Trabajo Colaborativo Grupo 208006 3 2

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 1

TRABAJO COLABORATIVO 2 SISTEMAS EMBEBIDOS GRUPO: 208006_3

TUTOR: OSCAR IVAN VALDERRAMA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA NOVIEMBRE 2013


INTRODUCCIÓN

Este trabajo nos permitió implementar los conocimientos adquiridos en la unidad 2, tenien teniendo do en cuenta cuenta que que para la creac creación ión de program programa a en lenguaj lenguaje e de bajo bajo nivel se requiere seguir cinco pasos: Diseño Diseño del algoritmo, codificación del mismo, su traducción a lenguaje máquina, la prueba del programa y la depuración. En la etapa de diseño se plantea el problema a resolver y se propone la mejor solución, creando diagramas esquemáticos utiliados para el mejor planteamiento de la solución. !a codificación del programa consiste en escribir el programa en alg"n lenguaje de programación #en este caso en ensamblador $%$&', tomando como base la solución solución propuesta propuesta en el paso anterio anterior. r. !a traducción traducción al lenguaj lenguaje e máquina máquina es la creación creación del programa objeto, objeto, esto es, el programa programa escrito escrito como una secuencia secuencia de ceros y unos que pueda ser interp interpret retado ado por el procesad procesador. or. !a prueba prueba del programa consiste en verificar que el programa funcione sin errores, o sea, que (aga lo que tiene que (acer. !a "ltima etapa es la eliminación de las fallas detectadas detectadas en el programa programa durante durante la fase de prueba. !a corrección corrección de una falla falla normalmente requiere la repetición de los pasos comenando desde el primero o el segundo. El lenguaje ) es denominado como un lenguaje lenguaje de nivel medio, ya que combina elementos de lenguajes de alto nivel #*ortran, +ascal, asic...' los más conocidos con el funcionalismo del lenguaje ensamblador


INDICE

FASE 1 ASEMBLER COMO PROGRAMAR MICROCONTROLADORES…… MICROCONTROLADORES………………………..3 …………………..3 LOS REGISTROS……………… REGISTROS…………………………………………… ………………………………………………..6 …………………..6

*-E 2. /*01-E )/DE1-3/

PLANTEAMIENTO DE PRÁCTICA………………… PRÁCTICA………………………………………. ……………………. 10 *-E 4. +/5-6-)378 E8 ) CÓMO PROGRAMAR MICROCONTROLADORES  MICROPROCESADORES EN C……………………………………………………………………………………..12 CREACIÓN DE PROECTOS EN C……………………………….………2! C……………………………….………2!

CONCLUSIONES…………………………………………… CONCLUSIONES……………… ……………………………………………..32 ………………..32 BIBLIOGRA"IA…………………………………… BIBLIOGRA"IA………… …………………………………………………….. …………………………..32 32


Fase Fas e 1. Asse A ssembl mbler er

COMO PROGRAMAR MICROCONTROLADORES 9saremos el microcontrolador pic &f$;
evisar los pines del &f$;

3dentificación de pines RA0 # RA$







- es un puerto bidireccional. Eso quiere decir que puede ser configurado como entrada o como salida. El n"mero que (ay despu>s de - indica el n"mero de bit #% a ;'. +or tanto, tenemos un puerto bidireccional de ? bits donde cada bit puede ser configurado como entrada o como salida.

RB0 # RB! 

 es un segundo puerto bidireccional. e comporta e@actamente de la misma manera que -, e@cepto que este tiene $ bits


VSS % VDD



Estos son los pins de alimentación. ADD es la alimentación positiva, y A es el negativo de la alimentación, o % Aoltios. !a tensión má@ima de alimentación que puedes utiliar son & Aoltios, y el mBnimo son 2 Aoltios.

OSC1&CL' IN % OSC2&CL'OUT



Estos pines son donde conectaremos el reloj e@terno, para que el microcontrolador disponga de alg"n tipo de temporiación.

MCLR



Este pin se utilia para borrar las posiciones de memoria dentro del +3) #p.ej. cuando quiero reprogramarlo'. Durante el funcionamiento normal está conectado a la alimentación positiva.

INT



Este es un pin de entrada que puede ser monitoriado. i el pin se pone a nivel alto, podemos (acer que el programa se reinicie, se pare o cualquier otra función de deseemos. 8o lo utiliaremos muc(o.

TOC'1



Esta es otra entrada de reloj, que opera con un temporiador interno. /pera aisladamente del reloj principal. De nuevo, este tampoco lo utiliaremos muc(o.

2.


Esquema de cone@ión de voltage

!a lBnea de alimentación está puesta a & Aoltios, que es el má@imo voltaje para el +3). +uedes utiliar cualquier voltaje inferior, (asta un mBnimo de 2 Aoltios. )4 es conocido conocido como un condensador de bypass. bypass. 0odo lo que se (ace )4 es reducir el


ruido de la lBnea de alimentación.  es un cristal de ; 6<. +uedes utiliar un circuito ) #resistencia y condensador' # Nota de edición: crear enlace aquí ', ', pero el precio del cristal es insignificante, y es más estable. ) y )2 ayudan a reducir cual cualqu quie ierr desv desvia iaci ción ón en la oscil oscilac ació ión n cris crista tal,l, y a elim elimin inar ar cual cualqu quie ierr ruido ruido no deseado antes de que la señal llegue al +3). 0>cnicas para programar bien. •

•

•

i escribes unF #punto y coma' en cualquier punto de tu programa, el compilador ignorará cualquier cosa que (aya detrás de >l, (asta llegar al retorno retorno de carro. Esto significa significa que podemos añadir añadir comentarios a nuestro programa que nos recuerden que estábamos (aciendo en ese punto. +uedes asignar nombres a las constantes vBa los registros ya que puedes ente entende nderr lo que que está estáss (aci (acien endo, do, util utili ia a nomb nombre ress como como )/ )/80 80-D -D/ / colocándolo en may"sculas que indica que es una constante -ñade alg"n tipo de cabecera en tus programas utiliando el punto y la coma. 9n ejemplo serBa algo asB:

9sa o bien diagramas de flujo o bien bien algoritmos, Esto ayuda a escribir tu programa paso a paso.

LOS REGISTROS

9n registro es un lugar dentro del +3) que puede ser escrito, leBdo o ambas cosas. !a figura de más abajo muestra el mapa de registros del interior interior del +3)&*$;. Este muestra donde están los diferentes bits y pieas dentro del +3), y nos ayudará a e@plicar unos cuantos comandos.


6-+- DE E530/


3magen bajada de: !!":##$%&%.$eb'ear'e.()m#%*'e+."", !%!le-Ar(%):/IC1FMa"a'eRe4%s!r)s.5"4

Este está dividido en dos = anco % y anco . El anco  es utiliado para controlar las propias operaciones del +3), por ejemplo para decirle al +3) cuales bits del +uerto - son entradas y cuales son salidas. El anco % se utilia para


manipular los datos. 9n ejemplo es el siguiente: Digamos que queremos poner un bit del puerto -, a nivel alto. !o primero que necesitamos (acer es ir al anco  para poner ese bit o pin en particular en el puerto - como salida. Despu>s volvemos al anco % y enviamos un  lógico a ese pin. !os registros que vamos a usar más comunes en el anco  son 0-09, 03y 03. El primero permite volver al anco %, 03- nos permite establecer los pines que serán entradas y los que serán salidas del +uerto -, 03 nos permite establecer los pines que serán entradas y los que serán salidas del puerto .

STATUS +ara cambiar del anco % al anco  utiliamos el registro 0-09.
TRISA y TRISB Están localiados en las direcciones $?( y $&( respectivamente. +ara programar que un pin sea una salida o una entrada, simplemente enviamos un % o un  al bit en cuestión en el registro. -(ora, podemos (acer esto ya sea en binario o en (e@ad (e@adec ecim imal al.. +erso +ersona nalm lmen ente te uso uso ambo ambos, s, ya que que la binar binaria ia ayud ayuda a muc( muc(o o a visualiar el puerto. i no estás familiariado con el paso de binario a (e@adecimal y viceversa, utilia una calculadora cientBfica. Entonces en el puerto - tenemos ? pines, por tanto ? bits. i deseamos poner uno de los pines como entrada, enviamos un  al bit en cuestión. i deseamos poner uno de los pines como salida, ponemos un % en ese bit. !os bits están definidos de manera correspondiente con los pines, en otras palabras el bit % es el -%, el bit  es el -, el bit 2 es el -2, y asB sucesivamente. sucesivamente. Aamos a tomar un ejemplo. ejemplo. i queremos poner -%, -4 y -; como salidas, y - y -2 como entradas, enviamos esto: %%% #%&('. Date cuenta de que el bit cero está a la derec(a, como se muestra aquB:

+in del +uerto - -; -4 -2 - -% 8umero de bit

;

4

2



%


Aalor inario

%

%





%

!o mismo se aplica para 03.

PORTA % PORTB +ara poner uno de nuestros pines de salida a nivel alto, simplemente ponemos un  el bit correspondiente en nuestro registro +/0- o +/0. El formato es el mismo que para los registros 03- y 03. +ara leer si un pin está a nivel alto o nivel bajo en los pines de nuestro puerto, podemos ejecutar un c(equeo para ver si el bit en particular correspondiente esta puesto a nivel alto #' o está puesto a nivel bajo #%'. -ntes de dar un ejemplo de código, tenemos que e@plicar dos registros más = ( y ".

( El regist registro ro ( es un regis registr tro o de propó propósi sito to gene general ral al cual cual le pued puedes es asig asigna narr cualquier valor que desees. 9na ve que (as asignado un valor a ese registro, puedes sumarle cualquier otro valor, o moverlo. i le asignas otro valor a 1, su contenido es sobrescrito.

U) *+*,-/ * 4/ Aamos a darte un ejemplo de código sobre lo que acabamos de aprender. 8o intentes compilar esto todavBa, lo (aremos cuando (agamos nuestro primer programa. implemente estamos intentado mostrar como se (ace la programación de lo anterior y de paso presentando un par de instrucciones. Aamos a poner el +uerto - como en el ejemplo anterior. !o primero, necesitamos cambiar del banco % al banco . s de esta instrucción = %4(, el cual


se refiere a la dirección del registro 0-09, y el n"mero ? que corresponde al n"mero de bit. +or tanto, lo que estamos diciendo es Gpon a  el bit ? de la dirección de memoria %4(G. -(ora ya estamos en el banco . 6/A!1 b%%% b%%% Estamos poniendo el valor binario %%% #la letra b significa que el n"mero está en binario' en nuestro registro de propósito general 1. +odrBamos (aber (ec(o esto en (e@adecimal, en cuyo caso nuestra instrucción (ubiese sido: 6/A!1 %&( )ualquiera de las dos funcionará. !a instrucción 6/A!1 significa en ingles G6ove !iteral Aalue into 1G, en castellano, mover un valor literal directamente al registro 1. -(ora necesitamos poner este valor en el registro 03- para configurar el puerto: 6/A1* $?( Esta instrucción instrucción significa significa Gponer los contenidos contenidos de 1 en el registro registro cuya dirección dirección viene a continuaciónG, en este caso la dirección $?(, que apunta a 03-. 8uestro registro 03- a(ora tiene el valor %%% o mostrado gráficamente : +in del +uerto - -; -4 -2 - -% Aalor inario

%

%





%

EntradaHalida





E

E



-(ora tenemos que configurar los pines del +uerto -, y para ello necesitamos volver al banco % para manipular cualquier dato. )* %4( %4(,,? Esta instrucción (ace lo contrario a *. ignifica en ingles Git )lear *G #en castellano, poner a % un bit de la memoria'. !os dos n"meros que le siguen son la


dirección del registro, en este caso del registro 0-09, y el n"mero de bit, es este caso el ?. -sB que lo que (emos (ec(o a(ora es poner a % el bit ? del registro 0-09. Ia estamos de vuelta en el anco %. -quB está el código en un solo bloque: BSF

03h, 03h ,5

; Ve al banco 1

MOVLW

06h

; Pon 00110 en W

MOVWF

85h

; Mueve 00110 a TRIS

B!F

03h, 03h ,5

; Vuelve al Banco 0

C/,/ *57 *) /5 -*9/5

B*5 * *9#/ El principio para retardo es el de contar (acia atrás desde un n"mero previamente establecido y cuando llegue a cero, paramos de contar. El valor cero indica el fin del retardo y continuamos nuestro camino a trav>s del programa. S79)#5

9na subrutina es una sección de código o programa, que puede ser llamada como y cuando la necesites. !as subrutinas se usan si vas a ejecutar la misma función función más de una ve, por ejemplo para crear un retardo. !as ventajas de utiliar una subrutina son que (ará más sencillo modificar el valor una ve dentro de la subrutina antes que, digamos, (acerlo die veces a trav>s de tu programa. I tambi>n te ayudará a reducir el total de memoria que ocupa tu programa dentro del +3).

C/,/ ** -*9/5 * *)9## % 5## E&S

Esto es para que podamos conectar un circuito e@terno y actuar sobre cualquier salida que este nos d>.


para configurar los puertos de EH, tenemos que cambiarnos del anco % al anco .
F Dirección del registro 0-09 F Dirección del registro tri=estado para el +uerto -. F Dirección del +uerto -. F )ambia al anco .

-(ora, para configurar el pin de un puerto para que sea una salida, enviamos un % al registro 03-. +ara poner el pin como entrada, ponemos un  en el registro 03-. movlC %( F +ara configurar el pin % del +uerto -... movCf 03F ... como entrada. bcf 0-09, 0-09,? F Auelve al anco %. -(ora (emos puesto el bit % del puerto - como entrada. !o que necesitamos necesitamos (acer a(ora es comprobar si el pin está a nivel alto o a nivel bajo. +ara ello, podemos usar una de estas dos instrucciones: 0*) y 0*. !a instrucción 0*) significa G
3nicio


El programa solo se moverá (acia )ontinua por aquB si el bit % del puerto - se pone a . Aamos a(ora a escribir un programa con el que el !ED parpadeará a una velocidad, pero si un conmutadorJ Nota de la traducción: en ingles el término original original es "switch" "switch" K se cierra, parpadeará a la mitad de velocidad. eguramente puedas (acer el programa por ti mismo, pero (emos incluido el listado de todos modos. +odrBas probar a escribir el programa completo, solo para ver si (as comprendido los conceptos. Estamos usando el mismo circuito que antes, con un conmutador añadido al pin -% del +3) y a la linea de alimentación positiva. FLLLLL Establecimiento constantes LLLL 0-09 equ %4( F Dirección del registro 0-09 03equ $?( F Dirección del registro tri=estado para el +uerto -. +/0equ %?( F Dirección del +uerto -. )/80-D/ equ %$( F +rimer contador para nuestros bucles de retardo. )/80-D/2 equ %M( F egundo contador para nuestros bucles de retardo. F FLLLL )onfiguración del +uerto LLLL bsf 0-09, 0-09,? F )ambiamos al anco  movlC %( F +onemos los pines del puerto - ... movCf 03F ...el bit  como salida, el bit % como entrada. bcf 0-09, 0-09,? F Aolvemos al anco %. F FLLLL Encendemos del !ED LLLL 3nicio movlC %2( F Encendemos el !ED poniendo primero el valor... movCf +/0F ... en el registro C y despu>s al puerto F FLLLL )omprobamos si el conmutador está cerrado LLLL btfsc +/0-, +/0-,% F 0omamos el valor del bit % del puerto - y comprobamos si es %. F i es %, sáltate la siguiente instrucción y continua normalmente. call etardo F i es , ejecuta esta instrucción añadiendo un retardo e@tra. F FLLLL -ñade un retardo


call

etardo

F FLLLL etardo terminado, a(ora apagamos el !ED LLLL movlC %%( F -paga el !ED poniendo primero el valor ... movCf +/0F ... en el registro C y despu>s al puerto F FLLLL )omprobamos si el conmutador está todavBa cerrado LLLL btfsc +/0-, +/0-,% F 0omamos el valor del bit % del puerto - y comprobamos si es %. F i es %, saltate la siguiente instrucción y continua normalmente. call etardo F i es , ejecuta esta instrucción añadiendo un retardo e@tra. F FLLLL -ñadimos otro retardo LLLL call etardo F FLLLL -(ora volvemos al inicio del programa goto 3nicio F Auelve al principio y enciende el !ED... F ...de nuevo. F FLLLL -quB está nuestra ubrutina etardo ucle decfs )/80-D/, )/80-D/, F Este segundo bucle mantiene el !ED... goto ucle F ...apagado el tiempo suficiente... decfs )/80-D/2, )/80-D/2, F ...para que lo veamos goto ucle F return F FLLLL *in del +rogramaLLLL end F -lgunos compiladores necesitan esta instrucción, F y tambi>n por si acaso olvidamos poner... F ... la instrucción goto. !o que que (emo (emoss (ec( (ec(o o aquB aquB es ence encend nder er el !ED. !ED. Desp Despu> u>ss comp compro roba barr si el conmutador está cerrado. i está cerrado, entonces (acemos una llamada a nuestra subrutina de retardo. Esto nos da el mismo retardo que anteriormente, pero a(ora la estamos llamando dos veces. !o mismo pasa cuando el !ED está


apagado. i el conmutador no está cerrado, entonces tenemos nuestros tiempos de encendido y apagado como antes. +uedes compilar y ejecutar este programa. in embargo, una nota de advertencia: El circuito final y el código puede resultar irrelevante para alguien que no le inte interes rese e progra programa marr micr microc ocont ontrol rolad adore ores. s. +or +or tant tanto, o, no te enfa enfades des si cuan cuando do enseñes el circuito circuito a tu familia familia y amigos amigos sobre como puedes cambiar cambiar la velocidad velocidad de parp parpad adeo eo de un !ED, !ED, ves ves que que no mues muestr tran an ni el mas mas mBni mBnimo mo inte inter> r>ss N s fuimos capaces de interactuar con nuestro +3) añadiendo un conmutador, para modificar el ritmo de parpadeo. El "nico problema es que el programa es muy largo y desperdicia muc(a memoria. Era aceptable ya que introducBamos comandos por primera ve, pero debe e@istir una manera mejor de (acerlo. ueno, la (ay #sabias que la (abBa, PverdadQ '. Aamos a e@aminar como estábamos (aciendo el parpadeo del !ED realmente. movlC movCf movlC movlC

%2( +/0%%( +/0-

+rimero cargamos nuestro registro C con %2(, despu>s lo pusimos en nuestro registro del puerto - para encender el !ED. +ara apagarlo, cargamos C con %%( y despu>s lo pusimos en nuestro registro del puerto -. Entremedias de estas rutinas tenBamos tenBamos que llamar llamar a una subrutina subrutina para que pudi>ramos ver el !ED parpadear. parpadear. -sB que (emos tenido que mover dos conjuntos de datos dos veces #una ve al registro C y despu>s al +/0-' y llamar a la subrutina dos veces #una ve para el encendido y otra para el apagado'. -sB que, P cómo podemos (acer esto de una manera mas eficiente Q encillo. 9tiliamos otra instrucción llamada /1*.


!a instrucción /1* ejecuta una función / E@clusiva entre el registro C y el registro que le pasamos como dato. erá mejor que e@pliquemos que narices es traducción: También También llamada una / E@clusiva antes de continuar. J Nota de la traducción: función XOR simplemente K i tenemos dos entradas, y una salida, la salida solo será  si, y solo si, las dos entradas son diferentes. i son iguales, la salida será %. -quB está la tabla de verdad, para aquellos que prefieran verlo en una tabla: -  alida % % % %    %    % Aamos a ver que ocurre si (acemos que  tome el valor de salida anterior, y simplemente cambiamos el valor de -: -  alida % % %  %    %  %  i mantenemos el valor de - igual a , y (acemos / e@clusiva entre >l y el valor de la salida anterior, la salida resultante conmuta. +ara los que no lo vean de este modo en la tabla de verdad, aquB está utiliando binario: Aalor de salida /=E@ con >l y con  RS  /=E con >l y con  RS % /=E@ con >l y con  RS  .... asB sucesivamente.

actual RS % F  es el nuevo valor de salida. F % es el nuevo valor de salida. F  es el nuevo valor de salida.

Espero que puedas entender que (aciendo / e@clusiva de una salida con un , lo que estamos (aciendo a(ora es conmutar de % a  a %, etc...


-sB que a(ora, para encender y apagar nuestro !ED, necesitamos solo dos lineas: 6/A!1 /1*

%2( +/0-, +/0-,

!o que estamos (aciendo aquB es cargar nuestro registro C con %2(. Despu>s le (acemos una / e@clusiva a este n"mero que (ay en C con lo que quiera que est> en nuestro registro del puerto -. i el bit  es , cambiará a %. i el bit  es %, cambiará a .


"#5* 2. S/9;#* C/*(#/ . -bri -brimo moss el el progr program ama a 2. 8os 8os muest muestra ra la sigui siguien ente te vent ventana ana en la cual selecc seleccio ionam namos os crear crear nuev nuevo o proyecto.

4. eleccionam eleccionamos os el microcont microcontrolador rolador a emplear, emplear, y luego luego damos clic clic en siguiente

;. ele elecci ccion onam amos os en la sigu siguie ient nte e vent ventan ana a el lengua lenguaje je de progr program amac ació ión n a emplear y el directorio en el cual vamos a guardar el programa.


?. !ueg !uego o damo damoss clic clic en fina finalilia arr y nos nos most mostra rara ra la vent ventan ana a prin princi cipa pall del del programa )ode1arrior en la cual vamos a desarrollar nuestro programa

&. Escribimos Escribimos nuestro nuestro programa programa en en la etiqueta etiqueta main!oop main!oop


T. !uego de de escribir escribir el programa programa damos damos clic en en maUe y luego luego en debug debug si no tenemos errores en el programa nos mostrara la ventana de simulación.

*ase 4. +rogramación en )


P/4#,#) *) C ) es un lenguaje de alto nivel, ciertamente es como aprender a (ablar de un nuevo idioma, para este tipo de lenguaje, si en un código de %% lBneas olvidamos una sola coma, al momento de realiar la compilación compilación el sistema me arrojara errores Estructura de un programa en ) - continuación tomaremos el siguiente siguiente ejemplo con un compilador -A 3- ) V -A 5)) #1in-A HLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL HLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLL L *ile8ame: main.c L +urpose: !ED parpadeantCe L +rocessor: -0mel -A -A L )ompiler: -A 3- ) V -A 5)) #1in-A' L -ut(or: (aCn Wo(nson. (ttp:HHCCC.cursomicros.com. (ttp:HHCCC.cursomicros.com. LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLL Xinclude GavrYcompiler.(G HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLL HH delayYms HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLL void delayYms#unsigned int t' Z C(ile#t==' delayYus#%%%'F [ HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLL HH *unción principal HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLL int main#void' Z DD R %@%F HH )onfigurar pin +% como salida for# FF ' Z +/0 \R %@%F HH +oner  en pin +% delayYms#;%%'F HH +/0 VR %@*EF HH +oner % en pin +% delayYms#4%%'F [ [

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 24 Este programa configura un +38 +% de nuestro microcontrolador de salida y luego lo limpia la información suministrada, y continua realiando esta operación ciclicamente ciclicamente - continuación veremos lo que en ) es más notable para comenar a programar:

COMENTARIOS: on los encargados de documentar es todo lo que escribimos despu>s de HH y todo lo que está entre HL y LH, LH, generalmente se encuentran encuentran de color verde. - continuación veremos un ejemplo: HH )omentario simpl HL si queremos comentar algo que ocupe varias lBneas lo que podemos (acer es comentarlas de esta forma LH

LAS SENTENCIAS En ), una sentencia sentencia podrBamos llamarlo asi, asi, es una 6ama, (ace lo que varias instrucciones (acen en un ensamblador, una sentencia debe finaliar con un #F', que tambi>n nos sirven para separar sentencias, sentencias, estas a su ve se pueden clasificar clasificar en varios tipos de sentencias como: sentencias de asignación, asignación, sentencias selectivas, iterativas iterativas - continuación veremos un ejemplo: HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL HHLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLL 3nt main #void' Z DDR DDR %%F */#FF' */#FF' +/0 R %%F DE!-I 6#;%%'F[[ 6#;%%'F[[ !/]9E Delimita el cuerpo y las funsiones funsiones de algunas algunas sentencias #Z[', como lo pudimos observar en el ejemplo de arriba

DIRECTIVAS: on evaluadas antes de compilar el programa, suelen ser indicaciones de cómo se compilara el programa

"UNSIONES: En ) pueden e@istir las funciones que sean posibles, pero (ay funciones funciones que son muc(o más potentes que otras, una de ellas es #main'

VARIABLES  TIPOS

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 25 En el esamblador esamblador todas las variables de porgrama suelen suelen ser registros registros de -6 -6 crudos, es decir datos de $ bits sin sin formato. *orman parte de los los signos de datos básicos. +ueden almacenar incluso matrices matrices de datos del mismo tipo llamadas estructuras estructuras - continuación veremos los principales tipos de datos en lenguaje )

Tabla 'e ar%ables 6 !%")s 'e 'a!)s 'el le*47a5e C T%") 'e 'a!)

Tama8) e* b%!s

Ra*4) 'e al)res 97e "7e'e a')"!ar

cha

8

0 a 255 ! "128 a 127

#$%&'( cha

8

"128 a 127

)&#$%&'( cha

8

0 a 255

*#$%&'(+ $&,

16

"32-768 a 32-767

)&#$%&'( $&,

16

0 a 65-536

*#$%&'(+ #h!,

16

"32-768 a 32-767

)&#$%&'( #h!,

16

0 a 65-536

*#$%&'(+ .!&%

32

"2-147-483-648 a 2-147-483-647

)&#$%&'( .!&%

32

0 a 4-294-967-295

*#$%&'(+ .!&% .!&% *$&,+

64

"263 a 263 " 1

)&#$%&'( .!&% .!&% *$&,+

64

0 a 264 " 1

/.!a,

32

118E"38 a 339E38

(!).'

32

118E"38 a 339E38

DECLARACIÓN DE VARIABLES )ompara )ompara las las variable variabless del ensamblador ensamblador con la la directiv directiva a .def .def no se puede puede usar una variable si antes esta no (a sido declarada Esta se realia de la siguiente forma: Data type myvarF Donde data type es un tipo de dato basico basico o complejo, complejo, del compilador compilador o definido definido por el usuario usuario m identificador cualquiera. - continuación veremos algunos ejemplos:


9nsigned c(ar dF bits sin signo

HH variables para $ enteros de

LA SENTENCIA I" !a sentencia if #si condicional, en ingl>s' (ace que un programa ejecute una sentencia o un grupo de ellas si una e@presión es cierta. Esta lógica se describe en el siguiente esquema.

Diagrama de flujo de la sentencia if. !a forma codificada serBa asB: sentencia-F if # e@pression ' HH i e@pression es verdadera, HH ejecutar el siguiente bloque Z HH apertura de bloque sentenciaF sentencia)F HH algunas otras sentencias [ HH cierre de bloque sentenciaF Despu>s de ejecutar sentencia el programa eval"a e@pression. i resulta ser verdadera, se ejecutan todas las sentencias de su bloque y luego se ejecutará la sentencia. En cambio, si e@pression es falsa, el programa se salteará el bloque de if y ejecutará sentencia.

LA SENTENCIA I" < ELSE

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 27 !a sentencia if brinda una rama que se ejecuta cuando una condición lógica es verdadera. )uando el programa requiera dos ramas, una que se ejecute si cierta e@pression es cierta y otra si es falsa, entonces se debe utiliar la sentecia if  else. 0iene el siguiente esquema.

S'&,'&c$aN

SENTENCIA B

#'&,'&c$aM

SENTENCIA C

^ *5*. D#4#,# * +/ * # 5*)9*)#  ^ E@presando lo descrito en código ), tenemos: #e lee como indican los comentarios.' entencia-F if # e@pression ' HH i e@pression es verdadera, ejecutar Z HH este bloque sentenciaF sentencia)F HH ... [ else HH En caso contrario, ejecutar este bloque Z sentencia6F sentencia8F HH ... [ sentenciaF HH ... )omo ves, es bastante fácil, dependiendo del resultado se ejecutará uno de los dos bloques de la sentencia if   else, pero nunca los dos a la ve. !a sentencia if ^ else ^ if escalonada Es la versión ampliada de la sentencia if   else. En el siguiente boceto se comprueban tres condiciones lógicas, aunque podrBa (aber más. Del mismo modo, se (an puesto dos sentencias por bloque solo para simplificar el esquema.


if # e@pressionY ' HH i e@pressionY es verdadera ejecutar Z HH este bloque sentenciaF sentencia2F [ else if # e@pressionY2 ' HH En caso contrario y si e@pressionY2 es Z HH verdadera, ejecutar este bloque sentencia4F sentencia;F [ else if # e@pressionY4 ' HH En caso contrario y si e@pressionY4 es Z HH verdadera, ejecutar este bloque sentencia?F sentencia&F [ else else HH En caso contrario, ejecutar este bloque Z sentenciaTF sentencia$F [F HH F opcional HH todo...

!as _e@presiones` se eval"an de arriba abajo. )uando alguna de ellas sea verdadera, se ejecutará su bloque correspondiente y los demás bloques serán salteados. El bloque final #de else' se ejecuta si ninguna de las e@presiones es verdadera. -demás, si dic(o bloque está vacBo, puede ser omitido junto con su else.

LA SENTENCIA S(ITC= !a sentencia sCitc( brinda una forma más elegante de bifurcación m"ltiple. +odemos considerarla como una forma más estructurada de la sentencia if ^ else ^ if escalonada, aunque tiene algunas restricciones en las condiciones lógicas a evaluar, las cuales son comparaciones de donde constante, constante2 y constante4 deben ser constantes enteras, por ejemplo, 2, %@;?, a, etc. #a tiene código -)33 &?, que es, a fin de cuentas, un entero.' entencias iterativas !as sentencias de control iterativas sirven para que el programa ejecute una sentencia o un grupo de ellas un n"mero determinado o indeterminado de veces. -sB es, esta sección no (abla de otra cosa que de los bucles en ).

LA SENTENCIA (=ILE El cuerpo o bloque de este bucle se ejecutará una y otra ve mientras #C(ile, en ingl>s' una e@presión sea verdadera.


DIAGRAMA DE "LUJO DE LAS SENTENCIA (=ILE. El bucle C(ile en ) tiene la siguiente sinta@is y se lee asB: mientras #C(ile' e@pression sea verdadera, ejecutar el siguiente bloque. sentencia-F C(ile # e@pression ' HH 6ientras e@pression sea verdadera, ejecutar el HH siguiente bloque Z sentenciaF sentencia)F HH ... [F HH Este F es opcional sentenciaF HH ... 8ota que en este caso primero se eval"a e@pression. +or lo tanto, si desde el principio e@pression es falsa, el bloque de C(ile no se ejecutará nunca. +or otro lado, si e@pression no deja de ser verdadera, el programa se quedará dando vueltas _para siempre`.

L# 5*)9*)# / > ;?* )omo dije antes, es una variación de la sentencia C(ile simple. !a principal diferencia es que la condición lógica #e@pression' de este bucle se presenta al final. )omo se ve en la siguiente figura, esto implica que el cuerpo o bloque de este bucle se ejecutará al menos una ve.


Diagrama de flujo de las sentencia do ^ C(ile. !a sinta@is para la sentencia do  C(ile es la siguiente y se lee: Ejecutar #do' el siguiente bloque, mientras #C(ile' e@pression sea verdadera. sentencia-F do Z sentenciaF sentencia)F HH ... [ C(ile C(ile # e@pression 'F HH Este F es mandatorio sentenciaF HH ...

LA SENTENCIA "OR !as dos sentencias anteriores, C(ile y do  C(ile, se suelen emplear cuando no se sabe de antemano la cantidad de veces que se va a ejecutar el bucle. En los casos donde el bucle involucra alguna forma de conteo finito es preferible emplear la sentencia for. #3nversamente, al ver un for en un programa, debemos suponer que estamos frente a alg"n bucle de ese tipo.' sta es la sinta@is general de la sentencia for en ): for # e@pressionY F e@pressionY2 F e@pressionY4 ' Z sentenciaF sentencia2F HH ... [F HH Este F es opcional -(ora veamos por partes cómo funciona: funciona:

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 31 •

e@pressionY suele ser una sentencia de inicialiación. e@pressionY2 se eval"a como condición lógica para que se ejecute el bloque.

•

e@pressionY4 es una sentencia que deberBa poner coto a e@pressionY2.

•

+or la forma y orden en que se ejecutan estas e@presiones, el bucle for es equivalente a la siguiente construcción, utiliando la sentencia C(ile. +rimero se ejecuta e@pressionY y luego se ejecuta el bloque indicado tantas veces mientras e@pressionY2 sea verdadera. e@pressionYF C(ile # e@pressionY2 ' Z sentenciaF sentencia2F HH ... e@pressionY4F [ 8o obstante, de esa forma se ve más rara a"nF asB que, mejor, veamos estos ejemplos, que son sus presentaciones más clásicas. #i es una variable y a y b son constantes o variables': for # i R % F i  % F i ' Z sentenciasF [ e lee: para #for' i igual a % (asta que sea menor que % ejecutar sentencias. !a sentencia i indica que i se incrementa tras cada ciclo. -sB, el bloque de for se ejecutará % veces, desde que i valga % (asta que valga M. En este otro ejemplo las sentencias se ejecutan desde que i valga % (asta que valga 2%. Es decir, el bucle dará  vueltas en total. for # i R % F i R 2% F i i ' Z sentenciasF [ El siguiente bucle for empiea con i inicialiado a %% y su bloque se ejecutará mientras i sea mayor o igual a %. +or supuesto, en este caso i se decrementa tras cada ciclo. for # i R %% F i SR % F i== i== ' Z sentenciasF [ e pueden (acer muc(as más construcciones, todas coincidentes con la primera plantilla, pero tambi>n son menos frecuentes.

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 32 entencias con bloques simples )uando las sentencias selectivas #como if' o de bucles #como C(ile o for' tienen cuerpos o bloques que constan de solo una sentencia, se pueden omitir las llaves. -un asB, es aconsejable seguir manteniendo las tabulaciones para evitarnos confusiones. +or ejemplo, las siguientes sentencias: if#a S b' Z a R %F [ if#a RR b' Z aF [ else Z b==F [ C(ile# a SR b' Z a R a  bF [ for#iR%F iR%F i' Z a R aL2F [ bien se pueden escribir de la siguiente forma: if#a S b' a R %F if#a RR b' aF else b==F C(ile# a SR b' a R a  bF for#iR%F iR%F i' a R aL2F

LOS OPERADORES

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 33 irven para realiar operaciones aritm>ticas, ar itm>ticas, lógicas, comparativas, etc. eg"n esa función se clasifican en los siguientes grupos. /peradores aritm>ticos -demás de los tBpicos operadores de suma, suma, resta, multiplicación y división, están los operadores de módulo, incremento y decremento. 0abla de /peradores aritm>ticos -cción

/perador  uma = esta L 6ultiplicación H División 6ódulo. etorna el residuo de una división entera. olo se debe usar con  n"meros enteros.  3ncrementar en uno == Decrementar en uno Ejemplos: int a, b, cF

HH Declarar variables a, b y c

a R b  cF HH umar a y b. -lmacenar resultado en c b R b L cF HH 6ultiplicar b por c. esultado en b b R a H cF HH Dividir a entre c. )olocar resultado en b a R a  c ^ bF HH umar a y c y restarle b. esultado en a c R #a  b' H cF HH Dividir ab entre c. esultado en c b R a  b H c  b L bF HH umar a más bHc más bb. esultado en b c R a  bF HH esiduo de dividir ahb a c aF HH 3ncrementar a en  b==F HH Decrementar b en  cF HH 3ncrementar c en  ==bF HH Decrementar b en 

OPERADORES DE BITS e aplican a operaciones lógicas con variables a nivel binario. -quB tenemos las clásicas operaciones -8D, / inclusiva, / e@clusiva y la 8E5-)378. -dicionalmente, (e incluido en esta categorBa los operaciones de desplaamiento a la derec(a y la iquierda. i bien son operaciones que producen resultados análogos a los de las instrucciones de ensamblador los operadores lógicos del ) pueden operar sobre variables de distintos tamaños, ya sean de , $, & o 42 bits. 0abla de operadores de bits /perador -cción V -8D a nivel de bits

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 34 0abla de operadores de bits /perador -cción \ / inclusiva a nivel de bits  / e@clusiva a nivel de bits  )omplemento a uno a nivel de bits  Desplaamiento a la iquierda SS Desplaamiento a la derec(a Ejemplos: c(ar mF int

HH variable de $ bits

*Bjate en la semejana entre las operaciones de desplaamiento con SS y  y las operaciones del rotación del ensamblador. )uando una variable se desplaa (acia un lado, los bits que salen por allB se pierden y los bits que entran por el otro lado son siempre ceros. Es por esto que en la "ltima sentencia, m R m  $, el resultado es %@%%. +or cierto, en el lenguaje ) no e@isten operadores de rotación.
Desplaamientos producidos por los operadores  y SS.

OPERADORES RELACIONALES RELACIONALES e emplean para construir las condiciones lógicas de las sentencias de control selectivas e iterativas, como ya (emos podido apreciar en las secciones anteriores. !a siguiente tabla muestra los operadores relacionales disponibles. 0abla de /peradores relacionales

O-*#/

A)

RR

3gual

OR

8o igual

S

6ayor que



6enor que

SR

6ayor o igual que

R

6enor o igual que

O-*#/*5 4/5

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 35 5eneralmente se utilian para enlaar dos o más condiciones lógicas simples. +or suerte, estos operadores solo son tres y serán e@plicados en las prácticas del curso. 0abla de /peradores lógicos

O-*#/

A)

VV

-8D lógica

\\

/ lógica

O

8egación lógica

Ejemplos: if# O#aRR%' ' Z HH sentencias [

HH i a igual % sea falso

if# #ab' VV #aSc' ' HH i ab y aSc son verdaderas Z HH sentencias [ C(ile# #aRR%' \\ #bRR%' ' HH 6ientras a sea % o b sea % Z HH sentencias [

C/,-/5) * /-*#/*5 e utilia en las operaciones de asignación y nos permite escribir código más abreviado. !a forma general de escribir una sentencia de asignación mediante los operadores compuestos es: obtect opR e@pressionF que es equivalente a la sentencia object R object op e@pressionF op puede ser cualquiera de los operadores aritm>ticos o de bit estudiados arriba. / sea, op puede ser , = , L, H, , V, \ , , ,  o SS. 8ota: no debe (aber ning"n espacio entre el operador y el signo igual. Ejemplos: int aF

HH Declarar a

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 36 a R ?%F a R 2%F a LR 2F a VR %@*%F a R F

HH Es lo mismo que a R a  ?%F HH 0ambi>n significa sumarle 2% a a HH Es lo mismo que a R a L 2F HH Es lo mismo que a R a V %@*%F HH Es lo mismo que a R a  F

P***)# * /-*#/*5 9na e@presión puede contener varios operadores, de esta forma: b R a L b  c H bF

HH a, b y c son variables

- diferencia del lenguaje asic, donde la e@presión se se eval"a de iquierda a derec(a, en esta sentencia no queda claro en qu> orden se ejecutarán las operaciones indicadas. ntesis, los cuales ordenan que primero se ejecuten las operaciones de los par>ntesis más internos. Eso es como en el álgebra elemental de la escuela, asB que no profundiar>. +or ejemplo, las tres siguientes sentencias son diferentes. b R #a L b'  #c H b'F b R a L #b  #c H b''F b R ##a L b'  c'H b'F 0ambi>n se pueden construir e@presiones condicionales, asB: if # #a S b' VV # b  c' ' HH i aSb y bc, ... Z HH ... [

L#5 )/)*5 on bloques de sentencias sentencias identificadas por un nombre y variables locales y variables globales

PROGRAMACIÓN DE UN MICROCONTROLADOR EN LENGUAJE C.


CREACIÓN DE PROECTOS EN C - continuación, son listados los pasos mBnimos para crear un proyecto en el softCare )ode1arriork &.2.

P#5/ 1. V*#) * 559*,# Es necesario verificar los siguientes requerimientos mBnimos para la ejecución del !oftware )ode1arriork &.2:

Hardware: Hardware: +) con 5< de velocidad y procesador +entiumk o compatible. e recomienda 5 de -6, )D=/6 y dependiendo del sistema de desarrollo, deberá tener puerto serial DM o puerto paralelo o 9. S59*,# O-*#9@/: 1indoCskAista.

6icrosoftk

1indoCsk

2%%%,

1indoCsk

E5-#/ *) D5/: 25 con ;%%6 en el disco del sistema 1indoCsk.

+

o


P#5/ 2. I)59##) * C/*(#/ 6.2 3nstalar el )D del )ode1arriork &.2 e#elopment !tudio en el compartimiento del )D/6 del +). El softCare se ejecuta automáticamente y se deben seguir las instrucciones de instalación. El )ode )ode1a 1arr rrio iork rk &.2 &.2 e#e libera ra (asta (asta 42 42 de lice licenc ncia ia para para e#elo lopm pment ent !tud !tudio io libe proyectos con la familia <)#' %$H%$ y (asta &; para la familia )od*irek A.

P#5/ 3. E+*) * C/*(#/ 6.2 +ara lanar el programa es necesario seguir la ruta del 1indoCs : S9#9  program rama a P/4 P/4#,5 #,5  "** **5 5# #** C/* C/*( (# #/ /  C/* C/*(# (#/ / IDE. DE. El prog comenará a ejecutarse y la ventana de la *igura $.2 aparecerá.

P#5/ $. C*#) * ) )*@/ -/%*9/ +ulsar sobre el botón C*#9* N*; P/+*9.

P#5/ . S**) * MCU % # /)*) !a nueva ventana que aparece seleccionar el microcontrolador a trabajar y la opción de cone@ión disponible. El microcontrolador a trabajar será el MC08JM60 con la opción de cone@ión PFE +resio iona narr el botón botón de N*9, para pasar a la siguiente M9)&C%/)* P/ . +res ventana.

P#5/ 6. S**) * -#H,*9/5 * -/%*9/ En la ventana se detallan: la selección de los tipos de lenguaje a desarrollar, el nombre del proyecto y la ruta de almacenamiento del mismo. +ara este ejercicio en particular, seleccionar como lenguaje el ). *inalmente presionar el botón de N*9.

P#5/ !. O-) * #) * #?@/5


Esta opción de ventana no es de inter>s para el ejercicio, por este motivo se sobrepasa. +resionar el botón de N*9.

P#5/ 8. O-) * P/*55/ E-*9 Esta opción de ventana no es de inter>s para el ejercicio, por este motivo se sobrepasa. eleccionar la opción )/)* y presionar el botón de N*9.

P#5/ . O-/)*5 * /)4#) -## * C&C En esta opción verificar la selección y presionar el botón de ")5?. *ina *inalm lmen ente te,, apare aparece ce la venta ventana na del men" men" prin princi cipal pal del del )ode )ode1a 1arri rriork ork &.2 &.2 e#elopment !tudio y la ventana de navegación del proyecto.

=*.?: 6acro para el proceso de interrupciones. D*@#9@*.?: Declaración de los perif>ricos de 6)9. ")) ,#): +rograma principal del cuerpo en ). -quB es ejecutado el macro propósito *)#7* )9*-95, que consiste en poner la máscara I en ceros, con el propósito de (abilitar de manera global las interrupciones del sistema. Dentro de la función ,#), se espera que el programador incluya su código. 0ambi>n es ejecutada una instru instrucci cción ón de / infinito, que puede ser utiliada como iteración principal del proceso y que es necesaria desde el punto de vista de la acción cBclica que ejecuta ejecuta un proceso desarrollado desarrollado con un 6)9. Dentro del / se ejecuta un macro llamado _RESET_(ATC=DOG, con el objetivo de eliminar la acción del )/+ y aislar la 6)9 de un evento de EE0 por sobre flujo del temporiador del )/+. En el siguiente aparte realiaremos un primer programa en ), donde se incluye: •

0rabajo sobre el editor 3DE.

•

+roceso de compilación.

•

imulación del proyecto.

•

ajar el programa al DE6/W6.

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 40 •

6igrar el proyecto.

El primer programa en C. El primer programa en lenguaje ) (a sido llamado Ejemplo y coincide con la creación del proyecto del aparte anterior. El programa es desarrollado sobre el microc rocont ontrol rolador de $ bit bits 6)M%$W %$W6&%, para ara luego ser migra grado al microcontrolador de 42 bits 6)*?W62$. Este ejemplo tambi>n se encuentra en el sitio 1E referido en el libro. +ara el ejercicio es importante verificar que la W6 D-95<0E )-D corresponda con la máquina de $ bits 6)M%$W6&%. El sistema enciende y apaga un !ED conectado al pin +0ET del DE6/W6. Este ejemplo es realiado con la menor complejidad posible, con el objetivo de que el lector de poca e@periencia se vaya adaptando a la filosofBa de programación de este te@to.

CONCLUSIONES


•

•

•

•

comprender las limitaciones que se imponen sobre el lenguaje ) con el que se programan las aplicaciones, para tratar de ajustarse a los recursos que tiene un microcontrolador ) bastante básico pero muc(o más sencillo de utiliar que el ensamblador normal. 0ambi>n se utilian elementos perif>ricos básicos para mostrar información a trav>s de la barra de ; displays de T segmentos. !os microcontroladores que utilian la arquitectura von= 8eumann disponen de un solo bloque de memoria y de un bus de datos de $ bits. El (ec(o de que un programa #la /6' y los datos temporales #la -6' est>n separados, permite a la )+9 poder ejecutar dos instrucciones simultáneamente. Dic(o de manera sencilla, mientras que se realia la lectura o escritura de la -6 #que marca el fin de una instrucción', la siguiente instrucción se lee por medio de otro bus.

SISTEMAS EMBEBIDOS COLABORATIVO 2 42 BIBLIOGRA"IA

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Trabajo Colaborativo Grupo 208006 3 2

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