PIC Esempi - LED. Per i primi esempi viene utilizzato soltanto un LED sulla porta B (PortB), successivamente si utilizzano più LED.

Transcript

1 PIC Esempi - LED Per i primi esempi viene utilizzato soltanto un LED sulla porta B (PortB), successivamente si utilizzano più LED. 1.1 Questo semplice programma esegue uno switch ripetutamente su tutti i pin di uscita tra i due livelli alto e basso. ; 1.1 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings ;(oscillator type etc.) ;this is where the program starts running ; movlw 0x07 ;assegna al registro W generico (accumulatore) il ;valore 0x07il quale servirà a settare un determinato ;comportamento del comparatore ;CMCON identifica un registro (Comparator Control ;Register) ; Writing a value of 7 (binary ) to ;CMCON turns OFF the comparators ; ;pone a 1 il bit relativo al valore contenuto in RP0 ;nel registro STATUS ;RP0 è un bit che se vero seleziona il banco 1 ;altrimenti il banco 0 ;Banking requires the use of control bits for bank ;selection. ;These control bits are located in the STATUS Register. movlw b' ' ;set PortB all outputs ;pone il valore 0 nel registro W movwf TRISB ;sposta il valore in W (0) nel registro TRISB ;in tal modo setta tutta la porta B come ; uscita movwf TRISA ;set PortA all outputs ;come per la porta B ;NB. PORTA è formata solo da 5 bit ; l istruzione riporta a 0 il bit nel registro STATUS ; Loop movlw 0xff movwf PORTA ;set all bits on

2 movwf PORTB nop nop ;the nop's make up the time taken by the goto ;giving a square wave output movlw 0x00 movwf PORTA movwf PORTB ;set all bits off goto Loop ;go back and do it again Le prime tre righe sono istruzioni per l assemblatore, non sono parte integrante del programma, lasciamole come sono in questi esempi senza farci troppe domande sul perchè ci sono. La Config setta le varie configurazioni possibili del chip, in questo caso viene selezionato l oscillatore interno a 4MHz. La riga successiva org 0x0000 setta l indirizzo iniziale, questo può variare a seconda del PIC usato ma i più moderni utilizzano l indirizzo più basso (zero). Le righe 5 e 6: movlw 0x07 significa MOVe the Literal value 7 into the W register, il registro W è il registro di lavoro principale, movwf CMCON significa MOV the value in W to File CMCON, CMCON è un registro utilizzato per selezionare l uso del comparatore hardware. Pertanto le due righe settano CMCON al valore 7, questo disabilita il comparatore, e re le relative linee di I/O disponibili per uso generale. Le cinque righe successive settano la direzione delle linee di I/O, inizialmente dobbiamo selezionare il bank 1, alcuni registri sono in bank 0 ed altri in bank 1, per selezionare bank 1 abbiamo bisogno di settare il bit RP0 nello STATUS register a 1 il comando bsf (Bit Set File) setta un bit a uno. Il bcf (Bit Clear File) alla fine delle cinque righe, setta RP0 di nuovo a 0 e ritorna al bank 0. Il movlw, come prima, muove un valore nel registro W, questa volta però il valore passato è un valore binario (anzichè esadecimale 0x00), questo è indicato dalla b prima del valore stesso, in questo caso è semplicemente zero, e questo valore è poi trasferito ai due registri TRIS (TRIState) A e B. Questo setta la direzione dei pin, un valore 0 setta un pin come Uscita, mentre un 1 lo setta come Ingresso pertanto il valore b' ' (otto zero) setta tutti i pin come Uscita, b' ' setterà il pin 7 come un ingresso, e tutti gli altri come uscite utilizzando un balore binario risulta semplice vedere quale quali pin soni ingressi (1) e quali uscite (0). Questo completa il set up del chip, adesso discutiamo la vera parte del programma che produrrà delle azioni, si inizia con l etichetta Loop, l ultimo comando goto Loop' fa si che il programma ritorni al punto relativo all etichetta, e esegue un loop infinito. La prima istruzione di questa sezione è movlw 0xff questa muove il numero esadecimale 0xff (255 decimale, binario) nel registro W, la seconda e la terza in seguito trasferiscono questo valore alla PortA e alla PortB di I/O questo prova a settare tutti i 16 pin (approfondiremo in seguito!).

3 Le due istruzioni seguenti sono nop NO Operation, questa istruzione richiede 1uS per essere eseguita e non fa niente, vengono utilizzate solo per mantenere le uscite alte per un extra time di 2uS. Poi abbiamo movlw 0x00 la quale muove 0x00 (0 decimale, binario) nel registro W, poi verrà trasferito alle porte come visto prima, questo setta tutti e 16 le uscite al livello basso. L ultimo goto Loop ritorna all inizio e permette di rieseguire la sezione all infinito, continuerà switchando le porte al valore alto e basso. 1.2 Come avete potuto notare nella prima parte (implementando il codice di cui sopra), i LED's non lampeggiano!. In realtà i LED lampeggiano ma lo fanno troppo velocemente affinchè sia visibile. Il PIC esegue ciascuna istruzione a 4MHz, pertanto impiega 1uS per completare (ad eccezione del jump, che impiega 2uS), questo fa si che i LED lampeggino migliaia di volte al secondo troppo veloce per i nostri occhi!. Questo è un problema comune nella programmazione di microcontrollori che interagiscono con ambienti fisici esterni, girano troppo velocemente rispetto al mondo esterno, spesso abbiamo bisogno di rallentare l esecuzione!. Anche questo secondo esempio cambia lo stato delle porte di uscita da alto a basso e viceversa, ma questa volta utilizziamo un delay fra i due cambi di stato. ; 1.2 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator type etc.) cblock 0x20 ;direttiva del compilatore ;start of general purpose registers count1 counta countb ;fine direttiva ;this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' movwf TRISB ;set PortB all outputs movwf TRISA ;set PortA all outputs Loop movlw 0xff movwf PORTA ;set all bits on movwf PORTB nop ;the nop's make up the time taken by the goto nop ;giving a square wave output ; ;viene richiamata la routine di nome Delay movlw 0x00 movwf PORTA movwf PORTB ;set all bits off call Delay ;ritardo

4 goto Loop ;go back and do it again ;acceso wait spento wait acceso wait spento wait... ; ; di seguito abbiamo la routine in grado di contare 250ms Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) ;nel registro W si inserisce il valore 250 movwf count1 ; tale valore (250) viene passato al registro ;countl d1 movlw 0xC7 ;199 volte movwf counta ;assegna 199 al registro conta movlw 0x05 ;5 volte movwf countb assegna 5 al registo contb Delay_0 decfsz counta, f ;decrementa il registro conta e se zero passa ;alla riga successiva goto $+2 ;passa 2 istruzioni in avanti (ne salta una) decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x00 ;ritorno dalla chiamata di subroutine ;inoltre in grado di restituire un valore ;nel registro accumulatore (non interessa) Questo non fa altro che introdurre due righe di codice in più nel main, call Delay, questa è una chiamata ad una subroutine, una parte del programma che esegue e poi ritorna dove è stata chiamata. La routine è richiamata due volte, una dopo che i LED sono diventati accesi, e nuovamente dopo il loro spegnimento. Tutta la routine Delay è tempo perso, cicla continuamente fino a quando non termina. La parte aggiunta all inizio del programma (cblock to ) alloca una coppia di variabili (count1 and count2) a due dei registri general purpose file registers, questi iniziano alla locazione 0x20 la direttiva cblock alloca la prima variabile a 0x20, e seguenti. The cblock directive allows you to define several bytes together. For example: cblock 0x70 temp x, y This bit of assembler defines 3 bytes that will be at locations 0x70 (temp), 0x71 (x), and 0x72 (y). Note that if you put multiple items on the same line, you need a comma between them. La routine Delay realizza un ritardo di 250mS, settato nella sua prima riga (movlw d'250') la d indica che si tratta di un numero decimale, per facilitarne la comprensione pertanto si accenono i LED, si aspettano 250mS, si spengono i LED, si attono altri 250mS, e poi si ripete. Questo fa si che i LED lampeggino 2 volte al secondo, adesso sarà

5 certamente visibile il lampeggiamento. Alterando il valore d'250' si può modificare il flash rate, comunque poichè al massimo disponiamo di 8 bit il valore non potrà essere più di d'255' (0xff esadecimale). Figura 1 Registri speciali Figura 2 Registri Generici Questa routine introduce un nuovo comando decfsz Decrement File and Skip on Zero, questo decrementa il file register specificato (in questo caso count2, o count1) e se il risultato è uguale a zero passa oltre la riga successiva. Pertanto questa prima sezione utilizzando il seguente, d2 decfsz count2,f goto d2 decrementa count2, controlla se è uguale a zero, e altrimenti continua verso il goto d2, il quale risalta indietro e decrementa count2 nuovamente, continua fino a quando count2 è uguale a zero, poi goto d2 viene ignorato e count1 viene decrementato nello stesso modo, questa volta tornando all inizio del loop count2, e così via. Questo è detto nested loop, il ciclo interno impiega 1mS per eseguire, e quello esterno chiama quello interno un numero di volte specificato in count1 così se carichiamo 0x01 in count1 la routine Delay impiegherà 1mS, nell esempio utilizzato noi carichiamo d'250' (hex 0xfa) in count1, così impiegherà 250mS (1/4 di secondo). L altro comando nuovo è retlw RETurn from subroutine with Literal in W, ritorna dove è stata chiamata la subroutine, e restituisce un valore opzionale nel registro W (non è però utilizzato per restituire tale valore in questo esempio, pertanto gli assegnamo 0x00).

6 Dicevamo che le routine al max possono dare un ritardo massimo di 255mS, se volessimo un tempo maggiore dovremmo introdurre un altro ciclo esterno che richiama la routine Delay in numero di volte che ci serve, se vogliamo far lampeggiare i LED una volta al secondo (anziché due) possiamo semplicemente duplicare la riga call Delay, nop ;giving a square wave output call Delay ;second delay call added movlw 0x00 questo dà un ritardo di 500mS, manteno il LED acceso per 1/2 secondo, aggiungo una seconda chiamata call Delay al off time il LED starà spento per 1/2 secondi. Non c è inoltre bisogno di questa simmetria, usando una chiamata call Delay per il on time, e tre per il off time il LED continuerà a lampeggiare una volta al secondo ma sarà acceso per 1/4 del tempo (25/75) utilizzerà solo il 50% dell energia rispetto a un 50/50. Ci sono interessanti vantaggi nell usare subroutine, una routine come quella del ritardi può essere usata in molte parti del codice ripetutamente, quindi salvandola una volta si risparmia spazio. Inoltre modifiche non richiederanno di modificare in più parti il codice ma solo la subroutine, il cambiamento si ripercuoterà a tutte le chiamate alla subroutine. 1.3 I due esempi precedenti accevano semplicemente i LED pono i pin alti o bassi, spesso vogliamo agire su un solo pin, questo è facilmente realizzabile con il comando bcf e bsf, bcf Bit Clear File pone un bit a zero, e bsf Bit Set File pone un bit a 1, il range dei bit va da 0 (LSB) a 7 (MSB). Il seguente esempio fa lampeggiare il bit 7 (RB7) della PortB, mentre gli altri bit resteranno a zero. ; 1.3 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count1 counta countb ;this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf TRISB movwf TRISA ;set PortA all outputs clrf PORTA clrf PORTB ;set all outputs low Loop bsf PORTB, 7 ;turn on RB7 only!

7 bcf PORTB, 7 ;turn off RB7 only!. call Delay goto Loop ;go back and do it again Delay movlw d'3' ;delay 250 ms (4 MHz clock) 250=FA movwf count1 d1 movlw 0x17 ;delay 1mS C7=199 movwf counta movlw 0x01 movwf countb Delay_0 decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x00 Il movwf PORTA e il movwf PORTB sono state rimpiazzate da una singola riga bsf PORTB, 7 (per accere il LED), e bcf PORTB, 7 (per spegnere il LED). Le righe associate movlw 0xff e movlw 0x00 sono state eliminate, poichè non servono più, i due nop sono stati rimossi, sono superflui non ci interessa aggiungere 2uS ad una routine che dura 250mS. 1.4 Se vogliamo utilizzare un pin diverso rispetto all RB7, basterà cambiare il 7 nelle due righe prima viste. Questo esempio (funzionalmente identico al precedente) assegna due costanti all inizio del programma, LED, e LEDPORT a questi vengono assegnati i valori 7 e PORTB, e questi nomi di costanti sono utilizzati in bsf e bcf. L uso delle costanti facilita così eventuali cambiamenti alle assegnazioni dei pin. ; 1.4 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count1 counta countb LED Equ 7 ;set constant LED = 7 dichiara una costante LEDPORT Equ PORTB ;set constant LEDPORT = 'PORTB' ;this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf TRISB movwf TRISA ;set PortA all outputs clrf PORTA

8 clrf PORTB ;set all outputs low Loop bsf LEDPORT, LED ;turn on RB7 only! bcf LEDPORT, LED ;turn off RB7 only!. call Delay goto Loop ;go back and do it again Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) movwf count1 d1 movlw 0xC7 ;delay 1mS movwf counta movlw 0x01 movwf countb Delay_0 decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x00 Questo lavora esattamente come la versione precedente infatti comparando i relativi file HEX questi risulteranno identici. Esercizi Alterare il numero delle chiamate della Delay in modo tale da produrre lampeggiamenti asimmetrici. Cambiare l assegnamento dei pin. Far lampeggiare più di un LED ma meno di 8 contemporaneamente - TIP: aggiungere extra comandi del tipo bsf e bcf. Aggiungere altri LED lampeggianti utilizzando diversi rate -TIP: far lampeggiare uno on/off, poi un altro on/off, aggiungo diverse chiamate a Delay. Gli esempi successivi usano più LED (LED board)

9 1.5 Usando la LED board si fa girare un LED all interno della riga. ; 1.5 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator ; type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count1 counta countb LEDPORT Equ PORTB ;set constant LEDPORT = 'PORTB' LEDTRIS Equ TRISB ;set constant for TRIS register : this is where the program starts running movlw 0x07 ;il valore 7 al registro del comparatore ;esclude il comparatore hw movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf LEDTRIS clrf LEDPORT ;set all outputs low Loop movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' goto Loop ;go back and do it again

10 Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) movwf count1 d1 movlw 0xC7 movwf counta movlw 0x01 movwf countb Delay_0 decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x Possiamo facilmente modificare la routine sopra in modo tale che il LED rimbalzi da una parte all altre, semplicemente aggiungo altre movlw e movwf più la riga call Delay. ; 1.6 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator ;type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count1 counta countb LEDPORT Equ PORTB ;set constant LEDPORT = 'PORTB' LEDTRIS Equ TRISB ;set constant for TRIS register ; ;this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf LEDTRIS clrf LEDPORT ;set all outputs low Loop movlw b' ' movlw b' ' movlw b' '

11 movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' movlw b' ' goto Loop ;go back and do it again Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) movwf count1 d1 movlw 0xC7 movwf counta movlw 0x01 movwf countb Delay_0 decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x00 1.7

12 Nonostante le due precedenti routine siano funzionanti, sono però rudimentali..5 usa 24 righe all interno del loop, utilizzando un altro comando del PIC si può ridurre il numero di righe di codice. ; 1.7 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count1 counta countb LEDPORT Equ PORTB ;set constant LEDPORT = 'PORTB' LEDTRIS Equ TRISB ;set constant for TRIS register ; this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf LEDTRIS clrf LEDPORT ;set all outputs low Start movlw b' ' ;set first LED lit Loop bcf STATUS, C ;clear carry bit rrf LEDPORT, f ;ruota il contenuto del registro LEDPORT ;un bit a destra attraverso il riporto ;il valore di f è 1 pertanto il ;risultato viene rimesso nel registro ;se fosse 0 il risultato andrebbe in W btfss STATUS, C ;check if last bit (1 rotated into Carry) ;se il bit del riporto nel registro STATUS ;è 0 allora esegue l istruzione successiva, ;altrimenti la salta e sostituisce con NOP goto Loop ;go back and do it again goto Start Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) movwf count1 d1 movlw 0xC7 movwf counta movlw 0x01 movwf countb Delay_0 decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x00

13 Questo esempio introduce il comando 'rrf Rotate Right File, ruota il contenuto del file register verso destra (divide il valore per 2). Poichè il comando rrf ruota passando dal carry bit occorre essere sicuri questo sia svuotato con il comando bcf STATUS, C. Per verificare il raggiungimento della fine utilizziamo la riga btfss STATUS, C per verificare quando il CARRY bit è settato, questo restart la sequenza di bit dal Possiamo applicare questo metodo anche al 1.6, in questo caso aggiungo il comando rlf Rotate Left File, questo shifta il contenuto del registro a sinistra (moltiplicando per 2). ; 1.8 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count1 counta countb LEDPORT Equ PORTB ;set constant LEDPORT = 'PORTB' LEDTRIS Equ TRISB ;set constant for TRIS register ; this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf LEDTRIS clrf LEDPORT ;set all outputs low Start movlw b' ' ;set first LED lit ; sposta a destra Loop bcf STATUS, C ;clear carry bit rrf LEDPORT, f btfss STATUS, C ;check if last bit (1 rotated into Carry) goto Loop ;go back and do it again movlw b' ' ;set last LED lit ; sposta a sinistra Loop2 bcf STATUS, C ;clear carry bit rlf LEDPORT, f ;ruota verso sinistra btfss STATUS, C ;check if last bit (1 rotated into Carry) goto Loop2 ;go back and do it again goto Start ;finished, back to first loop Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) movwf count1 d1 movlw 0xC7 movwf counta movlw 0x01

14 Delay_0 movwf countb decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x Fino ad ora abbiamo utilizzato due metodi per creare il LED rimbalzante, adesso creiamo un altra versione ancora, utilizzando un lookup table. ; 1.9 LIST p=16f628 ;tell assembler what chip we are using ;sets the configuration settings (oscillator type etc.) cblock 0x20 ;start of general purpose registers count ;used in table read routine count1 counta countb LEDPORT Equ PORTB ;set constant LEDPORT = 'PORTB' LEDTRIS Equ TRISB ;set constant for TRIS register ; this is where the program starts running movlw 0x07 movlw b' ' ;set PortB all outputs movwf LEDTRIS clrf LEDPORT ;set all outputs low Start clrf count ;set counter register count to zero Read movf count, w ;put counter value in W call Table ;chiama la sub Table ;sposta il contenuto di W alla porta B call Delay ;chiama la sub delay incf count, w ;incrementa di 1 il valore del registro count ;e copia il valore in W xorlw d'14' ;check for last (14th) entry ;verifica se W contiene il valore 14 ;se uguali setta il flag Z btfsc STATUS, Z ;se Z è settato andiamo alla riga successiva ;altrimenti saltiamo una riga goto Start ;if start from beginning incf count, f ;else do next incrementa il valore count goto Read

15 Table ADDWF PCL, f ;data table for bit pattern ;aggiunge al program counter il valore ;contenuto in W ;in base al contenuto di W si salta infatti sommando al PC il valore di W ;il PC si sposta a PC+W retlw b' ' ;inserisce il valore in W retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' retlw b' ' Delay movlw d'250' ;delay 250 ms (4 MHz clock) movwf count1 d1 movlw 0xC7 movwf counta movlw 0x01 movwf countb Delay_0 decfsz counta, f goto $+2 decfsz countb, f goto Delay_0 decfsz count1,f goto d1 retlw 0x00 Introduce un altro nuovo comando, il 'addwf ADD W to File, è un comando di somma, infatti esso il PIC con architettura RISC ha solo 35 comandi, pertanto alcuni comandi apparentemente semplici come la lettura dei dati di una tabella non sono presenti. Nel 1.2 abbiamo usato il comando retlw, senza usarne il valore restituito, adesso per creare la data table facciamo uso del valore restituito. Alla etichetta Start prima poniamo a zero un contatore che sarà poi utilizzato, il clrf Count, questo verrà poi spostato nel registro W mediante movf Count, w, e la subroutine Table verrà chiamata. La prima riga della subroutine è addwf PCL, f, la quale somma il contenuto di W (che è stato appena settato a zero) con il registro PCL, il PCL è il Program Counter, conta esattamente dove si trova l esecuzione del programma, perciò aggiungovi zero ci si sposta alla riga successiva retlw b ' che restituisce b' ' nel registro W, Questo è poi spostato ai LED. l conteggio viene poi incrementato e il programma cicla richiamando nuovamente la Table, questa volta W contiene il valore 1, poi sommato a PCL il quale fa un salto di una riga e

16 restituisce la seguente riga della Table si continua per il resto della table. Non è però una buona cosa superare la lunghezza della tabella, causando un salto del PCL ad una riga dopo alla tabella, la quale in questo caso è la Delay. Per evitarlo si controlla il valore di count, usando xorlw d14 exclusive Or Literal with W, il quale implementa un exclusive or con il registro W (dove si trova il valore di count) e il valore 14, e setta il flag Z Zero se sono uguali, poi controlliamo il flag Z, e se è settato facciamo un salto indietro all inizio e resettiamo count a zero e così via. Il vantaggio di questo sistema è la possibilità di avere qualsiasi pattern nella tabella e la facilità di modifica della stessa.