CAPÍTULO II (parte 2)

El MICROCONTROLADOR PIC12F675 DE LA INDUSTRIA MICROCHIP

                                                     

Registros de Funciones Especiales (Special Function Registers, SFR)

Los Registros de Funciones Especiales son utilizados por la CPU y las funciones periféricas para controlar la operación deseada del dispositivo. Estos registros son estáticos (inamovibles) en la memoria RAM, y están ubicados distribuidos en dos bancos de memoria; como se muestra a continuación:

BANCO 0		BANCO 1
00h	Indirect Addresing	Indirect Addresing	80h
01h	TMRO	OPTION_REG	81h
02h	PCL	PCL	82h
03h	STATUS	STATUS	83h
04h	FSR	FSR	84h
05h	GPIO	TRISIO	85h
06h			86h
07h			87h
08h			88h
09h			89h
0Ah	PCLATH	PCLATH	8Ah
0Bh	INTCON	INTCON	8Bh
0Ch	PIR1	PIE1	8Ch
0Dh			8Dh
0Eh	TMR1L	PCON	8Eh
0Fh	TMR1L		8Fh
10h	T1CON	OSCCAL	90h
11h			91h
12h			92h
13h			93h
14h			94h
15h		WPU	95h
16h		IOC	96h
17h			97h
18h			98h
19h	CMCON	VRCON	99h
1Ah		EEDATA	9Ah
1Bh		ERADR	9Bh
1Ch		EECON1	9Ch
1Dh		EECON2	9Dh
1Eh	ADRESH	ADRESL	9Eh
1Fh	ADCON0	ANSEL	9Fh
20h - 5Fh	Registros de propósito general (64 bytes)	Accesos desde 20h-5Fh	A0h - DFh
60h - 7Fh	Rango de memoria no implementado	Rango de memoria no implementado	E0h - FFh
BANCO 0		BANCO 1

En lo adelante nos ocuparemos en la descripción de los registros más importantes para trabajar con PicBasic, ya que este lenguaje de programación no requiere, como en el caso del lenguaje Assembler, del conocimiento estricto de los registros del microcontrolador. No quiere decir esto que el programador no vea necesario el conocer con amplitud el dispositivo que utilizará en su diseño. Cuanto más sabemos del funcionamiento de un dispositivo, tanto más podríamos aprovechar sus recursos con eficiencia. La mejor manera de conocer un chip es estudiando la hoja de datos (datasheet) de su fabricante, en donde se encontrarán detalladas todas las informaciones referentes.

CONFIG: CONFIGURATION WORD (ADDRESS: 2007h)

BG1

BG0

-

-

-

CPD

CP

BODEN

MCLRE

PWRTE

WDTE

FOSC2

FOSC1

FOSC0

Bit 13

Bit 12

Bit 11

Bit 10

Bit 9

Bit 8

Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

Los tres bits FOSC0, FOSC1 y FOSC2 permiten seleccionar el tipo de oscilador que se va a usar, ya sea RC, a cristal o resonador, o una señal proveniente de un oscilador exterior. De acuerdo al código de tres dígitos que se configure se obtendrá lo siguiente:

111 = oscilador RC: Función CLKOUT en el pin GP4/OSC2/CLKOUT, ​​RC en GP5/OSC1/CLKIN 

110 = oscilador RC: funcionalidad E/S en el pin GP4/OSC2/CLKOUT, ​​RC en GP5/OSC1/CLKIN

101 = oscilador INTOSC: Función CLKOUT en GP4 pin/OSC2/CLKOUT, ​​la función de E/S en GP5/OSC1/CLKIN

100 = oscilador INTOSC: la función S en GP4 pin/OSC2 / CLKOUT, ​​la función de E/E/S en GP5/OSC1/CLKIN

011 = CE: funcionalidad E/S en el pin GP4/OSC2/CLKOUT, ​​CLKIN en GP5/OSC1/CLKIN

010 = oscilador HS: Alta velocidad de cristal/resonador en GP4/OSC2/ LKOUT y GP5/OSC1/CLKIN

001 = oscilador XT: Cristal/resonador en GP4/OSC2/CLKOUT y GP5/OSC1/CLKIN

000 = oscilador LP: cristal de baja potencia en GP4/OSC2/CLKOUT y GP5/OSC1/CLKIN 

WDTE (Watchdog Timer Enable) Con 1 lógico se habilita el temporizador del perro guardián, el cual provocará un reset cada cierto tiempo, según se haya programado,  para impedir que el programa se ‘cuelgue’; es decir, que no entre en un bucle infinito que no lleve a nada. Generalmente se deja sin función por lo delicado de su uso.

PWRTE (Power Up Timer Enable) Con 0 lógico se habilita el temporizador de encendido, el cual, luego de ser energizado, mantiene inactivo el microcontrolador por unos 72 milisegundos.

MCLRE (Master Clear Enable) Habilitador de limpiador maestro, que con 1 lógico se activa para que el pin GP3 funcione como master clear; y con 0 el pin GP3 funciona como entrada digital.

BODEN (Brown-out Detect Enable) Se activa con 1 lógico para permitir un reset (reposición) automático cuando el voltaje de alimentación del dispositivo cae por debajo de lo previsto por el fabricante. Es conveniente que su uso vaya acompañado con la activación del PWRTE, para que también se provoque un retardo del encendido.

CP (Code Protection, código de protección) y CPD (Code Protection Data,  código de protección de datos) son dos bits que se activan con 0 lógico para proteger de sabotaje el código. También se puede activar o desactivar a través del software del dispositivo programador.

BG1 y BG0 son los bits de calibración de banda prohibida de tensión para BOD y POR. Con 00 se elige menor tensión de banda prohibida (Lowest bandgap voltage), y con 11 se elige mayor tensión de banda prohibida (Highest bandgap voltaje).

Para trabajar con PicBasic es suficiente hacer lo que se muestra en este ejemplo:

Observemos que el programa arranca realizando primero los arreglos necesarios en el registro CONFIG; y se digita ASM (assembler) para indicar que a continuación se escribirá en lenguaje Assembler y no en Basic como se supone requiere el software editor. Ahí se declara, separando por coma, que el dispositivo al cual se instalará el programa es el PIC12F675, que el oscilador RC (resistor-capacitor) es interno y sin salida exterior, que el perro guardián (Watchdog) estará apagado, y que estarán encendidos el master clear, el power timer y la protección del código. Para volver al lenguaje Basic se escribe ENDASM (fin del assembler).

CMCON: REGISTRO CONTROL DEL COMPARADOR (DIRECCIÓN: 19h)
-	COUT	-	CINV	CIS	CM2	CM1	CM0
Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0

Al registro CMCON (control del comparador), ubicado en la dirección 19h del banco 0, se le carga el número 7 decimal (00000111 en numeración binaria) para desactivar el uso del comparador operacional. Esto se hace para impedir que interfiera en el funcionamiento compartido de los pines 5, 6 y 7 del chip. En la gráfica de abajo encontramos los ocho modos de configuración disponibles. El modo seleccionado es el número siete (111), el último color naranja, porque desconecta totalmente el comparador y que, para eliminar interferencias, aterriza sus entradas.

Cuando el comparador está en uso, el bit 3 del registro CMCON, (CIS, comparator input switch) es el interruptor que se utiliza para seleccionar  con ‘0’ la entrada inversora de señal (GP1/CIN-) o con ‘1’ la entrada no inversora de señal (GP0/CIN+) en los modos 5 (101 en binario) y 6 (110 en binario) solamente.

Colocando un cero en el bit 4 (CINV, comparator output inversión) la salida del comparador no es invertida; en cambio, si en su lugar se coloca un uno, la salida sufre una inversión de fase.

El bit 6, COUT (comparator output) permite leer (no escribir) el resultado de la salida del comparador. Por tanto,

                 Cuando CINV = 0:                            Cuando CINV = 1:

                 1 = VIN+ > VIN-                               1 = VIN+ < VIN-

                 0 = VIN+ < VIN                                 0 = VIN+ > VIN

En el registro TRISIO se configuran los pines del microcontrolador como entradas (cargando un uno) o como salidas (cargando un cero). En el ejemplo se ha cargado 11111011 (en decimal: 251) para activar  como salida sólo el pin 5, GP2. Las demás quedan como entradas.

TRISIO: REGISTRO TRIESTADOS CONTROL DE LOS PINES GPIO (DIRECCIÓN: 85h)
-	-	TRISIO5	TRISIO4	TRISIO3	TRISIO2	TRISIO1	TRISIO0
Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0

Configurar este registro en Basic no es necesario si se usan las instrucciones Low y High, como se muestra en el ejemplo, ya que estas convierten el pin automáticamente como salida. La diferencia está en que, si se configuran previamente los pines que funcionarán como entradas y como salidas, se puede usar, indiferentemente, el modo directo GPIO.2 = 0 en lugar de Low GPIO.2 y GPIO.2 = 1 en lugar de High GPIO.2 que demandan menos recursos de memoria.

Otro modo para poner en nivel bajo o en nivel alto una salida, o todas las salidas simultáneamente del microcontrolador que estamos estudiando (PIC12F675), es cargando directamente el código correspondiente en el registro GPIO que controla el estado lógico de los pines; como muestra el ejemplo, en este caso para eliminar la posibilidad de que un pin inicie en alto por error.

GPIO: REGISTRO CONTROL GPIO (DIRECCIÓN: 05h)
-	-	GPIO5	GPIO4	GPIO3	GPIO2	GPIO1	GPIO0
Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0

Observe bien que todos los comentarios y aclaraciones del programa están precedidos por una coma (,) o por punto y coma (;) para indicarle al compilador que esos renglones no son parte de la edición del programa.

Configurar el registro ANSEL es de vital importancia para hacer que los pines funcionen como digitales o como analógicos.

ANSEL: REGISTRO SELECTOR PINES ANALÓGICOS/DIGITALES (DIRECCIÓN: 9Fh)
-	ADCS2	ADCS1	ADCS0	ANS3	ANS2	ANS1	ANS0
Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0

Aplicando 1 lógico desde el bit 0 (ANS0) hasta el bit 3 (ANS3) de dicho registro se configuran como entradas analógicas los pines 3, 5, 6 y 7 del microcontrolador, siempre que se hayan configurado en TRISIO como entradas. Y si se coloca 0 lógico se configuran como entradas o salidas digitales.

Del bit 4 al bit 6 se selecciona la frecuencia del reloj de conversión A/D (analógico/digital) aplicando un número binario de 3 bits conforme a las siguientes opciones:

ADCS<2:0>  (Bits selectores del reloj de conversión A/D)

000 = Fosc/2

001 = Fosc/8

010 = Fosc/32

x11 = FRC (Reloj derivado de un oscilador RC interno = 500 kHz máximo)

100 = Fosc/4

101 = Fosc/16

110 = Fosc/64

Nótese que a excepción de la opción x11 cuya frecuencia de reloj para el convertidor A/D proviene del oscilador RC interno (si no se usa cristal, sólo este oscilador RC), las demás opciones son producto de dividir por un múltiplo de 2 la frecuencia del oscilador a cristal (cuando se usa dicho oscilador).

Ya configurados los registros que necesitamos, se crea una etiqueta INICIO: como un punto de partida y de retorno de la rutina de ejecución del programa. Observe que puede elegir cualquier nombre corto, en cualquier idioma siempre que no sea una instrucción Basic, y a la cual se le agregan dos puntos (:) al final. En Assembler no son necesarios los dos puntos.

Las explicaciones de la rutina que procura encender y apagar un diodo LED por el pin 5 del microcontrolador están bastantes claras. Tanto en lenguaje PicBasic como en Assembler se coloca END al final del programa para que el compilador entienda que ahí termina todo, que no hay nada más.

El siguiente esquema presenta las conexiones necesarias para hacer funcionar el microcontrolador parpadeando un diodo emisor de luz (LED) por el pin 5 (GPIO 2).