Giới Thiệu Về PIC16F877A
Sơ đồ chân/Sơ đồ khối
Tổ chức không gian bộ nhớ
Bộ nhớ chương trình
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung lượng bộ nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và được phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3). Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (vì một lệnh sau khi mã hóa sẽ có dung lượng 1 word (14 bit).
Để mã hóa được địa chỉ của 8K word bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC<12:0>). Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector).
Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình, bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau.
Bộ nhớ dữ liệu
Các thông số cơ bản
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O.
❖ Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
o Timer0: Bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
o Timer1: Bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
o Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
o Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung.
o Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
o Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
o Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
o Đặc tính Analog: 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
o Hai bộ so sánh.
o Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
▪ Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
▪ Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần. Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
▪ Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)
▪ Watchdog Timer với bộ dao động trong.
▪ Chức năng bảo mật mã chương trình.
▪ Chế độ Sleep.
▪ Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
Quy trình phát triển ứng dụng trên Vi điều khiển
Ngôn ngữ lập trình
Hợp ngữ (Assembly): Đây là một tập hợp các mã gợi nhớ để thực hiện một chức năng nào đó. Hợp ngữ là ngôn ngữ lập trình gần với ngôn ngữ máy nhất và mỗi dòng vi điều khiển đều luôn có một tập lệnh hợp ngữ nhất định. Nhà sản xuất cũng bắt buộc phải có một trình biên dịch hợp ngữ dành riêng cho dòng vi điều khiển đó.
Ngôn ngữ cấp cao: Hầu hết các ngôn ngữ cấp cao dành cho các vi điều khiển đều dừng lại ở ngôn ngữ C. Tuy nhiên ở mỗi cấp độ khác nhau ngôn ngữ C cũng chia ra nhiều dạng khác nhau. Với PIC chúng ta có thể có những trình biên dịch ngôn ngữ C dành riêng như sau: CCS, Hi-Tech C, C18, C30, C33, .... Bộ trình biên dịch C18, C30, C33, … là bộ trình biên dịch được hãng Microchip thiết kế chuyên dụng để lập trình cho vi điều khiển PIC và nó được đưa ra khi một dòng vi điều khiển PIC nào đó ra đời. Chính vì đặc điểm này các trình biên dịch này rất phù hợp với việc lập trình cho dòng vi điều khiển mà nó hỗ trợ. Đây là một dạng ngôn ngữ thao tác trên phần cứng, có thể can thiệp vào cấp thanh ghi của vi điều khiển để quy định chức năng của từng module căn bản trong vi điều khiển. Đồng thời ngôn ngữ cũng hỗ trợ các hàm tính toán, cách khai báo, các cấu trúc lệnh của ngôn ngữ C căn bản. Điều này giúp người lập trình dễ dàng hơn rất nhiều so với việc sử dụng hợp ngữ mà vẫn đảm bảo hiểu rõ được cách thức làm việc của vi điều khiển ở mức thanh ghi.Mạch nạp
Các loại mạch nạp bản chất cũng chỉ là tạo ra được mức điện áp phù hợp trên các chân VSS, VDD, MCLR, để đưa PIC vào chế độ nạp, và truyền dữ liệu trên chân PGD và PGC cho PIC. Các mạch nạp thiết kế khác nhau chủ yếu là do khả năng điều chỉnh, và ổn định điện áp, và cách thức truyền dữ liệu vào PIC. Vì vậy, sự khác biệt chủ yếu giữa các mạch nạp, nằm ở chỗ nó có thể hỗ trợ nạp cho nhiều dòng PIC khác nhau hay không, ở khả năng điều chỉnh điện áp của PIC.
Một số lại mạch nạp:• Mạch nạp Olimex: PG1D, PG2C, PG3B, ICD1, ICD2, MCP_COM, MCP_USB
• Mạch nạp Microchip: PIC StartPlus, ICD2
• Mạch nạp GTP: GTP_Lite, GTP_USB
• Sản phẩm của PIC Việt Nam: PIC1 (cải tiến từ PG2C), PIC2 (cải tiến từ PG3B), PIC3 (cái tiến từ GTP_USB)...
Lập trình cho PIC trên PIC CCS
Cấu trúc chương trình
#include <def_877a.h>
#device *=16 ADC=8
#use delay(clock=20000000)
#use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_B5,rcv=PIN_B2,bits=9)
#use i2c(Master,Fast,sda=PIN_B1,scl=PIN_B4)
#int_xxx
xxx_isr()
{
// Code here
}
void Ten_chuong_trinh_con(Ten_Bien)
{
// Code here
}
void main()
{
// Enter code here!
}
Mô tả nội dung chương trình
#include def_877a.h //Files do người lập trình tạo ra, chứa khai báo về các thanh ghi trong PIC giúp cho viêc lập trình được dễ dang hơn ví dụ ta co thể gán
PORTB = 0xAA (chi tiết files này sẽ trình bày trong phần dưới đây)
#device *=16 ADC = 10 //Khai báo dùng con trỏ 8 hay 16 bit, bộ ADC là 8 hay 10 bit
#FUSES NOWDT, HS // Khai báo về cấu hình cho PIC
#use delay(clock=20000000) //Tần số thạch anh sử dụng
#use rs232 (baud=9600,…) //Khai báo cho giao tiếp nối tiếp RS232
#use i2c(master, SDA=PIN_C4,…) // Khai báo dùng I2C, chế độ hoạt động
#include <tên_file.c> //Khai báo các files thư viện được sử dụng ví dụ LCD_lib_4bit.c
#INT_xxx // Khai báo địa chỉ chương trình phục vụ ngắt
Void tên_chương_trình (tên_biến) {} // Chương trình chính hay chương trình con
Ví dụ
#include <def_877a.h>
#device *=16 ADC=8
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT
#use delay(clock=20000000)
void main()
{
// Thiet lap che do cho PORTB
PORTB = 0xFF;
While(1)
{
PORTB = 0;
delay_ms(250);
PORTB = 0xFF;
delay_ms(250);
}
}
Quy trình phát triển ứng dụng
Bước 1: Viết chương trình cho vi điều khiển sử dụng ngôn ngữ Assembly hoặc C...
Bước 2: Biên dịch chương trình và tạo file Hex (dùng để nạp cho vi điều khiển).
Bước 3: Sử dụng mạch nạp để nạp file Hex xuống vi điều khiển.
