питания и силовой коммутации.

Логика работы прибора такая: при помощи кнопок + — и «режим» выставляем температурную дельту. для переключения режимов настройки применяется короткое нажатие на кнопку «режим». При перезаключении режимов настройки настраиваемого режима сохраняются. После того как верхнее и нижнее значение дельты установлено нужно нажать и удерживать кнопку «режим» в течении минимум 5сек. после этого значения дельты термостата записываются в еепром, а термостат выводит нагреватели на режим.

Возможно стоит поставить настройку времени в секундах за которое нагреватель должен выйти на режим. и если этого не произошло то отключит нагрузку.

При работе нагревателя термостат показывает реальную температуру на нагревателях. Короткое нажатие на «режим» приводит к переключению последовательно настройки пределов дельты кнопками + и -. Значения при таких настройках после отключения не сохраняются.
Нажатие и удержание кнопки «режим» приводит к отключению нагревателей и переходу в режим остывания.
При остывании экран мигает и показывает текущую температуру нагревателей.
Этот режим является стартовым после включения питания.

Схема будет делаться по плате.
Первичная версия платы индикатора выглядит так:

Блок питания будет из платы блока питания от медиаконвертера выдраной из родного корпуса.
Силовая часть будет на основе симистора с небольшим радиатором.
Корпус предполагается из фанеры 10мм нижняя часть и 3мм кожух электроники.

Как доберусь до дому попробую воплотить устройство в реальности.
Вторая версия будет использована в качестве контроллера плитки для приготовления хим растворов.
В общем я надеюсь что таки смогу что-то сделать за 2 недели дома.

Прочитав коменты и интернеты нашёл такое решение:

Систему автоподстройки коэфициэнтов пока не раскурил 🙁

Датчик с цифровым выходом решил использовать для другого устройства. В этом решил использовать LM35 валяющийся без дела ибо он при однополярном питании имеет предел >0 и приемлимую линейность.
Контроллер заменю на мегу8 или что-то подобное с ацп.
Вот как-то так поменялась мысль пока я был за полярным кругом.

Решено Проблема с программированием PIC16F628A

Информация Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Сокращения и аббревиатуры Частые вопросы Полезные ссылки

Справочная информация

Этот блок для тех, кто впервые попал на страницы нашего сайта. В форуме рассмотрены различные вопросы возникающие при ремонте бытовой и промышленной аппаратуры. Всю предоставленную информацию можно разбить на несколько пунктов:

  • Диагностика
  • Определение неисправности
  • Выбор метода ремонта
  • Поиск запчастей
  • Устранение дефекта
  • Настройка

Неисправности

Все неисправности по их проявлению можно разделить на два вида — стабильные и периодические. Наиболее часто рассматриваются следующие:

  • не включается
  • не корректно работает какой-то узел (блок)
  • периодически (иногда) что-то происходит

О прошивках

Большинство современной аппаратуры представляет из себя подобие программно-аппаратного комплекса. То есть, основной процессор управляет другими устройствами по программе, которая может находиться как в самом чипе процессора, так и в отдельных микросхемах памяти.

На сайте существуют разделы с прошивками (дампами памяти) для микросхем, либо для обновления ПО через интерфейсы типа USB.

Схемы аппаратуры

Начинающие ремонтники часто ищут принципиальные схемы, схемы соединений, пользовательские и сервисные инструкции. Это могут быть как отдельные платы (блоки питания, основные платы, панели), так и полные Service Manual-ы. На сайте они размещены в специально отведенных разделах и доступны к скачиванию гостям, либо после создания аккаунта:

    (запросы) (хранилище) (запросы) (запросы)

Справочники

На сайте Вы можете скачать справочную литературу по электронным компонентам (справочники, таблицу аналогов, SMD-кодировку элементов, и тд.).

Marking (маркировка) — обозначение на электронных компонентах

Современная элементная база стремится к миниатюрным размерам. Места на корпусе для нанесения маркировки не хватает. Поэтому, производители их маркируют СМД-кодами.

Package (корпус) — вид корпуса электронного компонента

При создании запросов в определении точного названия (партномера) компонента, необходимо указывать не только его маркировку, но и тип корпуса. Наиболее распостранены:

  • DIP (Dual In Package) – корпус с двухрядным расположением контактов для монтажа в отверстия
  • SOT-89 — пластковый корпус для поверхностного монтажа
  • SOT-23 — миниатюрный пластиковый корпус для поверхностного монтажа
  • TO-220 — тип корпуса для монтажа (пайки) в отверстия
  • SOP (SOIC, SO) — миниатюрные корпуса для поверхностного монтажа (SMD)
  • TSOP (Thin Small Outline Package) – тонкий корпус с уменьшенным расстоянием между выводами
  • BGA (Ball Grid Array) — корпус для монтажа выводов на шарики из припоя

Краткие сокращения

При подаче информации, на форуме принято использование сокращений и аббревиатур, например:

СокращениеКраткое описание
LEDLight Emitting Diode — Светодиод (Светоизлучающий диод)
MOSFETMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor — Полевой транзистор с МОП структурой затвора
EEPROMElectrically Erasable Programmable Read-Only Memory — Электрически стираемая память
eMMCembedded Multimedia Memory Card — Встроенная мультимедийная карта памяти
LCDLiquid Crystal Display — Жидкокристаллический дисплей (экран)
SCLSerial Clock — Шина интерфейса I2C для передачи тактового сигнала
SDASerial Data — Шина интерфейса I2C для обмена данными
ICSPIn-Circuit Serial Programming – Протокол для внутрисхемного последовательного программирования
IIC, I2CInter-Integrated Circuit — Двухпроводный интерфейс обмена данными между микросхемами
PCBPrinted Circuit Board — Печатная плата
PWMPulse Width Modulation — Широтно-импульсная модуляция
SPISerial Peripheral Interface Protocol — Протокол последовательного периферийного интерфейса
USBUniversal Serial Bus — Универсальная последовательная шина
DMADirect Memory Access — Модуль для считывания и записи RAM без задействования процессора
ACAlternating Current — Переменный ток
DCDirect Current — Постоянный ток
FMFrequency Modulation — Частотная модуляция (ЧМ)
AFCAutomatic Frequency Control — Автоматическое управление частотой

Частые вопросы

После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

Кто отвечает в форуме на вопросы ?

Ответ в тему Проблема с программированием PIC16F628A как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

Как найти нужную информацию по форуму ?

Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

По каким еще маркам можно спросить ?

По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам — LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

Какие еще файлы я смогу здесь скачать ?

При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям — схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.

Полезные ссылки

Здесь просто полезные ссылки для мастеров. Ссылки периодически обновляемые, в зависимости от востребованности тем.

Термометр на микроконтроллере PIC16F628A и цифровом датчике DS1620. Контроль через Интернет

Это электронный термометр с выводом температуры на ЖК-дисплей.
Температура окружающей среды измеряется каждые 840 мс при помощи цифрового датчика DS1620, фирмы Dallas Semiconductor.
рисунок №1Одна из кнопок позволяет переключить экран, на котором отображается максимальная и минимальная температура:
экран №1экран №2Вторая кнопка сбрасывает значения температуры мин./макс.Как вариант, можно подключить устройство к компьютеру (через RS232). Температура передается на компьютер с устройства, управляемого микроконтроллером 16F628A. Приложение, установленное на компьютере, показывает температуру в реальном времени и выводит её на график. С другой стороны, приложение позволяет запрограммировать два предельных значения температуры термостата DS1620.
график №1

2. Принципиальная схема:
Версия № 1: без интерфейса RS232;
Принципиальная схема №1
Версия № 2: с помощью RS232
Принципиальная схема №2 ПРИМЕЧАНИЕ: Прошивка для микроконтроллера одна и таже для обоих вариантов.
3. Обзор датчика температуры DS1620
4. Принцип работы ЖК-дисплея (параллельный интерфейс)
5. Принцип работы устройства
5-1. Без интерфейса RS232;
После подачи напряжения, микроконтроллер 16F628A опрашивает датчик температуры DS1620 (команда Write Config с CPU = 1 и 1SHOT = 0, затем команда Start Convert T) и настраивает ЖК-дисплей (команда Set Function для использования в режиме интерфейса 4 бита). Модуль Timer1 (16 бит) микроконтроллера 16F628A активируется, что приводит к прерыванию приблизительно каждые 105 мс. При каждом прерывании модуля Timer1, опрашивается состояние кнопки SELECTION ECRAN и кнопки RESET MIN/MAX. Каждые 8 прерываний (около 840 мс) происходит чтение температуры и информация на ЖК-дисплее обновляется:
экран №1 экран №2
5-2. Через порт RS232

Относительно работы без интерфейса RS232, добавляются два прерывания:

  • Прерывание приема UART (сообщает микроконтроллеру, что он получил данные от компьютера через RS232)
  • Прерывание передачи UART (сообщает микроконтроллеру, что UART собирается передать данные на компьютер)
5-2-1. Кабель связи между компьютером и устройством.

Конечно же нужен компьютер, который имеет COM-порт (разъем SUB-D, 9 контактов «папа»). Нужно подключить нуль-модемный кабель (кабель с перекрёстным соединением) между компьютером и устройством. Если у вас его нет, вы можете легко его сделать (нужно 3 провода и 2 разъема SUB-D, 9 контактов «мама»).

5-2-2. Протокол связи между компьютером и устройством.

Компьютер посылает команду. Микроконтроллер отвечает.
Компьютер посылает 3 байта (через RS232):

Команда DS16201-ый байт (код команды)2-ой байт (данные)3-ий байт (данные)
Read Temperature (каждые 1000 мс)0хАА0х00 (не используется)0х00 (не используется)
Read TH (чтение высокой температуры термостата)0хА10х00 (не используется)0х00 (не используется)
Read TL (чтение низкой температуры термостата)0хА20х00 (не используется)0х00 (не используется)
Write TH (запись высокой температуры термостата)0х01(0000000 D8)(D7 … D0)
Write TL (запись низкой температуры термостата)0х02(0000000 D8)(D7 … D0)

Получив же их, микроконтроллер передает команду датчику DS1620 (через 3-проводной последовательный порт, синхронный). В случае команды чтения (Read Temperature, TH Read, Read TL), термометр DS1620 отправляет данные в микроконтроллер (температура в виде двоичного числа 9 бит, закодированных в дополнение в 2). Это число передается без изменений на компьютер в виде 2-х байт:
1-й байт: (0000000 D8)
2-й байт: (D7 … D0)
D0 = бит
Для других команд, микроконтроллер посылает компьютеру два байта 0x00 (через RS232).

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Регулировка насоса малыш с верхним забором воды
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector