Manual SDII - practicas de circuitos digitales PDF

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Práctica Manej ejo instru strucccione cioness d de salto Prác tica 1 Man ej o de in stru e sa lto I Objetivos Desarrollar su primer programa en ensamblador utilizando el software de desarrollo MPLAB X IDE. Emplear las herramientas de MPLAB X IDE para compilar, depurar y programar un microcontrolador PIC Comprender el uso de las instrucciones de salto orientadas a un bit y orientadas a un registro

Introducción MPLAB X IDE® es un programa de software que se ejecuta en un ordenador (Windows ®, Mac OS ®, Linux®) para desarrollar aplicaciones para microcontroladores Microchip y controladores de señales digitales. Se llama entorno de desarrollo integrado (IDE) porque proporciona un único "entorno" para desarrollar sistemas embebidos, es decir, ayuda a escribir, editar, depurar y programar códigos. Debe usarse una herramienta de lenguaje para escribir y editar código, ya sea ensamblador, que se puede traducir directamente a código máquina, o un compilador que permite un lenguaje más natural para crear programas. Los ensambladores y compiladores ayudan a que el código sea comprensible, lo que permite que las etiquetas de funciones identifiquen rutinas de códigos con variables que tienen nombres asociados con su uso, y con estructuras que ayudan a organizar el código. Se cuenta con un conjunto o set de instrucciones para lenguaje ensamblador que nos permiten realizar la programación del microcontrolador, dicho set se divide en instrucciones orientadas a registros, instrucciones orientadas a bits e instrucciones orientadas a constantes y de control. A continuación, se muestran las instrucciones de salto condicionado al valor de un registro o un bit: Instrucciones de salto orientadas a registros CPFSEQ f, d, a Compara el registro f con el registro de trabajo WREG y salta la siguiente instrucción si son iguales Compara el registro f con el registro de trabajo CPFSGT f, d, a WREG y salta la siguiente instrucción si el registro f es mayor CPFSLT f, d, a Compara el registro f con el registro de trabajo WREG y salta la siguiente instrucción si el registro f es menor DECFSZ f, d, a Decrementa el registro f y salta la siguiente instrucción si es 0 DECFSNZ f, d, a Decrementa el registro f y salta la siguiente instrucción si no es 0 INFSZ f, d, a Incrementa el registro f y salta la siguiente instrucción si el valor es 0 INFSNZ f, d, a Incrementa el registro f y salta la siguiente instrucción sino es 0 PÁGINA |2

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MANUAL DE PRÁCTICAS DE SISTEMAS DIGITALES II | 2018

Instrucciones de salto orientadas a bits BTFSC f, b, a Verifica el bit b del registro f y salta la siguiente instrucción si es 0 BTFSS f, b, a Verifica el bit b del registro f y salta la siguiente instrucción si es 1

Actividades y/o conocimientos previos Instalar la interface integrada de Desarrollo MPLAB X v4.1 o más reciente en la computadora a utilizar (Ver ANEXO 1) Identificar el mapa de memoria del microcontrolador y su set de instrucciones. Reconocer los registros necesarios para configurar los puertos del microcontrolador como entrada o salida.

Tiempo de realización 6 horas

Equipo y material 1 computadora con la IDE MPLAB X v4.1 ó más reciente instalada 1 programador PIC KIT 3 / programador universal 1 fuente de voltaje 1 multímetro 1 microcontrolador PIC 18F4550/PIC18F2550 1 barra de LED´s de color rojo 1 barra de LED´s de color verde 1 DIP switch de 8 interruptores 16 resistencias de 330Ω 16 resistencias de 220Ω 1 cristal oscilador de 4MHz 2 capacitores de 27pF 1 metro de cable para conexión 1 par de cables banaba caimán 1 par de cables caimán-caimán 1 pinzas de punta 1 pinzas de corte 1 pinzas peladoras de cable

Desarrollo Programa 1 Crear un nuevo proyecto Abra MPLAB IDE X v4.1 desde el icono del escritorio o desde la lista de programas.

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Puedes iniciar un nuevo proyecto de la siguiente forma: 1. Desde la página de inicio (Start page), dando clic en Learn & Discover, en la sección de proyectos en “Create New Project”

2. O desde la barra de menús, en File >> New Project. 3. También puede usar la combinación de teclas Ctrl + Shift + N

El primer paso es elegir la categoría del proyecto, en este caso trabajaremos con “Microchip Embedded”, después elegimos el tipo de proyecto el cual será “Stand Alone Project” como se muestra a continuación:

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Al presionar Next debe seleccionar la familia a la que pertenece el microcontrolador PIC a utilizar y seleccionar el correcto para su aplicación, ya sea 18F4550 o 18F2550 según sea el caso.

A continuación, deberá seleccionar la herramienta de depuración a utilizar en este caso trabajaremos con el simulador de MPLAB X v4.1 por lo que debe elegir Simulator

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El siguiente paso es seleccionar el compilador o lenguaje con el que se va a trabajar, mpasm es el compilador para ensamblador que vamos a utilizar, si aún no tiene instalado el compilador XC8 para C este no aparecerá con punto verde. Por el momento no es necesario, use mpasm como su compilador.

Finalmente, en la última ventada, debe asignar un nombre a su proyecto y elegir donde se va a guardar. El nombre de este proyecto será E1_teo_reg.

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Una vez creado el proyecto aparecerán nuevas ventanas, en el Panel de archivos y en el panel de Navegación.

El panel de archivos contiene la Ventana de proyectos (Projects) y la ventana de archivos(Files), puede o no aparecer la ventana de Clases(Classes).

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El panel de tareas muestra las diferentes acciones que se llevan a cabo el compilador, el simulador o depurador y de las diferentes tareas que esté realizando al correr el programa. El panel de navegación contiene el Dashboard que son todos los detalles y características de su proyecto. Esta ventana le permite observar y modificar las características de su proyecto desde el icono Project Properties cuyo icono es:

Project Properties También puede acceder y modificar las características de su proyecto desde la barra de menús File >> Project Properties

Agregar un nuevo archivo al proyecto Dentro del panel de archivos en la ventana de proyectos, Project dar clic derecho sobre Source Files elegir New >> Other. Seleccionar en categoría Assembler y en tipo de archivo AssemblyFile.asm, presionar siguiente

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Asigne el siguiente nombre a su archivo principal E1_teo_main y de una ubicación, se recomienda usar la predeterminada. Presione Finish.

Comenzar a editar tu archivo principal

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Una vez creado el archivo principal es importante comenzar a editar el programa para lo cual se seguirá la siguiente estructura: 1. Encabezado Contendrá los datos de la unidad, la materia, integrantes del equipo, profesores y una descripción breve del funcionamiento del programa. Debe incluir la última fecha de edición y la versión que se está trabajando del programa.

2. Directivas include y LIST de acuerdo con el microcontrolador a emplear

3. Bits de configuración. Debe incluir todos los que se configuran para el microcontrolador a emplear. Puede generarlos en Production>> Set Congiguration Bits, una vez seleccionada la configuración a emplear presionar Generate Source Code to Output

4. Declaración de constantes. Puede hacer uso de los registros Propósito General

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5. Programa, es importante recordar que debe estructurarse a 4 columnas, donde la primera será para etiquetas, la segunda para instrucciones, la tercera para operandos y la cuarta para comentarios de programación.

Compilación Una vez editado su programa realice la compilación de su proyecto, puede hacerlo a través de la barra de menús en Production>> Build Main Project, también puede seleccionar Production>>Clean and Build o a través de los iconos:

El proceso de la compilación será visible en la ventana Output del panel de tareas, al finalizar se desplegará el siguiente mensaje si su compilación fue correcta y sin errores “BUILD SUCCESSFUL” de lo contrario el mensaje será “BUILD FAILED” y será necesario que verifique el código de su programa. Ya que ha compilado su programa exitosamente, utilice el simulador para verificar su correcto funcionamiento. Depuración Para realizar esta actividad su programa debe haber compilado sin errores. Inicie una sesión de depuración a través de la barra de menús en Debug>>Debug Main Project o a través del icono:

Debug Main Project

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Cuando ha iniciado la sesión de depuración se activan los botones de control en la barra de accesos rápidos,

De no ser así solo se activarán los botones de Stop y Pause, entonces pause la sesión de depuración y presione el botón de Reset

En el panel de edición en nuestro archivo principal se pondrá un señalamiento verde que nos indica que la instrucción anterior es la que ejecutará a continuación. Emplearemos el botón Step Into para ejecutar instrucción a instrucción las líneas de código de nuestro programa principal.

Para poder observar el contenido de los registros y sus cambios paso a paso, iremos a la barra de menús en Debug>>New Watch, a continuación, seleccionaremos SFR’s y seleccionará dentro de los registros de propósito específico el registro WREG y presione OK

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A continuación, aparecerá en el panel de tareas, la ventana Variables, donde podrá agregar los registros que desee monitorear durante el proceso de ejecución del programa. Para agregar más registros solo presione el icono que se encuentra en el lado izquierdo de la ventana de Varibles: Create New Watch

Agregue los registros: WREG, ADCON1, TRISB, PORTB y el registro 0x61

Al terminar de agregarlos ejecute paso a paso el programa y verifique que los registros cambian de acuerdo con lo programado. Si existe algún problema con lo que desea que haga su programa verifique si su programación es correcta. Programación del microcontrolador Puede realizar la programación de dos formas una es usando el archivo. HEX que se genera una vez que su programa compila exitosamente y que encontrará dentro de la carpeta del proyecto, de forma predeterminada esta se encuentra en: C:\Usuarios\ (Administrador/usuario principal) \MPLABXProjects\E1_Teo.X P Á G I N A | 13

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Dentro de la carpeta de proyecto encontrará otras carpetas:

En la ubicación dist>> default>> production encontrará el archivo con extensión .hex que puede emplear para programar su microcontrolador.

Otra forma es empleando el programador PIC KIT 3, que se muestra a continuación

Para poder programar el microcontrolador debe conectar los pines correspondientes del PIC a cada una de las terminales de PICKIT3

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Diagrama de conexión para programar con PICKIT 3

Para poder programas con el PICKIT3 modifique desde el panel de navegación en el Dashboard las características del proyecto. En Proyect Properties modifique en Hardware Tools la herramienta, seleccione PICkit 3

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En Categories seleccione PICkit 3, seleccione Power en Option Categories y marque la casilla Power target circuit from PICkit 3 presione Apply y después OK.

Se activarán los iconos para poder realizar la programación y depuración con ayuda del PICKIT3

Use el siguiente icono para programar su PIC Make and Program Device main Project En el panel de tareas observe como se realiza el procedimiento de programación y si este es correcto al finalizar de dará el siguiente mensaje:

Ahora puede alimentar su microcontrolador, recuerde que se eligió usar un cristal de reloj externo por lo que debe colocarlo en los pines correctos de acuerdo al microcontrolador a emplear.

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Programa 2 Diseñe e implemente un programa que permita leer las entradas del DIP switch en el puerto A y despliegue en el puerto B del microcontrolador a través de LED´s Tome en cuenta que en el PIC18F2550 la terminal RA7 del Puerto A no se encuentra físicamente, y que al trabajar con un oscilador externo la terminal RA6 del mismo puerto estará destinada a la conexión del cristal y capacitores para la frecuencia de reloj

Programa 3 Diseñe e implemente un programa que compare el nibble bajo y el nibble alto del puerto A y muestre 00 en el puerto B si es mayor, FF si es menor y 0F si son iguales

Cuestionario. ¿Cuál es la nomenclatura del microcontrolador PIC empleado? ¿A partir de qué localidad de memoria se encuentran los registros de propósito general del microcontrolador empleado? ¿Para qué sirven los registros de propósito específico? ¿Qué necesita para configurar el puerto A como entrada o salida? ¿Qué necesita para configurar el puerto A como entrada o salida? ¿Cuántos pines físicos tiene el puerto C? ¿Cómo se configura el oscilador externo del microcontrolador?

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Prác tica 2 Man ej o de in stru e sa lto II Práctica Manej ejo instru strucccione cioness d de salto Objetivos Comprender el uso de las instrucciones de salto condicionado por las banderas del registro STATUS. Emplear rutinas de retardo para mantener un estado en los puertos del microcontrolador. Configurar el oscilador interno den microntrolador a diferentes frecuencias de oscilación.

Introducción Previamente se revisaron las instrucciones de salto condicionado al valor de un registro, ahora se revisarán las instrucciones de salto por cambio en las banderas del registro STATUS. Como otros microcontroladores el PIC cuenta con un registro que permite monitorear las operaciones de la ALU (Unidad Aritmético-Lógica por sus siglas en inglés) dicho registro es STATUS, es un registro de 8 bits, de los cuales solo 5 se emplean para los PIC18, los 3 restantes no están implementados y se leen como 0´s. Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

-------

------

------

N

OV

Z

DC

C

C (Carry flag/ bandera de acarreo) Esta bandera se activa o cambia a 1 cuando existe un acarreo del Bit 7 cuando se realiza una operación de suma o resta DC (Digital Carry flag/ Bandera de acarreo digital) Esta bandera se activa cuando hay un acarreo del bit 3 al bit 4 durante una operación de suma o resta. Z (Zero flag/ Bandera Cero) Esta bandera cambia a 1 cuando el resultado de una operación aritmético-lógica es cero. OV (Overflow flag/ Bandera de desbordamiento) esta bandera cambia a uno cuando el resultado de una operación con signo es muy grande causando el desbordamiento del Bit 7 N (Negative flag/Bandera de valor negativo) Esta bandera usa la notación de números con signo, es decir para esta bandera el Bit 7 de los registros indica el signo del número y si es 0 entonces el resultado es positivo. A continuación, se muestra un resumen de las banderas que afectan las siguientes instrucciones:

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Instrucción

C

DC

Z

OV

N

ADDLW

x

X

x

x

x

ADDWF

x

X

x

x

x

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ADDWFC

x

X

x

x

x

ANDLW

x

x

ANDWF

x

x

CLRF

x

x

COMPF

x

x

DAW

x

DECF

X

X

x

x

x

INCF

X

X

x

x

x

IORLW

x

x

IORWF

x

x

MOVF

x

NEGF

x

RLCF

x

X

RLNCF

x

x

x

x

x

x

x

RRCF

x

x

x

RRNCF

x

x

x

SUBFWB

x

X

x

X

x

SUBLW

x

X

x

X

x

SUBWF

x

X

x

X

x

SUBWFB

x

X

x

x

x

XORLW

x

x

XORWF

x

x

A partir de los cambios en las banderas se pueden generar saltos condicionados empleando las siguientes instrucciones:

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Instrucción

Acción

BC

Salta si C = 1

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BNC

Salta si C ≠ 0

BZ

Salta si Z = 1

BNZ

Salta si Z ≠ 0

BN

Salta si N =1

BNN

Salta si N ≠ 0

BOV

Salta si OV = 1

BNOV

Salta si OV ≠ 0

Actividades y/o conocimientos previos Manejo de instrucciones para crear repeticiones de instrucciones (ciclos.) Manejo de instrucciones de salto condicionado por banderas del registro STATUS

Tiempo de realización 6 horas

Equipo y material 1 computadora con la IDE MPLAB X v4.1 instalada 1 programador PIC KIT 3 / programador universal 1 fuente de voltaje 1 multímetro 1 microcontrolador PIC 18F4550/PIC18F2550 1 barra de LED´s de color rojo 1 barra de LED´s de color verde 1 DIP switch de 8 interruptores 16 resistencias de 330Ω 16 resistencias de 220Ω 1 cristal oscilador de 4MHz 2 capacitores de 27pF 1 metro de cable para conexión 1 par de cables banaba caimán 1 par de cables caimán-caimán 1 pinzas de punta 1 pinzas de corte 1 pinzas peladoras de cable

Desarrollo Programa 1 Emplee el circuito armado en la practica 1 Programa 2

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Configure el oscilador interno del microcontrolador a una frecuencia de 8MHz, diseñe un programa que le permita complementar el Puerto B cada segundo a partir del valor 55h de manera indeterminada. Emplee instrucciones de salto condicionado por las banderas de...