Programmation des PIC en C

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1 Programmation des PIC en C Microcontrôleur facile pour électronicien amateur PARTIE 1 Noxyben

2 Introduction... 3 Intérêt de la programmation en langage C... 4 Choix du compilateur... 5 Choix d un PIC : le 16F Choix du programmateur... 7 Structure du PIC 16F77... Le cœur du PIC : le microprocesseur... 9 La mémoire La Pile et le Compteur Programme Les Ports d Entrées/Sorties généraux : PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE Le Port Parallèle Esclave (PSP : Parallel Slave Port) Le circuit de génération d horloge... 1 Le TIMER Le TIMER Le TIMER Les modules CCP1 et CCP Le convertisseur Analogique Digital 10bits : L USART Le SSP, Synchronous Serial Port La logique de RESET L In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming et ICSP (In-Circuit Serial Programming) Les Bits de Configuration Les Interruptions Le mode SLEEP Brochage du PIC16F Conclusion

3 Introduction Dans un passé pas très lointain, l électronique pour les amateurs (éclairés) se résumait essentiellement aux circuits analogiques et éventuellement en logique câblée (portes logiques, compteurs, registres à décalage ). L usage des microprocesseurs était plutôt réservé à un public averti d ingénieurs sachant les interfacer avec différents circuits périphériques (eprom, ram ) et programmer en assembleur. Au fil du temps on a vu apparaître de nouveaux circuits regroupant dans une seule puce le microprocesseur et ses circuits périphériques : les microcontrôleurs. On en trouve maintenant partout : automobile, lave-vaisselle, rasoir, brosse à dent électrique L offre en microcontrôleurs s est développée d autant : plus de périphériques intégrés, capacité de calcul accrue, plus de mémoire embarquée. Il y a maintenant de nombreux fabricants de microcontrôleurs, possédant chacun plusieurs gammes allant du circuit «généraliste», véritable couteau suisse électronique, à la puce spécialisée dédiée par exemple, à la régulation de vitesse d un moteur de ventilateur. La voie royale pour tirer le maximum des performances de ces circuits est toujours la programmation en assembleur. On accède alors au moindre bit enfoui dans n importe quel registre du circuit. Cela nécessite néanmoins un investissement en temps conséquent, l assembleur n étant pas un langage très «naturel». De plus, d un constructeur à l autre, voire d un circuit à l autre dans la même gamme, il existe des différences qui obligent à réapprendre tout ou partie du langage lorsque l on change de microcontrôleur. C est un investissement intéressant pour un professionnel qui cherche à produire un code optimisé sur la puce la moins chère possible, mais pénible pour un amateur qui ne dispose que de relativement peu de temps pris sur ses loisirs. Heureusement, avec la montée en puissance des microcontrôleurs, on voit apparaître actuellement des compilateurs en langage C (voire même C++) qui permettent de gagner un temps considérable pour le développement et le débogage des programmes. Pour tous ceux qui se sont retrouvé largué sur le bord du chemin à cause de ces de microcontrôleurs, c est à mon avis une formidable opportunité de sauter dans le train de l électronique numérique et d apprivoiser ces étranges petites bêtes. Et pourquoi pas un ampli à tubes piloté par microcontrôleur? Les capacités étonnantes de ces circuits vous ouvrent un espace de créativité infini. Ce serait vraiment dommage de se passer de leurs services Une fois la décision prise «je vais me lancer dans les micros!» se pose la question du comment. On trouve sur internet toutes les informations nécessaires, la difficulté serait plutôt de les trier. Vous pouvez commencer par exemple par lire la documentation de Microchip sur la gamme de PIC «mid-range», c est une excellente idée, mais ça va vous prendre du temps (plus de 00 pages!) Dans le but de vous simplifier la tâche, je vais essayer dans le présent ouvrage de synthétiser quelque peu ces informations. Et pour éviter la frustration du «je saurais utiliser un microcontrôleur PIC, mais avant je dois me taper un bouquin de 1000 pages» je vais tâcher d utiliser une approche progressive permettant de, très rapidement, créer de véritables petits circuits

4 Intérêt de la programmation en langage C Tout d abord, les inconvénients : Un compilateur C produit du code plus volumineux et moins performant que ce que sait faire un bon programmeur en assembleur. De plus, selon le compilateur employé, on n accède plus difficilement, voire pas du tout à certaines ressources de bas niveau. Et n ayant plus besoin de plonger les mains dans le cambouis, on risque également de moins approfondir l étude du microcontrôleur utilisé. Un dernier point : les compilateurs C sont souvent payants. En contrepartie, il y a de sacrés avantages : connaître la programmation en C permet de créer des programmes sur de multiples plateformes, à commencer par les PC. Autrement dit, les connaissances utilisées sont en grande partie réutilisables. Le C est un langage de «haut niveau», comparé à l assembleur, qui permet d écrire des programmes nettement plus intelligibles et donc plus faciles à relire et corriger ou modifier. Le compilateur contrôle la cohérence du code au moment de la compilation et signale bon nombre d erreurs, qui seront autant de bogues en moins à corriger. Le compilateur prend en charge la gestion d un certain nombre de mécanismes fastidieux : par exemple, pas besoin de spécifier la page mémoire dans laquelle on veut écrire, le compilateur s en charge! De plus, certains compilateurs permettent tout de même d accéder à des ressources de bas niveau, voir même d insérer dans le code des portions d assembleur. A vrai dire, à moins d être un «pro» de l assembleur, vous pourrez certainement créer avec un bon compilateur C un code plus propre et plus robuste, en nettement moins de temps. Et, cerise sur le gâteau, le portage d un de vos programmes sur un nouveau microcontrôleur sera nettement simplifié. Pour bien fixer les idées sur la différence de niveau de langage entre assembleur et C, je vais donner un exemple. Soit à décrire une action simple : ouvrir la fenêtre de la pièce dans laquelle vous êtes actuellement. En assembleur ça donnerait : - soulever pied droit - avancer pied droit - poser pied droit - soulever pied gauche - avancer pied gauche - poser pied gauche - soulever pied droit - avancer pied droit -. - Sélectionner bras gauche - Soulever bras - Avancer bras - Prendre poignée fenêtre dans main gauche - Tourner poignée de Tirer poignée - Etc. En C ce serait plutôt : - Ouvrir la fenêtre Et c est le compilateur qui se chargerait de traduire la fonction «ouvrir la fenêtre» en instructions élémentaires compréhensibles par le microcontrôleur. Alors, merci qui? Merci le C! - 4 -

5 Choix du compilateur Il y a sur le marché plusieurs compilateurs C. Le microcontrôleur étudié ici étant un PIC Microchip, la solution la plus évidente consiste à voir ce que propose Microchip : Si on nous propose bien des compilateurs, ceux-ci sont payants et ne couvrent que le haut de la gamme des PIC, ce qui est un peu luxueux pour un amateur désirant s initier à l utilisation de ces petites bêtes. D autres éditeurs proposent également des compilateurs dont certains sont très complets, livrés avec des bibliothèques simplifiant l utilisation des périphériques du PIC. Malheureusement, ici encore c est assez cher, jusqu à plusieurs centaines d euros pour un environnement de développement intégré couvrant l essentiel de la gamme des PIC. Heureusement il existe des alternatives moins onéreuses. Par exemple, en cherchant bien sur internet on peut dénicher des compilateurs freeware en ligne de commande. Mon choix s est porté sur le compilateur BoostC de la société SourceBoost, pour les raisons suivantes : Il existe une version gratuite avec quelques limitations mineures (taille du code généré ) permettant de se faire la main et de créer des applications personnelles, les versions payantes (à des tarifs très raisonnables) permettent de créer des applications commerciales et d avoir accès au code source des bibliothèques. BoostC est livré avec un environnement de développement intégré facilitant le développement d applications. Le langage est du C «ANSI», avec toutefois quelques extensions destinées à tirer pleinement parti de toutes les spécificités des microcontrôleurs PIC. Et surtout, BoostC reste assez proche du matériel : on peut très facilement accéder à tous les bits d un registre quelquonque. On peut faire l essentiel de ce qu il est possible de faire en assembleur, avec les contraintes en moins. Ce qui sous-entend néanmoins de s intéresser d assez près à la structure du PIC et de des différents sous-ensembles. A noter que SourceBoost propose également un compilateur C++ pour PIC, ainsi qu un compilateur Basic

6 Choix d un PIC : le 16F77 Pour apprendre, la meilleurs solution est de se faire la main sur du concret. On va donc étudier un vrai microcontrôleur, sachant que ce qui aura été vu sera assez facilement transposable à d autres PIC. Le 16F77 est un PIC de la série «Midrange» qui se prête particulièrement bien à la programmation en C. Les PIC de la série inférieure sont un peu justes en performance et en capacité mémoire pour accueillir un programme issu d un compilateur C ; mieux vaut les programmer en assembleur. Les gammes supérieures (16 ou 32 bits) supportent sans problème la programmation en C, mais comme se sont des circuits plus complexes (et plus chers), commençons par quelque chose de plus simple et de plus didactique. Le 16F77 (F comme «Flash») convient parfaitement : mémoire programme de taille suffisante (K), nombreux périphériques intégrés, fréquence de fonctionnement jusqu à 20 MHz. Tout ce qu il faut pour créer des applications sympa en s amusant! - 6 -

7 Choix du programmateur Une fois le programme créé, il faudra le transférer dans la mémoire programme du PIC. Pour cela, il existe plusieurs solutions : Vous pouvez construire votre propre programmateur. De nombreuses variantes existent, il suffit de faire une recherche sur le net pour s en rendre compte. Ces programmateurs se raccordent sur un port série RS232 ou parallèle. A vrai dire la majorité des circuits ont un air de famille. Pas sûr néanmoins que tous fonctionnent. Si vous vous engagez dans cette voie, un des «design» les plus rigoureux est certainement celui proposé par Microchip dans une de ses «Application Note» (à voir sur le site de Microchip). Vous pouvez aussi acheter un programmateur tout fait, en état de marche. Il en existe pour port série, parallèle et, USB! Sachant que les ports série RS232 et parallèle tendent à disparaître au profit de l USB, cette dernière option, bien que souvent un peu plus onéreuse semble être un bon choix. Il existe en outre des outils permettant à la fois de programmer le microcontrôleur, mais aussi de le déboguer en temps réel et tout ça avec le microcontrôleur en place dans son circuit d application (voir les outils proposés par Microchip à ce sujet). Enfin, il y a la solution du programmateur en kit. Après m être lancé dans un premier temps dans la réalisation d un programmateur «home made» (décrit dans un livre fort onéreux) qui n a jamais daigné fonctionner, je me suis tourné vers cette dernière solution : Un programmateur en kit Velleman K076 pour une quarantaine d euros (c'est-à-dire moins cher que le prix des composants de celui que j ai vainement tenté de réaliser moi-même), équipé d un support ZIF (Zéro Insertion Force). Il permet en outre la programmation «in-circuit», et est livré avec un logiciel de transfert compatible avec l essentiel de la gamme des PIC. Des mises à jour étant disponibles sur le site de Velleman pour les circuits les plus récents. Il faut procéder au montage soi-même, mais ça marche du premier coup! (du moins si vous êtes rigoureux au moment du montage). Le seul inconvénient : il s agit ici d un programmateur à raccorder sur port RS232, donc impossible à raccorder sur un pc portable récent. Un jour ou l autre il faudra bien passer par l USB

8 Structure du PIC 16F77 OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register Le schéma ci-dessus représente les différents modules du PIC 16F77. Ca a l air un peu complexe au premier abord, une visite guidée nous permettra d y voir plus clair. - -

9 Le cœur du PIC : le microprocesseur Un microcontrôleur, c est avant tout un microprocesseur, une unité de traitement logique qui effectue l une après l autre les opérations contenues dans un microprogramme stocké en mémoire (la mémoire FLASH). On peut le voir sur le schéma (en jaune ci-dessous), il est essentiellement composé de l «ALU» (Unité Arithmétique et Logique) qui effectue les opérations sur les donnés, le registre de travail «W reg.», le multiplexeur «MUX», le registre de statut «status reg», le registre «FSR reg» utilisé pour l adressage indirect (en assembleur ), le multiplexeur d adresse «Addr mux», le compteur programme «Program Counter» qui pointe les instructions à exécuter, la pile à niveaux «level Stack», le registre d instruction «Instruction reg», ainsi que les différents bus qui relient tous ces éléments entre eux. OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register - 9 -

10 On n entrera pas ici dans les détails du fonctionnement d un microprocesseur ; c est très intéressant à connaître, indispensable même si on programme en assembleur. Mais en ce qui nous concerne, on veut programmer en C, et c est donc le compilateur qui se chargera de traduire notre code source en instructions de basniveau pour le microprocesseur contenu dans le PIC. C est là le principal avantage de la programmation en C : on prend du recul par rapport au fonctionnement intime du système. On se concentre d avantage sur «ce que fait le programme» que sur «comment fonctionne le programme». On va tout de même jeter un petit coup d œil sur le schéma ci-dessus, histoire de comprendre quelques particularités du PIC, déroutantes au premier abord. On s aperçoit que les bus autour de l ALU ont un format de bits : le PIC 16F77 travaille sur des données de bits, c est donc bien un microcontrôleur bits! (logique ). Pourquoi donc ce cas le «Program Bus» est-il, lui, large de 14 bits? C est simple, certaines instructions peuvent être codées sur plus de bits. Si ce bus n était large que de bits, il faudrait plus d un cycle d horloge pour transmettre ces instructions, alors qu avec un bus plus large, ça passe en une fois. De plus, la mémoire programme, indépendante du bus de données, est elle-même adressée avec un bus large : le «Program Counter», qui pointe sur l instruction en cours, à une largeur de 13 bits. Et avec 13 bits on peut coder environ 000 adresses. Autrement dit, on à 000 cases de mémoire programme pouvant contenir chacune 1 instruction complète. Cette architecture avec bus de données et de programme séparés (architecture «Harvard») permet donc d optimiser le fonctionnement du PIC. La plupart du temps, votre PIC exécute une instruction et charge la suivante simultanément en un seul cycle d horloge. En comparaison, un microcontrôleur bits construit selon l architecture concurrente «Von Neumann» (mémoire programme et données reliés au microprocesseur par un unique bus bits) devra faire plusieurs cycles pour chercher les instructions en mémoire (en plusieurs fois si c est une instruction longues) et les exécuter ensuite. En conséquence, à fréquence d horloge égales, un microprocesseur «Harvard» sera plus rapide qu un «Von Neumann»

11 La mémoire Sur le PIC, il n y a pas une mais trois mémoires : OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register La Mémoire Programme, de type FLASH sur le 16F77. Capacité : K. C est dans celle-ci qu est stocké le programme du PIC. Après compilation de votre code, le compilateur génère un fichier «.hex», une suite de codes hexadécimaux. Celui-ci est transféré ensuite dans la mémoire programme du PIC à l aide du programmateur. Cette mémoire n est pas reliée au bus de données (DATA Bus), sa vocation est de stocker le programme du PIC, mais PAS les variables de votre programme. Le gros avantage de la mémoire FLASH c est que vous pouvez la réécrire, donc implanter un nouveau programme dans le PIC. Les PIC existent également avec d autres versions de mémoire programme (non-flash), certaines ne pouvant être programmée qu une seule fois

12 La Mémoire RAM, qui fait partie de la zone d adressage des données. Elle comprend tous les registres spéciaux permettant de contrôler le cœur du PIC ainsi que ses périphériques. Elle contient également des cases mémoires à usage générique dans lesquelles pourront être stockées les variables de nos futurs programmes. La Mémoire EEPROM. L EEPROM est plutôt une mémoire de stockage de données à long terme, alors que la RAM est utilisée pour les variables du programme. Sur le PIC 16F77, on a 256 octets d EEPROM disponible. Les mémoires de type EEPROM sont limitées en nombre de cycles d effacement / écriture. Ce nombre de cycle est tout de même de l ordre du million pour le PIC, mais si on l utilisait pour stocker des variables modifiées plusieurs milliers de fois par secondes, cette limite pourrais être atteinte plus vite qu on ne le croît. Par contre, pour stocker toute les heures une mesure de température, c est tout bon!

13 La Pile et le Compteur Programme On les a déjà évoqués dans le paragraphe «le cœur du PIC : le microprocesseur», mais puisqu on vient de parler de la mémoire, une petite remarque s impose. OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

14 Le «Program Counter» ou PC est le compteur qui pointe dans la mémoire programme la prochaine instruction à exécuter. Il est lié à la pile système (Pile = Stack en anglais) qui est sur le PIC 16F77 une pile niveaux. Qu est ce que cela signifie? Simplement qu on peut avoir jusqu'à niveaux d imbrication d appels de sous-programme ou fonctions. Ce point est surtout critique pour la programmation en assembleur : un sous-programme peut appeler un autre sous-programme qui appelle à son tour un autre sous-programme jusqu à une «profondeur» de. Au-delà, c est la cata : votre programme est buggé et va faire n importe quoi, étant donné que le PIC ne peut «dépiler» que niveaux. Le Compteur Programme n arrivera pas à revenir à la racine des appels. La programmation en C apporte là un peu de souplesse : un bon compilateur veillera pour vous à ce que la limite de niveaux ne soit pas dépassée, quitte à recopier localement une fonction pour éviter un saut à l adresse mémoire où cette fonction est déjà présente. Au détriment donc de l occupation en mémoire. Ainsi, mieux vaut-il éviter de créer trop de niveaux d imbrication d appels de fonctions dans nos programmes

15 Les Ports d Entrées/Sorties généraux : PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

16 Le PIC 16F77 est généreusement doté de 5 ports, ce qui est plutôt confortable. Un examen plus attentif du schéma ci-dessus nous montre cependant que les lignes d entrées/sorties (les pattes du composant) correspondantes sont également utilisées par d autres modules du PIC. Ainsi, les pattes du PORTA servent également au convertisseur Analogique/Numérique, les pattes du PORTD au Port Parallèle Esclave, etc. Il faudra faire des choix au moment de la conception du schéma électronique! On voit également que les ports B, C et D ont lignes d entrée/sortie, alors que le port A n en a que 6 et le port E que 3. Ils sont tous connectés au bus de donnée (DATA BUS), on pourra donc librement les adresser pour y lire ou écrire des données, et donc allumer des LED, commander des moteurs pas à pas, des afficheurs LCD, lire les données envoyées par un clavier ou un bouton poussoir On peut configurer les entrées/sorties de chaque port en entrée ou en sortie, grâce à un registre spécial dédié à chaque port. De plus, un des ports (le port B) possède des résistances de «pull-up» internes qui peuvent êtres validées ou non par logiciel

17 Le Port Parallèle Esclave (PSP : Parallel Slave Port) OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register Le Port Parallèle Esclave est un port bits permettant d interfacer le PIC avec, par exemple, un autre microprocesseur. Les données transitent via les lignes PSP0 à PSP7, qui physiquement utilisent les mêmes broches que le PORTD. Le flux de données est contrôlé par les lignes RD, WR et CS qui correspondent aux broches du PORTE. C est le microprocesseur externe qui est le chef d orchestre : il valide notre PIC par la ligne CS (Chip Select), et indique au PIC s il lit ou écrit grâce aux lignes RD (Read) et WR (Write). D où l appellation de port parallèle ESCLAVE. Esclave, puisque c est le microprocesseur externe qui donne les ordres, notre PIC ne fait qu exécuter

18 Le circuit de génération d horloge OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register Pour faire battre le cœur de notre PIC, on a besoin d un circuit de génération d horloge. Avec les PIC «Mid Range», plusieurs options possibles : circuit RC (résistance + condensateur), ou circuit résonateur céramique, ou oscillateur à quartz... Le mode de fonctionnement est déterminé au moment de la programmation du PIC par des «bits de configuration» qui sont en fait des emplacements de mémoire non-volatile. Pour générer un «cycle d instruction», il faut 4 cycles d horloge. Autrement dit, si votre quartz bat à 20 MHz, les instructions du programme s exécutent à une cadence de 5 MHz

19 Le TIMER0 OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register Dans le passé, le 0 s appelait RTCC. C est un compteur bits (0 à 255) simple, qui compte des impulsions soit internes, soit d une source externe. On peut par ailleurs lui appliquer une pré-division programmable entre 1 et 256. On peut librement lire ou écrire dans le registre de comptage associé. On peut donc le pré charger avec une valeur, à partir de laquelle il comptera jusqu à atteindre 255. Une fois le registre de comptage plein, il peut générer une interruption. Étant donné qu une fois configuré il fonctionne quasi-indépendamment du microprocesseur, on pourra s en servir comme base de temps

20 Le TIMER1 OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

21 Le 1 fonctionne sur le même principe que le 0, mais avec un registre de comptage plus gros : 16 bits au lieu de, ce qui étend notablement ces capacités de comptage. De plus, il possède un mode de fonctionnement particulier : on peut l utiliser en association avec un des modules CCP (modules de capture et de comparaison, voir plus loin). Voyons rapidement le mode «capture» : lorsqu un événement survient sur l entrée du module CCP, la valeur du 1 est lue. Comme on connaît la fréquence de comptage, on peut en quelque sorte «chronométrer» la survenue d un événement. Exemple : si l entrée du module CCP est reliée à un capteur qui délivre une impulsion à chaque tour de l arbre d un moteur, la valeur contenue dans le registre du 1 au moment de l impulsion est le reflet de la vitesse de rotation. Voyons maintenant le mode «comparaison» : Le 1 compte en continu, et une interruption est générée chaque fois que la valeur du compteur est égale à celle qu on aura pré chargée dans le registre de comparaison. On peut s en servir pour, par exemple, générer un signal carré

22 Le TIMER2 OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register Le 2 a un fonctionnement différent des 0 et 1. C est un compteur bits avec pré-diviseur et post-diviseur. On s en sert pour générer des signaux carrés, ou, en association avec le module CCP, des signaux PWM. PWM étant l acronyme de «Pulse Width Modulation» ou, en français, Modulation de Largeur d Impulsion (MLI)

23 Les modules CCP1 et CCP2 OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

24 On en a parlé au moment de voir les 1 et 2 ; on a deux modules CCP sur le PIC. CCP pour «Capture, Compare, PWM». En association avec les deux timers, ils vont nous permettre de générer des signaux à modulation de largeur d impulsion (PWM) pour, par exemple, faire varier la vitesse d un moteur à courant continu, réguler le courant (et donc la luminosité) dans une ampoule Ils vont également nous permettre de comparer l occurrence d un signal en entrée avec la valeur du compteur 1, réalisant ainsi un chronométrage de l événement en question (par exemple : indication de la fréquence de rotation d un moteur). Ils vont encore nous permettre de générer des signaux carrés, et cela de manière quasi-indépendante du reste du microcontrôleur qui pourra continuer à vaquer à ses occupations

25 Le convertisseur Analogique Digital 10bits : OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

26 Le convertisseur A/D convertit le signal analogique présent sur une de ses entrées en son équivalent numérique, codé sur 10 bits. Les pattes AN2 et AN3 peuvent être utilisées comme références de tension ou comme entrées analogiques standard, les références de tension étant dans ce dernier cas prises sur les tensions d alimentations du PIC : VDD et VSS. (VDD pour le + et VSS pour le -). On peut donc numériser jusqu à signaux analogiques. Pas tous en même temps, bien sûr, étant donné qu il n y a qu un seul module de conversion pour signaux d entrée multiplexés. Mais si vos signaux n évoluent pas trop vite (fréquence basse), vous pouvez numériser le signal sur la patte AN0, puis celui sur AN1 Les paramètres important dont il faudra tenir compte sont : La résolution du convertisseur. Ici 10 bits, donc meilleur qu un convertisseur bits, mais moins précis qu un 12 bits Le temps de conversion. La rapidité d évolution des signaux présents sur les entrées (leur fréquence pour des signaux périodiques). Le nombre de signaux à numériser. En effet, pour un signal périodique, la fréquence d échantillonnage doit être au moins deux fois supérieure à la fréquence du signal ; mais ça tout le monde le sait déjà, non?

27 L USART OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

28 L USART ou Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter est l un des deux modules de communication série du PIC ou SCI en anglais (Serial Communication Interface). Comme son nom l indique, elle peut établir une liaison synchrone ou asynchrone, recevoir et transmettre des données, selon la manière dont elle est configurée. C est son côté «je peux tout faire» qui lui vaut l attribut «Universal». Concrètement, l USART permet de communiquer avec le reste du monde : un ordinateur ou tout autre matériel équipé d une interface série RS232, des circuits intégrés convertisseurs Numérique/Analogique ou Analogique/Numérique, des EEPROMs série L USART peut être configurée selon 3 modes : Asynchrone (Full Duplex) Synchrone Maître (Half Duplex) Synchrone Esclave (Half Duplex) - 2 -

29 Le SSP, Synchronous Serial Port OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

30 Le module SSP est la deuxième interface de communication série du PIC. En fait, il s agit d un port Maître, donc l appellation exacte est plutôt MSSP pour «Master Synchronous Serial Port». Il est utile pour communiquer avec d autres modules ou microcontrôleurs, des EEPROMs séries, des registres à décalage, des afficheurs, des convertisseurs A/N ou N/A Il peut fonctionner dans deux modes de communication : Le mode SPI (Serial Peripheral Interface) Le mode I²C (Inter-Integrated Circuit) L utilisation de l un de ces deux modules de communication, USART ou MSSP dépend donc essentiellement du protocole de communication nécessaire. Schématiquement, l USART est bien adaptée pour communiquer avec le reste de l univers via la célèbre interface RS232 alors que le MSSP permet de communiquer aisément avec d autres composants électroniques à interface série. Une dernière remarque par rapport aux interfaces de communication : certains PIC (mais pas le 16F77) intègrent une interface USB ou un module de communication Ethernet

31 La logique de RESET OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

32 La logique de reset comprend plusieurs modules : Le POWER-UP TIMER : c est une temporisation au démarrage. Lors d un démarrage ou redémarrage suite à un reset, cette temporisation permet à la tension d alimentation VDD d atteindre une valeur suffisante et stable. On évite ainsi au PIC de subir les inévitables phénomènes transitoires à la mise sous tension. Cette temporisation fonctionne avec son propre circuit RC interne. L OSCILLATOR START UP TIMER : une fois la temporisation du Power-Up écoulée, c est au tour de l Oscillator Start Up de prendre le relais. Il s agit d une temporisation dont le but est de permettre au circuit de l oscillateur de démarrer proprement. En effet, de la même manière que la tension d alimentation met un certain temps à se stabiliser, l oscillateur a besoin de temps pour démarrer et se stabiliser Le POWER-ON RESET : à la mise sous tension, lorsque VDD est détecté, ce module génère une impulsion de reset, ce qui lance le Power-Up et remet un certain nombre de registre du PIC dans un état déterminé. Habituellement on utilise un circuit externe à résistance / condensateur pour générer ce «pulse» de reset. Mais sur le PIC, à condition que l apparition de la tension d alimentation soit assez «énergique» vous pouvez vous passer de ce circuit RC. On ramène juste la tension d alimentation à travers une résistance appropriée sur la patte «MCLR» (Memory CLeaR). Le BROWN-OUT RESET : ce module surveille la tension d alimentation. Si celle-ci descend en-dessous d une valeur minimum pour laquelle le fonctionnement correct du PIC ne peut plus être assuré, le module Brown-Out redémarre (reset) le PIC. Le WATCHDOG TIMER : C est le «Chien de garde» (watchdog en anglais) du PIC. S il est utilisé, ce timer doit être périodiquement remis à zéro par le programme, car, s il «déborde», il place le PIC en mode. Ainsi, en cas de plantage de votre programme le PIC est redémarré automatiquement

33 L In-Circuit Debugger OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register Ce module permet de simplifier la phase de débogage des programmes. Une fois activé, il donne accès à des fonctionnalités avancées de débogage. Celles-ci sont exploitées par le module ICD de MPLAB, l environnement de développement intégré de Microchip. Vous pouvez alors suivre «en live» l évolution de votre programme entrain de s exécuter sur le PIC, poser des points d arrêt, lire le contenu des registres, etc

34 Low-Voltage Programming et ICSP (In-Circuit Serial Programming) OSC1 / CLKIN OSC2 / CLKOUT FLASH Program Memory Program Counter Level Stack ( 13-bit ) RAM File Registers Program 14 Bus RAM Addr (1) 9 Instruction reg Instruction Decode & Control Timing Generation 13 Direct Addr Power-up Oscillator Start-up Power-on Watchdog Brown-out In-Circuit Debugger Low-Voltage Programming 7 3 DATA Bus Addr MUX ALU W reg FSR reg STATUS reg MUX Indirect Addr Parallel Slave Port PORTA PORTB PORTC PORTD PORTE RA0 / AN0 RA1 / AN1 RA2 / AN2 / Vref- RA3 / AN3 / Vref+ RA4 / T0CKl RA5 / AN4 / SS RB0 / INT RB1 RB2 RB3 / PGM RB4 RB5 RB6 / PGC RB7 / PGD RC0 / T1OSO / T1CKL RC1 / T1OSI / CCP2 RC2 / CCP1 RC3 / SCK / SCL RC4 / SDI / SDA RC5 / SD0 RC6 / TX / CK RC7 / RX / DT RD0 / PSP0 RD1 / PSP1 RD2 / PSP2 RD3 / PSP3 RD4 / PSP4 RD5 / PSP5 RD6 / PSP6 RD7 / PSP7 MCLR VDD, Vss RE0 / AN5 / RD RE1 / AN6 / WR bit A/D RE2 / AN7 / CS Data EEPROM CCP1,2 Synchronous Serial Port USART Note 1 : High order bits are from the STATUS register

35 A quoi peut bien servir ce module «Low-Voltage Programming»? Tout d abord, voyons comment le PIC est programmé habituellement. Contrairement à des modèles de microcontrôleurs plus anciens qui étaient programmés en «parallèle» (les octets étaient transférés dans la mémoire programme sur lignes), les modèles récents de PIC se programment en série. C'est-à-dire que les octets sont transmis bits après bits sur un nombre restreint de lignes. Le grand avantage c est qu on peut, moyennant certaines précautions, programmer le PIC alors qu il est déjà implanté sur le circuit imprimé de son application! Pas besoin de le retirer de son support à chaque fois (en risquant de tordre des pattes) pour le placer sur le programmateur. C est ce qu on appelle l ICSP : In-Circuit Serial Programming, ou autrement dit, en français, Programmation Série En Circuit. On programme le PIC déjà implanté, en mode de transfert série. Comment se passe la programmation ICSP? - On alimente le PIC avec sa tension de programmation, généralement 13V - On utilise pour transférer le programme les lignes RB6 (qui devient l horloge cadençant le transfert) et RB7 (pour transférer les données en écriture ou lecture). On à donc besoin d une tension de programmation, plus élevée que la tension d alimentation normale. C est pour le cas standard, mais grâce au module «Low Voltage Programming», il y a moyen de faire la même chose en ayant pas besoin de la tension de programmation. Il y a également un autre moyen de programmer notre PIC : l utilisation d un Boot loader. Qu est-ce donc? Un boot loader (traduction littérale : «chausse-pied») est un petit bout de programme que l on implante dans la mémoire du PIC et qui va «charger» le programme que vous voulez implanter dans la mémoire du PIC. Ici, plus besoin de programmateur. Si votre PIC est équipé d une interface série, ou USB, ou autre, vous pouvez transférer le programme via cette interface. C est le boot loader, en coordination avec le logiciel ad hoc sur votre ordinateur, qui va se charger du transfert et de l écriture en mémoire programme. Le boot loader reste ensuite inactif dans la mémoire du PIC pendant que votre programme s exécute normalement. Au prochain démarrage du PIC, si le boot loader détecte une nouvelle tentative de transfert de programme sur l interface sélectionnée (série, USB, ) il le charge et remplace l actuel. Sinon il passe la main au programme actuel. Ce mécanisme est surtout très pratique dans les phases de prototypage où de nombreux transferts son nécessaires, d autant plus que la vitesse de transmission des données est beaucoup plus rapide qu avec un programmateur. Ici encore, la programmation se fait sur un mode série, mais comme on ne passe pas par un programmateur on à pas accès à la tension de programmation. L utilisation du module «Low Voltage Programming» prends ici tout son sens

36 Les Bits de Configuration Pour «customiser» notre PIC, il existe ce que l on appelle les bits de configuration. Ce sont des bits spéciaux de la mémoire programme qui permettent de spécifier le mode de fonctionnement d un certain nombre de fonctionnalité du PIC. À savoir : - L oscillateur : utilisation d un quartz ou d un circuit RC, plage de fréquence - Utilisation ou nom du Watchdog - Utilisation de la patte MCLR ou non - Validation ou non du Power-Up - Validation ou non du Brown-Out - Protection de la mémoire programme et de la mémoire EEPROM Ces bits sont programmés au moment du transfert du programme dans le PIC. Les Interruptions Un certain nombre d événements sont susceptible de générer des interruptions : fin de conversion de signal analogique, écriture en mémoire EEPROM terminée, débordement de, USART, SSP, changement d état d une entrée de port. Si votre programme comprend une routine de gestion de cette interruption, le déroulement normal s interrompt et la routine de gestion de l interruption est exécutée. Le gros avantage de ce mécanisme, c est que le microcontrôleur peut vaquer à ses occupations sans être obligé de scruter en permanence si telle ou telle action a eu lieu. Par exemple, si un clavier est raccordé au PIC, pas besoin de surveiller en permanence si une touche a été activée. Si c est le cas, le changement d état sur le port générera une interruption. Le PIC sera ainsi mis au courant qu un changement a eu lieu et exécutera les actions adéquates. C est un peu comme l alarme sonore de votre micro-onde : celui-ci vous signale par un BiiiP que le temps de cuisson est écoulé, pas besoin de rester les yeux rivés sur la vitre avec un chronomètre en main