micro_II

Microcontrolador IISistemas Electrónicos

por

Fabián Inostroza

2 de septiembre de 2015

mailto:[email protected]

Contenido

2/39

1 Interrupciones

2 Timers

3 Módulos PWM

4 Módulo PWM mejorado

Interrupciones 3/39

Interrupciones

¿Qué son?

Interrupciones 4/39

Definición1

“Evento externo al proceso en ejecución que provoca un cambio enel flujo normal de ejecución de instrucciones; generalmente esprovocado por dispositivos externos a la CPU”

1De Design and Implementation of the FreeBSD Operating System

Polling vs Interrupciones

Interrupciones 5/39

Detectar canto de una señal

Polling..while(1){

pin = PORTA0;if( pin != pin_1 ){// bravo.. canto detectadofuncion_muy_util();

}pin_1 = pin;

}

Interrupciónvoid interrupt isr(){

funcion_muy_util();}

main(){config();while(1){// muchas cosas utiles

}}

Interrupciones PIC18F4550 (I)

Interrupciones 6/39

Múltiples fuentes de interrupciónUSART, USB, Timers, I2C, Pines, Comparadores

Tres bits controlan comportamiento de interrupcionesIPEN Activación de prioridad de interrupciones.

Si IPEN = 0, todas son consideradas de altaprioridad.

GIEH Activación de interrupciones de prioridad alta.Si IPEN = 0, activa interrupciones globales.

GIEL Activación de interrupciones de prioridad baja.Si IPEN = 0, activa interrupciones de periféricos.

Tres bits asociados a cada interrupciónXIE Activación de interrupciónXIP Prioridad de interrupciónXIF Flag de interrupción

Interrupciones PIC18F4550 (II)

Interrupciones 7/39

FIGURE 9-1: INTERRUPT LOGIC

TMR0IE

GIE/GIEH

PEIE/GIEL

Wake-up if in Sleep Mode

Interrupt to CPUVector to Location0008h

INT2IFINT2IEINT2IP

INT1IFINT1IEINT1IP

TMR0IFTMR0IETMR0IP

RBIFRBIERBIP

IPEN

TMR0IF

TMR0IP

INT1IFINT1IEINT1IPINT2IFINT2IEINT2IP

RBIFRBIERBIP

INT0IFINT0IE

PEIE/GIEL

Interrupt to CPUVector to Location

IPEN

IPEN

0018h

Peripheral Interrupt Flag bitPeripheral Interrupt Enable bitPeripheral Interrupt Priority bit

Peripheral Interrupt Flag bitPeripheral Interrupt Enable bitPeripheral Interrupt Priority bit

TMR1IFTMR1IETMR1IP

USBIFUSBIEUSBIP

Additional Peripheral Interrupts

TMR1IFTMR1IETMR1IP

High-Priority Interrupt Generation

Low-Priority Interrupt Generation

USBIFUSBIEUSBIP

Additional Peripheral Interrupts

GIE/GIEH

From USB Interrupt Logic

From USB Interrupt Logic

{No necesitan PEIE=1 cuando IPEN=0

Atención de interrupciones (I)

Interrupciones 8/39

Dos “vectores” de interrupción

PC<20:0>

Stack Level 1•

Stack Level 31

Reset Vector

Low-Priority Interrupt Vector

••

CALL, RCALL, RETURN,RETFIE, RETLW, CALLW,

21

0000h

0018h

8000h

7FFFh

On-ChipProgram Memory

High-Priority Interrupt Vector 0008h

Use

r M

em

ory

Spa

ce

Read ‘0’

1FFFFFh200000h

Boo

tloa

der

1000h

Usu

ario

// código queda en 0x0008?void interrupt HISR(){}

// código queda en 0x0018?void interrupt low_priority LISR(){}

Atención de interrupciones (II)

Interrupciones 9/39

Ejemplo de interrupción de Timer 0

Revisar flagLimpiar flagAtender interrupciónA veces es necesariorevisar si interrupción estáactiva

void interrupt HISR(){

if( TMR0IF ){TMR0IF = 0;// Atender interrupción

}}

Consideraciones prácticas (I)

Interrupciones 10/39

Interrupciones deben ser cortas!

Consideraciones prácticas (I)


delay() sin()cos()

exp()sqrt()pow()

log()

while(){}

Consideraciones prácticas (II)


Evitar llamar otras funciones dentro de ISR.Variables globales usadas en ISR deben ser declaradasvolatileDesactivar interrupciones si acceso a variable no esatómico y variable es modificada en ISR.volatile uint16_t x = 0;void interrupt HISR(){

if( TMR0IF ){TMR0IF = 0;x++;

}}void main(){

config();while(1){

if( PORTAbits.RA ){GIE = 0;x = 0;GIE = 1;

}}

}

Consideraciones prácticas (III)


// rutina de atención de interrupciónHISR: btfss INTCON,2; // TMR0IF==0?

goto i2u1_41goto i2u1_40

i2u1_41: goto i2l10; // ayayaii2u1_40:

// incrementar LSB de x, si resultado no// es cero, saltar siguiente instruccióninfsnz x;// incrementar MSB de xincf x+1;

i2l10: retfie f; // salir de interrupción

// main(){l602: // while(1){

btfss PORTA,0; // PORTAbits.RA0 == 1?goto u21;goto u20;

u21: goto l602;u20: clrf x; // borrar LSB de x

clrf x+1; // borrar MSB de xgoto l602

Interrupciones ATmega328P


Table 11-6. Reset and Interrupt Vectors in ATmega328P

VectorNo.Program

Address(2) Source Interrupt Definition

1 0x0000(1) RESET External Pin, Power-on Reset, Brown-out Reset and Watchdog System Reset

2 0x0002 INT0 External Interrupt Request 0

3 0x0004 INT1 External Interrupt Request 1

4 0x0006 PCINT0 Pin Change Interrupt Request 0

5 0x0008 PCINT1 Pin Change Interrupt Request 1

6 0x000A PCINT2 Pin Change Interrupt Request 2

7 0x000C WDT Watchdog Time-out Interrupt

8 0x000E TIMER2 COMPA Timer/Counter2 Compare Match A

9 0x0010 TIMER2 COMPB Timer/Counter2 Compare Match B

10 0x0012 TIMER2 OVF Timer/Counter2 Overflow

11 0x0014 TIMER1 CAPT Timer/Counter1 Capture Event

12 0x0016 TIMER1 COMPA Timer/Counter1 Compare Match A

13 0x0018 TIMER1 COMPB Timer/Coutner1 Compare Match B

14 0x001A TIMER1 OVF Timer/Counter1 Overflow

15 0x001C TIMER0 COMPA Timer/Counter0 Compare Match A

16 0x001E TIMER0 COMPB Timer/Counter0 Compare Match B

17 0x0020 TIMER0 OVF Timer/Counter0 Overflow

18 0x0022 SPI, STC SPI Serial Transfer Complete

19 0x0024 USART, RX USART Rx Complete

20 0x0026 USART, UDRE USART, Data Register Empty

21 0x0028 USART, TX USART, Tx Complete

22 0x002A ADC ADC Conversion Complete

23 0x002C EE READY EEPROM Ready

24 0x002E ANALOG COMP Analog Comparator

25 0x0030 TWI 2-wire Serial Interface

26 0x0032 SPM READY Store Program Memory Ready

Timers 15/39

Timers

¿Qué son?

Timers 16/39

Son contadores que sirven para:Contar eventosGenerar interrupción por:

overflowcomparación

Base de tiempo en módulos PWMIniciar conversion análogo-digital

PIC18F4550 dispone de 4 timersTimer0,1,3: 16 bitsTimer2: 8 bits

Contadores del PIC18F4550 solo cuentan hacia arriba

Timer 0

Timers 17/39

Configurable: 8 (T08BIT=1)o 16 bits (T08BIT=0)Preescaler de 8 bits

Reloj externo o internoInterrupción por overflowCanto ext. configurable

FIGURE 11-2: TIMER0 BLOCK DIAGRAM (16-BIT MODE)

Note: Upon Reset, Timer0 is enabled in 8-bit mode with clock input from T0CKI maximum prescale.

T0CKI pin

T0SE

0

1

1

0

T0CS

FOSC/4

ProgrammablePrescaler

Sync withInternalClocks

TMR0L

(2 TCY Delay)

Internal Data Bus

8

PSA

T0PS2:T0PS0

Set TMR0IFon Overflow

3

TMR0

TMR0H

High Byte

88

8

Read TMR0L

Write TMR0L

8

Activación del timer con T0ON=1

Como variar el periodo de esta interrupción?

Timer 1

Timers 18/39

16 bitsAcceso: 8 o 16 bitsPuede ser reloj de CPU

Reloj: externo o internoInterrupción por overflowPuede ser RTC

FIGURE 12-1: TIMER1 BLOCK DIAGRAM

T1SYNC

TMR1CS

T1CKPS1:T1CKPS0

Sleep InputT1OSCEN(1)

FOSC/4InternalClock

On/Off

Prescaler1, 2, 4, 8

Synchronize

Detect

1

02

T1OSO/T13CKI

T1OSI

1

0

TMR1ON

TMR1L TMR1High ByteClear TMR1

(CCP Special Event Trigger)

Timer1 Oscillator

Note 1: When enable bit, T1OSCEN, is cleared, the inverter and feedback resistor are turned off to eliminate power drain.

On/OffTimer1

Set TMR1IFon Overflow

Timer 2

Timers 19/39

FIGURE 13-1:TIMER2 BLOCK DIAGRAM

Comparator

TMR2 Output

TMR2

Postscaler

PrescalerPR2

2

FOSC/4

1:1 to 1:16

1:1, 1:4, 1:16

4T2OUTPS3:T2OUTPS0

T2CKPS1:T2CKPS0

Set TMR2IF

Internal Data Bus

8

ResetTMR2/PR2

88

(to PWM or MSSP)

Match

Activación del timer con T2ON=1

8 bitsPrescaler y postscaladorValor máx. controlable

Interrupción comparadorTimer usado para PWM

Periodo del Timer 2

Timers 20/39

Comparator

TMR2 Output

TMR2

Postscaler

PrescalerPR2

2

FOSC/4

1:1 to 1:16

1:1, 1:4, 1:16

4T2OUTPS3:T2OUTPS0

T2CKPS1:T2CKPS0

Set TMR2IF

Internal Data Bus

8

ResetTMR2/PR2

88

(to PWM or MSSP)

Match

T2CLK

m

n

TMR2 se incrementa en 1 por cada ciclo de reloj T2CLKSi TMR2 == PR2, TMR2 se resetea. Comparación en cadacicloT2CLK = Fosc/(4*m), m = valor del prescalerInterrupción TMR2 ocurre por cada n reseteos del TMR2,n = valor del postscaler

Periodo del Timer 2

Timers 20/39

Comparator

TMR2 Output

TMR2

Postscaler

PrescalerPR2

2

FOSC/4

1:1 to 1:16

1:1, 1:4, 1:16

4T2OUTPS3:T2OUTPS0

T2CKPS1:T2CKPS0

Set TMR2IF

Internal Data Bus

8

ResetTMR2/PR2

88

(to PWM or MSSP)

Match

T2CLK

m

n

TMR2 se incrementa cada

TT2CLK =4m

Foscs

Periodo del Timer 2

Timers 20/39

Comparator

TMR2 Output

TMR2

Postscaler

PrescalerPR2

2

FOSC/4

1:1 to 1:16

1:1, 1:4, 1:16

4T2OUTPS3:T2OUTPS0

T2CKPS1:T2CKPS0

Set TMR2IF

Internal Data Bus

8

ResetTMR2/PR2

88

(to PWM or MSSP)

Match

T2CLK

m

n

Para que llegue desde cero a PR2 (según el comparador) senecesitan

4m · (PR2+1)Fosc

s

Periodo del Timer 2

Timers 20/39

Comparator

TMR2 Output

TMR2

Postscaler

PrescalerPR2

2

FOSC/4

1:1 to 1:16

1:1, 1:4, 1:16

4T2OUTPS3:T2OUTPS0

T2CKPS1:T2CKPS0

Set TMR2IF

Internal Data Bus

8

ResetTMR2/PR2

88

(to PWM or MSSP)

Match

T2CLK

m

n

Ejemplo: PR2=4

T2CLK

TMR2 0 1 2 3 4 0

Comparaciones

TMR2 out

Periodo del Timer 2

Timers 20/39

Comparator

TMR2 Output

TMR2

Postscaler

PrescalerPR2

2

FOSC/4

1:1 to 1:16

1:1, 1:4, 1:16

4T2OUTPS3:T2OUTPS0

T2CKPS1:T2CKPS0

Set TMR2IF

Internal Data Bus

8

ResetTMR2/PR2

88

(to PWM or MSSP)

Match

T2CLK

m

n

Periodo de interrupciones del Timer 2

4mn · (PR2+1)Fosc

s

Ejemplo: Interrupción TMR0

Timers 21/39

void interrupt HISR(){if( TMR0IF ){

TMR0IF = 0;LATC1 ^= 1;

}}

void config(void){TRISC1 = OUTPUT;

T0CONbits.T0PS = 7; // preescaler = 16T08BIT = 0; // TMR0 de 16bits// periodo = 16*4/(65535+1)

T0CS = 0; // reloj internoPSA = 0; // usar preescaler

TMR0IE = 1; // act int timer0IPEN = 0; // sin prioridadTMR0ON = 1; // encender timer0

GIE = 1; // act int. globales}

Ejemplo: Interrupción TMR2

Timers 22/39

void interrupt HISR(){if( TMR2IF ){

TMR2IF = 0;LATC1 ^= 1;

}}

void config(void){TRISC1 = OUTPUT;T2CONbits.T2CKPS = 3; // preesc=16T2CONbits.T2OUTPS0 = 1; // postsc=16T2CONbits.T2OUTPS1 = 1; // postsc=16T2CONbits.T2OUTPS2 = 1; // postsc=16T2CONbits.T2OUTPS3 = 1; // postsc=16

PR2 = 255; // T=4*16*16*(255+1)/48e6

TMR2IE = 1; // act int timer2IPEN = 0; // sin prioridadTMR2ON = 1; // encender timer2

PEIE = 1; // act int. perifericosGIE = 1; // act int. globales

}

Módulos PWM 23/39

MódulosPWM

Intro

Módulos PWM 24/39

El PIC18F4550 tiene dos módulos PWMResolución máxima de 10 bits en ciclo de trabajoResolución de 8 bits para la frecuenciaUno de ellos es un PWM con más funciones

Se pueden configurar para otras funcionesComparadorCaptura de eventos

Pueden generar interrupcionesEn modo PWM utilizan el Timer 2Modo comparador se puede usar para generar frecuenciavariable

Módulo PWM simple

Módulos PWM 25/39

.

FIGURE 15-3: SIMPLIFIED PWM BLOCK DIAGRAM

CCPRxL

CCPRxH (Slave)

Comparator

TMR2

Comparator

PR2

(Note 1)

R Q

S

Duty Cycle Registers CCPxCON<5:4>

Clear Timer,CCPx pin andlatch D.C.

Note 1: The 8-bit TMR2 value is concatenated with the 2-bit internal Q clock, or 2 bits of the prescaler, to create the 10-bit time base.

CCPx

CorrespondingTRIS bit

Output

PR2

Pin CCPx

0

1

CCPRxH=CCPRxL

t

t

CCPRxHCCPRxLTMR2

Ciclo de trabajo

Módulos PWM 26/39

El periodo lo da el Timer 2, ver slide 20El ciclo de trabajo (en tiempo) está dado por

Duty Cycle =(4 · CCPRxL + CCPxCON<5:4>) · m

Fosc

Ignorando CCPxCON<5:4> tenemos 8 bits de resolución¿Por qué en la fórmula no se usa4 · CCPRxL + CCPxCON<5:4>+1?

Notar que bajo operación normal CCPRxL no debe sermayor a PR2, ¿por qué?

Configuración

Módulos PWM 27/39

1. Escribir PR2 de acuerdo al periodo deseado, ver slide 202. Escribir CCPRxL y CCPxCON<5:4> (CCPxCONbits.DCxB) de

acuerdo al ciclo de trabajo deseado3. Configurar el pin CCPx, CCP1 = RC2, CCP2 = RC14. Configurar el preescalador del Timer2 y activar el timer,

ver slide 205. Configurar módulo PWM

Si se usa CCP1, escribir 0 en CCP1CONbits.P1M (modo PWMsimple)Escribir 0b11xx en CCPxCONbits.CCPxM

6. Orden no tan importante

Ejemplo

Módulos PWM 28/39

void config(void){TRISC2 = OUTPUT;T2CONbits.T2CKPS = 3; // preesc=16PR2 = 76; // T=4*16*(76+1)/48e6, aprox 10 kHzTMR2ON = 1; // encender timer2CCPR1L = 76/2; // aprox 50% dutyCCP1CONbits.P1M = 0; // modo PWM simpleCCP1CONbits.CCP1M = 0b1100; // modo PWM

}void main(void){

config();uint8_t duty = 0, down = 0;while(1){

__delay_ms(5);CCPR1L = duty;if( down == 0 ){

duty++;if( duty == 76) down = 1;

}else{duty--;if( duty == 0) down = 0;

}}

}

Tarea

Módulos PWM 29/39

Programar el microcontrolador para que genereuna señal sinusoidal (+ o�set) usando el módulo

PWM e interrupciones.

Módulo PWM mejorado 30/39

MóduloPWMmejorado

Características


Generación de señales complementarias (medio puente)Generación de banda muertaPolaridad de señal configurableGeneración de señales para puente H (4 transistores)Se implementa solo en el módulo CCP1

Configuración (I)


Configuración es similar a modo PWM básico,adicionalmente se debe considerar:Seleccionar modo mejorado escribiendo enCCP1CONbits.P1MP1M=1 Modo puente completo, P1D modulada, P1A

activa, P1B y P1C inactivaP1M=2 Modo medio puente, P1A y P1B moduladas, con

banda muerta, P1C y P1D no usadasP1M=3 Modo puente completo, P1B modulada, P1C

activa, P1A y P1D inactiva

Configuración (II)


Seleccionar polaridad escribiendo enCCP1CONbits.CCP1MCCP1M=0xC0 P1A, P1B, P1C y P1D activas en alto (5v)CCP1M=0xC1 P1A y P1C activas en alto (5v), P1B y P1D

activas en bajo (0v)CCP1M=0xC2 P1A y P1C activas en bajo (0v), P1B y P1D

activas en alto (5v)CCP1M=0xC3 P1A, P1B, P1C y P1D activas en bajo (0v)En modo medio puente: seleccionar el ancho de la bandamuerta escribiendo en ECCP1DEL

Configuración: Medio puente


PIC18FX455/X550 FETDriver

FETDriver

V+

V-

Load

+V-

+V-

Standard Half-Bridge Circuit (“Push-Pull”)

P1A/RC2

P1B/RD5

Configuración: Puente completo


FIGURE 16-7: EXAMPLE OF FULL-BRIDGE APPLICATION

FETDriver

FETDriver

V+

V-

Load

FETDriver

FETDriver

QA

QB QD

QCPIC18FX455/X550

P1B/RD5

P1C/RD6

P1D/RD7

P1A/RC2

Configuración: Polaridad


FIGURE 16-2: PWM OUTPUT RELATIONSHIPS (ACTIVE-HIGH STATE)0

Period

00

10

01

11

SIGNALPR2 + 1

CCP1CON<7:6>

P1A Modulated

P1A Modulated

P1B Modulated

P1A Active

P1B Inactive

P1C Inactive

P1D Modulated

P1A Inactive

P1B Modulated

P1C Active

P1D Inactive

DutyCycle

(Single Output)

(Half-Bridge)

(Full-Bridge,Forward)

(Full-Bridge,Reverse)

Delay(1) Delay(1)

Configuración: Bandamuerta


Period

Duty Cycle

td

td

(1)

P1A(2)

P1B(2)

Period

(1) (1)

td = Dead-Band Delay

Note 1: At this time, the TMR2 register is equal to thePR2 register.

2: Output signals are shown as active-high.

Tiempo de banda muerta es múltiplo de un ciclo de instrucción

Banda muerta [s] =4 · ECCP1DEL

Fosc

Ejemplo: HB yDB (I)


void config(void){TRISC2 = OUTPUT;TRISD5 = OUTPUT;T2CONbits.T2CKPS = 3; // preesc=16PR2 = 76; // T=4*16*(76+1)/48e6, aprox 10 kHz

CCPR1L = 76/2; // aprox 50% duty

CCP1CONbits.P1M = 2; // modo PWM simpleCCP1CONbits.CCP1M = 0b1100; // modo PWMECCP1DEL = 100;TMR2ON = 1; // encender timer2

}

Ejemplo: HB yDB (II)


micro_II

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