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El microcontrolador PIC16F8X




Enviado por Pablo Turmero



Partes: 1, 2

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    1
    El microcontrolador PIC16F8X
    Introducción
    Características generales
    PIC16F8x.
    Características generales.
    Encapsulado.
    Arquitectura básica.
    El reloj y el ciclo de instrucción.
    Organización de la memoria.
    El Banco de registros de propósito especial
    STATUS
    OPTIONS
    INTCON
    PC (program counter) (PCL, PCLATH)
    La pila
    Modos de direccionamiento.
    Puertos
    Timer/Counter

    EEPROM
    Características especiales de la CPU.
    Palabra de configuración.
    Selección del oscilador.
    Interrupciones.
    WatchDog
    SLEEP
    Protección de código
    Localizaciones de ID
    Programación serial
    Repertorio de instrucciones.

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    2
    INTRODUCCIÓN
    PIC es "Periphera Interface Controller"
    Los fabrica ARIZONA MICROCHIP TECHNOLOGY
    Factoría principal: Chandler (Arizona). Otras en Tender (Arizona), Taiwan y Tailandia
    Características
    Arquitectura siguiendo el modelo Harvard
    Distinción entre Memoria de Programa y Memoria de datos.
    Distinción entre bus de datos y bus de instrucciones.
    Distinción entre palabra de datos y palabra de instrucciones.
    Ejecución encauzada.
    Dos etapas de ejecución.
    Cada instrucción se ejecuta en un ciclo de reloj, salvo los saltos que se resuelven en 2.
    Arquitectura del repertorio de instrucciones siguiendo el modelo RISC
    Un único tamaño de instrucción (cada instrucción ocupa una única palabra de instrucción)
    Banco de registros.
    Ortogonalidad del repertorio de instrucciones

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    3
    Introducción (II)
    Gamas
    Los microcontroladores PIC se distribuyen en familias
    Microchip offers four families of 8-bit RISC MCUs :
    PIC12CXXX 8-pin,
    Aquí la característica principal parece ser el reducido tamaño del chip
    PIC16C5X 12-bit program word
    Esta gama es ofrecida en tamaños de 18, 20, 28 pines. Como característica a resaltar ofrecen su reducido voltaje de funcionamiento: 2.0 v
    PIC16CXXX 14-bit program word
    Ofrecido en tamaños de 18-pin to 68-pi. Se menciona además la capacidad de manejo de interrupciones y los 8 niveles de la pila hardware.
    PIC17CXXX 16-bit program word MCU families.
    Asegura el máximo rendimiento para aplicaciones de 8 bit (tamaño de palabra de datos). Manejo vectorizado de interrupciones y:" A powerful array of precise on-chip peripheral features provide the performance for the most demanding 8-bit applications."

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    4
    Introducción (III)

    Herramientas de soporte potentes y económicas
    Ensamblador: MPASM
    Compiladores e intérpretes: C, BASIC
    Simulador: MPSIM
    Emuladores en tiempo real
    Grabadores
    Entornos integrado de desarrollo: MPLAB

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    5
    MICROCONTROLADORES DE GAMA MEDIA PIC16F8XCaracterísticas generales
    PIC16F8X

    Buses de instrucción (14 bit) y de datos (8 bits) separados.
    Ejecución en pipeline (2 etapas):
    1 ciclo/instrucción
    2 ciclos/salto
    68 bytes de RAM (datos) + 64 bytes EEPROM (datos)
    1K palabras de FLASH (instrucciones)
    13 pins de entrada/salida (configurables por separado)
    1 temporizador/contador
    Modo SLEEP
    Timer Watchdog
    Sistema de programación (carga de programa) serial.

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    6
    PIC16F8X Encapsulado
    Plastic Dual in Line
    Plastic Small Outline

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    7
    ARQUITECTURA BÁSICA
    El registro W funciona a modo de acumulador.
    La RAM es vista como un 'archivo de registros'.
    Modos de direccionamiento:
    Directo(dirección contenida en la instrucción)
    Indirecto (dirección en FSR)
    Uso de la pila para anidamiento de llamadas a rutinas. No para datos.
    Permite datos inmediatos.
    Almacenamiento directo de resultados en memoria.
    EEPROM grabable dinámicamente.

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    8
    Arquitectura básica (y II)
    ALU de propósito general.
    8 bits
    Suma/Resta/Operaciones lógicas
    Signo en Complemento a 2
    Orientado a acumulador: W
    flags:( en STATUS)
    Carry (C)
    Digit Carry (DC)
    Zero (Z)

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    9
    EL RELOJ Y EL CICLO DE INSTRUCCIÓN
    Frecuencia de reloj: FCLK
    Tiempo de ciclo: 4 x 1/FCLK
    CPI = 1 -> excepto saltos
    CPI = 2 -> Instrucciones salto
    Etapas del pipeline
    Etapa 1
    PC = PC +1
    IR = M[PC]
    Etapa 2
    Decodificación y ejecución
    Ejemplo:
    Calcular el tiempo de ejecución de un programa de 1000 instrucciones sabiendo que:
    El 20% son saltos
    FCLK = 10 MHz
    Tclk = 100 ns
    TCICLO = 400 ns
    Solución:
    T = N x CPI x Tciclo=
    800 x 1 x 400 + 200 x 2 x 400 = 480 useg

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    10
    ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA
    Tres bloques de memoria

    RAM: Dividida en dos bloques:
    GPR. Registros de propósito general
    SFR Registros de propósito especial

    EEPROM: Grabable dinámicamente desde programa.
    Sólo puede contener datos.
    Sólo permite acceso indirecto.

    FLASH: Memoria de programa
    Dado que el PC tiene un tamaño de 13 bits: máximo 8Kx14
    En PIC16F84: 1K disponible: 0000h..03FFh
    Direcciones por encima de 3FFh son tratadas módulo 400h(20h=420h=820h…)

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    11
    ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA (II)
    Memoria de programa

    Reset vector: 0000h
    (tras un reset, la primera instrucción a
    ejecutar es la que está en 0000h)

    Interrupt vector: 0004h
    (Una única entrada de interrupción. A
    continuación se ha de verificar cual de
    las líneas la ha generado)

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    12
    ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA(y III)
    Memoria de datos. RAM

    Se organiza en bancos.
    En PIC16F8x: 2 bancos.
    Cada banco admite hasta 128 bytes.
    En PIC16F8x: 79 bytes.

    Selección del banco:
    Bit RP0 del registro STATUS
    RP0 = 0 -> Banco 0
    RP0 = 1 -> Banco 1

    Registros:

    SFR
    Banco 0: RP0=0 ? 0x00 -> 0x0B
    Banco 1: RP0=1 ? 0x00 -> 0x0B

    GPR
    Banco 0: 0x0C -> 0x4F (68 bytes)
    Banco 1: Mapeado completamente en el banco 0

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