Assembly2 Gestione dei ritardi

Generatore di onde quadre Il generatore di onde quadre consiste di un treno di onde luminose caratterizzate da un periodo il cui 50% il livello logico è alto e il restante 50% è a livello logico basso. Fare ciò, significa gestire il tempo e quindi i ritardi sui pic Un metodo molto semplice e forse, un po’ banale, è quello di far lavorare la macchina avuoto senza far eseguire alcuna operazione. L’istruzione per non far eseguire operazioni è nop. La routine è la seguente: LIST p=16F628 include "P16F628.inc“ ; libreria dove sono definiti I registri del 16f628 org 0x0000 movlw 0x07 movwf CMCON ;tutti i comparatori sono disattivati. Le porte che sono multiplexate, fungono solo ;da I/O bsf STATUS, RP0 ; viene posto a 1 il bit RP0 del registro Staus per selezionare il bank1 movlw b'00000000' movwf TRISB ;portb come output movwf TRISA ;porta come output bcf STATUS, RP0 ; viene posto a 0 il bit RP0 del registro Staus per selezionare il bank0

Loop del programma Loop movlw 0xff ; viene caricato il numero ;255 in formato esadecimale che tradotto un binario è 11111111 movwf PORTA ;porta è a livello logico alto movwf PORTB ;portb è a livello logico alto nop ; viene inserito un ritardo di 1 microsecondo ;perchè ogni ciclo macchina ha frequenza 1 Mhz nop ; per 1 us la macchina non esegue operazioni movlw 0x00 ; viene caricato lo zero movwf PORTA ;porta e portb sono a livello logico basso movwf PORTB nop goto Loop end

Nop Nop è l’istruzione che non fa eseguire alcuna operazione. A che cosa può servire? Fa lavorare il micro a vuoto per mantenere fisso lo stato di un microcontrollore e non far cambiare stato. Quanto può durare un ritardo? Se la frequenza di clock è di 4 MHz, il periodo sarà di 0,25 us e il tempo macchina è 4*Tclock=1us Ogni ciclo macchina dura quindi 1 us se la frequenza di clock è 4 MHz. Il ritardo ottenuto è quindi 2 us visto che sono state introdotte due righe con l’istruzione nop

Senza libreria Se non avessimo inserito la libreria avremmo dovuto dare delle direttive al compilatore: PORTA EQU 0x05 PORTB EQU 0x06 TRISA EQU 0x05 TRISB EQU 0x06 STAUS EQU 0x03 RP0 EQU 0x05 ; bit 5 del registro status CMCON EQU 0x1F

Riga programma Registro interessato Stato deI bit Registro MOVLW 0X07 accumulatore 1 MOVWF cmcon cmcon Bsf status,rp0 5 bit registro status Movlw 0x00 Movwf trisa Trisa del bank1 Movwf trisb Trisb del bank1 Bcf status, rp0 Movlw 0xff Movwf porta Porta del bank0 Movwf portb Portb del bank0 nop Nessun registro Movlw 0x00

Ritardo con una routine di ritardo Con pochi microsecondi di ritardo non possiamo renderci conto della differenza tra i due livelli logici e, gestire un ritardo più grande, comporterebbe la scrittura di un numero enorme di istruzioni nop. Un metodo più efficace è quello di inserire un valore in un registro GFR e, decrementarlo. La macchina rimane nel suo stato fino a quando il registro non è zero Si passa alla istruzione successiva se tutto è nullo. Useremo quindi decfsz salta alla istruzione successiva se il risultato è nullo Il programma è il seguente: LIST p=16F628 include "P16F628.inc“ count1 equ 0x0C ; registro generale count2 equ 0x0D org 0x00

Ritardo con una routine di ritardo movlw 0x07 movwf CMCON ;pone I comparatori a 1 bsf STATUS, RP0 ;seleziona bank1 movlw b'00000000' movwf TRISB movwf TRISA bcf STATUS, RP0 ;seleziona banco 0 clrf PORTA ;porta non viene mai usata clrf PORTB loop: call Delay bsf PORTB, 7 ;pone il bit 7 a livello logico alto call Delay

Ritardo con una routine di ritardo: subroutine di ritardo Spegni: bcf portb,7 ;pone a livello logico basso il bit 7 goto loop Delay: movlw 0x0f movwf conta2 ;pone il valore 15 in un GFR movlw 0x0f movwf conta1 ;pone il valore 15 in un GFR Loop1: decfsz conta1 ;decrementa il registro e salta se zero goto Loop1 Loop2: decfsz conta2 ;decrementa il registro e salta se zero goto Loop2 return end

Osservazioni Nel programma sono stati settati sia i registri porta e trisa che non servono; non serve nemmeno il settaggio del registro comcon che setta i comparatori. Se fosse stato utilizzato tutto il registro trisa, sarebbe stato utile settare i comparatori. Si noti che il ritardo sul cambio di stato di ogni porta è di 30 us perché il decremento di ciascun registro 0ch e 0dh dura 15 cicli macchina e, ogni ciclo dura 1 us; 15 cicli durano 15 us. Siccome sono due registri da decrementare, il ritardo sarà di 30 us Per fare un ritardo più grande, si possono settare a 1 al massimo 8 bit di ciascun registro per un numero di cicli massimi di decrementi pari a 255 us

esercizio Scrivere un programma che faccia accendere e spegnere alternativamente 2 led e ciascuno con un ritardo di 200 us

Osservazioni Quando si incontra l’istruzione goto oppure call subroutine, si ha un salto e si interrompe il flusso del programma per eseguire la linea programma o la subroutine. Nella memoria programmi c’è una parte riservata allo stack pointer in cui si inserisce l’indirizzo in cui è stato interrotto il programma. Terminate le istruzioni in cui il programma è saltato, lo stack pointer fornisce l’indirizzo della memoria programma dove ritornare

Registri Riga programma Registri Bit Movlw 0x07 w 1 Movwf cmcon 1 Movwf cmcon Registro comparatore Bsf status,rp0 Bit 5 di status Movlw 0x00 Movwf trisb trisb Bcf status,rp0 Clrf portb portb Call delay Bsf portb,7 Bit 7 portb Goto loop

Delay Supponiamo di inserire un ritardo molto più piccolo Riga programmi Registri Bit Movlw 0x02 w 1 Movwf conta1 Registro 0x0c W Movwf conta2 Registro 0x0d Decfsz conta1 0x0c Goto loop1 Decfsz conta1 Decfsz conta2 0x0d Return Ritorna all’ultima chiamata di subroutine.

Un tempo di ritardo più lungo Delay: movlw 0x0f movwf conta2 ;pone il valore 15 in un GFR Loop2: movlw 0x0f movwf conta1 ;pone il valore 15 in un GFR Loop1: decfsz conta1 ;decrementa il registro e salta se zero goto Loop1 decfsz conta2 ;decrementa il registro e salta se zero goto Loop2 return end Questa volta, per ogni decremento di conta2, si ritorna a loop2 Ogni decremento di conta2 genera 15 decrementi di conta1 I decrementi terminano quando conta2 è zero Il tempo di ritardo è 255 us=15*15

Sorgenti di segnali Ogni microcontrollore lavora secondo un certo sincronismo I segnali di sincronizzazione possono essere interni o esterni Se esterni, viene applicato un generatore di impulsi ad una certa frequenza su un determinato pin. Nel caso del pic16f628, il segnale viene applicato sul pin 3

Prescaler e interrupt Il pic 16f628 è dotato di un timer interno ad 8 bit. Il registro timer0, registro del bank0 all’indirzzo 01h, incrementa il proprio contenuto per ogni ciclo macchina L’oscillatore interno del pic genera una frequenza f=4 MHz; la frequenza di un qualsiasi segnale proveniente dal pic è quindi di f/4=1 Mhz, frequenza macchina. Il registro timer0 incrementa così il proprio contenuto con la frequenza di 1 MHz La frequenza di interruzione, frequenza di interrupt, si ha quando il timer inizia a contare daccapo, cioè quando passa da overflow a zero. Essendo il timer0 di 8 bit, l’interrupt si ha ogni 28 -1 cicli macchina+1=256 contando anche il passaggio da overflow a zero

Frequenza di interrupt La frequenza fi di interrupt si calcola dividendo la frequenza macchina per 256: fi=f(osc)/(4*256) Si potrebbe cambiare la frequenza di interrupt con due metodi: Inizializzando il timer con un valore Nt diverso da 0. È come accorciare la lunghezza del timer così impiegherà meno tempo per andare in overflow La nuova frequenza fi di interrupt sarà: fi=f(osc)/4/(256-Nt) La frequenza di interrupt può cambiare se si inserisce un prescaler, cioè un divisore di frequenza. Il prescaler è formato dai tre bit del registro option che si trova all’indirizzo 81h, è cioè un registro di bank1

Esercizi per impostare l’interrupt senza prescaler Calcolare il periodo di interrupt se Nt=0 Calcolare il periodo e la frequenza di interrupt se Nt=200 A quanto bisogna impostare Nt se si chiede che fi=300 Hz

Registro Option Bit 0 RBPU Disabilita o abilitai resistori interni di pull up 0 disabilita 1 abilita Bit 1 INTEDG Seleziona il fronte di salita di interrupt su RB0/INT 0 fronte salita 1 fronte discesa Bit 2 TOCS Seleziona il fronte di segnale di clock del timer 0 clock interno 1 clock esterno Bit 3 TOSE Seleziona il fronte del segnale per il clock del timer su RA4/TOCKL 0 fronte di discesa 1 fronte di salita Bit 4 PSA Assegna il prescaler l timer TMR0 o al WDT 0 TMR0 1 WDT Bit 5 PS2 Selezione il fattore di divisione per il TMR0 Bit 6 PS1 Bit 7 PS0

Un piccolo schema

Prescaler Se si vuole cambiare la frequenza fi di interrupt con Np, il fattore di divisione di prescaler fi assumerà la seguente formula matematica: fi=fosc/4/Np Ps2 Ps1 Ps0 Divisore 2 1 4 8 16 32 64 128 256

Prescaler La frequenza di interrupt può essere cambiata anche utilizzando sia il prescaler che cambiando il punto di partenza del timerO. La frequenza fi può cambiare nel seguente modo: fi=fosc/4/Np*(256-Nt)

Esempio con il prescaler Supponiamo di voler generare un interrupt ogni 3 ms Ti=256*Tm=256*4*Tclock=256/fosc/4 Si inserisce il prescaler per cambiare Ti Ti=256*Np/f/4 Imponendo Ti=3 Np=Ti/256*fosc/4=11.72 Questo valore non è nelle tabelle del prescaler Si può far partire il conteggio del timer da un valore diverso da zero Si deve allora calcolare il valore Nt da dove far partire il timer Si può utilizzare la seguente formula per calcolare il periodo di interrupt Ti=Np*((256-Nt)/fosc/4 Se si impone Ti=3 ms, Np=64, si calcola Nt=256-3000/64=209,125=209

esempio Si vuole accendere e spegnere un led collegato su RA0 di un pic16f628 con periodo di 1 secondo. Si utilizza un clock di 4 MHz. Se si impone un divisore di prescaler pari a 64, la frequenza di interrupt diventa 15625 Con un semplice conto, si calcola che per avere 1 Hz basta far partire il timer da 125

Esercizi Se Nt=200 e Np=512, per un clock con frequenza 4 MHz, che valore assumeranno fi e ti? Se si vuole una frequenza fì pari a 300 con un clock di 4 MHz, come bisogna combinare Np ed Nt?

Registro INTCON GIE Abilitazione di tutti gli interrupt disabilitati 1 disabilitati 1 abilitati EEIE Segnala il completamento nella memoria EEPROM Non completo Completo TOIE Abilita l’interrupt per il superamento di capacità del timer0 Disabilitato Abilitato INTE Abilita l’interrupt su RB0/INT Disabilita Abilita RBIE Abilita l’interrupt per il cambio di livello su RB7-RB4 abilita TOIF Segnala overflow su timer0 No Overflow Overflow avvenuto INTF Segnala la richiesta di interrupt su RB0/INT Nessuna richiesta Richiesta avvenuta RBIF Segnale di cambio di livello su RB7-RB4 Nessun cambio livello Cambio di più livelli

Routine di interrupt senza prescaler La routine di interrupt va scritta a partire dalla locazione 004 della memoria programma Se si vuole utilizzare il timer senza inserire il prescaler, bisogna seguire questa sequenza di passaggi: Scrivere una routine di interrupt a partire dalla locazione 004. Nella routine bisogna dare le seguenti informazioni: Si carica il valore dal quale bisogna far partire il timer Azzerare il flag di avvenuto interupt, bit 2 del registro INTCON Ritornare al programma principale tramite il comando RETFIE Nella routine principale bisogna scrivere: Porre a zero il bit 5 del registro OPTION, cioè porre in modalità timer Caricare il valore iniziale del timer Abilitare l’interrupt ponendo a 1 il bit 5 di INTCON Abilitare gli interrupt ponendo a 0 il bit 7 del registro INTCON

Routine di interrupt con prescaler Bisogna scrivere la routine di interrupt e partire dalla locazione 004 della memoria programma ricaricare il valore iniziale del timer azzerare il flag di avvenuto interrupt tramite il bit 2 del registro INTCON terminare la routine di interrupt tramite l’istruzione RETFIE Nel programma principale si scrivono le seguenti istruzioni: assegnare il prescaler al timer ponendo a 0 il bit 3 del registro OPTION selezionare il fattore di divisione del prescaler assegnare il valore di inizio del timer abilitare l’interrupt del timer ponendo a 1 il bit 5 di INTCON abilitare tutti gli interrupt ponendo a 1 il bit 7 di INTCON

Come settare il prescaler

esempio Si vuol far accendere e spegnere un led su RA1 con frequenza 1 Hz. Si utilizzi un quarzo di 4 MHz f(clock)=4000000Hz; f(macchina)=1000000 Hz Si pone Np=(64) 10=combinazione prescaler 101 256-Nt=125

Lampeggio di un led con frequenza di 1 Hz list p=16f628 radix dec porta equ 5 portb equ 6 Timer equ 1 intcon equ 0x0b cont equ 0x0c flag equ 0x0d toif equ 0x02 toie equ 0x05 gie equ 0x07 goto start

Lampeggio led: routine interrupt org 4 interrupt: incf cont,1 movlw 0x00 movwf timer bcf intcon, toif retfie ;ritorno dall’interrupt

Lampeggio di un led:routine principale start: movlw 0xd5 ; carica il valore 11010101 movwf option movlw 0xff tris portb movlw 0x00 tris porta RBPU INTEDG TOCS TOSE PSA PS2 PS1 PS0 1 Divisore di prescaler=64 Clock interno Prescaler al timer

Lampeggio di un led movwf timer ;l’accumulatore è ancora azzerato movwf cont bsf intcon, toie ;abilita l’interrupt timer bsf intcon, gie ;abilita gli interrupt ancora: movlw 125 xorwf cont,0 ;esegue l’operazione logica XOR tra cont e W e pone il risultato in W skpz ; salta se il risultato è zero. Il conteggio si ferma a 125 goto ancora avanti: movwf cont comf flag,1 ;complementa flag e pone il risultatp in flag btfsc flag,0 ;testa il bit 0 e salta se 0 goto accendi bcf porta,0 goto ancora accendi: bsf porta,0 goto ancora end

E N D