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ANXAPIC v4 Development Board

AnxaPic v4.5 rA

AnxaPic v4 è una scheda di sviluppo permicrocontrollori MicroChip PIC a 40 pinrealizzata come supporto per le nostre sempliciesercitazioni nei laboratori di TDP, SISTEMI eELETTRONICA, senza l’aggiunta di ulterioreeccessivo hardware esterno.

La scheda è abbastanza compatta (cm 15,5 xcm 18,5) e contiene peculiarità interessanti perlo sviluppo delle nostre esercitazioni.

Lo sviluppo di questa scheda è iniziata alcunianni orsono come coadiuvo per la realizzazionedi semplici interfacce per la robotica (interfacceper servo, motori in cc, sensori a infrarossi,etc… ); solo in queste ultime versioni è statapensata come scheda “didattica”.

Un grazie a Giuseppe Bonura, diplomatosi nell’A.S. 2007/08,per il suo preziosissimo apporto nello sviluppo della scheda enella realizzazione del PCB.

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na Apr ’10 rev1a

Board Di Sviluppo AnxaPIC v440 pin Microchip PicDevelopment Board

I.T.I.S. “G. Cardano” – Monterotondo (Rm)

Lo schema elettrico – Page 1



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1. Lo schema elettrico

L’analisi dello schema elettrico non presenta eccessive difficoltà; la scheda AnxaPic è un insieme di più

“sottosistemi” semplici e funzionali che nel loro insieme possono realizzare un “sistema” abbastanza

complesso. La comprensione dei singoli sottosistemi permette di definire agevolmente il funzionamento

dell’intero “sistema” AnxaPic.

Nella scheda sono presenti diversi integrati che possono svolgere funzioni abbastanza complesse, spesso,

nel nostro caso, un solo integrato può svolgere tutte le funzioni di un intero sottosistema (blocco); questo

da un certo punto agevola la realizzazione e la comprensione funzionale dell’intero sistema, però può

nascondere le complessità dei singoli sottosistemi.

Questa scheda rappresenta un ottimo esempio di come sia oggi possibile realizzare sistemi

complessi “assemblando” circuiti integrati con funzioni specifiche.

Il ruolo principale del progettista è di assicurarsi che siano rispettate le compatibilità elettriche e

funzionali tra gli integrati dei vari sottosistemi e tra gli integrati e l’intero sistema.

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1. Lo schema elettrico

Nel “sistema” AnxaPic si possono presentare le seguenti sezioni:

a) Alimentazione stabilizzata a 5 V per Board e display LCDb) Interfacce per display LCD text e display LCD graficoc) Interfaccia per moduli wireless (2.4 GHz) e BlueTooh della MaxStream Inc.

(http://www.maxstream.net)d) Interfacce per moduli I2C, SPI, CAN-SPI, RS232, MMC/SD, USBe) Interfaccia per tastierino a matrice 4x4f) Connettori expansion-busg) I2C Serial EEProm add-on memoryh) Interfaccia 1-wire – Sensore temperatura DS18b20 on boardi) Microcontrollorej) Oscillatorek) Periferiche I/O on boardl) Periferiche I/O on board - Resistenze di Pull Upm) Connessione I2Cn) Programmare il MicroControllore - Sezione interfaccia per MicroChip ICD2* e PicKit2** Sulla scheda sono presenti due connettori per la programmazione ICD del controllore. I connettoripermettono la programmazione sia con l’ICD2 della Microchip (o compatibile) sia con il MicroChipPicKit2 (o compatibile).

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1.a) Lo schema elettrico – Sezione alimentazione stabilizzata

La sezione “alimentazione stabilizzata” è molto

semplice. La tensione stabilizzata a 5 V viene sfruttata

per alimentare il microcontrollore della scheda e il

display LCD con la rispettiva retroilluminazione.

Per un funzionamento corretto si raccomanda una

tensione di alimentazione, a monte degli stabilizzatori,

superiore a 7.5 V ( Vou = Vin + Vdropout) e per i

nostri integrati (MC78T05C) la tensione tipica di

dropout è di circa 2,5 V.

Per gli stabilizzatori si raccomandano integrati con

correnti max di almeno 1,5 A, in alcuni casi noi

abbiamo montato integrati della serie MC78T05C in

grado di erogare correnti max di 3 A.

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1.b) Lo schema elettrico – Sezione interfacce per display LCD text e grafico

La nostra scheda supporta sia display LCD di tipo text(es. con controller Hitachi HD44780 o compatibile),sia display grafici (es: con controller samsung KS108o compatibile). I due display non possono esseremontati contemporaneamente sulla board (Pin diindirizzamento e controllo, del microcontrollore,comuni), pertanto sono stati predisposti i connettoriopportuni (per il display grafico sono disponibili piùdi un connettore a seconda del display che si vuolmontare) e poi si monterà il display che si vuolutilizzare.

Da notare la presenza di due jumper (JP1-JP2) a trepin che permettono di alimentare correttamente laretroilluminazione dei display LCD text (alcunidisplay presentano il piedino 15 a +Vcc e il piedino16 a GND, per altri display si ha invece il piedino 15a GND e il piedino 16 a +Vcc).

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1.ba) Lo schema elettrico – Sezione interfacce per display LCD text

Questi moduli lcd a caratteri sono costruiti da diverseindustrie: Philips, Optrex, Densitron emolte altre, specialmente made in Taiwan.Il display di uno di questi moduli contiene una opiù righe di caratteri. Ogni carattere consiste di unamatrice di punti che tipicamente è di 8x5 , anche se ilcontroller HD44780 potrebbe controllarnefino a 11x5.Il modulo crea i caratteri accendendo i pixelappropriati all'interno di un carattere.

Con il presente jumper a 3 vie possiamo decidere se utilizzare il pin RD2 per pilotare il display text, oppure collegare a GND il R/W (Il display è settato in modo scrittura continua) e utilizzare il pin RD2 per pilotare il buzzer on board.

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1.bb) Lo schema elettrico – Sezione interfacce per display LCD grafico

Il display Grafico (LCD GLCD) permette di visualizzaremessaggi avanzati. Mentre nel display LCD TXT i caratteripossono essere solamente di tipo alfanumerici, nell’LCDGLCD possono essere visualizzati messaggi in forma didisegno. Gli LCD grafici più comuni sono quelli con unarisoluzione dello schermo pari a 128x64.

Dobbiamo ricordare bene, che mentre nel display di tipo testo era possibile decidere la destinazione di utilizzo del pin RD2, invece quando vogliamo utilizzare il display grafico il pin RD2 deve essere obbligatoriamente utilizzato per pilotare il display

Come possiamo notare anche questo trimmer serve aregolare il contrasto del display, l’unica differenza èche nel display di tipo testo esso è regolato con untrimmer tra GND e VCC, mentre come possiamonotare anche dallo schema elettrico, in quello graficoil contrasto è regolato tra VEE e GND, dove VEE èuna tensione negativa (-12v) generata dallo stessodisplay.

Anche qui possiamo notare che iconnettori per i display sono due, eanche in questo caso perconsentire di poter montare abordo tipologie diverse di display.

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1.c) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia per modulo wireless “XBee” della MaxStream Inc.

Per la connessione del modulo wireless “XBee” dellamaxStream è presente sulla scheda un doppioconnettrore strip-line (12 pin ogni uno, passo 2,54mm) con gli opportuni jumpers che controllano laalimentazione e le linee Rx e Tx. Tutto l’hardwarenecessario all’interfazziamento del modulo è presentesulla scheda.

Il modulo XBee [1] viene alimentato e“pilotato” con una tensione di 3.3 V, perconsentire una connessione semplice edaffidabile tra il modulo XBee e la nostrademoBoard abbiamo utilizzato un opportunomodulo [2] (XBee - Simple Board).Il modulo XBee – Simple Board [2] vieneinserito sulla doppia strip-line (passo 2,54 mm)della nostra Board.

[1]

[2]

Il modulo xBee [1] viene inserito sopra la XBee – simple Board [2] su un opportuno connettore(strip-line verticale con passo 2 mm) già presente sul modulo stesso [2].N.B. => Tutti i moduli discussi sono reperibili presso http://www.robot-italy.com (Radio & wireless/zigBee)

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Per la connessione del modulo BlueTooth XBT èpresente sulla scheda un doppio connettrore strip-line(12 pin ogni uno, passo 2,54 mm) con gli opportunijumpers che controllano la alimentazione e le linee Rxe Tx. Tutto l’hardware necessario all’interfazziamentodel modulo è presente sulla scheda.

Il modulo XBT [1] viene alimentato e “pilotato” conuna tensione di 3.3 V, per consentire una connessionesemplice ed affidabile tra il modulo XBT e la nostrademoBoard abbiamo utilizzato un opportuno modulo[2] (XBee - Simple Board).Il modulo XBee – Simple Board [2] viene inseritosulla doppia strip-line (passo 2,54 mm) della nostraBoard.

[1]

[2]

Il modulo XBT [1] viene inserito sopra la XBee – simple Board [2] su un opportuno connettore(strip-line verticale con passo 2 mm) già presente sul modulo stesso [2].N.B. => Tutti i moduli discussi sono reperibili presso http://www.robot-italy.com (Radio & wireless/bluetooth)

1.c) Lo schema elettrico – Sezione wireless per moduli BlueTooth (XBT)

la maggior parte dei pin dell'XBT corrispondono, in termini di funzioni, a quelli dei moduliwireless XBee; questo consente l'intercambiabilita' tra i due moduli

Sul modulo Xbee-simple Board sono attivi dei jumpers

per definire la modalità di

funzionamento del modulo stesso

Consultare il Data-Sheet del modulo

BlueTooth

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1.da) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia per moduli MMC/SD Card, RS232, USB, PS2

In questo caso abbiamo dei semplici connettori diinterfaccia per i moduli considerati. Per la disposizione deicollegamenti sui singoli pin dei connettori abbiamorispettato la identica disposizione dei rispettivi connettoridella nota board di sviluppo EasyPic della mikroElektronika(http://www.mikroe.com/en/).

Abbiamo optato per questa scelta solo per motivi economici; ogni moduloesterno può essere acquistato separatamente, con costi accessibili eopportunamente collegato mediante un semplice flat-cable

N.B. La connessione USB è validasolo per quei microcontrolloripredisposti (es. PIC18F4550)

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1.db) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia per moduli CAN/SPI, RS485, DAC/ADC, ExpPort

Anche in questo caso, come per altri moduli, abbiamo dei semplici connettori di interfaccia.Per la disposizione dei collegamenti sui singoli pin dei connettori abbiamo rispettato laidentica disposizione dei rispettivi connettori della nota board di sviluppo EasyPic dellamikroElektronika (http://www.mikroe.com/en/).

Abbiamo optato per questa scelta solo per motivi economici; ognimodulo esterno può essere acquistato separatamente, con costiaccessibili e opportunamente collegato mediante un semplice flat-cable

MikroElektronika 12-bit analog-to-digitalconverter (ADC module) with 4 inputs and4.096V voltage reference

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1.dc) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia per moduli SPI/I2C display-touch, RTC-Multiuse

Questi due connettori (a 90°) sono montati sotto il diplay LCD

Connettore multiuso per collegamenti dedicati, es. PCF8583P , RTC della Philips

Dip-Switch per la selezione dei pin di collegamento per

canale SPI

Modulo RTC della MikroElektronika

Connettore Multiuso con pinout definibile mediante opportunijumpers. I pin collegati possono essere utilizzati, mediante flat-cable, per controllare un eventuale display touch-screen. Controllacompatibilità con modulo della MikroElektronika.

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1.e) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia per tastierino a matrice 4x4

Per l'immissione dei dati dall’esterno ci serviremo di un tastierino a matrice 4x4 con 16 tasti disposti su 4 righe e 4 colonne.L'interfacciamento del tastierino con la nostra Board è semplificato mediante l'utilizzo di un opportuno encoder effettuato tramite l’ausiliodi un microcontrollore dedicato (PIC16F88) che gestisce anche il processo di debouncer (tempo di ritardo nella decodifica del tastopremuto).

Quando si preme un tasto,l’encoder (es. realizzato con unPIC16F88) genera sulle usciteDCBA il codice relativo al tastopremuto, genera anche unsegnale di interrupt (Int) e rendedisponibili i dati sul bus per untempo di circa 20-40 ms(debouncer). I 4 bit generativerranno intercettati edecodificati dal microcontrollore;a tal proposito bisogna produrreopportuno software.Un esempio nella sezione “conoscere iPic” – Lezione 16. Encoder realizzatocon Pic16F88

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1.f) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia connettori expansion-bus

I due bus che possiamo vedere riportati nello schema sovrastante sono utilizzati principalmente per portare all’esterno i piedini delnostro MicroControllore e permettere il collegamento con periferiche esterne.

Questo piccolo bus a 10 pin è denominato connettoremultiuso, questo perché su di esso sono riportate variefunzionalità, quali la trasmissione seriale tramite i pin C6e C7, due interrupt, uno sul pin RB0 e l’altro sul pin RB5,in più vi sono inclusi due piedini RA2 e RA5 chepossiamo utilizzarli per il controllo del sensore ditemperatura SHT75, ed infine vi sono i due controllerCCPX, utilizzabili nelle 3 configurazioni CAPTURE ,COMPARE , PWM, oltre alle due linee Vcc e massa.

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1.g) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia I2C Serial EEProm add-on memory

La memoria seriale I2C esterna è una delle tante periferiche che possiamo connettere al nostro microcontrollore,.

Il suo utilizzo si presenta utile quando la memoria Flash del nostro PIC è piena, infatti sono li che andremo adinserire i nostri dati, oppure nel caso del display grafico possiamo inserire delle immagine generate con appositisoftware.

Zoccolo per memoria I2C e il jumper a 3 perla selezione dell’indirizzo che generalmenteviene impostato dal costruttore, invece perle memorie c’è la possibilità di avere 3 bit adisposizione per poter iimpostare uno degli8 indirizzi possibili. Nel nostro schema sinota che 2 dei 3 pin disponibili (A1 e A2)sono impostati a livello logico basso mentreè possibile impostare il pin A0 a livellologico alto o basso mediante l’opportunojumper a 3 vie.

Resistenze di pull-up per il bus I2C e i jumpers adibiti alla loro abilitazione.

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1.h) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia 1-wire

Il bus 1-Wire della Dallas Semiconductor è un bus asincrono master / slave senza protocolli multi-master. Come il bus I2C, il 1-Wire è un half-duplex, esso utilizza una tipologia open-drain su un unicofilo bidirezionale. Tuttavia il bus 1-Wire permette anche l’utilizzo della linea dati per trasmetterepotenza allo slave, anche se in maniera limitata. Limitato ad una velocità massima di 16 Kbps puòraggiungere lunghezze di collegamento di 300 metri utilizzando appropriati resistori di pull-up.

Sulla nostra demoBoard è presente un connettore maschio a 90° per il collegamento di perifericheesterne che utilizzano questo bus di comunicazione; mediante opportuno jumper è selezionabile lalinea di comunicazione tra il pin RA5 e il pin RE2 del controllore.

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1.ha) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia 1-wire – Sensore temperatura DS18b20 on board

Nota bene che per un buon inserimento del sensore basta far riferimento alla serigrafia accuratamente evidenziata sulla scheda.

Il termometro digitale DS1820 è un ottimo sensore per la misura della temperatura ambientale, esso possiede un range di temperatura che va da -55°C a +125°C con un accuratezza di +/- 0.5°C.

Deve essere posizionato correttamente sul socket previsto sull’AnxaPIC 4 onde evitare danni permanenti al sensore.

Il sensore DS1820 per poter essere utilizzato richiedela conoscenza del protocollo di comunicazione 1-WIRE, ovvero un protocollo seriale con 1 sola linea dicomunicazione. Nel nostro caso, mediante opportunojumper a 3 vie può essere scelto il pin RA5 oppure ilpin RE2 del microcontrollore.

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La Board di sviluppo AnxaPIC 4 è stata progettata per utilizzare nel miglior modo possibile e per sfruttare al massimo le funzionalità di Microcontrollori MICROCHIP a 40 pin.

Ricordare bene che tutti i pin delmicrocontrollore sono in parallelosui due connettori di espansionesulla scheda, quindi non connetterelo stesso pin per più di un utilizzo.



1.i) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia Microcontrollore

SW Reset

Il pulsante RB0 verrà utilizzato per implementare on boarduna condizione di interrupt sul pin RB0

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1.j) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia Microcontrollore – L’oscillatore

Per il funzionamento del microcontrollore è opportuno applicare esternamente un oscillatore al quarzo. In alcuni PIC dell’ultima generazione è possibile utilizzare un opportuno clock interno e quindi sfruttare i due pin di collegamento per il circuito esterno di clock, come pin di I/O.

Per alcuni microcontrollori i pindi collegamento per l’oscillatoreesterno possono essere utilizzaticome pin digitali di INPUT /OUTPUT.

Per far si che la scheda possaessere utilizzabile anche conmicrocontrollori di ultimagenerazione, sono stati applicatidue jumpers (riquadro verdesull’immagine) per consentire diutilizzare i pin opportuni comepin di I/O, quando si utilizzal’oscillatore interno delmirocontrollore.

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1 2 3 1 2 3

1 2 3

Pin 13 - 14 impiegati come

collegamento per l’oscillatore esterno

Pin 13 – 14 impiegati come

digital I/O

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123

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1.k) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia periferiche I/O on board

Per poter sfruttare al meglio la nostra Board ma soprattutto per sfruttare senza l’ausilio di circuiti esterni lefunzionalità di base, abbiamo implementato a bordo un diodo led (uscita pin RD3), un buzzer auto-oscillante, untrimmer in ingresso sulla linea RA0 (input ADC AN0) e un Microswitch per simulare una condizione di interruptsul pin RB0.

Per il buzzer autooscillante sono possibili scelte multiple.

Ricordiamo che RD2 è comune con l’LCD text, per evitare conflitti configurare anche il jumper per pilotare l’LCD text

Opportuni jumpers permettono laselezione dei singoli dispositivi.

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1.l) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia periferiche I/O on board – Resistenze di Pull Up

Le resistenze di Pull-Up possono essere abilitate mediante opportuni Jumpers sui vari pin indicati.

Ricordiamo che in alcuni casi la condizione di pull-Up è indispensabile specialmente per le uscite open-drain.

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1.m) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia - Connessione I2C

Il protocollo I2C è uno standard introdotto dalla Philips nel 1980 per superare le difficoltà inerenti all'utilizzo di busparalleli per la comunicazione tra un'unità di controllo e le varie periferiche.Il bus I2C è un bus seriale che necessita di sole due linee nominate SDA (Serial Data) e SCL (Serial Clock) più la lineadi massa. Ambedue le linee sono bidirezionali. La prima è utilizzata per il transito dei dati che sono in formato ad 8 bit,mentre la seconda è utilizzata per trasmettere il segnale di clock necessario per la sincronizzazione della trasmissione.Il bus I2C permette la connessione di più periferiche su uno stesso bus ma, la comunicazione deve essere tra due solidispositivi per volta. Chi trasmette le informazioni è chiamato trasmettitore mentre chi le riceve è chiamato ricevitore.L'essere il trasmettitore o il ricevitore non è una posizione fissa, ovvero, un trasmettitore può anche divenire ricevitorein una differente fase della trasmissione dati.In ogni comunicazione è invece fissa la posizione del cosiddetto Master (Padrone) e del cosiddetto Slave (Schiavo). IlMaster è il dispositivo che inizia la comunicazione ed è lui a terminarla, lo slave può solo ricevere o trasmettereinformazioni su richiesta del Master.Periferiche I2C più comuni sono: memorie, real time clock (PCF8583, DS1307), LCD, potenziometri digitali,convertitori A/D, periferiche generiche per estendere il numero degli ingressi o delle uscite (PCF8574), sensori ditemperatura, controllori audio, etc.Ogni periferica inserita nel bus possiede un indirizzo che la individua in modo univoco. Questo indirizzo può esserefissato dal produttore in sede di fabbricazione o parzialmente fissato dal progettista. L'indirizzo è costituito da 7 bitnelle versioni standard o da 10 bit nelle versioni estese. Nel caso di indirizzamento a 7 bit si avrebbe potenzialmente lapossibilità di indirizzare 128 periferiche mentre nel caso di 10 bit si avrebbe la possibilità di indirizzare fino a 1024periferiche. Il numero di periferiche ora citate non sono comunque raggiungibili dal momento che alcuni indirizzi sonoriservati per funzioni speciali. Su un bus non possono essere presenti due integrati dello stesso tipo con lo stessoindirizzo. Se proprio si dovesse avere la necessità di inserire due integrati dello stesso tipo sul medesimo Bus ocomunque due periferiche con il medesimo indirizzo, è necessario dividere il bus in due parti e questo può, peresempio, essere ottenuto con appositi integrati-device tipo il PCA9544 della Philips.

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1.m) Lo schema elettrico – Sezione interfaccia - Connessione I2C

Le potenzialità dell'interfaccia I2C consistono nel fatto di poter disporre di una larga varietà di dispositivi chepossiedono al loro interno l'hardware necessario per la gestione automatica del protocollo. Unicacomplicazione potrebbe essere la gestione dell'hardware da parte del microcontrollore.Per poter utilizzare l'hardware I2C interno al microcontrollore, è comunque necessaria una fase diinizializzazione, le procedure che si realizzano, possono poi essere riutilizzate in altre applicazioni,passando per questo problema una sola volta.Per i microcontrollori della Microchip è presente il tool gratuito Maestro, che mette a disposizione ungran numero di funzioni, gia definite, utilizzabili in questo e in altri casi.Nel caso si programmi i microcontrollori con linguaggi ad alto livello, si hanno generalmente già disponibili lefunzioni per la gestione del bus I2C.

Resistenze di pull-up per il bus I2C e i jumpers adibiti alla loro abilitazione.

On Board connettore I2C (4 pin a 90°) per connettere device esterni

L’AMBIENTE DI SVILUPPO CCS-PCWH

Serve ad aprire un progetto già esistente.Serve ad annullare un’operazioneSalva una modifica effettuataSalva una modifica effettuata specificando il nome del fileSalva tutti i file aperti in quel momentoPermette l’apertura di un progetto già esistente.Permette la chiusura del progetto aperto

E’ la guida per l’inizializzazione di un nuovo progetto.

Apriamo il monitor per il controllo della seriale.Apriamola shell del programma MPLAB.

Compilazione del programma

Uscire dal software CCS-PCWHD

Apriamo l’Help del software

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Board Di Sviluppo AnxaPIC v440 pin Microcontroller

Development System

Un microcontrollore di casa MicroChip può essere programmato:• separatamente, con un Programmatore.• direttamente, mentre si trova già montato nel circuito finale , aggiungendo nello schema del progetto un adatto connettore in più ( programmazione in-circuit). Dato che il PIC ha una memoria Flash di programma, sono possibili veloci variazioni o aggiornamenti del codice programma.

Dopo aver scritto il programma , cioè il codice sorgente, lo si compila: viene creato un file oggetto con estensione .HEX, il quale deve essere caricato nella memoria di programma del PIC. Per caricare il file .HEX nella memoria di programma del PIC occorre:• Un personal computer• Un programmatore• Il software di gestione del programmatore

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1.n) Programmare il MicroControllore


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Il programma per il PIC si può scrivere usando un Compilatore ad alto livello , ossia un software che usa istruzioni a livello più elevato , per velocizzare e facilitare la stesura del programma .Il Compilatore può essere• in linguaggio BASIC ( ad esempio il PicBasic)• in linguaggio C• di tipo grafico, ossia che usa simboli grafici al posto delle istruzioni. Ad esempio usa il simbolo di una porta AND al posto dell’istruzione assembler equivalente. Due esempi di compilatori grafici sono il Visual Parsic e il Proton+. I compilatori devono essere acquistati; i più semplici in Basic o C sono a basso costo o anche freeware. Alcuni compilatori, come il Proton+, offrono delle versioni di prova dette Lite, cioè con funzioni limitate .

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Come sappiamo i mezzi di programmazione per Microcontrollori PIC Microchip sono svariati. Sulla nostra demoBoard il microcontrollore può essere programmato in modalità ICD (In Circuit Debugger), cioè una modalità che permette la scrittura del codice di programma nella Flash memory program del controllore senza sconnettere l’integrato dal circuito.

MPLAB ICD 2 (Ad oggi, aprile 2010, anche MPLAB ICD 3 è sul mercato) è un programmatorein-circuit Microchip per dispositivi flash che consente anche il debugging del programma. Grazieal software fornito a corredo, il programma realizzato può essere eseguito in tempo reale,esaminato in dettaglio e debuggato. Il firmware interno può essere facilmente aggiornato dalsito Microchip. Consente di selezionare le variabili da monitorare e di impostare i breakpointdirettamente dal codice sorgente C o assembly ed eseguire passo passo le istruzioni. Il segretodi questo sistema di sviluppo risiede in due linee hardware di controllo che permettono laprogrammazione in-circuit e il debugging del programma (tramite un firmware proprietario cheviene scaricato nel micro e attivato in fase di verifica del codice). Le risorse del microcontrollorenecessarie per il debugging sono minime e includono un livello di stack, l'utilizzo di alcuniregistri, e una piccolissima parte di memoria programma.


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Programmazione ICD on board con il MicroChip ICD Programmer-Debugger; naturalmente sono supportatianche tutti i programmatori-Debugger compatibili


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Il Microchip PicKit2 (Ad oggi, aprile 2010, anche PicKit3 è sul mercato) è un programmatore USB in-circuit. Consente di programmare quasi tutti i microcontrollori Flash delle famiglie 10, 12, 16, 18 e 24nonché di eseguire - sui micro che supportano tale funzione - il debug in tempo reale. Il set comprende dueCD (MPLAB e PICkit 2 Starter Kit) con tutto il software necessario. Il secondo CD comprende anche uncorso in dodici lezioni che copre gli argomenti relativi a I/O, Interrupt, ADC, Tabelle Dati & Timer.Vengono forniti anche i file di tutti i codici sorgente. Il firmware interno può essere facilmente aggiornatodal sito Microchip.

Come sappiamo i mezzi di programmazione per Microcontrollori PIC Microchip sono svariati. Sulla nostra demoBoard il microcontrollore può essere programmato in modalità ICD (In Circuit Debugger), cioè una modalità che permette la scrittura del codice di programma nella Flash memory program del controllore senza sconnettere l’integrato dal circuito.




COMUNICAZIONE SPI:Concentriamo ora l’attenzione sullo standard SPI. Il serial peripheral interface è uno standard per bus seriali stabilito dalla Motorolae supportato su silicio da svariati produttori. Le interfacce SPI sono disponibili su processori per comunicazioni popolari come l’MPC8260 e microcontrollori come l’ M68HC11. Esse forniscono un collegamento seriale full-duplex nel quale i segnali portano idati in ambo le direzioni contemporaneamente. I dispositivi SPI comunicano usando una relazione di tipo master / slave, nella qualeil master inizializza la struttura dati. Quando il master genera il clock di trasmissione e seleziona un dispositivo slave i dati possonoessere trasferiti in ognuna od entrambe le direzioni. Infatti, per quanto riguarda l’interfaccia, i dati sono sempre trasferiti in ambo ledirezioni; sta poi al master e allo slave sapere se il byte ricevuto ha significato. Così un dispositivo deve scartare il byte ricevuto inuno scambio di sola trasmissione o generarne uno inutile in uno di sola ricezione.

Lo standard SPI comprende quattro segnali: il clock (SCLK);l’uscita dati master, ingresso dati slave (MOSI); l’ingresso datimaster,uscita dati slave (MISO); la selezione dello slave (SS). Lafigura riportata qui di fianco mostra questi segnali in unaconfigurazione con un solo slave. L’SCLK è generato dal mastered è un ingresso per tutti gli slave. MOSI porta i dati dal masterallo slave. MISO porta i dati dallo slave al master. Un dispositivoslave è selezionato quando il master asserisce il suo segnale SSdi selezione. Se vi sono più dispositivi slave, il master generasegnali di selezione separati per ognuno. Questa configurazioneè evidenziata dal riquadro rosso.

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Mentre lo standard SPI non descrive un modo specifico per implementare sistemimulti-master, alcuni dispositivi SPI supportano segnali addizionali che rendonopossibile tale implementazione. Tuttavia essendo complicato e normalmente nonnecessario, non è una pratica seguita spesso dai produttori. Una coppia diparametri chiamati polarità del clock (CPOL) e fase del clock (CPHA)determinano ifronti del segnale di clock sui quali i dati sono pilotati e campionati. Ognuno di dettiparametri ha due stati possibili, quindi si hanno quattro combinazioni ognunaincompatibile con le altre. Se si usano più slave con configurazioni differenti ilmaster dovrà riconfigurarsi ogni volta che ha bisogno di comunicare con uno slavediverso.

Lo standard SPI non prevede un meccanismo di riconoscimento per confermare laricezione dei dati. Così, in mancanza di un protocollo di risposta, il master non saneppure se uno slave è collegato. In più l’SPI non offre nessun controllo di flusso.Se si ha bisogno di un controllo di flusso hardware bisogna realizzarlo esternamenteall’SPI. Lo standard SPI non specifica nessun particolare protocollo di comunicazionemaster / slave ad alto livello. In alcune applicazioni non è richiesto alcun protocollo delgenere e sono scambiati solo dati grezzi, per esempio se ci si interfaccia ad unsemplice codec; in altre applicazioni è necessario un protocollo ad alto livello, come unprotocollo di comando-risposta. Per questo lo standard lascia la massima libertà;bisogna ricordarsi però che il master dovrà iniziare la trasmissione sia per inviare ipropri comandi che per ricevere le risposte dagli slave. Un esempio di un sempliceprotocollo di comando risposta per una rete di sensori basata su bus SPI è dato in.

L’SPI ha migliori prestazioni quando si trasmettono stringhe di dati. La sua capacità di comunicazione duplice e i data rate (che si aggirano fino a alcuni Mega bit persecondo) la rendono, in molti casi, estremamente semplice ed efficiente per applicazioni con un solo master e un solo slave. D’altro canto può essere problematicoimplementare un bus SPI con più di uno slave, data la mancanza di indirizzi interni; la complessità del bus crescerà linearmente con il numero degli slave. Lontanodall’essere un’inefficiente porta per byte l’SPI può essere un’elegante soluzione per comunicazioni dalle richieste semplici o per creare protocolli di livello più alto.

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AnxaPic v4.5 rA - Lo schema elettrico – Page 1

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AnxaPic v4.5 rA - Lo schema elettrico – Page 2

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AnxaPic v4.5 rA - Assembly Top Layout - Disposizione e montaggio

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A Sez. alimentazione logica e display - rtil

Display LCD-TXT

Conn. programmazione device (ICD2/3 & PicKit2/3

B

C

C

CAB

D

D

Contrasto LCD txt-graphic, controllo retroillumin.

E

E

Connettore Multiuso - RTC (Real Time Clock)

F

G

H

F

Connettori Bus espansione

G

Connettori Moduli espansione (rs232, ps2, spi, etc…)

H

Resistenze di Pull-Up RB0..RB7, RA2, RA4

I

L

M

N

I L

Connettore I2C

Connettore 1-wire e DS1820 pin

Connettore KeyPad4x4 a matrice

M

N

Xbee wireless/bluetooth modulo

P

Q

R

O

O

Connettore display graphic

P

Oscillatore al quarzo di sistemaQ

Sezione Buzzer

R

Trimmer ingresso ADC canale 0

AnxaPic v4.5 rA - Board Layout – Page 1

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AnxaPic v4.5 rA - Board Layout - Page 2 - Sezione Jumpers Part 1

S Led di sistema

EEProm I2C – Jumpers resistor Pull-Up I2CT

V Dip-Switch select canale spi

K Connettore Multiuso

Y Reset SW

S T

U

U

Y

J RB0 Interrupt SW

J

K

V

Jumpers

1 Jumper set pin comunicazione per 1-wire

1-wire serial comunication Pin RE2

1

1-wire serial comunication Pin RA5

T

U Jumper select Pin - Buzzer

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AnxaPic v4.5 rA - Board Layout - Sezione Jumpers Part 2

2

2 Jumper set R/W display txt

R/W controllato da pin RD2 del PIC

R/W collegato a GND – Pin RD2 del PIC può essere utilizzato per pilotare Buzzer di sistema

3 3

3 Jumper select oscillatore di sistema

Oscillatore al quarzo esterno abilitato

Oscillatore interno del micro abilitatoPin RA6 e RA7 utilizzabili come digital I/O

4

4 Jumper select alimentazione pin 15 e 16 del display LCD txt

Pin collegato a +Vcc

Pin collegato a GND

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AnxaPic v4.5 rA - Board Layout - Sezione Jumpers Part 2

5

5 Jumper select pin micro per controllare il buzzer on board

Jumper select Pin driver per add-on Touch-Screen

Per tutti gli altri Jumpers a 2/3 pin controllareopportunamente la serigrafia della Board e ilcorrispondente schema elettrico per definire lostato dei singoli Jumper e le relative condizionidi abilitazione. Da ricordare:

Jumper aperto Collegamento elettrico non attivo

Jumper chiuso Collegamento elettrico attivo

6 6

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Avvertenze --- Considerazioni

Quanto riportato in questo semplice manualetto viene proposto così com’è, a solo scopo

didattico, senza alcuna garanzia di correttezza. Gli autori declinano eventuali responsabilità

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E-mail: [email protected]

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Un affettuoso e sentito ringraziamento a

Giuseppe Bonuraper il suo preziosissimo e appassionato contributo

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