ميكروكنترولر الموافقة المسبقة عن علم للمبتدئين

يوجد في السوق الحديثة عدد من العائلات وسلسلة من المتحكمات الدقيقة من مختلف الصانعين ، من بينهم التمييز بين AVR و STM32 و PIC. كل أسرة وجدت نطاقها الخاص. في هذه المقالة ، سأخبر المبتدئين عن ميكروكنترولر الموافقة المسبقة عن علم ، أي ما هو وما تحتاج إلى معرفته لتبدأ معهم.

ما هو الموافقة المسبقة عن علم

PIC هو اسم سلسلة من ميكروكنترولر المصنعة من قبل Microchip Technology Inc (الولايات المتحدة الأمريكية). اسم الموافقة المسبقة عن علم يأتي من وحدة تحكم واجهة المحيط.

ميكروكنترولر الموافقة المسبقة عن علم لديها بنية RISC. يستخدم RISC - مجموعة مختصرة من الإرشادات ، أيضًا في معالجات الأجهزة المحمولة. هناك عدد من الأمثلة على استخدامه: ARM, Atmel AVR وغيرها.

في عام 2016 ، اشترت شركة رقاقة رقاقة Atmel ، وهي شركة تصنيع وحدات التحكم AVR لذلك ، يقدم الموقع الرسمي ميكروكنترولر الأسرة و PIC و AVR.

عائلة

بين ميكروكنترولر الموافقة المسبقة عن علم 8 بت ، ويتكون من 3 عائلات التي تختلف في الهندسة المعمارية (عمق بت ومجموعة التعليمات).

• خط الأساس (PIC10F2xx ، PIC12F5xx ، PIC16F5x ، PIC16F5xx);

• متوسط ​​المدى (PIC10F3xx ، PIC12F6xx ، PIC12F7xx ، PIC16F6xx ، PIC16F7xx ، PIC16F8xx ، PIC16F9xx);

• متوسط ​​المدى المحسن (PIC12F1xxx ، PIC16F1xxx);

• الراقية أو PIC18 (18Fxxxx ، 18FxxJxx و 18FxxKxx).

وترد الخصائص في الجدول أدناه.

بالإضافة إلى ميكروكنترولر 8 بت ، تنتج رقاقة رقاقة 16 بت:

• PIC24F.

• DsPIC30 / 33F لمعالجة الإشارات.

يعمل ممثلو عائلة 16 بت بسرعات من 16 إلى 100 MIPS (تم إكمال ملايين التعليمات في الثانية). تجدر الإشارة والميزات:

• دورة الآلة - 2 دورات ؛

• قرار ADC - 16 بت ؛

• دعم عددًا من بروتوكولات الاتصال (UART و IrDA و SPI و I2S ™ و I2C و USB و CAN و LIN و SENT) و PWM والمزيد.

هناك أيضًا عائلة مكونة من 32 ميكروكنترولر - PIC32MX ، الملامح الرئيسية:

• تعمل على تردد يصل إلى 120 ميغاهيرتز.

• أداء ما يصل إلى 150 MIPS

• ADC: 10 بت ، 1 مللي ثانية (سرعة التكميل) ، حتى 48 قناة.

ما الموافقة المسبقة عن علم لتبدأ؟

المبتدئين يجب أن يبدأوا في إتقان ميكروكنترولر الموافقة المسبقة عن علم من خط 8 بت. بشكل عام ، تدعي الشركة المصنعة أن إحدى ميزات الأسرة بأكملها هي سهولة نقل البرامج من عائلة إلى أخرى وتثبيت عدد من النماذج.

واحدة من ميكروكنترولر الأكثر شعبية في بيئة راديو الهواة هو PIC16f628A. خصائصه التقنية هي كما يلي:

• هناك مولد على مدار الساعة المدمج. يمكنك ضبط العمل بتردد 4 أو 8 ميجاهرتز ؛

• 18 دبابيس ، منها 16 - الإدخال / الإخراج ، و 2 - السلطة ؛

• للعمل على ترددات تصل إلى 20 ميغاهيرتز ، يمكنك توصيل مرنان الكوارتز ، ولكن في هذه الحالة لا يوجد 16 ، ولكن تبقى 14 أرجل للإدخال / الإخراج ؛

• يوجد حرف F في العلامة ، مما يعني أنه يتم استخدام ذاكرة FLASH بسعة 2048 كلمة ؛

• تعليمات 14 بت ، 35 قطعة ؛

• 2 المقارنة ؛

• 4 المدخلات التناظرية.

• مدخلات PORTB لها مقاومات سحب.

• مؤقتين 8 بت و 16 بت واحد ؛

• دورة الآلة - 4 دورات من مرنان الكوارتز أو مذبذب داخلي) ؛

• 224 بايت من ذاكرة الوصول العشوائي ؛

• 128 بايت من EEPROM ؛

• USART - منفذ تسلسلي ؛

• مرجع الجهد الداخلي.

• مدعوم من 3.3 إلى 5 V.

أسباب شعبيتها هي انخفاض السعر والقدرة على مدار الساعة من مولد داخلي.

أي pinout من 16f628 هو مبين أدناه:

ويرد أدناه كتلة الدوائر الداخلية لهذا متحكم.

ما الذي يجب علي الانتباه إليه في المخطط في المقام الأول؟

هذا متحكم لديه اثنين من المنافذ PORTA و PORTB. يمكن استخدام كل دبوس ، كل منها كإدخال وإخراج ، وكذلك لتوصيل الأجهزة الطرفية أو تنشيط وحدات متحكم أخرى.

النظر في هذا الجزء من المخطط بتفصيل كبير.

على سبيل المثال ، يمكن أن تكون المنافذ RB0-RB3 - بمثابة تمثيلي. إذا لزم الأمر ، يتم توصيل مصدر الساعة بـ RA6 و RA7 (مرنان الكوارتز). يتم تكوين مخرجات متحكم أنفسهم في وضع الإدخال / الإخراج باستخدام سجل TRIS.

هناك أوامر لهذا النوع:

TRISA = 0 ؛ // يتم تعيين جميع دبابيس المنفذ A كمخرجات
TRISB = 0xff؛ // يتم تعيين جميع دبابيس المنفذ B كمدخلات
TRISA0 = 1 ؛ // لذلك يتم تعيين دبوس منفصل كمدخل (1) أو الإخراج (0)
TRISA5 = 1; / / هنا يتم تعيين الخرج الخامس للمنفذ A كمدخل

بشكل عام ، يتم تكوين أوضاع التشغيل ، وإدراج WDT (مؤقت الوكالة) ، واختيار مصدر الساعة من متحكم دقيق وما إلى ذلك باستخدام سجلات الأغراض الخاصة - SFR ، ويتم تخزين الذاكرة والبيانات في GFR - وبكلمات بسيطة ، وهذا هو ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة.

في ورقة البيانات الرسمية ، ستجد في الصفحات من 18 إلى 4 بنوك ذاكرة خاصة بسجلات SFR وسجلات الأغراض العامة GFR. معرفة السجلات مهمة ، لذلك قم بطباعة وتعلم الصفحات المشار إليها ورقة البيانات.

للراحة ، يتم تقديم هذه الجداول في شكل صور أدناه (ترقيم السجلات ، مثل كل شيء في الإلكترونيات الرقمية ، يبدأ من 0 ، وبالتالي فإن الرقم الرابع هو 3).

كيفية الاتصال وبأي لغة البرنامج؟

لتشغيل هذا متحكم ، يكفي لتطبيق زائد على Vdd وناقص إلى Vss. إذا كنت بحاجة إلى مرنان كوارتز ، فهو متصل بالدبابيس 16 و 15 (OSC1 و OSC2) في متحكم PIC16f628 ، لوحدات التحكم الأخرى ذات العدد الأكبر أو الأصغر من الدبابيس - انظر في ورقة البيانات. ولكن يجب الإشارة إلى هذه النقطة أثناء البرمجة والبرامج الثابتة.

الحديث عن قابلية وتزامن pinout - في 16f84A - هو مماثل ، وعلى العديد من الآخرين.

جزء من دارة بها مرنان خارجي متصل بـ pic16f628a:

هناك لغتان رئيسيتان لبرمجة ميكروكنترولر PIC - المجمّع و C ، وهناك لغات أخرى ، على سبيل المثال PICBasic ، إلخ. لا يزال بإمكانك تمييز لغة البرمجة المبسطة JAL (مجرد لغة أخرى).

على سبيل المثال ، فيما يلي برنامج "وميض LED" - وهو نوع من "Hello World" لوحدة التحكم PIC في C.

في السطر 1 ، يتم توصيل مكتبة متحكم PIC ، ثم يتم توصيل مكتبة برنامج التأخير.

في الوظيفة الرئيسية (الفراغية) ، يتم تعيين المعلمات الأولية في البداية ، تمامًا كما فعلنا في وظيفة إعداد الفراغ () - في مقالات حول اردوينو. ثم ، في السطور 11-16 ، يتم الإعلان عن حلقة لانهائية (1) ، يتم خلالها تنفيذ برنامج "وميض LED".

في المثال ، يتم قلب حالة المنفذ باستمرار ، أي إذا كان في "0" ، فسيذهب إلى "1" والعكس صحيح. في C لـ PIC ، توجد أوامر إدارة الأوامر التالية:

بورتا = 0 // يترجم جميع دبابيس المنفذ A إلى مستوى منخفض (سجل. 0)
PORTB = 0xff؛ // يترجم جميع دبابيس المنفذ B إلى مستوى عالٍ (سجل 1)
RB5 = 1 ؛ // دبوس الخامس من منفذ B مرتفع

يبدو أنه نفس البرنامج ، لكنني بالفعل بلغة JAL ، قمت بترجمته إلى تعليقات روسية من مطوري الأمثلة المدمجة في JALedit (بيئة التطوير).

هناك إغراء لاختيار JAL ، وقد يبدو الأمر أسهل بالنسبة لك. بالطبع ، يمكنك تنفيذ أي مشاريع عليها ، ولكن من وجهة نظر الفائدة لك كمتخصص ، إنها لغة عديمة الفائدة. يمكن تحقيق نتائج أكبر بكثير من خلال دراسة بناء الجملة ومبادئ البرمجة في لغة C (معظم اللغات المشابه حاليًا للغة C) أو Assembler هي لغة منخفضة المستوى ستجعلك تفهم كيف يعمل الجهاز وما يحدث في البرنامج في أي وقت معين.

كيف تعمل

إذا قلت تعميمًا كبيرًا للعمل مع أي متحكم دقيق ، فأنت تحتاج إلى:

1. محرر النص.

2. المترجم.

3. برنامج لتحميل البرامج الثابتة إلى متحكم.

وقد قرأت الكتب المدرسية القديمة ، حيث قام المؤلف ، الذي يعمل من تحت DOS ، بكتابة التعليمات البرمجية وتجميعها ووميضها باستخدام وسائل مختلفة. الآن ، بالنسبة لجميع أنظمة التشغيل الشائعة ، هناك بيئات تطوير ، متخصصة على حد سواء (لعائلة معينة من ميكروكنترولر أو عائلات من مصنع واحد) وعالمية (إما تحتوي على جميع الأدوات اللازمة ، أو أنها متصلة كمكونات إضافية).

على سبيل المثال ، في سلسلة من المقالات حول Arduino ، درسنا بيئة Arduino IDE ؛ وفيها كتبنا الكود وبمساعدتها "سكب" البرامج الثابتة في "حجر". بالنسبة إلى ميكروكنترولر الموافقة المسبقة عن علم ، هناك برامج مثل:

• MPASM - تستخدم للتطوير في لغة المجمع من رقاقة;

• MPLAB هو أيضًا IDE Microchip لوحدات التحكم PIC. وهو يتألف من العديد من الكتل للاختبار والتحقق من العمل مع الكود وتجميع البرامج والتنزيل إلى متحكم. هناك أيضًا نسخة من MPLAB X IDE - تتميز بوظائف رائعة ومبنية على نظام NetBeans الأساسي;

• MikroC هي بيئة عالمية (ليس فقط لـ PIKs) من أجل التنمية. كما يوحي الاسم ، يتم "شحذها" للبرمجة C ، وهناك أيضًا برامج مثل MikroBasic و MikroPascal للغات المقابلة;

• JALedit - مناسبة للغة JAL التي ذكرناها أعلاه;

• وعدد من الآخرين الأقل شهرة.

كيف وميض متحكم؟

هناك عدد من المبرمجين للمجهرات الدقيقة PIC. تعتبر رسميا PICkit. من 4 إصدارات. ولكن يمكنك وميض وعالمية ، على سبيل المثال ، TL866 (يدعم كل شيء تقريبًا قد يحتاجه أحد الهواة الإذاعيين المبتدئين ، بينما يكون رخيصًا جدًا).

يوجد أيضًا على الشبكة عدد من دارات المبرمجين المختلفة لبلدان جزر المحيط الهادئ ، سواء للعمل عبر منفذ COM:

لذلك هو عن طريق USB (في الواقع ، كوم أيضا ، فقط من خلال المحول على IC MAX232).

استنتاج

PIC16 ميكروكنترولر مناسبة للمشاريع البسيطة ، مثل الأتمتة البسيطة ، الفولتميتر ، ومقاييس الحرارة وغيرها من الأشياء الصغيرة. لكن هذا لا يعني أنه لا يمكنك القيام بمشاريع معقدة وكبيرة في هذه العائلة ، فقد قدمت مثالاً على سبب استخدامها في أغلب الأحيان. للحصول على فكرة عامة ، أوصي بمشاهدة بعض مقاطع الفيديو:

في مقال واحد ، من العبث النظر في مواضيع حول كيفية برمجة المتحكمات الدقيقة ، بغض النظر عن العائلة. لأن هذا هو كمية كبيرة جدا من المعلومات.