microcontrolador y pantalla touch_ buen material

7/25/2019 Microcontrolador y Pantalla Touch_ Buen Material

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UNIVERSIDAD MIGUEL HERNNDEZ DE ELCHE

ESCUELA POLITCNICA SUPERIOR DE ELCHE

INGENIERA INDUSTRIAL

MANEJO DE UNA PANTALLA TCTILCON EL PIC32 PARA EL CONTROL DEDISPOSITIVOS EXTERNOS

PROYECTO FIN DE CARRERA

Enero 2010

AUTOR: Jess Fernndez Gonzlez

DIRECTORA: Mara Asuncin Vicente Ripoll


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Campus de Elche. Avda. del Ferrocarril s/n 03202 ELCHE

VISTO BUENO Y CALIFICACIN DEL PROYECTO

Ttulo proyecto:

Proyectante: Jess Fernnez Gonzlez

Directora: Mara Asuncin Vicente Ripoll

Lugar y fecha:

CALIFICACIN NUMRICA MATRCULA DE HONOR

Mritos justificativos en el caso de conceder Matrcula de Honor:

Lugar y fecha:

E s c u e l a P o l i t c n i c a S u p e r i o r d e E l c h e

U n i v e r s i d a d M i g u e l H e r n n d e z

MANEJO DE UNA PANTALLA TCTIL CON EL PIC32 PARA EL CONTROLDE DISPOSITIVOS EXTERNOS.

Conforme presidente:

Fdo.:

Conforme secretario:

Fdo.:

Conforme vocal:

Fdo.:

VB directora del proyecto:

Fdo.: Mara Asuncin Vicente Ripoll


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NDICE

1. CAPTULO1.INTRODUCCINYOBJETIVOS........................................ 25

1.1 OBJETIVOS ......................................... 25

1.2

ESTRUCTURA

.........................................

26

2. CAPTULO2.ELMICROCONTROLADORPIC32:HARDWARE

YSOFTWARE ........................................ 29

2.1 INTRODUCCIN ......................................... 29

2.1.1 DIFERENCIASENTREUNMICROCONTROLADORYUN

MICROPROCESADOR ......................................... 29

2.1.2

APLICACIONES

DE

LOS

MICROCONTROLADORES

...........

30

2.1.3 MODELOSDEMICROCONTROLADORESDELAMARCA

MICROCHIP ......................................... 32

2.2 MICROCONTROLADOR PIC32 ......................................... 33

2.2.1 ELECCIN DEL MICROCONTROLADOR................... 33

2.2.2 CARACTERSTICAS DEL MICROCONTROLADOR

PIC32MXXX ......................................... 34

2.2.3 NCLEOMCU ......................................... 37

2.2.3.1 Estadospipeline ......................................... 38

2.2.3.2 UnidaddeEjecucin ...................................... 40

2.2.3.3 MDU:UnidaddeMultiplicacinyDivisin..... 40

2.2.3.4 ShadowRegisterSets..................................... 40

2.2.3.5 RegisterBypassing......................................... 41

2.2.3.6

BITS

de

estado

de

la

ALU

................................

42

2.2.3.7 MecanismodeInterrupcionesyexcepciones. 42


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NDICE

2.2.4 JUEGODEINSTRUCCIONES ......................................... 43

2.2.4.1 RegistrosdelaCPU......................................... 49

2.2.4.2 Modosdelprocesador.................................... 49

2.2.4.3 RegistrosCP0 ......................................... 51

2.2.5 MEMORIADELSISTEMA ......................................... 52

2.2.6 RECURSOSESPECIALES ......................................... 53

2.2.6.1 PerroguardinoWatchdog........................... 53

2.2.6.2 Tecnologadeahorroenergtico................... 53

2.2.6.3 Osciladores ......................................... 54

2.2.6.4 Puertosdecomunicacin............................... 54

2.2.6.5 ConversorA/D ......................................... 56

3. CAPTULO3.HERRAMIENTASSOFTWAREDEDESARROLLO............... 61

3.1 MPLABIDE ......................................... 61

3.1.1 INTRODUCCIN ......................................... 61

3.1.2 CARACTERSTICASGENERALES ...................................... 62

3.1.3

ESTRUCTURA

DE

UN

PROYECTO

.....................................

63

3.1.4 CREACINDEUNPROYECTO......................................... 64

3.2 SOFTWAREDEGRABACIN ......................................... 71

3.2.1 INTRODUCCIN ......................................... 71

3.2.2 SOFTWAREDEGRABACIN ......................................... 71

3.2.3 GRABARENLAEXPLORER16MEDIANTEICD3................ 72

4.

CAPTULO

4.

TARJETA

DE

EVALUACIN

PARA

EL

PIC32:

STARTERKIT ........................................ 77

4.1 INTRODUCCIN ......................................... 77

4.1.1 CARACTERSTICASGENERALES....................................... 78

4.1.2 ARQUITECTURADELATARJETAPIC32STARTERKIT...... 79

4.2 PROGRAMASUTILIZADOSPARAVERIFICARSTARTERKIT............ 82

4.3 PROGRAMASREALIZADOSPARAELPIC32STARTERKIT.............. 85


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NDICE

5. CAPTULO5.SISTEMADEDESARROLLOEXPLORER16........................ 95

5.1 INTRODUCCIN ......................................... 95

5.1.1 CARACTERSTICASGENERALES....................................... 96

5.1.2 ARQUITECTURADELATARJETAEXPLORER16................ 97

5.2 SOFTWAREDEGRABACIN ......................................... 109

5.3 EJEMPLOSDEPROGRAMASPARALAEXPLORER16...................... 110

5.3.1 EJEMPLO1:LEDS ......................................... 112

5.3.2 EJEMPLO2:INTERFAZSPI ......................................... 114

5.3.3 EJEMPLO3:INTERFAZUART ......................................... 119

5.3.4 EJEMPLO4:MODULOLCDYPUERTOPARALELO(PMP) 125

5.3.5 EJEMPLO5:PULSADORES ......................................... 128

5.3.6 EJEMPLO6:ENTRADASANALGICAS............................. 131

6. CAPTULO6.PANTALLATCTIL:HARDWAREYSOFTWARE...............139

6.1 INTRODUCCIN ......................................... 139

6.1.1 IMPORTANCIADELASPANTALLASTCILESEN

APLICACIONES

EMBEBIDAS

.........................................

139

6.2 ARQUITECTURAHARDWARE ......................................... 140

6.2.1 ARQUITECTURADELAPANTALLATCTIL...................... 140

6.2.2 FUNCIONAMIENTODEUNAPATALLATCTIL................ 142

6.2.3 CARACTERSTICASMSIMPORTANTESDELLCD

GRFICO ......................................... 144

6.2.4 CONEXIONADODELAPANTALLATCTIL....................... 145

6.3

MICROCHIP

GRAPHIC

LIBRARY

.........................................

146

6.3.1 ESTRUCTURADELALIBRERAGRFICA.......................... 146

6.3.2 CARACTERSTICASDELOSWIDGETS(OBJETOS)............. 147

6.3.3 FUNCIONAMIENTODELALIBRERA................................ 148

6.3.4 PROGRAMASEJEMPLO ......................................... 153


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NDICE

7. CAPTULO7.APLICACIONESDESARROLLADAS ..................................163

7.1 INTRODUCCIN ......................................... 163

7.2 PANTALLATCTIL ......................................... 163

7.2.1 ASPECTOSATENERENCUENTAPARAELABORAREL

PROGRAMA ......................................... 163

7.2.2 ESTRUCTURADELPROGRAMA....................................... 166

7.2.3 FUNCIONAMIENTODELPROGRAMA.............................. 173

7.3 PANTALLATCTIL YACELEROMETRO ......................................... 177

7.3.1 ASPECTOSATENERENCUENTAPARAELABORAREL

PROGRAMA ......................................... 177

7.3.2 ESTRUCTURADELPROGRAMA....................................... 179

7.3.3 FUNCIONAMIENTODELPROGRAMA.............................. 182

8. CAPTULO8.CONCLUSIONESYTRABAJOSFUTUROS.........................191

ANEXOA.DISEODELAMEMORIADELPIC32 ......................................195

A.1

INTRODUCCIN

.........................................

195

A.1.1 REGISTROSDECONTROL ......................................... 195

A.2 DISEODELAMEMORIAPIC32 ......................................... 197

A.2.1 CLCULODELADIRECCINFSICAAVIRTUAL

YVICEVERSA ......................................... 199

A.2.2 PARTICINDELAMEMORIAFLASHDEPROGRAMA..... 199

A.2.3 PARTICINDELARAM ......................................... 200

ANEXOB.CONSIDERACIONESPRCTICASPARA PROGRAMARELPIC32205

B.1 INTRODUCCIN ......................................... 205

B.2 VARIABLES ......................................... 205

B.3 INTERRUPCIONES ......................................... 209

B.3.1 MDULORTCC ......................................... 214

B.3.2 OTRASFUNCIONESTILES ......................................... 215

B.4 CONFIGURACINDELPIC32 ......................................... 215


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NDICE

ANEXOC.ACELERMETROADXL330 ........................................223

C.1 INTRODUCCIN ......................................... 223

C.1.1 IMPORTANCIADELOSSENSORESENAPLICACIONES

EMBEBIDAS ......................................... 223

C.2 FUNCIONAMIENTODELSENSOR ......................................... 224

ACRNIMOS ........................................227

BIBLIOGRAFA ........................................229


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13/230

NDICE DE FIGURAS

2.1 Estructurabsicadeunmicrocontrolador. ....... 30

2.2 Ejemplosdeaplicacionesdemicrocontroladores. ....... 31

2.3 PIC16F84A,modelodemicrocontroladormuypopularen

ladocenciadePICs. ....... 32

2.4 PIC32MX460512L. ....... 34

2.5 100pinesdelPIC32MX3XXL. ....... 36

2.6 EsquemadelosestadospipelinedelaCPUdelPIC32MX. ....... 39

2.7 Esquemade losestadospipelinede laCPUdelPIC32MX

antebloqueohardwareslip. ....... 41

2.8 Esquemade losestadospipelinede laCPUdelPIC32MX

usandoelmecanismobypassing. ....... 42

2.9 Formatodelos3tiposdeinstrucciones. ....... 44

2.10 RegistrosdelaCPU. ....... 49

2.11 ModosdeoperacindelaCPU. ....... 50

2.12 RegistrosCP0. ....... 51

2.13 Primeros8bitsdelregistroSTATUS. ....... 52

2.14 DiagramadebloquesdelmduloADCde10bits. ....... 56


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NDICE DE FIGURAS

3.1 Procesodeescrituradeunaaplicacin. ....... 61

3.2 PantallainicialdelMPLABIDE. ....... 63

3.3

Estructura

de

un

proyecto

con

el

MPLAB

IDE. .......

64

3.4 Creacindeunproyecto,seleccindeldispositivo. ....... 65

3.5 Creacin de un proyecto, seleccin del compilador y el

linkado. ....... 65

3.6 Creacindeunproyecto,nombrarelproyecto. ....... 66

3.7 Creacindeunproyecto,aadirarchivosalproyecto. ....... 67

3.8 Aadirarchivosalproyectodesdeelmenprincipal. ....... 67

3.9 Resumendelasopcionesdeconfiguracin,configuration

bits. ....... 68

3.10 Construccindelprograma,build. ....... 69

3.11 Programarelmicrocontrolador. ....... 69

3.12 Verificacindelaprogramacineneldispositivo. ....... 70

3.13 Ejecutarelprogramaenmododebugger. ....... 70

3.14 MPLABICD3InCircuitDebugger. ....... 71

4.1 SistemadeevaluacinPIC32StarterKit. ....... 77

4.2 Componentes del sistema de evaluacin PIC32 Starter

Kit. ....... 78

4.3 PIC32StarterKit,Ledsencendidos. ....... 80

4.4 Conector para expansin modular de 120 pins y/o

alimentacindelatarjeta. ....... 81

4.5 Diagrama de Bloques de la tarjeta de evaluacin PIC32

StarterKit. ....... 81

4.6 Cuadro de dilogo para la introduccin de la accin a

realizar,programaStarterkitturorial.c. ....... 83


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NDICE DE FIGURAS

4.7 VentanadeSalidadelprogramaStaterKitTutorial.c. ....... 83

4.8 ConfigurationsbitsparaelPIC32StarterKit. ....... 85

4.9

Registro

T1CON,

asociado

al

Timer1. .......

86

4.10 VentanadeSalidadelprogramasemforosv2.0.c. ....... 92

5.1 SistemadedesarrolloExplorer16. ....... 95

5.2 ComponentesdelsistemadedesarrolloExplorer16. ....... 97

5.3 a) Zcalo de 100 pins. b) Detalle de la esquina para la

colocacindelPIC. ....... 98

5.4 Selectordelprocesador,PICPIM. ....... 98

5.5 Suministro de energa elctrica mediante fuente de

alimentacin externa conectada a: a) Conector J12. b)

Patillajesituadoenlaparteinferiorizquierdadelaplaca. ....... 99

5.6 LEDspresentesenlatarjetaExplorer16. ....... 99

5.7 Pulsadores presentes el sistema de desarrollo

Explorer16. ....... 100

5.8 JumperenmodoInterruptor:a)JumperenmodoON. b)

JumperenmodoOFF. ....... 100

5.9 JumperJ7enmodomultiplexor:a)Ubicacindeljumper

en la placa Explorer16 b) Detalle de los 3 pines. c)

JumperenelladoF4450.d)JumperenelladoPIC24. ....... 101

5.10 MduloLCDdelaplacaExplorer16. ....... 102

5.11 SensordeTemperaturaTC1047A. ....... 103

5.12 PotencimetroR6de10K. ....... 103

5.13 Conectorpara lafamiliadeprogramadores/depuradores

ICD. ....... 103

5.14 PuertoserieRS232. ....... 104


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NDICE DE FIGURAS

5.15 ConectorUSB. ....... 104

5.16 MemoriaEEPROM(25LC256)presenteenlaExplorer16. ....... 105

5.17

Relojes:

a)

Oscilador

primario

8MHz

y

secundario

32.768kHz (cilndrico).b)OsciladorparaelPIC18LF4550

20MHz. ....... 105

5.18 Explorer16,PCBparaaadirunaLCDgrfica. ....... 106

5.19 Explorer16, conectorpara tarjetas deexpansinPICtaill

Plus. ....... 107

5.20 Explorer16,conectorPICkit2. ....... 107

5.21 Explorer16,conectorJTAG. ....... 108

5.22 DiagramadeBloquesdelatarjetaExplorer16. ....... 108

5.23 AdaptadorPIC32StarterKit100LPimAdaptor. ....... 109

5.24 MPLABICD3InCircuitDebuggerenfuncionamientoenla

Explorer16. ....... 109

5.25

LEDS

encendidos,

programa

LED.c. .......

1135.26 DiagramadebloquesdelainterfazSPI. ....... 114

5.27 RegistroSTATUSdelaEEPROMserie,25LC256. ....... 116

5.28 ConfiguracindelProgramaHyperterminal. ....... 122

5.29 Consola del Programa Hyperterminal, ejecucin

programaserial.c. ....... 123

5.30 Consola del Programa Hyperterminal, ejecucin

programaU2Test.c. ....... 124

5.31 ProgramaLCDtest.cejecutadoenlaExplorer16. ....... 127

5.32 Esquema del nuevo carcter a crear en el modulo LCD

(0x00). ....... 128

5.33 ProgramaProgressBar.c ejecutadoenlaExplorer16. ....... 128

5.34 Rebotesocasionadosporlospulsadores. ....... 129


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NDICE DE FIGURAS

5.35 Programabuttons.cejecutadoenlaExplorer16. ....... 131

5.36 ProgramaPot.cejecutadoenlaExplorer16. ....... 133

5.37

Programa

POT

MAN.c

ejecutado

en

la

Explorer16. .......

135

5.38 ProgramaTemperatura.cejecutadoenlaExplorer16. ....... 135

6.1 EjemplosdeAplicacionesconpantallastctiles. ....... 139

6.2 GraphicsPICtailPlusDaughterBoardv2. ....... 140

6.3 DiagramadeBloquesdelmoduloLCD. ....... 141

6.4 Esquemadefuncionamientodeunpixelen unapantalla

reflectiva. ....... 142

6.5 Esquemadefuncionamientodeunpixelenunapantalla

reflectivaII. ....... 143


transmisiva. ....... 143


transmisivaII. ....... 143

6.8 Equipo completo en funcionamiento, sistema de

desarrolloExplorer16,MPLABICD3yGraphicsPICtailPlus

DaughterBoard. ....... 145

6.9 Estructuradelalibreragrficav1.6 demicrochip. ....... 147

6.10 Librera grfica, control de los objetos a travs de la

interfazdemensaje. ....... 148

6.11 Librera grfica, estructura GOL_SCHEME aplicada a un

botn. ....... 149

6.12 Libreragrfica,parmetrosparadefinir lasdimensiones

deunbotn. ....... 150


18/230

NDICE DE FIGURAS

6.13 Diagrama de flujo bsico del funcionamiento de la

libreragrfica. ....... 152

6.14 ProgramaGraphicsPrimitives LayerDemoejecutadoen

lapantallatctil. ....... 153

6.15 Programa AN1136_v1.0.c ejecutado en la pantalla

tctil. ....... 157

6.16 Programa AN1136_v2.0.c ejecutado en la pantalla

tctil. ....... 158

6.17 Programa AN1136Demo.c ejecutado en la pantalla

tctil. ....... 159

7.1 EsquemadelPotencimetroR6delatarjetaExplorer16. ....... 165

7.2 Sensorde temperaturaTC1047,Voltajedesalida (Vout)

respectotemperatura. ....... 166

7.3 Pantallaprincipal,ProgramaProyecto_1.c. ....... 173

7.4 Pantalla Secundaria, Potentiometer, Programa

Proyecto_1.c. ....... 174

7.5 Pantalla Secundaria, Slide Potentiometer, Programa

Proyecto_1.c. ....... 174

7.6 Programa Proyecto_1.c a) Pantalla Secundaria, Set

TimeandDate,detallealpresionarelmendesplegable

paraseleccionarelmes.b)Fechayhoraconfiguradatras

pulsar el botn Show. c) Pantalla principal tras

configurarlahoraylafecha. ....... 175

7.7 Pantalla Secundaria, Temperature Sensor, Programa

Proyecto_1.c a) Pantalla cuando la temperatura es

inferiora24C.b)Temperaturadel sensorentre24Cy

25C.c)Temperaturaigualosuperiora26C. ....... 176


19/230

NDICE DE FIGURAS

7.8 I/OExpansionBoard. ....... 177

7.9 I/OExpansionBoardconconectorsoldado. ....... 178

7.10

Conexin

del

acelermetro

a

la

I/O

Expansion

Board. .......

178

7.11 Pantallaprincipal,ProgramaAPP.c ....... 183

7.12 Calibracin del sensor, Programa APP.c a) Primera

posicinacalibrar.b)ResultadosdeCalibracin. ....... 183

7.13 Lecturadevalores,ProgramaAPP.c. ....... 184

7.14 Pantalladisplay,ProgramaAPP.c. ....... 184

7.15 Pantalla shock, Programa APP.c a) Esperando a un

shock en alguno de los ejes. b) Shock producido en el

ejeX. ....... 185

7.16 Lecturadengulos,ProgramaAPP.c. ....... 186

7.17 Juego de la pelota, Programa APP.c a) Mensaje de

bienvenida al juego. b) Instrucciones del juego. c)

Seleccindelniveldedificultad.d)Pantalladeljuego.e)

Mensajefinalconeltiempoenejecucin. ....... 187

8.1 USBPICtailPlusDaughterBoard. ....... 191

8.2 Estructurapropuestaparalacaptacindevideo. ....... 192

A.1 RegistrosSFRsparaconfigurarlamemoriadelPIC32. ....... 195

A.2 Registro BMXPUPBA asociado a la memoria flash de

programa. ....... 196

A.3 DivisindelamemoriadelPIC32,regionesprimarias. ....... 197

A.4 Mapeodelamemoriavirtuala lafsica. ....... 198

A.5 Esquemadedireccionespara laparticinde lamemoria

RAM. ....... 201


20/230

NDICE DE FIGURAS

B.1 Esquemadelaconfiguracindelrelojdelsistema. ....... 216

C.1 UsodeunacelermetroeneliPhone. ....... 223

C.2 AcelermetroADXL330. ....... 224

C.3 SensibilidaddelsensorADLX330enlostresejes. ....... 224

C.4 Modelofsicodeunsensorcapacitivodiferencial. ....... 225

C.5 Salidadel sensorADXL330en funcinde laorientacin

delmismo. ....... 225


21/230

NDICE DE TABLAS

2.1 ModelosdemicrocontroladoresdelamarcaMicrochip. ....... 32

2.2

Juego

de

instrucciones

completo

presente

en

la

familia

PIC32MX3XX/4XX. ....... 48

5.1 JuegodecaracteresdelmduloLCD. ....... 102

5.2 Listadetodos losprogramasevaluadossobreelsistema

Explorer16. ....... 111

5.3 Programas detallados ejecutados en el sistema de

desarrolloExplorer16.

.......

112

6.1 Caractersticas principales del TFTG240320UTSW92W

TPE. ....... 144

B.1 Comparacin de las variables enteras disponibles en el

MPLABC32. ....... 205

B.2 Comparacinde lasvariablesfraccionalesdisponiblesen

el

MPLAB

C32.

.......

207

B.3 Anlisis temporal de las diferentes variables,

multiplicacin. ....... 208

B.4 Anlisistemporaldelasdiferentesvariables,divisin. ....... 208

B.5 Anlisis temporal de las diferentes instrucciones de

optimizacindecdigo. ....... 220


22/230


23/230

Manejo de una pantalla tctil con el PIC32 para elcontrol de dispositivos externos.

1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS


24/230


25/230

25

CAPTULO

1.

INTRODUCCIN

Y

OBJETIVOS

1.1. OBJETIVOS

ElpresenteProyectoFindeCarrerasecentraeneldesarrollodeaplicaciones

prcticasparalaprogramacindemicrocontroladores.Enconcreto,eltrabajohasido

realizadoconmicrocontroladoresPICdegamaalta(familiademicrocontroladoresde

32bits),enparticularconlosmodelosPIC32MX360F512Ly elPIC32MX460F512L.

En los ltimos aos han tenido un gran auge los microcontroladores PIC

fabricadosporMicrochipTechnologyInc.LosPIC(PeripheralInterfaceController)son

unafamiliademicrocontroladoresquehatenidogranaceptacinydesarrollograciasa

quesusbuenascaractersticas,bajoprecio,reducidoconsumo,pequeotamao,gran

calidad, fiabilidad y abundancia de informacin, los convierten en muy fciles,

cmodosyrpidosdeutilizar.

Eltrabajo

realizado

en

este

proyecto

se

puede

dividir

en

4tareas

bsicas:

Estudiodelhardwareysoftware(juegodeinstrucciones)delPIC32dada

surecientepuestaenelmercado.

Anlisis de programas ejemplo para la placa PIC32 Starter Kit y

desarrollodelosprimerosprogramasejemploparaelPIC32.

Estudio del sistema de desarrollo Explorer16 y desarrollo de cdigo

fuenteparaestesistema.

Desarrollo de aplicaciones de controlmediante el uso de la pantalla

tctilincorporandoposteriormenteunacelermetro.


26/230

CAPTULO1.INTRODUCCINYOBJETIVOS

26

1.2. ESTRUCTURA

Elproyecto finde carreraManejodeunapantalla tctil conelPIC32parael

control

de

dispositivos

externos

sedivide

en

ocho

captulos

ytres

anexos.

Eneste

primercaptuloserealizaunabreveintroduccindetallandolosobjetivosdelproyecto

ydescribiendosuestructura.

En el segundo captulo se realiza una introduccin a la arquitectura de los

microcontroladores en general, y se describe con detalle la familia de los

microcontroladoresPICde32bits.

Eneltercercaptulosepresentanlosdistintosprogramasquesehanutilizadoa

lo largo del proyecto, tanto para la grabacin de los programas en los

microcontroladores,como

para

la

depuracin

ysimulacin

del

cdigo

fuente.

Seguidamente, en el cuarto captulo se describe la metodologa realizada

durante la evaluacin del PIC32 Starter Kit, desarrollando los primeros programas

fuenteparaelPIC32.

Posteriormente, en el quinto captulo se analiza el sistema de desarrollo

Explorer16,sepresentasuarquitecturafsicayelsoftwarenecesarioparahacerusode

ella.Adems se presentan una serie de programas ejemplo desarrollados para esta

tarjeta.

Enelcaptulosextoseestudiaelhardwarede lapantallatctilpresenteen la

placadeexpansinGraphicsPICtailPlusDaughterBoard (versin2)yseanalizael

funcionamientodelalibreraMicrochipGraphicLibraryversin1.6..

Acontinuacin,enelcaptulosptimosedetallanlasaplicacionesdesarrolladas

paralatarjetagrficaGraphicsPICtailPlusDaughterBoard(versin2)usandotanto

elsistemadedesarrolloExplorer16comolatarjetaI/OExpansionBoardalacualse

haincorporadoelacelermetroADXL330.

Finalmente,enelcaptulooctavosehaceunarecopilacindeconclusiones,as

comodelosposiblestrabajosfuturos.

Por ltimo, al final del documento se encuentran losAnexosA,B yC. En el

anexoAsedescribedequmanerasepuedeconfigurar lamemoriadelPIC32.Enel

anexo B se describen distintos aspectos a tener en cuenta a la hora de programar

sobreelPIC32queno se comentanenprofundidadenningunode loscaptulosdel

presenteproyecto.MientrasqueelanexoCserealizaunbreveestudiodelhardware

delacelermetroADLX330paraladeteccindemovimientoenelespacio.


27/230


2. EL MICROCONTROLADOR PIC32:HARDWARE Y SOFTWARE


28/230


29/230

29

CAPTULO2.ELMICROCONTROLADORPIC32:

HARDWARE

Y

SOFTWARE

2.1. INTRODUCCIN

Hace unos aos, los sistemas de control se implementaban usando

exclusivamentelalgicadecomponentes,loquehacaquefuesendispositivosdegran

tamaoymuypesados.Parafacilitarunavelocidadmsaltaymejorarlaeficienciade

estos

dispositivos

de

control,

se

trat

de

reducir

su

tamao

apareciendo

as

los

microprocesadores. Siguiendo con el proceso de miniaturizacin, el siguiente paso

consistienlafabricacindeuncontroladorqueintegrasetodossuscomponentesen

unsolochip.Aestoseleconoceconelnombredemicrocontrolador.

2.1.1. DIFERENCIAS ENTRE UN MICROCONTROLADOR Y UN

MICROPROCESADOR

UnmicroprocesadoresuncircuitointegradoquecontienelaUnidadCentralde

Proceso(CPU)deuncomputador,queconstade laUnidaddeControlyde losbuses

necesarios para comunicarse con los distintos mdulos. Mientras que un

microcontrolador, es un circuito integrado programable que contiene todos los

bloquesnecesariosparacontrolarelfuncionamientodeunatareadeterminada:

ProcesadoroCPU:queinterpretalasinstruccionesdeprograma.

Memoria

RAM

para

almacenar

las

variables

necesarias.

MemoriaEPROM/PROM/ROMparaelprogramatipo.

PuertosE/Sparacomunicarseconelexterior.

Diversosmdulosparaelcontroldeperifricos.

Generador de impulsos de reloj que sincroniza el funcionamiento de todo el

sistema.


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CAPTULO2.ELMICROCONTROLADORPIC32:HARDWAREYSOFTWARE

30

Figura

2.1:

Estructurabsicadeunmicrocontrolador.

En la Figura 2.1, se puede ver al microcontrolador embebido dentro de un

encapsulado de circuito integrado, con su procesador, buses, memoria, perifricos y

puertos de entrada/salida. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para

completar perifricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de

entrada/salida.

Unmicrocontroladores,portanto,uncircuitoochipqueincluyeensuinterior

las tresunidades funcionalesdeunordenador:CPU,MemoriayUnidadesdeE/S,es

decir,setratadeuncomputadorcompletoenunsolocircuitointegrado.

2.1.2. APLICACIONES DE LOS MICROCONTROLADORES

Cadavezexistenmsproductosqueincorporanunmicrocontroladorconelfin

deaumentarsustancialmentesusprestaciones,reducirsutamaoycoste,mejorarsu

fiabilidadydisminuirelconsumo.

Losmicrocontroladoresamenudoseencuentranenaplicacionesdomsticasy

enequiposinformticostalescomo:microondas,refrigeradores,lavadoras,televisin,

equiposdemsica,ordenadores,impresoras,mdems,lectoresdediscos,etc.


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31

Figura2.2:Ejemplosdeaplicacionesdemicrocontroladores.

Los microcontroladores tambin son muy utilizados en robtica, donde la

comunicacin entre controladores es muy importante. Esto hace posible muchas

tareas especficas al distribuir un gran nmero de microcontroladores por todo el

sistema.Lacomunicacinentrecadamicrocontroladoryunocentral,permiteprocesar

lainformacinporunordenadorcentral,otransmitirloaotrosmicrocontroladoresdel

sistema.

Otroejemplo

de

aplicacin

de

los

microcontroladores,

es

la

de

la

utilizacin

para monitorizar y gravar parmetros medioambientales (temperatura, humedad,

precipitaciones, etc.). El pequeo tamao, el bajo consumo de potencia y su

flexibilidad hacen de este dispositivo, una herramienta adecuada para este tipo de

aplicaciones.


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32

2.1.3. MODELOS DE MICROCONTROLADORES DE LA MARCA MICROCHIP

Diversosfabricantesofrecenampliasgamasdemicrocontroladoresparatodas

lasnecesidades.Nosotrosvamosautilizarmicrocontroladoresde lamarcamicrochip,

alser

la

marca

con

un

mayor

nmero

de

modelos

de

estos

ypor

su

mayor

utilizacin

tantoprofesionalmentecomoporaficionados.

Dentrodelamarcademicrochip,nosencontramosconvariosmodelosdePIC.

Estos se clasifican de acuerdo a la longitud de sus instrucciones dando lugar a 3

grandestiposdePIC.

Clasificacin Longituddeinstrucciones ModelosdePIC

GamaBaja 8bits Pic10,Pic12,Pic16,Pic18

GamaMedia 16bits Pic24F,Pic24H,dsPIC30,dsPIC33

GamaAlta 32bits Pic32

Tabla

2.1:

ModelosdemicrocontroladoresdelamarcaMicrochip.

Adems,conformeaumentamoslalongituddelasinstruccionesvaaaumentar

la funcionalidad, las prestaciones ofrecidas pero tambin la complejidad de las

instruccionesydesuuso.

Figura

2.3:

PIC16F84A,modelo

de

microcontrolador

muy

popular

en

la

docencia

de

PICs.


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33

2.2. MICROCONTORLADOR PIC32

2.2.1. ELECCIN DEL MICROCONTROLADOR

Existe una gran diversidad de microcontroladores, como se ha podido

comprobar con anterioridad. Dependiendo de la potencia y caractersticas que se

necesiten, se pueden elegir microcontroladores de 8, 16 32 bits. Aunque las

prestacionesdelosmicrocontroladoresde16y32bitssonsuperioresalosde8bits,la

realidadesquelosmicrocontroladoresde8bitsdominanelmercado.Estoesdebidoa

que los microcontroladores de 8 bits son apropiados para la gran mayora de las

aplicaciones,por loquenoesnecesarioemplearmicrocontroladoresmspotentesy

enconsecuenciamscaros.

Sin embargo, los modernos microcontroladores de 32 bits (puestos en el

mercadoafinalesdelao2007)sevanafianzandoenelmercado,siendolasreasde

ms inters el procesamiento de imgenes, las comunicaciones, las aplicaciones

militares, losprocesos industrialesyelcontrolde losdispositivosdealmacenamiento

masivodedatos.

Alahoradeseleccionarelmicrocontroladorautilizarenundiseoconcretose

hade

tener

en

cuenta

multitud

de

factores

como

la

documentacin,

herramientas

de

desarrollo disponibles y su precio, la cantidad de fabricantes que lo producen y por

supuesto las caractersticas del microcontrolador (tipo de memoria de programa,

nmerodetemporizadores,interrupciones,etc.).

En el caso particular de este proyecto, la eleccin del microcontrolador vino

influenciadaporsurecientepuestaenelmercadodelmismo,conmotivodeanalizary

estudiar las nuevasposibilidades que nos ofreca el PIC32 respectoa susanteriores.

Dentrode

los

microcontroladores

de

gama

alta

vamos

autilizar

dos

modelos

de

32

bits,elPIC32MX360F512Ly elPIC32MX460F512L.


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34

Figura

2.4:

PIC32MX460512L.

2.2.2. CARACTERSTICAS DEL MICROCONTROLADOR PIC32MXXX

El PIC32X360F512L, introduce una nueva lnea de dispositivos de microchip

correspondientes a la familia de microcontroladores de 32 bit RISC (Reduced

Instruction Set Computer). Adems esta familia ofrece la opcin de una nueva

migracin para estas aplicaciones de altas prestaciones las cuales pueden quedarse

pequeasparalasplataformasde16bit.

AcontinuacinsemuestranlascaractersticasgeneralesdelPIC32:

Frecuenciadeoperacin:Dc80MHZ.

Memoria

de

programa:

512Kbytes

MemoriadeDatos:32Kbytes

Recursosdeinterrupcin/vectores:95/63

PuertosdeE/S:PuertosA,B,C,D,F,G

o TotalpinsE/S:85

CanalesDMA(DirectmemoryAccess):4

Timers:

o Nmerototal(16bit):5

o32

bit

(pareja

de

16

bit):

2

o Timerdencleode32bit:1


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35

Canalesdecapturadeentrada:5

CanalesdesalidaComparadores/PWN

Notificacindecambiodeentradasporinterrupcin:22

Comunicacionesenserie:

o UART:2

o SPI(3cables/4cables):2

o I2C:2

Comunicacionesparalelas(PMP/PSP):8bit/16bit

JTAGboundarySCAN

JTAGdebugandprogram

ICSP2wiredebugandprogram:

Instruccintrace

Hardwarebreakpoints:6instructions,2Data

Modulode10bitanalgicodigital(Canalesdeentrada):16

Comparadoresanalgicos:2

InternoLDO

Resets (y retrasos): POR, BOR, MCLR, WDT, SWT(software reset),

CM(configurationBitMismatch)

100pinTQFP


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36

Figura

2.5:

100pinesdelPIC32MX3XXL.

Porotraparte,laarquitecturadelPIC32hasidodescompuestaenlossiguientes

bloquesfuncionales:

NcleoMCU

Memoriadelsistema

Perifricos

Integracindelsistema


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37

2.2.3. NCLEO MCU

ElcorazndelPIC32eselncleoM4KCPUbasadoenlatecnologaMIPS32[1].

LaCPU

realiza

las

operaciones

bajo

el

programa

de

control.

Las

instrucciones

son

ledas

ycargadasporlaCPU,decodificadasyejecutadassncronamente. Estasinstrucciones

sepuedenalmacenarenlamemoriaflashdeprogramaobienenlamemoriadedatos

RAM.

Esta CPU del PIC32 se basa, por tanto, en una arquitectura de carga

almacenamiento la cual realiza la mayora de operaciones en base a una serie de

registros internos (contiene 32 registros de propsito general de 32 bits). Estas

instrucciones especficas de carga y almacenamiento se utilizan para mover datos

entreestosregistrosinternosascomofueradelPIC.

LascaractersticasprincipalesdelncleoMCUsonlassiguientes:

NcleoRISCMIPS32M4Kde32bits.

ALUdeunsolociclo.

Unidaddeejecucindecargaalmacenamiento.

5estadospipeline.

Busesdedireccionesydatosde32bits.

Archivosderegistrodepropsitogeneralde32bits.

FMTFixedMappingTranslation. FMDUFastMultiplyDivideUnit.

MIPS32Compatibleinstructionset.

MIPS16eCodeCompressionInstructionSetArchitectureSupport.

Instrucciones de 16 y 32 bits, optimizadas para lenguajes de alto nivel

comoC.

PuertodebugEJTAG

Rendimientohasta1.5DMIPS/MHz

Proteccin

del

cdigo

interno

para

ayudar

a

proteger

la

propiedad

intelectual.

A continuacin vamos a ir describiendo algunas de estas caractersticas as

comolosconceptosmsimportantesdelNcleoMCU.


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38

2.2.3.1 Estados pipeline

Losestadosdelpipelineson5:

Estadodeinstruccin(I)

Estadodeejecucin(E) Estadodememoria(M)

Estadodealinear(A)

Estadodereescribir(W)

Estado I: Instruccin Fetch

Durante el estado I una instruccin es cargada y leda desde SRAM y las

instruccionesMIPS16esonconvertidasainstruccionesenMIPS32.

Estado E:Ejecucin

DuranteelestadoE:

Losoperandossonledosycargadosdesdeelarchivoderegistro.

OperandosdelosestadosMyAsondesviadosaesteestado.

La unidad aritmtico lgica (ALU) empieza las operaciones aritmticas o

lgicaspara

las

instrucciones

registro

aregistro.

La ALU calcula la direccin virtual de los datos para las instrucciones de

cargaryguardaryelMMU(MemoryManagementUnit)realizaeltraslado

deladireccinvirtualalafsica.

LaALUdeterminasiparaunacondicindebifurcacinestaesverdaderay

calculaladireccinobjetivodelaramificacin.

LasinstruccioneslgicasseleccionanunadireccindeinstruccinyelMMU

realizalatraslacindeladireccinvirtualalafsica.

Todaslasoperacionesdedivisinymultiplicacinempiezanenesteestado.

Estado M:Memory Fetch

Duranteesteestado:

TerminanlasoperacionesaritmticasolgicasdelaALU.

Se realiza el acceso a los datos SRAM para las instrucciones de carga y

almacenamiento.

Los

clculos

de

multiplicaciones

y

divisiones

continan

en

la

MDU

(Multiply/DivideUnit). Sielclculo terminaantesqueel IU (IntegerUnit)


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39

mueva la instruccin pasada al estado M, entonces la MDU mantiene el

resultadoenun registro temporalhastaqueel IUmueve la instruccinal

EstadoA(yconsecuentementesabrquenosereliminado)

Estado A: Alinear

DuranteelestadoA:

Una operacin MUL hace que el resultado est disponible para la

reescritura. ElregistroactualreescritoesejecutadoenelestadoW.

Desde este estado, la carga de datos o el resultado de la MDU estn

disponiblesparasubypassing(comentadoacontinuacin)enelestadoE.

Estado W: Reescribir

Durante el registro W: Para registros a registros o cargar instrucciones, el

resultadosereescribeenelarchivoderegistro.

El ncleo M4k implementa un mecanismo de desviacin (bypassing) que

permitequeelresultadodeunaoperacinseaenviadodirectamentea la instruccin

que lonecesita sin tener queescribir el resultadoenel registro y entonces volvera

leerlo.

Figura

2.6:

EsquemadelosestadospipelinedelaCPUdelPIC32MX.


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40

2.2.3.2 Unidad de Ejecucin

La unidad de ejecucin del PIC32 es la responsable de llevar a cabo el

procesamiento de la mayora de instrucciones del MIPS. Esta proporciona una

ejecucinpara lamayorade instruccionesenunsolociclo,mediante laejecucinen

pipeline

(pipelining),

donde

las

complejas

operaciones

son

divididas

en

pequeas

partesllamadosestados(explicadosanteriormente).

2.2.3.3. MDU: Unidad de Multiplicacin y Divisin

La unidad de multiplicacin y divisin realiza como su nombre indica, las

operaciones de divisin y multiplicacin. La MDU consiste en un multiplicador de

32x16, registros de resultado de acumulacin (HILO) y todos los multiplexores y la

lgicade

control

requerida

para

realizar

estas

funciones.

Esta

unidad

tiene

unas

altas

prestacionesyaquesoportalaejecucindeunaoperacindemultiplicacinde16x16

o32x16cadaciclodereloj,yunaoperacindemultiplicacinde32x32serealizacada

dosciclosdereloj.Porotraparte,lasoperacionesdedivisinseimplementanconun

solobitcadacicloderelojmedianteunalgoritmoiterativoyrequiere35ciclosdereloj

en el peor de los casos para que se complete la operacin. Tan pronto como el

algoritmo detecta el signo del dividendo, si el tamao actual es 24, 16 o 8 bits, el

divisorsalta7,15o23delas32iteraciones.

Adems,

el

M4K

implementa

una

instruccin

adicional

de

multiplicacin,

MUL,

la cual consiste en que los 32 bits ms bajos del resultado de la multiplicacin se

guardanenelarchivoderegistroenlugardeenelparderegistrosHI/LO.Paraello,se

handiseadodos instruccionesadicionalesqueseusanparaejecutar lasoperaciones

demultiplicacinysumaascomomultiplicacinyresta,estason:multiplicacinsuma

(MADD/MADDU) y multiplicacinresta (MSUB/MSUBU). La instruccin MADD

multiplica dos nmeros y entonces suma el producto al contenido actual de los

registrosHIy LO. Similarmente, la instruccinMSUBmultiplica losdosoperandos y

entoncesrestaelproductodelosregistros HIyLO. Estasoperacionessesuelenusar

enalgoritmos

de

Digital

Signal

Processor

(DSP).

2.2.3.4. Shadow Register Sets

El procesador del PIC32 implementa una copia de los registros de propsito

general para usarlos como interrupciones de alta prioridad. Este banco extra de

registroesconocidocomoshadowregisterset(controladosporlosregistrosubicados

en la CP0) [2]. Cuando ocurre una interrupcin de alta prioridad, el procesador

automticamente conmuta a los shadow register set sin la necesidad de una

intervencindelsoftware.


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41

Este banco de registros especiales permite reducir eficazmente, tanto la

sobrecargaenelmanejodeinterrupcionescomoeltiempodelatencia.

2.2.3.5. Register Bypassing

UnInterlockobloqueo,ocurrecuandounainstruccinenelestadopipelineno

puede avanzar debido a una dependencia de datos o una condicin externa similar,

porejemplo,cuandounainstruccindependedelresultadodeunainstruccinprevia.

EltipodebloqueohardwareenelprocesadorMIPsesSlips.Estospermitenqueuna

partede lapipelineavancemientrasotrapartede lapipelinepermaneceesttica,se

muestraunejemploenlasiguientefigura:

Figura

2.7:

EsquemadelosestadospipelinedelaCPUdelPIC32MXantebloqueo

hardwareSlip.

Sin embargo, el procesador del PIC32 implementa un mecanismo llamado

registerbypassingqueayudaareducirestosslipsen lapipelinedurante laejecucin.

Cuando una instruccin esta en el estado E de la pipeline, el operando debe estar

disponibleparalasiguienteinstruccin.

Elregistrobypassingpermiteunatajoparaconseguirdirectamenteeloperando

desdelapipeline. DetalformaqueunainstruccinenelestadoEpuederecuperarun

operandodeotrainstruccinqueseestejecutandooenelestadoMoenelestadoA

de la pipeline. Mediante la figura que se muestra a continuacin podemos ver las

interdependenciasdescritas:


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42

Figura

2.8:

EsquemadelosestadospipelinedelaCPUdelPIC32MXusandoelmecanismo

bypassing.

Evidentementeelusodelbypassingaumentaelrendimientoenelrangodeuna

instruccinporciclorelojparalasoperacionesdelaALU.

2.2.3.6. BITS de estado de la ALU

AdiferenciadelamayoradelosotrosmicrocontroladoresPIC,elPIC32nousa

un registro de Status con flags. Las banderas o flags se usan en la mayora de los

procesadores

a

ayudar

a

tomar

una

decisin

para

realizar

operaciones

durante

la

ejecucindeunprograma.Estasbanderassebasanen,resultadosdecomparacinde

operacionesobienenoperacionesaritmticas. Detalformaqueelprogramaejecuta

instruccionesbasadasenestosvaloresdelasbanderas.

Sin embargo el PIC32 usa instrucciones que realizan una comparacin y

almacenan una bandera o valor en un registro de propsito general, ejecutndose

entoncesunaramacondicionada,usandoesteregistrodepropsitogeneralqueacta

comounoperando.

2.2.3.7. Mecanismo de interrupciones y excepciones

La familia de procesadores del PIC32 implementa un mecanismo eficiente y

flexibleparaelmanejode las interrupcionesyexcepciones. Ambossecomportande

manerasimilaryaquelainstruccinactualcambiatemporalmenteparaejecutarseun

procedimiento especial. La diferencia entre las dos es que las interrupciones son

usualmenteuncomportamientonormalylasexcepcionessonelresultadodeunerror

enlascondiciones,comoporejemplounerrorenelbusalenviarorecibirdatos.


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43

Cuando ocurre una interrupcin o una excepcin, el procesador realiza los

siguientespasos:

El PC (contador de programa) de la siguiente instruccin a ejecutar se

guardaenelregistrodelcoprocesador.

Lacausadelregistroesactualizadaparaconocerlarazndelaexcepcino

delainterrupcin.

StatusEXLoERLespuestoa1comocausadelmododeejecucinKernel.

DesdelosvaloresdeEBASEySPACINGsecalculaelPC.

ElprocesadorcomienzalaejecucindelprogramadesdeunnuevoPC.

2.2.4. JUEGO DE INSTRUCCIONES

LafamiliadelosmicroprocesadoresPIC32estndiseadosparausarseconun

leguajedeprogramacindealtonivelcomoeselleguajedeprogramacinC. ElPIC32

soporta varios tipos de datos y usa un modo de direccionamiento simple pero

necesarioparael lenguajedealtonivel. Demaneraquedisponede32 registrosde

propsito general y 2 registros especiales para realizar las operaciones de

multiplicacinydivisin(HiLo).

Existen tres tipos diferentes de formatos para las instrucciones en lenguaje

mquinapresentes

en

el

procesador.

InstruccionesInmediatasotipoI.

InstruccionesdeSaltootipoJ.

InstruccionesdeRegistrosotipoR.

La mayora de estas instrucciones son ejecutadas en registros. Las

instrucciones de Registros tienen tres operandos: 2 fuentes y un destino. Las

instrucciones inmediatas tienen una fuente y un destino, mientras que las

instruccionesdesaltotienenunainstruccinrelativade26bit,queseusaparacalcular

eldestinodelsalto.


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44

Figura

2.9:

Formatodelos3tiposdeinstrucciones.

Acontinuacinmostramosunatablaresumencon las instruccionesqueestnimplementadasen losncleosde lassiguientesfamiliasdemicrocontroladoresde32

bits,PIC32MX3XX/4XX:


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Tabla

2.2:

JuegodeinstruccionescompletopresenteenlafamiliaPIC32MX3XX/4XX.

Comopodemosobservarexisten124instruccionesdiferentes,porloquedada

su extensin y su dificultad, la familia de los microprocesadores PIC32 suelen

programarse en lenguaje de programacin de alto nivel, accediendo a los registros

especficos usando las funciones proporcionadas por el compilador o asignado

directamentelosunosyloscerosenlasposicionesdeseadas.


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49

2.2.4.1. Registros de la CPU

TalycomohemoscomentandoanteslosregistrosdelaCPUsonlossiguientes:

32registrosdepropsitogeneralde32bits.

2 registros de propsito general para almacenar el resultado de lasmultiplicaciones,divisionesyoperacionesdemultiplicacinacumulativa(HI

yLO).

Yunregistrodepropsitoespecial,contadordeprograma(PC),alcualsolo

le afectan indirectamente ciertas instrucciones, tal y como hemos visto

anteriormente, las interrupciones y excepciones. Este registro no es un

registrovisibleenlaarquitectura.

En

la

siguiente

figura

se

muestra

la

distribucin

de

los

registros

de

la

CPU:

Figura

2.10:

RegistrosdelaCPU.

2.2.4.2. Modos del procesador:

Hay tres maneras distintas de ejecucin de la CPU del PIC32: dos modos de

operacinyunmodoespecial:modoUser,modoKernelymodoDebug. Elprocesador

comienza laejecucinenelmodoKernelysisequieresepuedepermanecereneste

mododurantelaoperacinnormal. Elmodousuarioesunmodoopcionalquepermite


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50

al diseador partir el cdigo entre software privilegiado y no privilegiado. Por otra

parte,elmodoDEBUGsoloseusasolomedianteundepurador.

Unade lasprincipalesdiferenciasentre losdistintosmodosdeoperacinesel

direccionamientodelamemora,detalformaqueelsoftwaresolopermiteelaccesoa

determinadas regiones de esta. Por ejemplo los perifricos no son accesibles en el

modo usuario. La siguiente figura muestra la organizacin de la memoria en cada

modo:

Figura

2.11:

ModosdeoperacindelaCPU.

Modo Kernel:

Parapoderaccederatodoslosrecursoshardware,elprocesadordebeestaren

esteestado.

Tal

y

como

podemos

veren

la

figura

anterior,

este

modo

permite

el

accesosoftwareatodoelespaciodedireccionesdelprocesadorascomotambina

lasinstruccionesprivilegiadas.

De tal forma que el procesador operar en este modo cuando el bit DM del

registroDEBUGsea0yelregistroSTATUScontengaalgunodelossiguientesvalores:

UM=0;ERL=1;EXL=1.


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51

Modo User:

Para poder operar en este modo, el registro STATUS debe contener los

siguientesvalores:UM=1;EXL=0;ERL=0.

Mientras

se

est

ejecutando

el

procesador

en

este

modo,

el

software

se

restringeaunaseriederecursosdelprocesador.Detal forma,queenestemodose

tienenicamenteaccesoalreadememoriaUSEG.

Modo Debug:

Este modo especial del procesador, requiere que para su funcionamiento se

ejecuteunaexcepcindebug. Detalformaqueseaccederatodoslosrecursoscomo

en

el

modo

kernel

as

como

a

los

recursos

hardwares

especiales

usados

en

lasaplicacionesdedebug. CuandoseentraenestemodoelbitDMdelregistroDEBUGes

1. ParasalirdeestemodobastaconejecutarlainstruccinDERET.

2.2.4.3. Registros CP0:

ElPIC32usaunregistroespecialcomointerfaceparacomunicarelestatusyla

informacindecontrolentreelsoftwaredelsistemay laCPU. Esta interfazse llama

coprocesador 0. El software del sistema accede a los registros del CP0 usando las

instruccionesdelcoprocesadorcomoMFC0yMTC0. LosregistrosCP0enelMCUdel

PIC32sonlossiguientes:

Figura

2.12:

RegistrosCP0.


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52

Entre los registros ms importantes del coprocesador destaca el registro

STATUS(registro12delCP0,seleccin0).EsteregistroSTATUSesdelecturayescritura

ycontieneel modode operaciones, lahabilitacinde interrupcionesy elestadodel

diagnosticodelprocesador.

o Interrupcioneshabilitadascuando:

IE=1 EXL=0 ERL=0 DM=0

o Modosdeoperacin:

DEBUGcuandoelbitDMes1encualquierotrocasoKernelo

user

Modousercuando UM=1 EXL=0 ERL=0

ModokernelcuandoUM=0 EXL=1 ERL=1

Laposicinqueocupanestosbitsson:

Figura2.13:Primeros8bitsdelregistroSTATUS.

2.2.5. MEMORIA DEL SISTEMA

ElPIC32proporciona4GB (232) deespaciodedireccionesdememoriavirtual

unificada.Todaslasregionesdememoria,incluidaslamemoriadeprograma,memoria

dedatos,SFRsyregistrosdeconfiguracinresidenenesteespaciodedireccionescon

sus respectivas direcciones nicas. Opcionalmente, la memoria de datos y de

programasepuedenpartirenmemoriadeusuarioykernel. Adems, lamemoriade

datospuedeponersecomoejecutable,permitiendoalPIC32ejecutarsedesdeesta.

Caractersticasprincipalesdelaorganizacindelamemoria:

Anchodedatosde32bits.

SeparacindelespaciodedireccionesdelmodoUserykernel

Flexibilidad para poder realizar una particin de la memoria flash de

programa.

Flexibilidad para poder realizar una particin de la memoria RAM para

datosyotroespacioparaprograma.

SeparacindelamemoriaFlashbootparaprotegerelcdigo.

Manejorobustodelasexcepcionesdelbusparainterceptarelcdigofuera

decontrol.


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MapeodelamemoriamediantelaunidadFMT(FixedMappingTranslation)

Regionesdedireccionescacheablesynocacheables.

EnelAnexoAdelpresenteproyecto,sedetallaconmsprecisin la formaen la

queseseparan losespaciosdememoriaenmodouserykernel, losregistrosusados

paraconfigurar lamemoriadelmicrocontrolador,ascomo lamaneraderealizaruna

particin tanto de la memoria flash de programa como de la memoria RAM y las

consideracionesquehayquetenerencuentaalahoradellevarloacabo.

2.2.6. RECURSOS ESPECIALES

En

este

apartado

se

detallan

los

recursos

especiales

ms

comunes

que

pueden

poseerlosmicrocontroladores:

2.2.6.1. Perro guardin o Watchdog:

El perro guardin est diseado para inicializar automticamente el

microcontroladorenelcasodequeexistaunmalfuncionamientodelsistema.

Consiste en un temporizador cuyo objetivo es generar automticamente un

reset cuando se desborda y pasa por 0, a menos que se inhabilite en la palabra de

configuracin.Cuandoelperroguardinesthabilitado,sehadedisearelprograma

demaneraquerefresqueoinicialicealperroguardinantesdequeseprovoquedicho

reset.Sielprograma fallaosebloquea,noserefrescaralperroguardinycuando

completesutemporizacinprovocarunresetalsistema.

2.2.6.2. Tecnologa de ahorro energtico:

Todos

los

dispositivos

de

la

familia

del

PIC32

incorporan

un

rango

de

caractersticasquepuedensignificativamentereducirelconsumoelctricodurantesu

funcionamiento. Sedebebsicamenteadoscaractersticas:

Cambio de reloj sobre la marcha: El reloj del dispositivo puede ser

cambiadobajounsoftwarequecontrolealgunodelos4relojesdurantela

operacin.

Instruccionesbasadasenmodosdeahorrodeenerga. Elmicrocontrolador

puedesuspendertodas lasoperaciones,oselectivamenteapagarelncleo

mientrasdeja

activo

los

perifricos,

utilizando

una

instruccin

del

software.


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54

2.2.6.3. Osciladores:

Toda la familia del PIC32 nos ofrece 4 osciladores diferentes con sus

correspondientes opciones, lo que le permite al usuario un gran rango de posibles

eleccioneseneldesarrollodelasaplicacioneshardware. Estasincluyen:

FRC: Internal oscillator, para velocidades altas de operacin con un

consumobajo,salidanominalde8MHz.

LPRC: Internal lowfrequency and lowpower oscillator. Designado para

velocidades de operacin pequeas con bajo consumo, baja precisin,

32KHZ.

POSC:Externalprimaryoscillator.Hasta20MHZ(XThasta10MHz;HSpara

msde

10MHz),

dependiendo

si

usamos

cristal

de

cuarzo

oun

resonador

cermico.

SOSC: External lowfrequency and lowpower, designado para bajas

velocidadesconuncristalexternode32,768Khz.Utilizadoparatemporizar

tiempos exactos. Adems es necesario si se quiere usar el mdulo RTCC

(RealTimeClockandCalendar).

EC:Externalclock,permiteconectaruncircuitoexternoyreemplazarlopor

eloscilador,

proporcionando

al

microcontrolador

una

onda

de

la

frecuencia

quequeramos.

Lasealproducidaporcadarelojpuedesermultiplicadaodivididaparaofrecer

unanchorangodefrecuenciasatravsdelcircuitoPLL. Estecircuitoproporcionaun

rango de frecuencias desde 32KHZ hasta la frecuencia mxima especificada por el

PIC3280MHZ,comentadoenmayorprofundidadenelAnexoBdelpresenteproyecto.

2.2.6.4. Puertos de comunicacin:

Lospuertosdecomunicacinsonherramientasquedotanalmicrocontrolador

de la posibilidad de comunicarse con otros dispositivos externos, otros buses de

microprocesadores, buses de sistemas, buses de redes ypoder adaptarlosconotros

elementos bajo otras normas y protocolos. En las aplicaciones de los PIC, estas se

reducen a entender los protocolos. En general en el PIC32 existen disponibles dos

tipos,lainterfazdecomunicacinserieasncrona(UART)ylasncrona(SPIyI2C).


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55

ElPIC32proporciona7 formasdecomunicacinperifricade lascuales6son

enserie. Estasltimasson:

2UniversalAsynchronousReceiverandTransmitters(UARTs).

2SPIy2I2C(sncrono).

Ladiferenciaprincipalentreunacomunicacinsncronayotraasncronaes la

necesidaddepasarinformacintemporaldesdeelquetransmitealreceptor. Esdecir,

lacomunicacinsncronanecesitadeuna lneadedicadaparaunasealderelojque

proporcioneunasincronizacinentreambosdispositivos. As,elqueorigina laseal

derelojseledenominamaestroyalotroesclavo.

Interfaz I2C:

Utilizadoscables,dospinesdelmicrocontrolador:1parael reloj (SCL)yotro

paratrasmitirlosdatosdeformabidireccional(SDA).

Requiere10bitsparaconfigurareldispositivoantesdequeseenvecualquier

dato. Estopermitequeconelmismocablesepuedausarhasta1000dispositivos.

Interfaz SPI:

Estainterfazseparalatransmisindedatosendoslneas:unaparalosdatosde

entrada (SDI) y otra para los de salida (SDO), por tanto requiere otro cable pero

permitetransferirdatossimultneamenteenambasdirecciones.

Sin embargo, esta interfaz requiere una lnea fsica adicional (seleccin del

esclavo, SS) para conectar cada dispositivo. La principal ventaja de la interfaz SPI es

que es muy simple y la velocidad puede ser mucho ms alta que con la mayor

velocidad

del

bus

I2C.

Interfaz UART:

Norequiereunalneadereloj. Existen2lneasdedatos,TXyRX,lascualesse

usanparalaentradaysalidadedatos,ysepuedencolocaradicionalmentedoslneas

quepuedenserusadasparaproporcionarunhardwarehandshake(lneasCTSyRTS).

Lasincronizacinseobtieneaadiendounbitdestartyotrodestopalosdatos.

Generalmenteseusaestainterfazcuandoladistanciafsicaesgrande.


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Interfaz pararela:

El Parallel Master Port (PMP) se ha aadido a la arquitectura del PIC32 para

dotardeunbusdeE/Sflexiblepararealizartareascotidianasdelcontroldeperifricos

externos.

El

PMP

proporciona

la

habilidad

de

transferir

datos

de

8

o

16

bits

de

una

manerabidireccionalyhasta64Kdeespaciodedirecciones.Ademssepuedeajustar

eltiempoparaadecuarelPMPalavelocidaddelosperifricosconlosquequeremos

interactuar.

2.2.6.5. Conversor A/D:

Como es muy frecuente el trabajo con seales analgicas, stas deben ser

convertidas a digital y por ello muchos microcontroladores incorporan un conversor

A/D,

el

cual

se

utiliza

para

tomar

datos

de

varias

entradas

diferentes

que

se

seleccionanmedianteunmultiplexor.

El PIC32 ofrece la posibilidad de convertir la informacin analgica a digital

concretamenteatravsdeunmoduloADCde10bits.

Figura

2.14:

Diagramade

bloques

del

mdulo

ADC

de

10

bits.


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57

Como se puede ver en el esquema de bloques anterior, el mdulo A/D pose

hasta16pinesdeentradasquesepuedenusarpararecibirentradasanalgicas. Estos

pines estn conectados a2 multiplexores paraseleccionar losdistintos canales y las

diferentes referencias para cada uno. La salida del convertidor de 10bits se puede

pasaraenteros

con

signo

osin

signo

de

16

o

32

bits.

Params informacinsobreelmicrocontroladorserecomiendaver lahojade

caractersticas del componente disponible en el CDROM adjunto a la memoria del

presente Proyecto Fin de Carrera [3], el documento PIC32MX Family Reference

Manual[4]obienladireccinwebdelfabricanteMicrochip[5].


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3. HERRAMIENTAS SOFTWARE DEDESARROLLO


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61

CAPTULO

3.

HERRAMIENTAS

SOFTWARE

DE

DESARROLLO

3.1. MPLAB IDE

3.1.1. INTRODUCCIN

Elprocesodeescrituradeunaaplicacinsedescribeamenudocomounciclo

dedesarrollo,yaqueesmuydifcilque todos lospasosefectuadosdesdeeldiseo

hasta la implementacin se realicen correctamente a la primera. Lamayora de las

vecesseescribeelcdigo,setesteayluegosemodificaparacrearunaaplicacinque

funcionecorrectamente(verfigura3.1).

MPLAB IDE integra todas estas funciones con el fin de no tener que utilizar

distintasherramientasydiferentesmodosdeoperacin.

Figura

3.1:Procesodeescrituradeunaaplicacin.

El

software

MPLAB

IDE

de

Microchip

[6],

es

un

entorno

de

desarrollo

integrado

bajoWindows,quepermiteeditar,ensamblar,linkar,depurarysimularproyectospara

losdistintosdispositivosPICdeMicrochip.

Dichoentorno incorpora todas lasherramientasnecesariaspara larealizacin

decualquierproyecto:

Editordetexto.

Ensamblador.

Linkador.


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CAPTULO3.HERRAMIENTASSOFTWAREDEDESARROLLO

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Simulador.

Mensdeayuda.

Ademsde lasherramientas incorporadas, sepuedenaadirotras comopor

ejemplo:

CompiladoresdeC.

Emuladores.

Programadores.

Depuradores.

Portanto,elentornoMPLABesunsoftwarequejuntoconunemuladoryun

programador,formanunconjuntodeherramientasdedesarrollo.

3.1.2. CARACTERSTICAS GENERALES

Este software esta en ingls y est diseado para trabajar bajo el sistema

operativodeWindowsenunentornogrficoconventanasybotones.A lo largodel

presentetrabajovamosatrabajarconlaversindelMPLABIDEv8.33.

Si observamos la pantalla inicial del programa podemos observar tres reas

principales, la ventana de edicinMPLAB IDE (color azul), ventana de salida (color

naranja)yelpaneldenavegacinalaizquierdadelamisma(colorverde). Laventana

deedicin

es

el

editor

de

cdigo,

donde

vamos

aescribir

nuestro

programa,

mientras

queenlaventanadesalidasemostrarlainformacinyelestadodelaltimaaccin

realizada.


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63

Figura

3.2:PantallainicialdelMPLABIDE.

Por otra parte, en el panel de navegacin se pueden ver dos tabulaciones

etiquetadas como Archivos y Smbolos. La etiqueta de archivos nos da acceso al

organizadorProjectmanager,elcualnospermiteorganizarnuestrosarchivospara

unproyecto. Esdedestacarquenoesnecesarioincluirelarchivolinkerenlaventana

denuestroproyecto. ConelPIC32, seusar automticamenteparaelenlazadoun

linkerpor

defecto,

sin

embargo,

en

el

caso

de

que

se

considere

oportuno

se

podr

incluirunoenconcreto.

Adems,unade lascaractersticasdeldepuradorparaelPIC32quenosofrece

elMPLAB IDE, es que posee un puerto de datos para depurar. Esto proporciona al

depuradorlacapacidaddeenviaryrecibirmensajesatravsdeunaconsola,lacualla

vamosautilizarenalgunasde lasaplicacionesdesarrolladas (semuestraunejemplo

de esta consola en el apartado 2 del captulo 4), mediante el uso de la librera

db_utils.h.

3.1.3. ESTRUCTURA DE UN PROYECTO

Unproyectoesunconjuntodeprogramasqueseintegranenunnicomdulo

con el fin de generar un cdigo ejecutable para un determinadomicrocontrolador.

Dichos

programas

pueden

estar

escritos

en

diferentes

lenguajes

de

programacin,

comoporejemploensamblador,C,Basic,Pascal.


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64

AcontinuacinsemuestralaestructuradeunproyectocreadoconMPLAB,as

comosusficherosdeentradaysalida:

Figura

3.3:

Estructura

de

un

proyecto

con

el

MPLAB

IDE.

Losficherosfuente(puedenservarios),puedenestarescritosenensamblador

o en C, con extensiones .asm y .c respectivamente, y mediante los programas

ensambladorycompilador,seobtienenlosficherosobjetoconextensin.o.

Todos los ficherosobjeto,juntoaotros ficherosprocedentesde libreras,son

linkados,generandounaseriedeficherosdesalidadeloscualeselmsimportantees

el

ejecutable

.HEX

que

ser

el

que

se

grabar

en

el

dispositivo.

3.1.4. CREACIN DE UN PROYECTO

Un proyecto contiene todos los archivos necesarios para construir una

aplicacin (cdigo fuente, ficheros de cabecera, libreras, etc), as como sus

correspondientesopcionesdeconstruccin.Generalmentehabrunsoloproyectopor

workspace.

Porotraparte,unworskspacecontiene:unoomsproyectos,informacindel

dispositivoseleccionado,laherramientadeprogramacinydepuracinylasopciones

deconfiguracindelMPLABIDE.

Adems, el MPLAB IDE contiene un asistente para ayudar a crear nuevos

proyectos. Detalformaqueelprocesodecreacindeunproyectosepuededividiren

8tareas

las

cuales

vamos

air

describiendo

paso

apaso

con

tal

de

crear

un

proyecto

paraejecutarloenelStarterKit(Capitulo4),primeratarjetaevaluada:


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65

1.- Seleccin del dispositivo:

Abrimos el MPLAB IDE y lo primero que tenemos que realizar es cerrar

cualquier worksapce que estuviera abierto, para ello realizamos clic en file>Close.

Posteriormentehacemos

clic

en

Project>Project

Wizard,

para

abrir

el

asistente

de

creacindeunproyecto nuevo,detalformaquesenosabrirunaventanacomo la

quesemuestraacontinuacin:

Figura

3.4:Creacindeunproyecto,seleccindeldispositivo.

Enel

men

desplegable

seleccionamos

el

dispositivo,

en

nuestro

caso

PIC32MX360F512LyledamosaNEXT.Entoncessenosabrirotra ventana,comola

quemostramosenelsiguientepunto.

2.- Seleccin del Lenguaje de trabajo:

Figura

3.5:

Creacindeunproyecto,seleccindelcompiladoryellinkado.


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Enestaventanatenemosqueseleccionarelcompiladorquevamosausarenel

programaascomoellinker,ambossehandescargadodelapginademicrochip[7].

EnActiveToolsuiteseleccionamosdelalistadesplegableMicrochipPIC32C

CompilerToolsSuite. Laherramientadetrabajo incluyeelensambladoryel linkado

que usaremos. Si la opcin del compilador no est disponible, hay que activar la

casillashowallinstalledtoolsuites.

Eneldesplegablede contenidosde lasherramientas, seleccionamosMPLAB

C32CCompiler (pic32gcc.exe) yabajo,en Location,hacemos clicen Browse y

seleccionamos la siguiente ruta que contiene el archivo seleccionado antes:

C:\ProgramFiles\Microchip\MPLABC32\bin\pic32gcc.exe.

Porltimo seleccionamoseneldesplegable anterior MPLAB32 LINKObject

linker(pic20

ld.exe)

ycomprobamos

que

la

ruta

es

la

siguientec:\Program

Files\Microchip\MPLABC32\bin\pic32Id.exe. HacemosclicenNEXTparacontinuar.

3.- Nombrar el proyecto

Senosabrirunapantallacomolaquesemuestraacontinuacin:

Figura

3.6:

Creacindeunproyecto,nombrarelproyecto.

En esta una nueva ventana seleccionamos la carpeta en la que queremos

guardar nuestro proyecto y le damos un nombre al mismo, por ejemplo

C:\MiProyecto\Luces. HacemosclicenNEXTparacontinuar.


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67

4.-Aadir los archivos a tu proyecto:

Figura

3.7:

Creacinde

un

proyecto,

aadir

archivos

al

proyecto.

Silosarchivosen.caunnoloshemoscreadopodremossaltarestapantallay

ya losaadiremosposteriormente. HacemosclicenFinishparaterminarycerramos

la ventana. Al cerrar la ventana, se ha creado en el MPLAB IDE el proyecto y el

workspace, con los siguientes nombres: el workspace Luces.mcw y el archivo del

proyectoLuces.mcp.

Hacemos

clic

en

Files>New

en

la

barra

del

men

para

crear

un

archivo

nuevo

en

el que comenzar a escribir nuestro programa. Antes que nada, lo guardamos en

File>SaveAscomoLuces.cenlamismacarpetaenlaquehemoscreadoelproyecto.

Es importante escribir la extensin .c para que el MPLAB lo reconozca como un

fichero fuente. Ahora escribimos el cdigo en c para ejecutar el ejemplo.Una vez

escritoelcdigoaadimoselarchivoLuces.caldirectoriode fuentestalycomose

puedeapreciarenlasiguientefigura:

Figura

3.8:

Aadirarchivosalproyectodesdeelmenprincipal.


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68

Posteriormente, seleccionamos nuestro depurador, clic en Debugger>Select

Tool>PIC32MX Starter Kit de la barra de men. Antes de seleccionarlo, hay que

asegurarsequenuestroStarterKitestconectadoanuestroPCatravsdelcableUSB.

Una vez lohayamos conectado,en la ventanade salidadelMPLAB, semostrarun

mensajeen

el

que

nos

indicar

Starter

kit

Found,

ala

vez

que

el

LED

naranja

de

depuracindelatarjetaseencender.

5.- Confirmar las opciones de configuracin.

HacemosclicenConfigure>ConfigurationBitsparaconfirmarque lasopciones

deconfiguracindenuestromicrocontroladorson lasquequeramos. Acontinuacin

semuestraunaconfiguracintpicaparaelStarterKit:

Figura

3.9:

Resumendelasopcionesdeconfiguracin,configurationbits.

6.- Construir el proyecto:

Hacemos clic en Project>Build all en la barra delmen yobservamos (en la

ventanadesalida)queelprocesotranscurrasinerroreshastaqueaparezcaelmensaje

BUILDSUCCEEDED,momentoenelqueelprogramaestarpreparadoparaque lo

probemosenelStarterKit.


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69

Figura3.10:Construccindelprograma,build.

7.- Programar el dispositivo

HacemoscliceneliconodeProgramAllMemoriesenlabarraHerramientasdel

dispositivo,talycomomuestralafigura,contaldeprogramarelmismo:

Figura

3.11:

Programarelmicrocontrolador.

Una vez pulsado, nos aparecer un mensaje advirtindonos acerca de que

vamos a sobrescribir lamemoria, le damos a Yes para continuar. En la ventana de

salida nos fijamos en el progreso y cuando aparezca DONE significar que la

programacindeldispositivohasidocompletada.Estoverificaque la imagenhasido

cargadaenlamemoriaFlashyestpreparadaparasuejecucin.


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70

Figura

3.12:

Verificacinde

la

programacin

en

el

dispositivo.

8.- Probar el programa:

UnavezprogramadalamemoriadeldispositivohacemosclicenDebugger>Run

enlabarradelmenoeneliconodeRun(colorazul)enelmendeldepuradortaly

como indica la siguiente figura, comenzando el funcionamiento del programa en

nuestroStarter

Kit.

Figura

3.13:

Ejecutarelprogramaenmododebugger.

Parapararelprogramaprimero tenemosquehacer clicen Halt (pausa) y

posteriormenteenReset(colorpurpura).


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3.2. SOFTWARE DE GRABACIN

3.2.1. INTRODUCCIN

Losmicrocontroladores

en

general,

ylos

de

la

empresa

Microchip

en

particular,

necesitandeun circuitoelectrnicoquepermita transferirleselprograma realizado

desdeelordenador.Existenmuchasmanerasdeafrontaresteproblema,yengeneral

sesueleutilizaralgunodelospuertosdisponiblesencualquierordenadorparaestefin.

Porello,enelmercadoesposibleconseguirprogramadoresdePICsconconexinpara

puertoUSB,paralelooserie(RS232).

3.2.2. SOFTWARE DE GRABACIN

Para grabar los programas en el PIC32, existenmltiples opciones as como

distintos software. En el presente trabajo se ha utilizado el MPLAB ICD3 InCircuit

Debuggerparalagrabacinydepuracindelcdigo,elcualseconectadirectamentea

laExplorer16(Captulo5)atravsdelconectorreservadoparaello.Detalformaque

estegrabadorseconectaa laExplorer16medianteuncablemodularyalordenador

medianteun cableUSB. Esta versindelprogramador ICD3eshasta15 vecesms

rpidaquesuversinanterior[8].Adems,nonecesitadeunafuentedealimentacin

externa,yaqueestalarecibedesdeelordenadoratravsdelcableUSB.

Porotraparte,paraqueelordenadorpuedarealizarlasdiferentesopcionesde

grabacin,senecesita tener instaladoelprogramaMPLAB IDEensuversin8.15ao

superior. EnnuestrocasovamosatrabajarconlaversinMPLABIDEv8.33,talycomo

yahemoscomentadoanteriormente.

Figura3.14:MPLABICD3InCircuitDebugger.

MduloICD3

(pastillade

grabacin)

Conectores

USB

Tarjetade

Test


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72

La pastilla de grabacin dispone tambin de 3 luces indicadoras las cuales

poseenlossiguientessignificados.ElLeddePowersepondrdecolorverdecuando

seconectealordenador,indicandoqueyaestconectadoacorriente.ElLEDactive

se pondr de color azul cuando se le suministre energa o cuando se conecte a la

tarjeta.Por

otra

parte

el

LED

Status

puede

tener

3configuraciones

distintas:

si

esta

de color verde, significaqueeldepuradorestoperando correctamenteobienque

esteseencuentraenstandby;siesdecolorrojoesquealgunaoperacinhafalladoy

porltimosiesdecolornaranjasignificaqueeldepuradorestocupado.

Adems dispone de una tarjeta de Test, la cual se usa para verificar que el

MPLABICD3funcionacorrectamente.Estatarjetalapodemosverenlafigura3.13,en

elextremoalqueseencuentraconectadoelcablemodular.

3.2.3. GRABAR EN LA EXPLORER16 MEDIANTE ICD3

Enesteapartadovamosadescribirlospasosquehayquerealizaralahorade

depurar o grabar un programa mediante el uso del MPLAB ICD3 bajo el entorno

MPLABIDEv8.33,ademsse indicantodoslosaspectosquehayquetenerencuenta

parallevarloacabo.

Lospasos

necesarios

para

grabar

un

programa

yverificar

su

funcionamiento

medianteelusodeMPLABICD3IncircuitDebuggersonlossiguientes:

Primero tenemosqueasegurarnosquealabrirelprograma tengamos

seleccionadonuestrodispositivoenConfigure>SelectDevice.

Nos aseguramos que los bits de configuracin son los correctos,

Configure>Configuration Bits y posteriormente seleccionamos

Debugger>Select Tool>ICD 3, MPLAB ICD3 incircuit debugger, para

depurar

el

cdigo.

Construimos el programa para crear el archivo de grabacin con la

extensin.HEX,mediantelaopcinBuildAll.Nostenemosqueasegurar

que el interruptor S2 est en PIM, para que funcione correctamente

nuestromicrocontrolador,encasocontrariodarunerror.

Cargamoselprogramaen laExplorer16parasudepuracin. Paraello

debugger>Program. Una vez realizado ya podemos comprobar el

funcionamientodelprogramadndolearun. Hastaestepuntoesmuy

similarrespecto

ala

forma

de

depurar

en

el

Starter

Kit.


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4. TARJETA DE EVALUACIN PARAEL PIC32: STARTER KIT


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77

CAPTULO4.TARJETADEEVALUACINPARAEL

PIC32:

STARTER

KIT

4.1. INTRODUCCIN

Como ya hemos comentado en el captulo anterior, la idea de realizar este

proyecto surgi trasel lanzamiento almercadodelpotentemicrocontroladorPIC32

juntoconunaseriedeherramientasdedesarrolloquefacilitabansuuso.Enconcreto,

elequipodeevaluacinPIC32Starterkit,elcualfacilitamucholainteraccinconeste

novedosomicrocontrolador.

Este

kit

inicial

para

el

PIC32

representa

un

mtodo

simple

ydebajocosteparallevaracabounprimercontactoconlosmicrocontroladoresde32

bits.Ademsel kit incluye todo lo necesariopara escribirunprograma,efectuar el

depuradoyejecutarelcdigoenunmicrocontroladorPIC32.

Figura4.1:SistemadeevaluacinPIC32StarterKit.

Adems,juntoconelkit,se incluyeunCdquecontieneelsoftwarenecesario

para la grabacin y depuracin vaUSB de los programas ejemplos incluidos en el

mismoyquecomentaremosenelapartado4.2.Por loqueestosprogramaspueden

servir como base a la hora de elaborar los primeros programas con la familia de

microcontroladoresPIC32.


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CAPTULO4.TARJETADEEVALUACINPARAELPIC32:STARTERKIT

78

4.1.1. CARACTERSTICAS GENERALES

A continuacin se enumeran las principales caractersticas del sistema de

evaluacin

PIC32

Starter

Kit:

1. Microcontroladorde32bitPIC32MX360F512Lcon512KBdememoriaFlash

y32KBdeRAM.

2. Enlatarjeta,relojde8MHz.

3. MicrocontroladorPIC18LF4550paradepuraryprogramar.

4. ConectividadmedianteUSBparalascomunicacionesdedepuracin.

5. IndicadorLednaranjadedepuracin.

6. Trespulsadores.7. TresLedsdedistintoscolores,definidosporelusuario.

Figura

4.2:ComponentesdelsistemadeevaluacinPIC32StarterKit.

1

2

3

4

5

6 7


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79

4.1.2. ARQUITECTURA DE LA TARJETA PIC32 STARTER KIT

En este apartado se realiza una explicacin exhaustiva del sistema deevaluacinPIC32StarterKit.

Suministroelctrico:

HaydosformasdesuministrarlaenergaalPIC32delStarterKit:

CableUSBconectadoaJ1.

Una tarjeta externa con un suministro elctrico regulado para corriente

continuaqueproporcione+5VyqueseconecteaJ2delStarterKit,situado

enlaparteposteriordelatarjetadeevaluacin.

ConectividadUSB:

ElPIC32MXStarterKit incluyeunmicrocontroladorPIC18LF4550USB,el cual

proporciona la conectividad y el soporte del protocolo USB. El cableado desde

PIC18LF4550alPIC32MXnosproporcionadostiposdeconectividad:

PinsdeE/SdelPIC18LF4550aICSPpinsdelPIC32MX

Pins

de

E/S

del

PIC18LF4550

aJTAG

pins

del

PIC32MX

ElPIC32MXStarterKitusacomnmente lospinesdel JTAGdelPIC32MXpara

programarydepurar. Laprimeravezqueseenchufa,elPIC18LF4550secargaconel

firmwareUSB.Adems,mediante laconexinUSBsepuedeactualizardeuna forma

muysencillaelfirmwaredeldispositivo.

Interruptores:

Latarjetadeevaluacindisponedelossiguientespulsadores:

SW1:InterruptoractivobajoconectadoaRD6



Estos interruptores no tienen ningn circuito antirebote y requieren el uso

internoderesistenciasconectadasa+5V. Portanto, los interruptoresestarnanivel

alto(3,3V)

cuando

no

se

pulsan

ycuando

los

presionamos

se

encontrarn

anivel

bajo.


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LEDS:

Los3ledsdisponiblesseencuentranconectadosalaslneas0,1y2delpuerto

D.Paraqueseenciendanestosleds,lospinesdelPORTDcorrespondientessetendrn

queponeranivelaltoparaqueseenciendan. Adems,cadaunodeestosledstienen

uncolordistinto,rojo,naranjayverdetalycomopodemosverenlaFigura4.3.

Figura4.3:PIC32StarterKit,Ledsencendidos.

OpcionesdelOscilador:

Elmicrocontrolador

de

la

tarjeta

de

evaluacin

tiene

un

circuito

oscilador

el

cualseencuentraconectadoaeste. Elosciladorprincipal(Y2)usaunrelojde8MHzy

actacomoelosciladorprimariodelcontrolador. Portanto,noesnecesarioelusode

un cristal externo para usar el PIC32. En caso de que queramos se podr usar el

osciladorinternodelmicrocontrolador.

Porotraparte,elrelojdelPIC18LF4550es independientedelPIC32MXytiene

supropiocristalde8MHz(Y1).

Conectorparaexpansinmodularde120pin(J2):

LaplacadelPIC32MXStarterKithasidodiseadaconunainterfazdeexpansin

modular de 120 pins (situada en la parte trasera de la tarjeta, ver figura 4.4). Esta

interfazproporciona a laplacaunelementomodularparaposibles ampliacionesde

nuevas tecnologas que puedan aparecer en el futuro, haciendo de la tarjeta un

elemento flexible.Asmismoesteconectornosvaaservirmsadelanteparapoder

conectarestatarjetaa laExplorer16ascomoa la I/OExpansinBoardqueveremos

enlos

captulos

5y7respectivamente.

LEDs

Pulsadores


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Figura

4.4:Conectorparaexpansinmodularde120pinsy/oalimentacindelatarjeta.

Acontinuacinmostramoseldiagramadebloquesdealtoniveldelatarjetade

evaluacinPIC32StarterKit:

Figura4.5:DiagramadeBloquesdelatarjetadeevaluacinPIC32StarterKit.


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82

4.2. PROGRAMAS UTILIZADOS PARA VERIFICAR STARTER KIT

Acontinuacinsedetallanalgunosdelosprogramas utilizadosparacomprobar

elfuncionamiento

de

la

tarjeta

de

evaluacin.

Hay

que

tener

en

cuenta,

que

al

ser

una

tarjetadeevaluacinsinmuchosmdulosconlonicoquesepuedeoperaresconlos

pulsadoresyconlosledsdedistintoscolores.

Elprimerprogramaevaluado (StarterKitTutorial.c)sigueelsiguientediagrama

deflujo:


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83

Esteprimerprograma incluye la libreraDebugprint (db_utils.h) con laque

vamosasercapacesdemostrarmensajesporpantallaa laesperadeunarespuesta

porpartedelusuario. Enestecuadrosenosvaa indicarquedebemosde introducir

unadelasletrasquesenosindicanenlaventanadesalida,estasson:E,R,O,G,X,sila

entradano

se

corresponde

con

ninguna

de

estas

letras

se

mostrar

un

mensaje

de

erroryse intercambiarelestadodecadaLED (verdiagramade flujoanterior).Por

tanto, el programa responder con una accin u otra dependiendo de la letra

introducida. A continuacinmostramos el cuadro de dilogo (figura 4.6) en el que

introducimosnuestraeleccinascomo losmensajesquesemuestranen laventana

microcontrolador y pantalla touch_ buen material

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