ESERCITAZIONE # 3

USO dei PORT come ingressi e uscite digitali

Oltre a comandare carichi in uscita, i port degli embedded possono essere configurati come ingressi digitali, ovvero per ricevere segnali a livello logico.

Per le ragioni già indicate nell' esercizio precedente, i default dopo il reset configurano i port come ingressi digitali o ingressi analogici.
Quindi, se utilizziamo un port in cui non sono presenti funzioni analogiche, dopo il reset tutti i pin del port saranno disponibili come ingressi digitali.
Se, invece, utilizzeremo un port con funzioni analogiche, sarà necessario escluderle per poter usare i pin in modo digitale.

Il nostro esercizio prevede di collegare un LED al bit 0 di PORTC e un pulsante al bit 0 di PORTB.
Al momento della pressione del pulsante il LED si accenderà e rimarrà acceso fino a che il pulsante è premuto.

Nota: per semplificare al massimo questo esercizio, non si tiene conto dei rimbalzi del pulsante per cui se questi sono presenti in modo massiccio, in effetti il LED verrà azionato on/off fino al termine dei rimbalzi.
La durata di questi rimbalzi è dell' ordine dei millisecondi e quindi non visibile a occhio, ma solo attaverso uno strumento come un oscilloscopio.
Questo effetto spiacevole può venire semplicemente eliminato con un semplice algoritmo, detto debounce software o con un hardware aggiuntivo (debounce hardware), che saranno oggetto di un' altra esercitazione successiva.
per ora, ci limitiamo a prendere atto del fenomeno e tenere a mente la sua esistenza.

Il LED è posti tra il pin e il gnd (Vss, massa) con la rispettiva resistenza in serie e quindi saranno accesi quando il pin, configurato come uscita, sarà portato a livello 1.
Il pulsante è collegato tra il pin e la Vss con una resistenza di pull-up verso la Vdd; questa, per PORTB, è ridondante, in quanto su questo port si possono attivare pull-up integrati. Però, questo è possibile solo su PORTB, mentre qualsiasi altro pin richiederà il pull-up esterno. 

Ovviamente, dovendo visualizzare il risultato, il progetto imposta Pickit3 come debugger e viene utilizzata la Uniboard, direttamente alimentata a 5V dal Pickit.

Si dovranno semplicemente collegare il pin PC0 ad un dei LED della scheda, mentre si collegherà a PB0 il pulsante.
Questo pulsante può essere benissimo quello del RESET, che non viene usato durante l' esercizio.

Il Pickit è inserito direttamente nella spina ICSP/ICD e permette un debug passo passo delle istruzioni.

Ovviamente sarà possibile utilizzare Pickit2 senza variazioni se non la diversa impostazione nell' ambiente MPLAB; oppure anche REAL ICE o ICD, sempre con il semplice cambio nel setup di MPLAB, tenendo presente che non tutti i tools sono in  grado di alimentare l' hardaware. Inoltre è sempre possibile utilizzare SIM senza alcun hardware o debugger collegato.

Una descrizione particolareggiata delle funzioni dei PORT è consultabile qui.

Per chi non avesse chiare le connessioni, qui trova una pagina dedicata.

L' esercizio richiede le seguenti risorse:

• MPLAB IDE installato
• Pickit3 (o Pickit2)
• 28-40pin UniBoard con PIC18F2321 0 4321 (o 2221 o 4221 o altro hardware similare)
• due cavetti jumper da 14-15 cm

Il listato sorgente è una estensione di quello già visto negli altri esercizi e che fa da base per tutti i seguenti, aggiungendo gli elementi necessari al nuovo lavoro.

Da un punto di vista strutturale il programma agisce in questo modo:

1. Azzeramento dei latch del PORTC. Questa operazione preliminare serve per pre determinare il livello che i pin assumeranno  nel momento in cui saranno configurati come uscite. In questo caso il LED collegato a PC0 si troverà a livello basso, quindi sarà spento.
2. Imposizione della direzione uscita per i bit 0 dei PORTC; PORTB dopo il reset è già configurata come ingressi e una linea nel CONFIG esclude da PORTB le funzioni analogiche.
3. Test dello stato del pulsante  e relativa azione sul LED.
4. Il micro è bloccato in un loop infinito di test e comando. 

FLOWCHART

Non è assolutamente un optional escludere dalla documentazione un flowchart che descriva graficamente il lavoro del programma. Sopratutto qui, dove è in funzione una azione di test e scelta conseguente. La forma del diagramma di flusso rende immediato quello che altrimenti richiederebbe molte parole. Il diagramma di flusso è molto semplice. Il core del programma ruota attorno al continuo test dello stato del pulsante ed alla conseguente accensione o spegnimento del LED. Per evitare l' uso non certo consigliabile di indirizzi assoluti o del simbolo $ sono state create due labele, ledoff e loop che consento il rinvio del program counter in modo da creare i loop necessari alla corretta esecuzione del test e del conseguente azionamento del pin PORTC,0.

Vediamo il listato nei dettagli.

Come inizio, è sempre presente una testata di descrizione del programma e delle sue funzioni e la già descritta definizione del processore usato.

Segue quindi la configurazione del processore. Rispetto alle configurazioni precedenti, qui viene aggiunta una linea che disabilita le funzioni analogiche dal PORTB, che, per default al reset, altrimenti sarebbero attivate.

Assegniamo un paio di locazioni in RAM con la direttiva CBLOCK/ENDC.
Nel caso di questo programma, non hanno alcuna funzione. Serviranno nelle esercitazioni successive.

Nell' area degli Equates inseriamo alcune definizioni che ci serviranno durante il programma.

Da notare che utilizziamo il registro LATC al posto di PORTC dato che è più adeguato e che gli enhanced prevedono questa possibilità per eliminare il problema dell' R-M-W.
Invece utilizziamo PORTB in lettura dello stato del pulsante, in quanto questo riporta l' effettiva situazione logica dei pin al momento della lettura.

Ecco il "programma" vero e proprio, con ampi commenti che descrivono le funzioni svolte da ogni riga.

Per i salti viene usata l' istruzione bra (BRanch Always) tipica degli enhanced.

La fine del sorgente è determinata come al solito dalla direttiva END. 

Da notare che il programma vero e proprio, invece, non termina, dato che permane nel loop di analisi dello stato del pulsante.

Avviando lo step-by-step  potremo seguire il flusso delle istruzioni ed osservare nella finestra degli SFR lo stato del pulsante e l' accensione di LED.

Se si incontrano errori nella compilazione è opportuno verificarli con la lista di descrizione degli errori e correggere dove si è sbagliato.

Il file compresso di questa esercitazione è scaricabile dall'  area di download.