Curso de microcontroladores capitulo 03
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El documento describe un circuito y programa bootloader que permiten programar PIC16F87X de forma más rápida. El circuito incluye un PIC16F876, cristal, MAX232 y conector DB-9 para conectar al PC. El programa bootloader carga el código hexadecimal del programa de usuario a través de la USART, reduciendo el tiempo de programación. Al pulsar el reset, el bootloader recibe el código; de lo contrario ejecuta el programa de usuario.
Curso de microcontroladores capitulo 03
- 1. S i habéis utilizado un programador por el puerto serie del ordena- dor para programar los PIC16F87X, utilizando el maravilloso software libre IC- Prog, habréis comprobado que el tiempo de carga del PIC16F876, por ejemplo, que tiene 8K es de varios minutos que se hacen interminables, sobretodo cuando estamos programando y depu- rando programas. Lo que presentamos en este curso es un circuito que a través de la USAR de los PIC 16F87X es capaz de ponerse en comuni- cación con ellos y cargar en la memoria de programa el código hexadecimal del programa que queremos que se ejecute. Esto reduce considerablemente el tiempo de programación ya que solo carga los códigos del pro- grama que queremos cargar. La placa que hemos diseñado además de utilizarla como pro- gramadora, se puede utilizar como placa de desarrollo, ya que se dispone de acceso a todos y cada uno de los pines del micro- controlador a través de la tira de postes para circuito impreso macho acodados y dispone de un circuito oscilador a cristal en nuestro caso a 4 MHz, tal y como se puede ver en el circuito de la Figura 1. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO El circuito consta de un microcontrolador PIC16F876 al que se le han conectado un cristal de cuarzo de 4MHz y los condensadores de desacoplo de 27 pF y un pulsador que cuando se activa pone un nivel bajo en la entrada MCLR para provocar un RESET del sistema. Además para poder conectar la USART del microcontrolador al ordenador, se ha utilizado un circuito adaptador de niveles MAX232, tal y como indica el fabricante en sus notas de aplicación, y por último se le ha dotado de un conector acodado DB-9 macho para poder conectar el circuito al puerto serie CURSO DE MICROCONTROLADORES PIC16F87X (...y III) CURSO DE MICROCONTROLADORES PIC16F87X (...y III) Fernando Remiro Domínguez Profesor de Sistemas Electrónicos IES. Juan de la Cierva www.terra.es/personal/fremiro MICROCONTROLADORES 54RESISTOR Programador para PIC16F87X con bootloader. Curso microcontroladoresPAGS 27/12/02 10:01 Página 54
- 2. del ordenador. El cable de conexión debe ser un modem nulo, es decir, un cable que solo necesita la línea de masa conectada al terminal 5 de los dos conectores y se cruzan las líneas 2 de un extremo (RxD) con la 3 del otro (TxD) y viceversa. Ver el diagrama de conexión de la Figura 3. Además la placa dispone de un conector ARJ11, conectado a las líneas MCLR, RB3, RB6 y RB7 del microcontrolador, lo que permite realizar la conexión a un módulo ICD (Depurador en circuito), que como veremos es una herramienta de bajo costo que conectada al PC y en el mismo entorno del MPLAB, permite la visualización de los registros del microcontrolador en los puntos de ruptura que se establezcan. Pudiéndose ejecutar los programas en tiempo real o en modo paso a paso. Figura 1.- circuito de la placa de desarrollo y de programación con el bootloadaer VSS VDD VCC VCC VCC VCC VCC VCC VSS VCC RC2 TXPC RC7 RC6 RB7 RB3 RA5 RC7 RC6 RC5 RC4 RC3 RC2 RC1 RC0 RA0 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 RA4 RA3 RA2 RA1 RB6 MCLR MCLR RC7 RC6 RB3 MCLR RB0 RC3 RA3 RC5 RB1RA5 RA2 RB2 RB6 RA1 RC1 RC0 RA0 RC4 RB4 RB5 RB7 RA4 RXPC RXPC TXPC R2 100 R1 10K J1 CON6 1 2 3 4 5 6 C5 1uF C2 1uF C3 1uF C1 1uF C8 0.1u P1 DB9 5 9 4 8 3 7 2 6 1 C4 1uF U1 MAX232 1 2 3 6 4 5 14 13 12 11 9 10 8 7 15 16 C1+ V+ C1- V- C2+ C2- T1OUT R1IN R10UT T1IN 9 10 8 7 GND VCC U2 PIC16F873 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 18 17 16 15 20 19 8 MCLR/VPP RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2 RA3/AN3/VREF RA4/TOCKI RA5/SS/AN4 OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT RC0/T1OS0/T1CKI RC1/T1OS1/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0/INT RC7/RX/DT RC6/TX/CK RC5/SDO RC4/SDI/SDA VDD VSS VSS SW1 RESET J2 CON25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 E1 ESP C6 27pF C7 27pF X1 4MHz CONECTOR RJ11 DEBUGE Figura 2.- Conexión del ICD a la placa de desarrollo. Figura 3 .- Cable de conexión MODEM nulo para la conexión de la placa de desarrollo con el PC. Curso microcontroladoresPAGS 27/12/02 10:01 Página 55
- 3. COMO UTILIZAR EL PROGRAMA BOOTLOADER 1. En primer lugar debemos obtener el programa en la siguiente web http://www.ehl.cz/ pic/pic_e.htm , donde también se puede obtener el PIC donwloa- der V1.8. 2. Abrir el proyecto bootldr.pjt utilizando el programa Microchip MPLAB y cambiar los parámetros de la sección de usuario marcados dentro del ensamblador con las mar- cas <<<, tal y como se muestra en la Tabla 1, en la que hemos fijado el microcontrolador PIC16F876, con un oscilador de 4MHz, una velocidad de transmisión de 9600 baudios y utiliza el pin 7 del PORTB como señal de disparo para ejecutar el bootloader cuando está a nivel bajo y correr el programa de usuario cuando está a nivel alto. Por tiempo entra en el programa de usua- rio después de haber pasado 0,3 segundos sin recibir la palabra de IDENTIFICA- CIÓN. 3. Si se modifica alguno de los parámetros anteriores, debe- mos de volver a compilar el programa bootldr.asm. 4. Programar el microcontrola- dor con el archivo bootldr.hex utilizando cualquier progra- mador de los que ya se han visto en esta Revista, por ejemplo el que el que aparece en el módulo de aprendizaje de microcontroladores PIC que apareció en el número 189. Poniendo los bits de con- figuración para que el micro- controlador trabaje en la apli- cación. 5. Recompilar el programa de la aplicación para que no borre el bootloader. El bootloader usa los 256 bytes de la parte alta de memoria de programa (0x1F04-0x1FFF). Llegado a este punto lo más aclaratorio es ver un ejemplo con un programa que utiliza este método de carga del pro- grama de usuario en el micro- controlador. El programa TMR0_1.asm es un programa ejemplo que uti- liza una temporización utili- zando TMR0 sin utilizar las interrupciones. Realiza una temporización de 32,77 ms que se emplea para hacer par- padear los diodos LED pares o impares respectivamente conectados al PORTB. En el código de este programa con separados por un ";" (es decir, como un comentario) se encuentran las instrucciones de salto a INICIO que utiliza- ríamos con un programador convencional. Y al final del programa, en la posición de memoria 0x1F00 hemos escrito: MICROCONTROLADORES 56RESISTOR ;============================ Sección fijada por el usuario ========================== list p=16f876 ; <<< fijar el tipo de microcontrolador ;Poner el mismo microcontrolador en el proyecto #include <p16f876.inc> ; <<< poner el archivo *.inc del microcontrolador seleccionado #define FOSC D'4000000' ;<<< Poner la frecuencia del cuarzo (Hz), max. 20 MHz #define BAUD D'9600' ;<<< poner la velocidad de transmisión (Bd) #define BAUD_ERROR D'4' ;<<< Poner la tasa de error (%) #define TIME ;<<< Poner el método inicio del bootloader PIN/TIME/AUTO ;Disparo por puesta a nivel bajo de la señal de disparo ;TIME Inicia la recepción del byte de IDENT después el RESET #define POR PORTB ;<<< solo para el PIN – del puerto en juego PORTB/PORTC/PORTD/PORTE #define PORT_BIT 7 ; <<< solo para el pin PIN – poner el bit de la línea seleccionada 0/1/2/3/4/5/6/7 #define TIMEOUT D'3' ; <<< solo para el TIME – fijar el tiempo(0.1 s), max. 25.5 s ;============ Fin de la sección fijada por el usuario ==================================== Tabla 1.- Sección del programa bootloader que debe fijar el usuario. ORG 0x1F00 bcf PCLATH,4 ;Selecciona el banco 0 de memoria bcf PCLATH,3 goto INICIO Curso microcontroladoresPAGS 27/12/02 10:01 Página 56
- 4. Es decir, en las posiciones de memoria 0x1F00-0x1F03, escri- bimos un salto largo de 14 bits a la posición de memoria INICIO, que está en el banco cero de memoria de programa. Esto últi- mo debe verificarse si se utiliza un compilador en C. 6. Recompilar el programa de la aplica COMO REALIZAR LA CARGA EN EL MICROCONTROLADOR 1. En primer lugar se conecta la placa de desarrollo al PC mediante un cable de modem nulo, tal y como se comento anteriormete. 2. Para realizar la carga del pro- grama de usuario, vamos a utilizar un programa de "carga" freware, se trata del PIC downloader de Petr Kolomaznik y que hemos con- MICROCONTROLADORES 57RESISTOR ;**************************************************************************** ; Programa TMR0_1.ASM Fecha : 7- Mayo-2002 ; Este programa utiliza una temporización utilizando TMR0 sin utilizar las interrupciones. ;Se realiza una temporización de 32,77 ms que se emplea para hacer parpadear los diodos LED ; pares o impares respectivamente conectados al PORTB ; Programa preparado para cargar con el PIC downlader ; Revisión : 0.1 Programa para PIC16F87X ; Velocidad del Reloj: 4 MHz Reloj Instrucción: 1 MHz = 1 uS ; Perro Guardián: Deshabilitado Tipo de Reloj : XT ; Protección del código: OFF ;***************************************************************************** List p=16F876 ;Tipo de procesador include "P16F876.INC" ;Definiciones de registros internos ;ORG 0x00 ; Inicio del programa en ;goto INICIO ORG 0x05 ;salva el vector de Interrupciones INICIO bcf STATUS,RP1 bsf STATUS,RP0 ; Banco 1 movlw b'11010111' ; Valor a cargar en OPTION_REG movwf OPTION_REG ; predivisor 256 asignado a TMR0 clrf TRISB ; PORTB como salida bcf STATUS,RP0 ; Banco 0 clrf PORTB ; Apaga los LEDS del PORTB BUCLE movlw b'01010101' movwf PORTB ; Enciende los LED impares del PORTB call RETARDO ; Llamada a subrutina de RETARDO movlw b'10101010' movwf PORTB ; Enciende los LED pares del PORTB call RETARDO goto BUCLE RETARDO clrf TMR0 ; TMR0 = 0 y empieza su incremento EXPLORA btfss TMR0,7 ; Es el bit 7 de TMR0=1? goto EXPLORA ; No ha llegado TMR0 a 128 Decial return ; Ha llegado TMR0 al valor 128D y retorna ; al programa principal ORG 0x1F00 bcf PCLATH,4 ;Selecciona el banco 0 de memoria bcf PCLATH,3 goto INICIO ;Salta a INICIO END Tabla 2.- Programa TMR0-1.asm para cargar con el bootloader. Curso microcontroladoresPAGS 27/12/02 10:01 Página 57
- 5. seguido en la web http://www.microchipc.com/ . Una vez instalado, al ejecutar- lo, aparece una pantalla como la que se muestra en la Figura 5. 3. Seleccionamos la velocidad de transmisión en baudios, en nuestro caso 9600, el puerto serie de comunicación, en el ejemplo hemos seleccionado el COM2 y buscamos el nom- bre del programa en código hexadecimal que queremos cargar en el microcontrolador, TMR0-1.hex. Este programa tiene las siguientes teclas de función rápida: F2 - Búsqueda F4 - Escribir ESC - Cancelación F10 - Salida 4. Seguidamente se pulsa el botón de RESET y el progra- ma se carga en el microcon- trolador PIC. Según se va rea- lizando la carga, aparece un indicador de carga (línea azul) y al finalizar la carga suena una señal acústica. 5. Si volvemos a actuar manual- mente sobre el pulsador de RESET, se ejecutará el pro- grama de usuario. MICROCONTROLADORES 58RESISTOR Salto al Bootloader Espacio de memoria, para cargar los programas transmitidos Salto al programa de usuario Código del Bootloader 0x1FFF 0x1F04 0x1F00 0x0004 0x0000 El Bootloader utiliza las 4 primeras posiciones (0x0000-0x0003) Espacio disponible para el programa del usuario (0x0004-0x1EFF) Primeras 4 posiciones para el usuario (0x1F00-0x1F03) Código del programa Bootloader (0x1F04-0x1FFF) Figura 4.- Mapa de memoria del Bootloader para un microcontrola- dor de 8KBytes. Figura 5.- Apariencia de la pantalla que aparece al ejecutar el programa PIC dowloader. Características del programa PIC dowloader 1.8 : q Compatible con el bootloader de HI-TECH's o de Shane Tolmie para los microcontroladores PIC16F87x q Funcionamientos bajo Windows 9x/ME/NT/2000 q Selección de la velocidad a partir del 2400 a 56000 Bd q Selección del puerto serie entre el COM1-6 q Trabaja con datos de EEPROM en el archivo hexadecimal q No envía la palabra de los configuración a la posición 0x2007 o palabra de la identificación desde el bootloader q Mantiene las últimas configuraciones q Se incluye el código de fuente q El downloader del PIC se controla al realizar una señal de dispa- ro del RESET en el microcontrolador q Se trabaja en ensamblador para todos aquellos programadores que no utilizan el lenguaje C. El bootloader es muy fácil de recom- pilar para otros microcontroladores actualizando el pin/tieme y la frecuencias del cristal de cuarzo. Solo se necesita el programa MPLAB de Microchip que también es gratuito. q Se puede obtener en las siguientes webs: (http://www.ehl.cz/pic/) (http://www.microchipc.com/) Curso microcontroladoresPAGS 27/12/02 10:01 Página 58