Programación de los microcontroladores - Microcontroladores PIC – Programación en C con ejemplos

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Capitulo 2 - Programación de los microcontroladores Usted seguramente seguramente sabe que no es suficiente sólo conectar el microcontrolador a l os otros componentes y encender una fuente de alimentación para hacerlo funcionar, ¿verdad? Hay que hacer algo más. Se necesita programar el microcontrolador. Si cree que esto es complicado, está equivocado. Todo Todo el procedimiento es muy simpl e. Basta con leer el texto para entender de lo que estamos hablando.

2.1 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN 2.2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MIKROC 2.3 TIPOS DE DATOS EN MIKROC 2.4 VARIABLES Y CONSTANTES 2.5 O PERADORE PERADORES S 2.6 ESTRUCTURAS DE CONTROL 2.7 TIPOS DE DATOS AVANZADOS 2.8 FUNCIONES 2.9 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL PREPROCESADOR 2.10 MIKROC PRO FOR PIC 2.11 PROGRAMAR LOS PIC UTILIZANDO MIKROC PRO FOR PIC

The EasyPIC6 is a full-featured development system for PIC microcontrollers. It comes with the PIC16F887 microcontroller. The system includes a USB 2.0 programmer with mikroICD and many peripheral modules such as COG, port expander, MENU and 4x4 keypads etc. [ more info] info]

Featured Compilers mikroC PRO for PIC

2.1 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos, aparentemente sin significado. Dependiendo de la arquitectura del microcontrolador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de anchura. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones. Como es más fácil trabajar con el sistema de numeración hexadecimal, el código ejecutable se representa con frecuencia como una serie de los números hexadecimales denominada código Hex. En los microcontroladores PIC con las palabras de programa de 14 bits de anchura, el conjunto de instrucciones tiene 35 instrucciones diferentes.

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LENGUAJE ENSAMBLADOR Como el proceso de escribir un código ejecutable era considerablemente arduo, en consecuencia fue creado el primer lenguaje de programación denominado ensamblador (ASM). Siguiendo la sintaxis básica del ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de memoria. Un programa denominado ensamblador compila (traduce) las instrucciones del lenguaje ensamblador a código máquina (código binario).

HEste programa compila instrucción a instrucción sin optimización. Como permite controlar en detalle todos los procesos puestos en marcha dentro del chip, este lenguaje de programación todavía sigue siendo popular.

Ventajas de lenguajes de programación de alto nivel A pesar pesar de todos los los lados buenos, buenos, el lenguaje lenguaje ensamblad ensamblador or tiene algunas algunas desventajas: desventajas:

Incluso una sola operación en el programa escrito en ensamblador consiste en muchas instrucciones, haciéndolo muy largo y difícil de manejar. Cada tipo de microcontrolador tiene su propio conjunto conjunto de instrucciones instrucciones que un programador tiene que conocer para escribir un programa Un programador tiene que conocer el hardware del microcontrolador para escribir un programa Programa escrito en C (El mismo programa compilado al código ensamblador):

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Los lenguajes de programación de alto nivel (Basic, Pascal, C etc.) fueron creados con el propósito de superar las desventajas del ensamblador. En lenguajes de programación de alto nivel varias instrucciones en ensamblador se sustituyen por una sentencia. El programador ya no tiene que conocer el conjunto de instrucciones o características del hardware del microcontrolador utilizado. Ya no es posible conocer exactamente cómo se ejecuta cada sentencia, de todas formas ya no importa. Aunque siempre se puede insertar en el programa una secuencia escrita en ensamblador. Si alguna vez ha escrito un programa para un microcontrolador PIC en lenguaje ensamblador, probablemente sepa que la arquitectura RISC carece de algunas instrucciones. Por ejemplo, no hay instrucción apropiada para multiplicar dos números. Por supuesto, para cada problema hay una solución y éste no es una excepción gracias a la aritmética que permite realizar las operaciones complejas al descomponerlas en un gran número operaciones más simples. En este caso, la multiplicación se puede sustituir con facilidad por adición sucesiva (a x b = a + a + a + ... + a). Ya estamos en el comienzo de una historia muy larga... No hay que preocuparse al utilizar uno de estos lenguajes de programación de alto nivel como es C, porque el compilador encontrará automáticamente la solución a éste problema y otros similares. Para multiplicar los números a y b, basta con escribir a*b.

Lenguaje C El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador. Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.

La figura anterior es un ejemplo general de lo que sucede durante la compilación de programa de un lenguaje de programación de alto nivel a bajo nivel.

2.2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MIKROC A continuación continuación vamos vamos a presentar presentar a los los elementos elementos principales principales del lenguaje lenguaje mikroC mikroC desarrollado desarrollado por por Mikroelektronika. Mikroelektronika. Este lenguaje lenguaje es muy muy similar al C estándar, no obstante en determinados aspectos difiere del ANSI estándar en algunas características. Algunas de estas diferencias se refieren a las mejoras, destinadas a facilitar la programación de los microcontroladores PIC, mientras que las demás son la consecuencia de la limitación de la arquitectura del hardware de los PIC. Aquí vamos a presentar características específicas del lenguaje mikroC en la programación de los microcontroladores PIC. El término C se utilizará para referirse a las características comunes de los

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Los lenguajes de programación de alto nivel (Basic, Pascal, C etc.) fueron creados con el propósito de superar las desventajas del ensamblador. En lenguajes de programación de alto nivel varias instrucciones en ensamblador se sustituyen por una sentencia. El programador ya no tiene que conocer el conjunto de instrucciones o características del hardware del microcontrolador utilizado. Ya no es posible conocer exactamente cómo se ejecuta cada sentencia, de todas formas ya no importa. Aunque siempre se puede insertar en el programa una secuencia escrita en ensamblador. Si alguna vez ha escrito un programa para un microcontrolador PIC en lenguaje ensamblador, probablemente sepa que la arquitectura RISC carece de algunas instrucciones. Por ejemplo, no hay instrucción apropiada para multiplicar dos números. Por supuesto, para cada problema hay una solución y éste no es una excepción gracias a la aritmética que permite realizar las operaciones complejas al descomponerlas en un gran número operaciones más simples. En este caso, la multiplicación se puede sustituir con facilidad por adición sucesiva (a x b = a + a + a + ... + a). Ya estamos en el comienzo de una historia muy larga... No hay que preocuparse al utilizar uno de estos lenguajes de programación de alto nivel como es C, porque el compilador encontrará automáticamente la solución a éste problema y otros similares. Para multiplicar los números a y b, basta con escribir a*b.

Lenguaje C El lenguaje C dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador. Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.

La figura anterior es un ejemplo general de lo que sucede durante la compilación de programa de un lenguaje de programación de alto nivel a bajo nivel.

2.2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MIKROC A continuación continuación vamos vamos a presentar presentar a los los elementos elementos principales principales del lenguaje lenguaje mikroC mikroC desarrollado desarrollado por por Mikroelektronika. Mikroelektronika. Este lenguaje lenguaje es muy muy similar al C estándar, no obstante en determinados aspectos difiere del ANSI estándar en algunas características. Algunas de estas diferencias se refieren a las mejoras, destinadas a facilitar la programación de los microcontroladores PIC, mientras que las demás son la consecuencia de la limitación de la arquitectura del hardware de los PIC. Aquí vamos a presentar características específicas del lenguaje mikroC en la programación de los microcontroladores PIC. El término C se utilizará para referirse a las características comunes de los

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lenguajes C y mikroC.

Este libro describe una aplicación muy concreta del lenguaje de programación C utilizado en el compilador mikroC PRO for PIC. En este caso, el compilador se utiliza para la programación de los microcontroladores PIC.

FASES FASES DE C OMPILACIÓN OMPILACIÓN El proceso de compilación consiste en varios pasos y se ejecuta automáticamente por el compilador. Por con, un conocimiento básico del funcionamiento puede ser útil para entender el concepto del lenguaje mikroC. El archivo fuente contiene el código en mikroC que usted escribe para programar el microcontrolador. El preprocesador se utiliza automáticamente por el compilador al iniciarse el proceso de la compilación. El compilador busca las directivas del preprocesador (que siempre empiezan por ‘#’) dentro del código y modifica el código fuente de acuerdo con las directivas. En esta fase se llevan a cabo inclusión de archivos, definición de constantes y macros etc, lo que facilita el proceso. Más tarde vamos a describir estas directivas en detalle. El analizador sintáctico (parser) elimina toda la información inútil del código (comentarios, espacios en blanco). Luego, el compilador traduce compilador traduce el código a un archivo binario denominado archivo .mcl. El enlazador (linker) enlazador (linker) recupera toda la información requerida para ejecutar el programa de los archivos externos y la agrupa en un solo archivo (.dbg). Además, un proyecto puede contener más de un archivo fuente y el programador puede utilizar funciones predefinidas y agrupadas dentro de los archivos denominados librerías. Por último, el generador .hex produce un archivo .hex. Es el archivo que se va a cargar en el microcontrolador.

El proceso entero de la compilación que incluye todos los pasos anteriormente descritos se le denomina “building” .

ESTRUCT URA DE PROGRAMA PROGRAMA La idea principal de escribir un programa en C es de “romper” un problema mayor en varios trozos más pequeños. Supongamos que es necesario escribir un programa para el microcontrolador para medir la temperatura y visualizar los resultados en un LCD. El proceso de medición se realiza por un sensor que convierte temperatura en voltaje. El microcontrolador utiliza el convertidor A/D para convertir este voltaje (valor analógico) en un número (valor digital) que luego se envía al LCD por medio de varios conductores. En consecuencia, el programa se divide en cuatro partes, de las que cada una corresponde a una acción específica:

1. Activar y configurar configurar el convertidor A/D incorporado; incorporado; 2. Medir el valor analógico; co; 3. Calcular Calcular temperatura; y 4. Enviar Enviar los datos en el formato apropiado al LCD; Los lenguajes de programación de alto nivel como es C le permiten solucionar este problema con facilidad al escribir cuatro funciones que se ejecutarán cíclicamente sin parar. La idea general es de dividir el problema en varios trozos, de los que cada uno se puede escribir como una sola función. Todos los programas escritos en mikroC contienen por lo menos una función llamada main() que encierra entre llaves {} las sentencias a ser ejecutadas. Esto es la primera función a ser ejecutada al iniciarse la ejecución de programa. Las otras funciones se pueden llamar dentro de la función main. En otras palabras, podemos decir que la función main() es obligatoria, mientras que las demás son opcionales. Si todavía no ha escrito un programa en C, es probable que todo le resulte confuso. No se preocupe, acéptelo tal como es por el momento y más tarde entenderá la sintaxis.

¡Y ahora, su primer programa ‘real’! La figura muestra la estructura de programa, señalando las partes en las que consiste.

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La manera de escribir el código en C es muy importante. Por ejemplo, C difiere entre minúsculas y mayúsculas, así que la función main() no se puede escribir MAIN() o Main(). Además, note que dos líneas del código dentro de la función terminan con un punto y coma. En C todas las sentencias deben terminar con un punto y coma ‘;’, así el compilador puede aislarlas y traducirlas a código máquina.

COMENTARIOS Los comentarios son las partes del programa utilizados para aclarar las instrucciones de programa o para proporcionar más información al respecto. El compilador no hace caso a los comentarios y no los compila al código ejecutable. Dicho de manera sencilla, el compilador es capaz de reconocer los caracteres especiales utilizados para designar dónde los comentarios comienzan y terminan y no hace nada de caso

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al texto entre ellos durante la compilación. Hay dos tipos de tales caracteres. Unos designan los comentarios largos que ocupan varias líneas de programa marcados por la secuencia especial /*...*/, mientras que otros designan los comentarios cortos que caben en una sola línea //. Aunque los comentarios no pueden afectar a la ejecución de programa, son tan importantes como cualquier otra parte de programa. Aquí está el porqué... Con frecuencia es necesario mejorar, modificar, actualizar, simplificar un programa... No es posible interpretar incluso los programas simples sin utilizar los comentarios.

2.3 TIPOS DE DATOS EN MIKROC En el lenguaje C, los datos tienen un tipo, o sea, cada dato utilizado en el programa debe tener su tipo especificado. Esto permite al compilador conocer el tamaño de dato (número de bytes requerido en la memoria) y su representación. Hay varios tipos de datos que se pueden utilizar en el lenguaje de programación mikroC dependiendo del tamaño de dato y del rango de valores. La tabla muestra el rango de valores que los datos pueden tener cuando se utilizan en su forma básica. TIPO DE DATO

DESCRIPCIÓN

T AM A Ñ O ( N Ú M E R O D E BITS)

RANGO DE VALORES

char

Texto (caracteres)

8

de 0 a 255

int

Valores enteros

16

de -32768 a 32767

float

Valores en punto flotante

32

de ±1.1754943508210 -38 a ±6.805647744071038

double

Valores en punto f lotante de doble precisión

32

de ±1.1754943508210 -38 a ±6.805647744071038

*Debido a las limitaciones impuestas por el hardware del microcontrolador, es imposible alcanzar una mayor precisión de datos que la del tipo float. Por eso, el tipo double en mikroC equivale al tipo float. Al añadir un prefijo (calificador) a cualquier tipo de dato entero o carácter, el rango de sus posibles valores cambia así como el número de los bytes de memoria necesarios. Por defecto, los datos de tipo int son con signo, mientras que los de tipo char son sin signo. El calificador signed (con signo) indica que el dato puede ser positivo o negativo. El prefijo unsigned indica que el dato puede ser sólo positivo. Note que el prefijo es opcional. TIPO DE DATO

TIPO DE DATO CON PREFIJO

T AM A Ñ O ( N Ú M E R O D E BITS)

RANGO DE VALORES

char

signed char

8

de -128 a 128

unsigned int

16

de 0 a 65535

short int

8

de 0 a 255

signed short int

8

de -128 a 127

long int

32

de 0 a 4294967295

signed long int

32

de -2147483648 a 2147483647

int

Tipo entero (int) Un entero es un número sin parte fraccionaria que puede estar expresado en los siguientes formatos:

Hexadecimal (base 16): el número empieza con 0x (o 0X). Los enteros hexadecimales consisten en los dígitos (de 0 a 9) y/o las letras (A, B, C,D, E, F). Por ejemplo: ‘0x1A’. Decimal (base 10): el número consiste en los dígitos (de 0 a 9). El primer dígito no puede ser 0. En este formato, se puede introducir el signo de número (‘+’ o ‘-’). Por ejemplo: 569, -25, +1500. Octal (base 8) : los números se representan a base 8 utilizando sólo 8 dígitos (de 0 a 7) . Los enteros oct ales empiezan con 0. Por ejemplo: ‘056’. Binario: cuando un entero empieza con 0b (o 0B) se repr esentan como una serie de bits (‘0’ y ‘1’). Por ejemplo: 0B10011111

0x11 11 -152 011 0b11

// // // // //

formato formato formato formato formato

hexadecimal equivale a decimal 17 decimal decimal octal equivale a decimal 9 binario equivale a decimal 3

Tipo punto flotante (float) El tipo punto flotante (float) se utiliza para los números reales con el punto decimal. Los datos de tipo float se pueden representar de varias maneras. Un dato float es siempre consigno (signed).

0. -1.23 23.45e6 2e-5 3E+10 .09E34

// // // // // //

= = = = = =

0.0 -1.23 23.45 * 10^6 2.0 * 10^-5 3.0 * 10^10 0.09 * 10^34

Tipo carácter (char) El tipo char es considerado como un entero por el compilador. No obstante, se utiliza normalmente para los datos de tipo carácter. Un dato de tipo carácter está encerrado entre comillas y codificado en un carácter ASCII.

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59 // entero 'p' // carácter ASCII 'p' Una secuencia de caracteres es denominada cadena (string). Las cadenas están encerradas entre comillas dobles, por ejemplo:

"Presione el botón RA0"

2.4 VARIABLES Y CONSTANTES Definiciones Una variable es un objeto nombrado capaz de contener un dato que puede ser modificado durante la ejecución de programa. En C, las variables tienen tipo, que significa que es necesario especificar el tipo de dato que se le asigna a una variable (int, float etc.). Las variables se almacenan en la memoria RAM y el espacio de memoria que ocupan (en bytes) depende de su tipo.

/* dos líneas de programa consecutivas. En la primera línea del programa se define el tipo de variable */ int a = 1000; // Variable a es de tipo int y equivale a 1000

a = 15;

// a equivale a 15

Una constante tiene las mismas características que una variable excepto el hecho de que su valor asignado no puede ser cambiado durante la ejecución de programa. A diferencia de las variables, las constantes se almacenan en la memoria Flash del microcontrolador para guardar el mayor espacio posible de memoria RAM. El compilador las reconoce por el nombre y el prefijo const. En mikroC, el compilador reconoce automáticamente el tipo de dato de una constante, así que no es necesario especificar el tipo adicionalmente.

/* dos líneas de programa consecutivas */ const A = 1000 // el valor de la constante A está definido

A = 15;

// ¡ERROR! no se puede modificar el valor de la constante

Cada variable o constante debe tener un identificador que lo distingue de otras variables y constantes. Refiérase a los ejemplos anteriores, a y A son identificadores.

Reglas para nombrar En mikroC, los identificadores pueden ser tan largos como quiera. Sin embargo, hay varias restricciones:

Los identificadores pueden incluir cualquiera de los caract eres alfabéticos A-Z (a- z), los dígitos 0-9 y el carácter subrayado '_'. El compilador es sensible a la diferencia entre minúsculas y mayúsculas. Los nombres de funciones y variables se escriben con fr ecuencia con minúsculas, mientras que los nombres de constantes se escriben con mayúsculas. Los identificadores no pueden empezar con un dígito. Los identificadores no pueden coincidir con las palabras clave del lenguaje mikroC, porque son las palabras reservadas del compilador. El compilador mikroC reconoce 33 palabras clave: MIKROC - PALABRAS CLAVE absolute

data

if

return

typedef

asm

default

inline

rx

typeid

at

delete

int

sfr

typename

auto

do

io

short

union

bit

double

long

signed

unsigned

bool

else

mutable

sizeof

using

break

enum

namespace

static

virtual

case

explicit

operator

struct

void

catch

extern

org

switch

volatile

char

false

pascal

template

while

class

float

private

this

code

for

protected

throw

const

friend

public

true

continue

goto

register

try

Ejemplos de los identificadores válidos e inválidos:

temperatura_V1 Presión no_corresponder dat2string

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// // // //

OK OK OK OK

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SuM3 _vtexto 7temp %más_alto

// // // // // if // j23.07.04 nombre de variable //

OK OK NO -NO -NO -NO -NO --

no no no no no


puede empezar con un número pueden contener caracteres especiales puede coincidir con una palabra reservada puede contener caracteres especiales (punto) puede contener espacio en blanco

Declaración de variables Cada variable debe ser declarada antes de ser utilizada en el programa. Como las variables se almacenan en la memoria RAM, es necesario reservar el espacio para ellas (uno, dos o más bytes). Al escribir un programa, usted sabe qué tipo de datos quiere utilizar y qué tipo de datos espera como resultado de una operación, mientras que el compilador no lo sabe. No se olvide de que el programa maneja las variables con los nombres asignados. El compilador las reconoce como números en la memoria RAM sin conocer su tamaño y formato. Para mejorar la legibilidad de código, las variables se declaran con frecuencia al principio de las funciones:

variable; Es posible declarar más de una variable de una vez si tienen el mismo tipo.

variable1, variable2, variable3; Aparte del nombre y del tipo, a las variables se les asignan con frecuencia los valores iniciales justamente enseguida de su declaración. Esto no es un paso obligatorio, sino ‘una cuestión de buenas costumbres’. Se parece a lo siguiente:

unsigned int peso; // Declarar una variable llamada peso

peso = 20;

// Asignar el valor 20 a la variable peso

Un método más rápido se le denomina declaración con inicialización (asignación de los valores iniciales):

unsigned int peso = 20; // peso está declarado y su valor es 20

Si hay varias variables con el mismo valor inicial asignado, el proceso se puede simplificar:

unsigned int peso1 = peso2 = peso3 = 20; int valor_inicial = un_mínimo_de_petróleo = 0;

Tenga cuidado de no declarar la misma variable otra vez dentro de la misma función. Puede modificar el contenido de una variable al asignarle un nuevo valor tantas veces que quiera Al declarar una variable, siempre piense en los valores que la variable tendrá que contener durante la ejecución de programa. En el ejemplo anterior, peso1 no se puede representar con un número con punto decimal o un número con valor negativo.

Declaración de constantes Similar a las variables, las constantes deben ser declaradas antes de ser utilizadas en el programa. En mikroC, no es obligatorio especificar el tipo de constante al declararla. Por otra parte, las constantes deben ser inicializadas a la vez que se declaran. El compilador reconoce las constantes por su prefijo const utilizado en la declaración. Dos siguientes declaraciones son equivalentes:

const int MINIMUM = -100; // Declarar constante MINIMUM const MINIMUM = -100;

// Declarar constante MINIMUM

Las constantes pueden ser de cualquier tipo, incluyendo cadenas:

const T_MAX = 3.260E1;

// constante de punto flotante T_MAX // constante carácter I_CLASS const Mensaje = "Presione el botón IZQUIERDA"; // constante de cadena Mensaje const I_CLASS = 'A';

Las constantes de enumeración son un tipo especial de constantes enteras que hace un programa más comprensible al asignar los números ordinales a las constantes. Por defecto, el valor 0 se asigna automáticamente a la primera constante entre llaves, el valor 1 a la segunda, el valor 2 a la tercera etc.

enum surtidores {AGUA,GASÓLEO,CLORO}; // AGUA = 0; GASÓLEO = 1; CLORO = 2

Es posible introducir directamente el valor de una constante dentro de la lista de enumeraciones. El incremento se detiene al asignar un valor a un elemento de matriz, después se reinicia a partir del valor asignado. Vea el siguiente ejemplo:

enum surtidores {AGUA,GASÓLEO=0,CLORO}; // AGUA = 0; GÁSOLEO = 0; CLORO = 1

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Las constantes de enumeración se utilizan de la siguiente manera:

int Velocidad_de_ascensor enum motor_de_ascensor {PARADA,INICIO,NORMAL,MÁXIMO};

Velocidad_de_ascensor = NORMAL; // Velocidad_de_ascensor = 2

Definir los nuevos tipos de datos La palabra clave typedef le permite crear con facilidad los nuevos tipos de datos.

typedef unsigned int positivo; // positivo es un sinónimo para el tipo sin signo int

positivo a,b; a = 10; b = 5;

// Variables a y b son de tipo positivo // Variable a equivale a 10 // Variable b equivale a 5

Ámbito de variables y constantes Una variable o una constante es reconocida por el compilador en base de su identificador. Un identificador tiene significado si el compilador lo puede reconocer. El ámbito de una variable o una constante es el rango de programa en el que su identificador tiene significado. El ámbito es determinado por el lugar en el que se declara una variable o una constante. Intentar acceder a una variable o una constante fuera de su ámbito resulta en un error. Una variable o una constante es invisible fuera de su ámbito. Todas las variables y constantes que pensamos utilizar en un programa deben ser declaradas anteriormente en el código. Las variables y constantes pueden ser globales o locales. Una variable global se declara en el código fuente, fuera de todas las funciones, mientras que una variable local se declara dentro del cuerpo de la función o dentro de un bloque anidado en una función.

A las variables globales se les puede acceder de cualquiera parte en el código, aún dentro de las funciones con tal de que sean declaradas. El ámbito de una variable global está limitado por el fin del archivo fuente en el que ha sido declarado. El ámbito de variables locales está limitado por el bloque encerrado entre llaves {} en el que han sido declaradas. Por ejemplo, si están declaradas en el principio del cuerpo de función (igual que en la función main) su ámbito está entre el punto de declaración y el fin de esa función. Refiérase al ejemplo anterior. A las variables locales declaradas en main() no se les puede acceder desde la Función_1 y al revés. Un bloque compuesto es un grupo de declaraciones y sentencias (que pueden ser bloques también) encerradas entre llaves. Un bloque puede ser una función, una estructura de control etc. Una variable declarada dentro de un bloque se considera local, o sea, ‘existe’ sólo dentro del bloque. Sin embargo, las variables declaradas fuera del ámbito todavía son visibles.

Aunque las constantes no pueden ser modificadas en el programa, siguen las mismas reglas que las variables. Esto significa que son visibles dentro de su bloque a excepción de las constantes globales (declaradas fuera de cualquier función). Las constantes se declaran normalmente en el inicio del código fuera de cualquier función (como variables globales).

Clases de almacenamiento Las clases de almacenamiento se utilizan para definir el ámbito y la vida de variables, constantes y funciones dentro de un programa. En mikroC se pueden utilizar diferentes clases de almacenamiento:

auto es una clase de almacenamiento por defecto para las variables locales, así que se utiliza raramente. Se utiliza para definir que una variable local tiene duración local. La clase de almacenamiento auto no se puede utilizar con variables globales.

static es una clase de almacenamiento por defecto par a las variables globales. Especifica que una variable es visible dentro del archivo. A las variables locales declaradas con el pre fijo static se les puede acceder dentro del archivo fuente (o sea se comportan como variables globales). extern: la palabra clave extern se utiliza cuando el progr ama está co mpuesto por diferentes archivos fuente. Esto le permite utilizar una variable, una constante o una función declarada en otro archivo. Por supuesto, para compilar y enlazar este archivo correctamente, el mismo debe ser incluido en su proyecto. En los siguientes ejemplos, el programa consiste en dos archivos: File_1 y File_2 . El File_1 utiliza una variable y una función declaradas en File_2 .

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File 1:

extern int cnt;

// Variable cnt es visible en File_1

extern void hello(); // Función hello()se puede utilizar en F ile_1 void main(){

PORTA = cnt++; hello();

// Cualquier modificación de cnt en File_1 será visible en File_2 // Función hello()se puede llamar desde aquí

} File 2:

int cnt = 0; void hello(); void hello(){ // Modificaciones que afectan a la

. . . }

// cnt en File_1 son visibles aquí

2.5 OPERADORES Un operador es un símbolo que denota una operación aritmética, lógica u otra operación particular. Dicho de manera sencilla, varias operaciones aritméticas y lógicas se realizan por medio de los operadores. Hay más de 40 operaciones disponibles en el lenguaje C, pero se utiliza un máximo de 10-15 de ellas en práctica. Cada operación se realiza sobre uno o más operandos que pueden ser variables o constantes. Además, cada operación se caracteriza por la prioridad de ejecución y por la asociatividad.

OPERADORES ARITMÉTICOS Los operadores aritméticos se utilizan en las operaciones aritméticas y siempre devuelven resultados numéricos. Hay dos tipos de operadores, los unitarios y los binarios. A diferencia de las operaciones unitarias que se realizan sobre un operando, las operaciones binarias se realizan sobre dos operandos. En otras palabras, se requieren dos números para ejecutar una operación binaria. Por ejemplo: a+b o a/b. O P E R AD O R

O P E R AC IÓ N

+

Adición

-

Resta

*

Multiplicación

/

División

%

Resto de la división

int a,b,c; // Declarar 3 enteros a, b, c

a b c c

= = = =

5; 4; a + b; c%2;

// // // // // // //

Inicializar a Inicializar b c = 9 c = 1. Esta operación se utiliza con frecuencia para comprobar la paridad. En este caso, el resultado es 1 lo que significa que la variable es un número imparo

OPERADORES DE ASIGNACIÓN Hay dos tipos de asignación en el lenguaje C:

Los operadores simples asignan los valores a las variables utilizando el carácter común '='. Por ejemplo: a = 8 Las asignaciones compuestas son específicas para el lenguaje C. Consisten en dos caracteres como se muestra en la tabla a la derecha. Se utilizan para simplificar la sintaxis y habilitar la ejecución más rápida. EJEMPLO

OPERADOR Expresión

Equivalente

+=

a += 8

a=a+8

-=

a -= 8

a=a-8

*=

a *= 8

a=a*8

/=

a /= 8

a=a/8

%=

a %= 8

a=a%8

int a = 5; // Declarar e inicializar la variable a

a += 10;

// a = a + 10 = 15

OPERADORES DE INCREMENTO Y D ECREMENTO Las operaciones de incremento y decremento por 1 se denotan con "++" y "--". Estos caracteres pueden preceder o seguir a una variable. En

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primer caso (++x), la variable x será incrementada por 1 antes de ser utilizada en la expresión. De lo contrario, la variable se utilizará en la expresión antes de ser aumentada por 1. Lo mismo se aplica a la operación de decremento. O P E R AD O R

E J E MP LO

DES CRIP C IÓ N

++a ++

Variable "a" es incrementada por 1 a++ --b

--

Variable "a" es decrementada por 1

b--

int a, b, c;

a = b = 5; c = 1 + a++; // c = 6 b = ++c + a // b = 7 + 6 = 13

OPERADORES RELACIONALES Los operadores relacionales se utilizan en comparaciones con el propósito de comparar dos valores. En mikroC, si una expresión es evaluada como falsa (false), el operador devuelve 0, mientras que si una oración es evaluada como verdadera (true), devuelve 1. Esto se utiliza en expresiones tales como ‘si la expresión es evaluada como verdadera, entonces...’ O P E R AD O R

DES C RIP CIÓ N

E J E MP L O

>

mayor que

b >a

>=

mayor o igual que

a >= 5

<

menor que

a
<=

menor o igual que

a <= b

==

igual que

a == 6

!=

desigual que

a != b

C O N D I C I Ó N D E V E R AC I D A D si si

a

a

a

es mayor o igual que si

si

es mayor que

b

a

es menor que

b

es menor o igual que si

si

a

a

es igual que

5

b

6

es desigual que

b

int prop; int var = 5;

prop = var < 10; // Expresión es evaluada como verdadera, prop = 1

OPERADORES LÓGICOS Hay tres tipos de operaciones lógicas en el lenguaje C: Y (AND) lógico, O (OR) lógico y negación - NO (NOT) lógico. Los operadores lógicos devuelven verdadero (1 lógico) si la expresión evaluada es distinta de cero. En caso contrario, devuelve falso (0 lógico) si la expresión evaluada equivale a cero. Esto es muy importante porque las operaciones lógicas se realizan generalmente sobre las expresiones, y no sobre las variables (números) particulares en el programa. Por lo tanto, las operaciones lógicas se refieren a la veracidad de toda la expresión. Por ejemplo: 1 && 0 es igual a (expresión verdadera) && (expresión falsa) El resultado 0, o sea - Falso en ambos casos. O PERADO R

FUNC IÓ N

&&

Y

||

O

!

NO

OPERADORES DE MANEJO DE BITS A diferencia de las operaciones lógicas que se realizan sobre los valores o expresiones, las operaciones de manejo de bits se realizan sobre los bits de un operando. Se enumeran en la siguiente tabla: O P E R AD O R

DESCRIPCIÓN

E J E MP L O

R E S U LTAD O

~

Complemento a uno

a = ~b

b =5

a = -5

<<

Desplazamiento a la izquierda

a = b << 2

b = 11110011

a = 11001100

>>

Desplazamiento a la derecha

a = b >> 2

b = 11110011

a = 00011110

&

Y lógico para manejo de bits

c=a&b

a = 11100011 b = 11001100

c = 11000000

|

O lógico para manejo de bits

c=a|b

a = 11100011 b = 11001100

c = 11101111

^

EXOR lógico para manejo de bits

c=a^b

a = 11100011 b = 11001100

c = 00101111

Note que el resultado de la operación de desplazamiento a la derecha depende del signo de l a variable. En caso de que el operando se aplique a una variable sin signo o positi va, se introducirán los ceros en el espacio vacío creado por desplazamiento. Si se aplica a un entero con signo negativo, se introducirá un 1 para mantener el si gno correcto de la variable.

¿CÓMO UTILIZAR LOS OPERADORES?

Aparte de los operadores de asignación, dos operadores no deben estar escritos uno junto al otro. x*%12; // esta expresión generará un error

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Cada operador tiene su prioridad y asociatividad como se muestra en la tabla: Similar a las expresiones aritméticas, los operadores se agrupan juntos por medio de par éntesis. Primero se calculan las expresiones encerradas entre paréntesis. Si es necesario, se pueden utilizar los paréntesis múltiples (anidados). P R I O R I D AD

O P E R AD O R E S

AS O C I AT I V I D A D

Alta

() [] -> .

de izquierda a derecha

! ~ ++ -- +(unitario) -(unitario) *Puntero &Puntero

de derecha a izquierda

* / %


+ -


< >


< <= > >=


== !=


&


^


|


&&


||


?:


= += -= *= /= /= &= ^= |= <= >=


Baja

int a, b, res;

a = b = res res

10; 100; = a*(a + b); // resultado = 1100 = a*a + b; // resultado = 200

CONVERSIÓN DE TIPOS DE DATOS Algunas operaciones implican conversión de datos. Por ejemplo, si divide dos valores enteros, hay una alta posibilidad de que el resultado no sea un entero. El mikroC realiza una conversión automática cuando se requiera. Si dos operandos de tipo diferente se utilizan en una operación aritmética, el tipo de operando de la prioridad más baja se convierte automáticamente en el tipo de operando de la prioridad más alta. Los tipos de datos principales se colocan según el siguiente orden jerárquico:

La autoconversión se realiza asimismo en las operaciones de asignación. El resultado de la expresión de la derecha del operador de la asignación siempre se convierte en el tipo de la variable de la izquierda del operador. Si el resultado es de tipo de la prioridad más alta, se descarta o se redondea para coincidir con el tipo de la variable. Al convertir un dato real en un entero, siempre se descartan los números que siguen al punto decimal.

int x;

// A la variable x se le asigna el tipo integer (un entero) x = 3; // A la variable x se le asigna el valor 3 x+ = 3.14; // El valor 3.14 se agrega a la variable x al // realizar la operación de asignación /* El resultado de la adición es 6 en vez de 6.14, como era de esperar. Para obtener el resultado esperado sin descartar los números que siguen al punto decimal, se debe declarar x como un punto flotante. */ Para realizar una conversión explícita, antes de escribir una expresión o una variable hay que especificar el tipo de resultado de operación entre paréntesis.

double distancia, tiempo, velocidad;

distancia = 0.89; tiempo = 0.1; velocidad = (int)(a/b); // c = (int)8.9 = 8.0 velocidad = ((int)a)/b; // c = 0/0.1 = 0.0

2.6 ESTRUCTURAS DE CONTROL ESTRUCT URAS CONDICIONALES Las condiciones son ingredientes comunes de un programa. Las condiciones permiten ejecutar una o varias sentencias dependiendo de

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validez de una expresión. En otras palabras, ‘Si se cumple la condición (...), se debe hacer (...). De lo contrario, si l a condición no se cumple, se debe hacer (...)’ . Los operandos condicionales if-else y switch se utilizan en las operaciones condicionales. Una sentencia condicional puede ser seguida por una sola sentencia o por un bloque de sentencias a ser ejecutadas.

OPERADOR CONDICIONAL if-else El operador if se puede utilizar solo o asociado al operador else (if-else). Ejemplo del operador if :

if(expresión) operación;

Si el resultado de la expresión encerrada entre paréntesis es verdadero (distinto de 0) la operación se realiza y el programa continúa con la ejecución. Si el resultado de la expresión es falso (0), la operación no se realiza y el programa continúa inmediatamente con la ejecución. Como hemos mencionado, la otra forma combina tanto el operador if como el else:

if(expresión) operación1 else operación2;

Si el resultado de la expresión es verdadero (distinto de 0), se realiza operación1, de lo contrario se realiza la operación2 . Después de realizar una de las operaciones, el programa continúa con la ejecución. La sentencia if-else se parece a lo siguiente:

if(expresión)

operación1 else

operación2 Si operación1 u operación2 está compuesta, escriba una lista de sentencias encerradas entre llaves. Por ejemplo:

if(expresión) {

... // ... // operación1 ...} // else

operación2 El operador if-else se puede sustituir por el operador condicional '?:':

(expresión1)? expresión2 : expresión3 Si el valor de la expresión1 es distinto de 0 (verdadero), el resultado de la expresión entera será equivalente al resultado obtenido de la expresión2 . De lo contrario, si la expresión1 es 0 (falso), el resultado de la expresión entera será equivalente al resultado obtenido de la expresión3. Por ejemplo:

maximum = (a>b)? a : b // A la variable maximum se le asigna el // valor de la variable mayor(a o b)

Operador Switch A diferencia de la sentencia if-else que selecciona entre dos opciones en el programa, el operador switch permite elegir entre varias opciones. La sintaxis de la sentencia switch es:

switch (selector) // Selector es de tipo char o int

{ case constante1: operación1 // El grupo de operadores que se ejecutan si ... // el selector y la constante1 son equivalentes break; case constante2:

operación2 // El grupo de operadores se ejecuta si ... // el selector y la constante2 son equivalentes break;

... default:

operación_esperada // El grupo de operadores que se ejecuta si

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...


// ninguna constante equivale al selector

break;

} La operación switch se ejecuta de la siguiente manera: primero se ejecuta el selector y se compara con la constante1. Si coinciden, las sentencias que pertenecen a ese bloque se ejecutan hasta llegar a la palabra clave break o hasta el final de la operación switch. Si no coinciden, el selector se compara con la constante2. Si coinciden, las sentencias que pertenecen a ese bloque se ejecutan hasta llegar a la palabra clave break etc. Si el selector no coincide con ninguna constante, se ejecutarán las operaciones que siguen al operador default. También es posible comparar una expresión con un grupo de constantes. Si coincide con alguna de ellas, se ejecutarán las operaciones apropiadas:

switch (días) // La variable días representa un día de la semana.

{

// Es necesario determinar si es un día laborable o no lo es case1:case2:case3:case4:case5: LCD_message = 'Día laborable'; break; case6:case7: LCD_message = 'Fin de semana'; break; default:LCD_message_1 = 'Elija un día de la semana'; break;

}

La palabra clave de C ‘break’ se puede utili zar en cualquier tipo de bloques. Al utili zar ‘break’, es posible salir de un bloque aunque la condición para su final no se haya cumplido. Se puede utili zar para terminar un bucle infinito, o para forzar un bucle a terminar antes de lo normal.

BUCLES A menudo es necesario repetir una cierta operación un par de veces en el programa. Un conjunto de comandos que se repiten es denominado un bucle de programa. Cuántas veces se ejecutará, es decir cuánto tiempo el programa se quedará en el bucle, depende de las condiciones de salir del bucle.

Bucle While El bucle while se parece a lo siguiente:

while(expresión){

comandos ... } Los comandos se ejecutan repetidamente (el programa se queda en el bucle) hasta que la expresión llegue a ser falsa. Si la expresión es falsa en la entrada del bucle, entonces el bucle no se ejecutará y el programa continuará desde el fin del bucle while. Un tipo especial del bucle de programa es un bucle infinito. Se forma si la condición sigue sin cambios dentro del bucle. La ejecución es simple en este caso ya que el resultado entre llaves es siempre verdadero (1=verdadero), lo que significa que el programa se queda en el mismo bucle:

while(1){ // En vez de "while(1)", se puede escribir "while(true)"

... ... }

// Expresiones encerradas entre llaves se ejecutarán // repetidamente (bucle infinito)

Bucle For El bucle for se parece a lo siguiente:

for(expresión_inicial; expresión_de_condición; cambiar_expresión) {

operaciones ... } La ejecución de esta secuencia de programa es similar al bucle while, salvo que en este caso el proceso de especificar el valor inicial (inicialización) se realice en la declaración. La expresión_ inicial especifica la variable inicial del bucle, que más tarde se compara con la expresión_ de_condición antes de entrar al bucle. Las operaciones dentro del bucle se ejecutan repetidamente y después de cada iteración el valor de la expresión_inicial se incrementa de acuerdo con la regla cambiar_expresión. La iteración continúa hasta que la expresión_de_condición llegue a ser falsa.

for(k=0; k<5; k++) // La variable k se incrementa 5 veces (de 1 a 4) y

operación ...

// cada vez se repite la expresión operación

La operación se ejecutará cinco veces. Luego, al comprobar se valida que la expresión k<5 sea falsa (después de 5 iteraciones k=5) y el programa saldrá del bucle for.

Bucle Do-w hile El bucle do-while se parece a lo siguiente:

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do

operación while (cambiar_condición); La expresión cambiar_condición se ejecuta al final del bucle, que significa que operación se ejecuta como mínimo una vez sin reparar en que si la condición es verdadera o falsa. Si el resultado es distinto de 0 (verdadero), el procedimiento se repite. Todos los siguientes ejemplos son equivalentes. Esta parte del código visualiza "hello" en un LCD 10 veces con un retardo de un segundo. Note que en este ejemplo se utilizan funciones predefinidas, que se encuentran en las librerías del compilador mikroC PRO for PIC . No obstante le aconsejamos que no trate de entenderlas en detalle. Su comportamiento general dentro del bucle se explica por medio de los comentarios.

i = 0; // Inicialización del contador while (i<10) {

Lcd_Out(1,3,"hello"); Delay_ms(1000); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Delay_ms(500); i++;

// // // // // //

Condición Visualizar “hello” en el LCD Retardo de 1000 ms Borrar el LCD Retardo de 500ms Contador se incrementa

}

for(i=0; i<10; i++) {

Lcd_Out(1,3,"hello"); Delay_ms(1000); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Delay_ms(500);

// // // // //

Inicialización, condición, incremento Visualizar “hello” en el LCD Retardo de 1000 ms Borrar el LCD Retardo de 500ms

}

i = 0; do {

// Inicialización del contador Lcd_Out(1,3,"hello"); Delay_ms(1000); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Delay_ms(500); i++;

// // // // //

Visualizar “hello” en el LCD Retardo de 1000 ms Borrar LCD Retardo de 500ms Contador se incrementa

} while (i<10);

// Condición

SENTENCIAS DE SALTO SENTENCIA BREAK A veces es necesario detener y salir de un bucle dentro de su cuerpo. La sentencia break se puede utilizar dentro de cualquier bucle (while, for, do while) y en las sentencias switch también. En éstas la sentencia break se utiliza para salir de las sentencias switch si la condición case es verdadera. En este ejemplo, “Esperar” está parpadeando en la pantalla LCD hasta que el programa detecte un uno lógico en el pin 0 del puerto PORTA.

while(1){ // Bucle infinito

if(PORTA.F0 == 1) break; Lcd_Out(1,3,"Esperar"); Delay_ms(1000); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Delay_ms(500);

// // // // // //

Probar si el estado lógico del pin 0 del puerto PORTA es 1; si equivale, salir del bucle Visualizar “Esperar” en el LCD Retardo de 1000 ms Borrar LCD Retardo de 500ms

}

SENTENCIA CONTINUE La sentencia continue colocada dentro de un bucle se utiliza para saltar una iteración. A diferencia de la sentencia break, el programa se queda dentro del bucle y las iteraciones continúan.

// Si x=7, puede ocurrir una división por 0. // continue se utiliza aquí para evitar esta situación. x=1; while (x<=10) { if (x == 7) { // saltar x=7 para evitar división por 0 Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Lcd_Out(1,3,"Division by 0"); Delay_ms(1000); x++;

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continue; // Después de esta línea, saltar a la sentencia while con x=8

} a = 1/(x-7); // Esta división generará un error si x=7 /* Muchas operaciones pueden ocurrir aquí */ Lcd_Out(1,3,"Division is OK"); // Poner este mensaje en el LCD Delay_ms(1000); x++; }

SENTENCIA GOTO La sentencia goto le permite hacer un salto absoluto al otro punto en el programa. Esta característica se debe utilizar con precaución ya que su ejecución puede causar un salto incondicional sin hacer caso a todos los tipos de limitaciones de anidación. El punto destino es identificado por una etiqueta, utilizada como un argumento para la sentencia goto. Una etiqueta consiste en un identificador válido seguido por un colon (:).

... if(CO2_sensor) goto aire acondicionado; // ... // // // ... Aire acondicionado: // // ... //

Si se consta que el valor de la variable CO2_sensor =1 hacer salto a la línea de programa Aire acondicionado Desde aquí sigue la parte del código que se ejecutará en caso de una concentración de CO2 demasiado alta en el ambiente

2.7 TIPOS DE DATOS AVANZADOS MATRICES Una matriz es una lista de elementos del mismo tipo colocados en localidades de memoria contiguas. Cada elemento es referenciado por un índice. Para declarar una matriz, es necesario especificar el tipo de sus elementos (denominado tipo de matriz), su nombre y el número de sus elementos encerrados entre corchetes. Todos los elementos de una matriz tienen el mismo tipo.

tipo_de_matriz nombre_de_matriz [nº_de_elementos];

Los elementos de una matriz se identifican por su posición. En C, el índice va desde 0 (el primer elemento de una matriz) a N-1 (N es el número de elementos contenidos en una matriz). El compilador tiene que “saber” cuántas localidades de memoria debe alojar al declarar una matriz. El tamaño de una matiz no puede ser una variable. Por eso, se pueden utilizar dos métodos:

// método 1 int display [3]; // Declaración de la matriz display capaz de contener 3 enteros // método 2 const DÍGITOS = 5; char Matriz_nueva[DÍGITOS]; // Declaración de la matriz Matriz_nueva // capaz de contener 5 enteros Una matriz se puede inicializar a la vez que se declara, o más tarde en el programa. En ambos casos, este paso se realiza al utilizar llaves:

int array_1[3] = {10,1,100};

Para leer o modificar un elemento de matriz del ejemplo anterior, basta con introducir su índice encerrado entre corchetes:

/* Se supone que a ha sido declarado anteriormente como un entero */ a = array_1[0]; // A la variable a se le asigna el valor del miembro de matriz // con índice 0 (a = 10) array_1[2] = 20; // Miembro de matriz array_1[2] es modificado (nuevo valor es 20) El siguiente programa cambia el orden de los elementos de una matriz. Note que el índice se puede expresar mediante variables y operaciones básicas.

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void main() {

const MUESTRAS_DE_AGUA = 4; // Valor de la constante MUESTRAS_DE_AGUA es 4 int i, temp; // Variables i y temp son de tipo int int profunidad_de_sonda [MUESTRAS_DE_AGUA] = {24,25,1,1987};// Todos // los miembros de la matriz profundidad // de sonda son de tipo int for(i=0;i<(MUESTRAS_DE_AGUA/2);i++){ // Bucle se ejecuta 2 veces temp = profundiad_de_sonda [i]; // temp se utiliza para guardar un valor // temporalmente profundiad_de_sonda [i] = profundiad_de_sonda [MUESTRAS_DE_AGUA-1-i]; profundiad_de_sonda [MUESTRAS_DE_AGUA-1-i] = temp; } // Aquí tenemos: profundidad_de_sonda [MUESTRAS_DE_AGUA] = {1987,1,25,24} }

MATRICES BIDIMENSIONALES Aparte de las matrices unidimensionales que se pueden interpretar como una lista de valores, el lenguaje C le permite declarar matrices multidimensionales. En esta parte vamos a describir sólo las matrices bidimensionales, también denominadas tablas o matrices. Una matriz bidimensional se declara al especificar el tipo de dato de matriz, el nombre de matriz y el tamaño de cada dimensión.

tipo_de_matriz nombre_de_matriz [número_de_filas] [número_de_columnas];

En la declaración de esta matriz número_de_filas y número_de_columnas representan el número de filas y columnas en las que consiste una tabla, respectivamente. Vea la siguiente matriz bidimensional:

int Tabla [3][4]; // Tabla se define de modo que tenga 3 filas y 4 columnas

Esta matriz se puede representar en la forma de una tabla. tabla[0][0]

tabla[0][1]

tabla[0][2]

tabla[0][3]

tabla[1][0]

tabla[1][1]

tabla[1][2]

tabla[1][3]

tabla[2][0]

tabla[2][1]

tabla[2][2]

tabla[2][3]

Similar a las matrices unidimesionales, es posible asignar los valores a los elementos de una tabla en la línea de declaración. La asignación debe ser realizada línea a línea como en el siguiente ejemplo. Como hemos visto anteriormente, esta matriz tiene dos filas y tres columnas:

int Tabla [2][3]= { {3,42,1},{7,7,19} };

La matriz anterior se puede representar también en la forma de una tabla de valores: 3

42

1

7

7

19

PUNTEROS Un puntero es una variable destinada a recibir una dirección. Un puntero “apunta” a una localidad de memoria, referenciada por una dirección. En C, la dirección de un objeto se puede obtener por medio un operador unitario &. Para acceder al contenido de la memoria en una dirección específica (también llamado objeto apuntado), se utiliza un operador de indirección (*).

'&n' es la dirección de la localidad de memoria 'n'. '*(&n)' es el contenido de la dirección '(&n)', o sea de 'n'. Para declarar un puntero, se debe que especificar el tipo de la variable apuntada:

tipo_de_variable *puntero;

En esta etapa, el puntero mi_puntero apunta al valor almacenado en esta localidad de memoria, o sea, a un valor desconocido. Así que, una inicialización es muy recomendable:

puntero = &variable; Ahora, puntero contiene la dirección de variable . Para acceder al contenido de la variable apuntada, debe utilizar ‘*’. El siguiente ejemplo muestra el contenido de memoria dependiendo de la

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acción realizada por medio del puntero.

Los punteros son muy útiles para manejar las matrices. En este caso, un puntero se utilizará para apuntar al primer elemento de una matriz. Debido al hecho de que es posible realizar operaciones básicas sobre los punteros (aritmética de punteros), es fácil manejar los elementos de una matriz. Fíjese en la diferencia entre ‘*v+1’ y ‘*(v+1)’ en el siguiente ejemplo:

short int voltio[3] = {0,5,10}; short int *v;

v = &(voltio[0]); *(v+1) = 2; voltio[2] = *v+1; *(v+2) = *(v+1); v++; *v = 1;

// // // // // //

v contiene la dirección de voltio[0] voltio[1] = 2 tab[2] = 1 (tab[0] + 1) voltio[2] = 2 v contiene la dirección de voltio[1] voltio[1] = 1

Los punteros también pueden ser declarados con el prefijo ‘const’. En este caso, su valor no puede ser modificado después de la inicialización, similar a una constante. A diferenci a de C, el mikroC no a dmite alojamiento dinám ico.

ESTRUCTURAS Ya hemos visto cómo agrupar los elementos dentro de matrices. No obstante, al utilizar este método todos los elementos deben ser del mismo tipo. Al utilizar estructuras, es posible agrupar diferentes tipos de variables bajo el mismo nombre. Las variables dentro de una estructura se le denominan los miembros de la estructura. Las estructuras de datos se declaran al utilizar la siguiente sintaxis:

struct nombre_de_estructura { tipo1_de_miembro1 miembro1; tipo2_de_miembro2 miembro2; tipo3_de_miembro3 miembro3;

.. }; No es posible inicializar variables dentro de la declaración de la estructura de datos:

struct generador { int voltaje; char corriente;

}; Entonces, podrá definir los objetos denominados ‘turbina’ en el código. A cada uno de estos tres objetos (turbinas) se le asignan las variables ‘corriente’ y ‘voltaje’.

struct generadores turbina_1, turbina_2, turbina_3;

Para acceder a las variables, es preciso utilizar el operador '.'

turbina_3.voltaje = 150; turbina_3.corriente = 12; Por supuesto, igual que al utilizar los punteros, todavía se le permite realizar operaciones por medio de operadores y sentencias definidos en las partes anteriores. Si está famili arizado con el lenguaje C, recuerde que mikroC no admite la i niciali zación de los miembros de estructura por medio de las llaves. Por ejemplo, ‘conjunto_1 ={15,‘m’};’ devuelve un error en mikroC.

2.8 FUNCIONES Una función es una subrutina que contiene una lista de sentencias a realizar. La idea principal es dividir un programa en varias partes

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utilizando estas funciones para resolver el problema inicial con más facilidad. Además, las funciones nos permiten utilizar las destrezas y el conocimiento de otros programadores. Una función se ejecuta cada vez que se llame dentro de otra función. En C, un programa contiene como mínimo una función, la función main(), aunque el número de funciones es normalmente mayor. Al utilizar funciones el código se hace más corto ya que es posible llamar una función tantas veces como se necesite. En C, el código normalmente consiste en muchas funciones. No obstante, en caso de que su programa sea muy corto y simple, puede escribir todas las sentencias dentro de la función principal.

FUNCIÓN PRINCIPAL La función principal main() es una función particular puesto que es la que se ejecuta al iniciar el programa. Además, el programa termina una vez completada la ejecución de esta función. El compilador reconoce automáticamente esta función y no es posible llamarla por otra función. La sintaxis de esta función es la siguiente:

void main (void ) {

/* el primer 'void' significa que main no devuelve ningún valor. El segundo 'void' significa que no recibe ningún valor. Note que el compilador también admite la siguiente sintaxis: 'main()' o 'void main()' o 'main(void)' */ .. /* --- Introduzca su programa aquí --- */ . }; Esto significa que f es una función que recibe un número real x como parámetro y devuelve 2*x-y. La misma función en C se parece a lo siguiente:

float f (float x, float y) // variables flotantes x y y se pueden utilizar en f

{ float r;

// declarar r para almacenar el resultado r = 2*x - y; // almacenar el resultado del cálculo en r // devolver el valor de r return r; } Cada función debe ser declarada apropiadamente para poder interpretarla correctamente durante el proceso de compilación. La declaración contiene los siguientes elementos:

Tipo de resultado (valor devuelto): tipo de dato del valor devuelto Nombre de función: es un identificador que hace posible llamar a una función. Declaración de parámetros se parece a la declaración de variable regular (por ejemplo: float x). Cada parámetro consiste en una variable, constante, puntero o matriz, precedidos por la etiqueta de tipo de dato. Se utilizan para pasar la información a la función al llamarla. Los parámetros diferentes están delimitados por comas. Cuerpo de función: bloque de sentencias dentro de llaves Una función se parece a lo siguiente:

tipo_de_resultado nombre_de_función (tipo argumento1, tipo argumento2,...)

{ Sentencia; Sentencia; ... return ... }

Note que una función no necesita parámetros (función main() por ejemplo), pero debe estar entre paréntesis. En caso contrario, el compilador malinterpretaría la función. Para hacerlo más cl aro, puede sustituir el espacio en blanco encerrado entre paréntesis por la palabra clave void: main (void).

VALOR DEVUELTO Una función puede devolver un valor (esto no es obligatorio) por medio de la palabra clave return. Al llegar a return, la función evalúa un valor (puede ser una expresión) y lo devuelve a la línea de programa desde la que fue llamada.

return r;

// Devolver el valor contenido en r

return (2*x - y); // Devolver el valor de la expresión 2*x-y

Una función no puede devolver más de un valor, pero puede devolver un puntero o una estructura. Tenga cuidado al utilizar matrices y punteros. El siguiente ejemplo es un error típico:

int *reverse(int *tab) // Esta función debe devolver una matriz r

{

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// cuyo contenido está en orden inverso con // respecto a la matriz tab

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int r[DIM]; // Declaración de una nueva matriz denominada r int i; for(i=0;i
// Bucle que copia el contenido de tab en r r[i] = tab[DIM-1-i]; // al invertir el orden

return r; // Devolver el valor r

} En realidad, el compilador reserva memoria para el almacenamiento de variables de la función reverse sólo durante su ejecución. Una vez completada la ejecución de reverse, la localidad de memoria para la variable i o para la matriz r ya no está reservada. Esto significa que la dirección que contiene los valores de i o r[] está libre para introducir datos nuevos. Concretamente, la función devuelve sólo el valor &r[0], así que sólo el primer elemento de la matriz tab será almacenado en la memoria. Las demás localidades de memoria, tales como &tab[1], &tab[2], etc. serán consideradas por el compilador como espacios en blanco, o sea, estarán listas para recibir los nuevos valores. Para escribir esta función es necesario pasar la matriz r [] como parámetro (vea la subsección Pasar los parámetros). La función puede contener más de una sentencia return. En este caso, al ejecutar la primera sentencia return, la función devuelve el valor correspondiente y se detiene la ejecución de la función.

float abs (float x, float y) // Devolver el valor absoluto de 2*x-y

{ if ((2*x - y) >= 0) return (2*x - y); else return (-2*x + y);

} Si la función no devuelve ningún valor, la palabra void debe ser utilizada como un tipo de resultado en la declaración. En este caso, la sentencia return no debe ser seguida por ninguna expresión. Puede ser omitida como en el siguiente ejemplo:

void wait_1 (unsigned int a)

{ cnt ++; // Incremento de una variable global cnt Delay_ms(a) ; // Ejecución de la función Delay_ms } // Note que Delay_ms no devuelve nada

DECLARAR PROT OTIPOS DE FUNCIONES Para utilizar una función, el compilador debe ser consciente de su presencia en el programa. En la programación en C, los programadores normalmente primero escriben la función main() y luego las funciones adicionales. Para avisar al compilador de la presencia de las funciones adicionales, se requiere declarar los prototipos de funciones en el principio de programa antes de la función main(). Un prototipo de función está compuesto por:

tipo de resultado nombre de función tipos de parámetros un punto y coma (;) El prototipo de la función main no necesita ser declarado.

float f (float, float);

/* no es obligatorio escribir los nombres de los parámetros. Este prototipo informa al compilador: en el programa se utilizará la función f, que utiliza dos parámetros de tipo float y devuelve el resultado del tipo float. */

LLAMAR UNA FUNCIÓN Mientras una función es definida y su prototipo declarado, se puede utilizar en culquier parte de programa. Sin embargo, como la función main es 'raiz' del programa, no puede ser llamada de ninguna parte de programa. Para ejecutar una función, es necesario escribir su nombre y los parámetros asociados. Vea los siguientes ejemplos:

float resultado,a,b; // resultado,a,b,time deben coincidir con los tipos int time = 100;

// definidos // en la declaración de las funciones f y wait_1

a = 10.54; b = 5.2; resultado = f(a,b);

// Ejecutar la función f por medio de los parámetros a y b

pausa_1(tiempo); funciónX();

// El valor devuelto se le asigna a la variable resultado // Ejecutar la función pausa_1 por medio de la variable tiempo // Ejecutar la función funciónX (sin parámetros)

Cuando se llama una función, el programa salta a la función llamada, la ejecuta, después vuelve a la línea desde la que fue llamada.

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PASAR LOS PARÁMETROS Al llamar una función, se le pasan los parámetros. En C existen dos formas diferentes para pasar parámetros a una función. El primer método, denominado ‘paso por valor’, es el más fácil. En este caso, los parámetros se pueden considerar como variables locales de la función. Cuando se llama una función, el valor de cada parámetro se copia a un nuevo espacio de memoria reservado durante la ejecución de la función. Como los parámetros se consideran como variables locales por el compilador, sus valores pueden ser modificados dentro de la función, pero sus modificaciones no se quedan en la memoria una vez completada la ejecución de la función. Tenga en cuenta de que la función devuelve un valor, y no una variable. Además, se crean copias de los valores de los parámetros, por lo que sus nombres en la función f pueden ser diferentes de los parámetros utilizados en la main(). La mayor desventaja del ‘paso por el valor’ es que la única interacción que una función tiene con el resto del programa es el valor devuelto de un solo resultado (o la modificación de las variables globales). El otro método, denominado 'paso por dirección' le permite sobrepasar este problema. En vez de enviar el valor de una variable al llamar a función, se debe enviar la dirección de memoria del valor. Entonces, la función llamada será capaz de modificar el contenido de esta localidad de memoria.

// Función 'sort'ordena los miembros de la matriz por valor ascendente // y devuelve el miembro con máximo valor int sort(int *); // Prototipo de función const SIZE = 5; // Número de miembros a ordenar void main() { int maximum, input[SIZE] = {5,10,3,12,0}; // Declaración de variables en la matriz

maximum = sort(input); // valor a la variable maximum

// Llamar a función y a signarle el máximo

} int sort(int *sequence) { int i, temp, permut;

permut = 1;

// Declaración de variables // Bandera de bit indica que se ha hecho una permutación

while(permut!=0) {

// Quedarse en el bucle hasta reinicar la bandera permut = 0; // Bandera reiniciada for(i=0;i sequence[i+1]){ temp = sequence [i]; sequence[i] = sequence[i+1]; sequence[i+1] = temp; permut = 1; // Se ha hecho una permutación, bandera de bit //se pone a uno } }

} return sequence[SIZE-1]; // Devolver el valor del último miembro

} // que es al mismo tiempo el miembro con el máximo valor En este ejemplo, por medio de una función se realizan dos operaciones: ordena los miembros de la matriz por valor asdendente y devuelve el máximo valor. Para utilizar una matriz en una función es necesario asignar la dirección a la matriz (o a su primer miembro). Vea el siguiente ejemplo:

float método_1(int[]); float método_2(int*);

// Declaración de prototipo de la función Método_1 // Declaración de prototipo de la función Método_2

const NÚMERO_DE_MEDICIONES = 7; // Número de los miembros de la matriz void main()

{ double promedio1, promedio2; // Declaración de las variables promedio1

// y promedio2 int voltaje [NÚMERO_DE_MEDICIONES] = {7,8,3,5,6,1,9}; // Declaración de la

// matriz voltaje promedio1 = método_1(&voltaje[0]); // Parámetro de la función es la dirección // del primer miembro promedio2 = método_2(voltaje); // Parámetro de la función es la dirección de // la matriz } //×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××× float método_1(int voltaje[]) // Inicio de la función método_1 {

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int i, suma;


// Declaración de las variables locales i y suma

for(i=0;i
suma += voltaje[i];

// Es posible utilizar *(voltaje+i)en vez de v oltaje[i]

return(suma/NÚMERO_DE_MEDICIONES);

} //×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××× float método_2 (int *voltaje) //Inicio de la función método_2 { // Declaración de las variables locales i y suma int i, suma; for(i=0;i
suma += *(voltaje+i);

// Es posible utilizar voltaje[i] en vez de *(voltaje+i)

return(suma/NÚMERO_DE_MEDICIONES);

} Las funciones 'método_1' y 'método_2' son completamente equivalentes. Las dos devuelven el valor promedio de la matriz 'voltaje[]'. Después de declararla, la dirección del primer miembro se puede escribir como 'voltaje' o '&voltaje[0]'.

2.9 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL PREPROCESADOR El preprocesador es un programa que procesa el código antes de que pase por el compilador. Funciona bajo el control de las líneas de comando del preprocesador denominadas directivas. Las directivas del preprocesador se colocan en el código fuente, normalmente en el principio del archivo. Antes de pasar por el compilador, el código fuente se examina por el preprocesador que detecta y ejecuta todas las directivas del preprocesador. Las directivas del preprocesador siguen a una regla de la sintaxis especial, empiezan por un símbolo ‘#’ y no requieren ningún punto y coma al final (;).

DIRECTIVAS DEL PREPROCESADOR La siguiente tabla contiene un conjunto de directivas del preprocesador frecuentemente utilizadas: Las directivas del preprocesador se pueden dividir en tres categorías: D IR E C T IVAS

FUNCIONES

#define

Define una sustitución de macro

#undef

Quita una definición de nombre de macro

#define

Especifica un archivo a ser incluido

#ifdef

Prueba para definición de macro

#endif

Especificar el final de #if

#ifndef

Prueba si una macro no está definida

#if

Prueba las condiciones de compilar

#else

Especifica alternativas cuando la prueba de #if falla

#elif

Especifica alternativas cuando más de dos condiciones se necesitan

Definiciones de macro Inclusiones de archivos Control de compilación Ahora, vamos a presentar sólo las directivas del preprocesador utilizadas con más frecuencia. Sin embargo, no es necesario saber todas ellas para programar microcontroladores. Sólo tenga en cuenta que el preprocesador es una herramienta muy poderosa para los programadores avanzados en C, especialmente para el control de compilación.

DIRECTIVAS DEL PREPROCESADOR PARA DEFINIR MACROS Por medio de los macros es posible definir las constantes y ejecutar funciones básicas. Una sustitución de macro es un proceso en el que un identificador del programa se sustituye por una cadena predefinida. El preprocesador sustituye cada ocurrencia del identificador en el código fuente por una cadena. Después de la sustitución, el código será compilado normalmente. Esto significa que el código sustituido debe respetar la sintaxis del mikroC. La acción se realiza por medio de la directiva '#define'.

#define PI 3.14159 // Sustitución simple, PI será sustituido por // el valor 3.14159 en todas las partes del programa También puede utilizar los parámetros para realizar substituciones más complejas:

#define VOLUMEN (D,H) (((D/2)*(D/2)*PI))*H // Macro con parámetros Entonces, en el código, la siguiente sentencia:

Tanque_1 = VOLUMEN (Diámetro,altura); será sustituida por:

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Tanque_1 = (((Diámetro/2)*(Diámetro/2)*PI)*altura; Por medio de la directiva #undef es posible quitar una definición de nombre de macro. Así se especifica que la substitución que se ha definido anteriormente ya no va ocurrir en el siguiente código. Esto es útil cuando usted quiere restringir la definición sólo a una parte particular del programa.

#undef TANQUE // Quitar la definición del macro VOLUMEN

INCLUSIÓN DE ARCHIVOS La directiva de preprocesador #include copia un archivo específico en el código fuente. El código incluido debe observar la sintaxis de C para ser compilado correctamente. Hay dos formas de escribir estas directivas. En el primer ejemplo, sólo el nombre de archivo se especifica, así que el preprocesador lo buscará dentro del archivo include. En el segundo ejemplo, se especifica la ruta entera, así que el archivo estará directamente incluido (este método es más rápido).

#include #include "C:\Ruta\nombre_de_archivo.h"

// Se especifica sólo el nombre del archivo // Se especifica la localidad // exacta del archivo

2.10 MIKROC PRO FOR PIC Como ya hemos visto, hay varias divergencias entre los lenguajes mikroC y ANSI C. En este capítulo vamos a presentar las características específicas del mikroC con el propósito de facilitar la programación de los microcontroladores PIC.

ACCESO A LOS REGISTROS DE FUNCIONES ESPECIALES (SFR) Como todos los microcontroladores, los de familia PIC tienen los registros de funciones especiales (SFR). Para programar un PIC, es necesario acceder a estos registros (para leerlos o escribir en ellos). Al utilizar el compilador mikroC PRO for PIC es posible de acceder a cualquier SFR del microcontrolador de cualquier parte del código (los SFR se consideran como variables globales) sin necesidad de declararlo anteriormente. Los registros de funciones especiales se definen en un archivo externo e incluido dentro del compilador (archivo .def). Este archivo contiene todos los SFR del microcontrolador PIC a programar.

TRISB = 0; // todos los pines del puerto PORTB se configuran como salidas PORTB = 0; // todos los pines del PORTB se ponen a 0

ACCESO A LOS BIT S INDIVIDUALES El compilador mikroC PRO for PIC le permite acceder a los bits individuales de variables de 8 bits por su nombre o su posición en byte:

INTCON.B0 = 0; // Poner a 0 el bit 0 del registro INTCON ADCON0.F5 = 1; // Poner a 1 el bit 5 del registo ADCON0 INTCON.GIE = 0; // Poner a 0 el bit de interrupción global (GIE) Para acceder a un bit individual, se puede utilizar '.FX' así como '.BX' (X es un entero entre 0 y 7 que representa la posición de bit).

TIPO SBIT Si quiere declarar una variable que corresponde a un bit de un SFR, hay que utilizar el tipo sbit . Una variable de tipo sbit se comporta como un puntero y se debe declarar como una variable global:

sbit Botón_PARADA at PORTA.B7; // Botón_PARADA está definido

... void main() {

... }

// Cualquier modificación de Botón_PARADA afectará a PORTA.B7 // Cualquier modificación de PORTA.B7 afectará a Botón_PARADA

En este ejemplo, El Botón_PARADA es una variable declarada por el usuario, mientras que PORTA.B7 (bit 7 del puerto PORTA) será automáticamente reconocido por el compilador.

TIPO BIT El compilador mikroC PRO for PIC proporciona un tipo de datos bit que se puede utilizar para declarar variables. No se puede utilizar en las listas de argumentos, punteros y los valores devueltos de funciones. Además, no es posible declarar e inicializar una variable de tipo bit en la misma línea. El compilador determina el bit en uno de los registros disponibles para almacenar las variables.

bit bf;

// // // bit bg = 0; // bit bg; bit *ptr;

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Variable de tipo bit válida Varibale de tipo bit inválida. No hay punteros a una variable de tipo bit ERROR ; declaración con inicialización no está permitida

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bg = 0;


// Declaración e inicialización válidas

INSERTAR CÓDIGO ASM EN C A veces el proceso de escribir un programa en C requiere las partes del código escritas en ensamblador. Esto permite ejecutar las partes complicadas del programa de una forma definida con precisión en un período de tiempo exacto. Por ejemplo, cuando se necesita que los pulsos muy cortos (de unos microsegundos) aparezcan periódicamente en un pin del microcontrolador. En tales casos la solución más simple sería utilizar el código ensamblador en la parte del programa que controla la duración de pulsos.

Una o más instrucciones en ensamblador están insertadas en el programa escrito en C, utilizando el comando asm:

asm

{ instrucciones en ensamblador ... } Los códigos escritos en ensamblador pueden utilizar constantes y variables anteriormente definidos en C. Por supuesto, como el programa entero está escrito en C, sus reglas se aplican al declarar estas constantes y variables.

unsigned char maximum = 100; // Declarar variables: maximum = 100 asm

{ MOVF maximum,W ... }

// Inicio del código ensamblador // W = maximum = 100 // Final del código ensamblador

FUNCIÓN DE INTERRUPCIÓN Una interrupción detiene la ejecución normal de un programa para ejecutar las operaciones específicas. Una lista de sentencias a ejecutar debe estar escrita dentro de una función particular denominada interrupt(). La sintaxis de una interrupción en mikroC se parece a lo siguiente:

void interrupt() {

cnt++ ;

// Al producirse una interrupción // la cnt se incrementa en 1 PIR1.TMR1IF = 0; // Poner a 0 el bit TMR1IF } A diferencia de las funciones estándar, no es necesario declarar el prototipo de la función interrupt(). Además, como la ejecución de esta función no forma parte de la ejecución de programa regular, no se debe llamar de ninguna parte de programa (se ejecutará automáticamente dependiendo de las condiciones que el usuario ha definido en el programa). En el siguiente capítulo vamos a dar una clara explicación de la ejecución y definición de subrutinas de interrupción.

LIBRERÍAS Usted probablemente ha notado que en los ejemplos anteriores hemos utilizado algunas funciones como son 'Delay_ms', 'LCD_out', 'LCD_cmd' etc. Estas funciones están definidas en las librerías contenidas en el compilador mikroC . Una librería representa un código compilado, anteriormente escrito en mikroC, que contiene un conjunto de variables y funciones. Cada librería tiene un propósito específico. Por ejemplo, la librería LCD contiene funciones de visualización de la pantalla LCD, mientras que C_math proporciona algunas funciones matemáticas. Antes de utilizar alguna de ellas en el programa, es necesario comunicárselo al compilador al marcarlas en la lista de las librerías del compilador existentes. Si el compilador encuentra una función desconocida durante la ejecución de programa, primero va a buscar su declaración en las librerías marcadas.

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Aparte de las librerías existentes, es posible crear las librerías y luego utilizarlas en el programa. El procedimiento de cómo crear librerías se describe en detalles en Help ( Ayuda) del compilador. El compilador mikroC incluye tres tipos de librerías: - librerías ANSI C estándar: L I B R AR ÍA

DES CRIPC IÓ N

ANSI C Ctype Library

Utilizada principalmente para probar o para convertir los d atos

ANSI C Math Library

Utilizada para las operaciones matemáticas de punto flotante

ANSI C Stdlib Library

Contiene las funciones de librerías estándar

A NS I C St ri ng Li bra ry

Ut il iz ad a pa ra re al iz ar la s op era ci on es d e c ad en as y de ma ni pu la ci ón d e m em ori a

- librerías misceláneas: L I B R AR ÍA

DES CRIP C IÓ N

Button Library

Utilizada para desarrollar los proyectos

Conversion Library

Utilizada para la conversión de tipos de datos

Sprint Library

Utilizada para formatear los datos con facilidad

PrintOut Library

Utilizada para formatear los datos e imprimirlos

Time Library

Utilizada para cálculos de tiempo (formato UNIX time)

Tri go nom et ry Li bra ry

U ti li za da pa ra la im pl em en ta ci ón de fu nc ion es tr ig on om ét ri ca s f un da me nt al es

Setjmp Library

Utilizada para los saltos de programa

- librerías para el hardware:

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L I B R AR Í A

DE S CR IPCIÓ N

ADC Library

Utilizada para el funcionamiento del convertidor A/D

CAN Library

Utilizada para las operaciones con el módulo CAN

C AN SP I Li brar y

Ut il iz ad a p ara las op erac ion es con el mód ul o CA N ex tern o ( MC P2 51 5 o MC P25 10)

Com pact Flash Lib rary

Uti lizad a p ara las op eraciones con las tarjetas de memoria Compact Flash

EEPROM Library

Utilizada para las operaciones con la memoria EEPROM incorporada

Et he rn et PI C1 8Fx xJ 60 Li brary

Ut il iz ad a p ara las op eraci on es con el m ód ul o E th ern et inc orp ora do

Flash Memory Library

Utilizada para las operaciones con la memoria Flash incorporada

G ra ph ic Lc d Li bra ry

Ut il iz ad a p ara la s op erac ion es con el mó du lo L CD grá fi co c on re so lu ci ón 12 8x 64

I 2C Li brary

Ut il iz ad a p ara la s op era ci on es con el mód ul o d e com un ic ac ión se ri al I 2C inc orp ora do

Keypad Library

Utilizada para las operaciones con el teclado (botones de presión 4x4)

Lcd Library

Utilizada para las operaciones con el LCD (de 2x16 caracteres)

Manchester Code Library

Utilizada para la comunicación utilizando el código Manchester

Mu lt i Med ia Card Li brary

Ut il iz ad a p ara l as op eraci one s c on la s t ar jet as m ul tim ed ia MMC f lash

One Wire Library

Utilizada para las operaciones con los circuitos utilizando la comunicación serial One Wire

Port Exp ander Li brary

Utilizad a para las operaci ones con el extensor de puertos MCP23S17

PS/2 Library

Utilizada para las operaciones con el teclado estándar PS/2

PWM Library

Utilizada para las operaciones con el módulo PWM incorporado

R S- 48 5 L ib ra ry

U ti li za da p ar a l as op erac ion es c on l os m ód ul os u ti li za nd o la c om un ic ac ión s eri al R S4 85

Software I2C Library

Utilizada para simular la comunicación I2C con software

Software SPI Library

Utilizada para simular la comunicación SPI con software

Software UART Library

Utilizada para simular la comunicación UART con software

Sound Library

Utilizada para generar las señales de audio

SPI Library

Utilizada para las operaciones con el módulo SPI incorporado

S PI Et hern et Li brary

Ut il izad a p ara l a com un ic aci ón S PI con el m ód ulo ETHE RN ET ( EN C2 8J 60)

SPI Graphic Lcd Library

Utilizada para la comunicación SPI de 4 bits con el LCD gráfico

SPI LCD Library

Ut ili zad a p ara la com unicación SPI de 4 b its con el LCD (d e 2x16 caract eres)

SPI Lcd8 Library

Utilizada para la comunicación SPI de 8 bits con el LCD

SPI T6963C Graphic Lcd Library

Utilizada para la comunicación SPI con el LCD gráfico

UART Library

Utilizada para las operaciones con el módulo UART incorporado

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USB Hid Library


Utilizada para las operaciones con el módulo USB incorporado

2.11 PROGRAMAR LOS PIC UTILIZANDO MIKROC PRO FOR PIC En las secciones anteriores hemos presentado el lenguaje mikroC, especialmente diseñado para programar los PIC. Ahora, lo que hemos revisado es suficiente para empezar a programar, es hora de presentar el software que utilizará para desarrollar y editar los proyectos. Este software se le denomina Entorno de desarrollo integrado (Integrated Developement Environment - IDE) e incluye todas las herramientas necesarias para desarrollar los proyectos (editor, depurador etc.). Por extensión, IDE es a veces llamado compilador. En esta sección le enseñaremos lo básico que debe saber para empezar a desarrollar su primer proyecto en mikroC utilizando el IDE del compilador mikroC PRO for PIC. Aparte de todas las características comunes de cualquier IDE, mikroC PRO for PIC contiene las informaciones de arquitectura de los microcontroladores PIC (registros, módulos de memoria, funcionamiento de circuitos particulares etc.) para compilar y generar un archivo legible por un microcontrolador PIC. Además, incluye las herramientas específicas para programar los microcontroladores PIC. El proceso de crear y ejecutar un proyecto contiene los siguientes pasos:

1. Crear un proyecto ( nombre de proyecto, configuración de proyecto, dependencias entre archivos) 2. Editar un programa 3. Compilar el programa y cor rección de errores 4. Depurar (ejecutar el programa paso a paso para asegurarse de que se ejecutan las operaciones deseadas). 5. Programar un microcontrolador (cargar el archivo .hex generado por el compilador en el microcontrolador utilizando el programador PICflash).

INSTALAR MIKROC PRO FOR PIC Antes que nada, usted debe instalar el compilador (con su IDE) en la PC. La instalación del mikroC PRO for PIC es similar a la instalación de cualquier programa en Windows. Todo el procedimiento se lleva a cabo por medio de los wizards (asistentes de instalación):

Basta con seguir las instrucciones y pulsar sobre Next, OK, Next, Next... En general, es el mismo procedimiento menos la última opción: 'Do you want to install PICFLASH v7.11 programmer?'. ¿Para qué sirve este software? De eso vamos a hablar más tarde. Por ahora, basta con saber que es un software autónomo utilizado para cargar el programa en el microcontrolador. Una vez más: Next, OK, Next, Next...

Una vez completada la instalación del PICflash, el sistema operativo le preguntará a instalar otro programa similar, un software para programar un grupo especial de los microcontroladores PIC que funcionan en modo de bajo consumo (3.3 V). Salte este paso... El último paso - ¡la instalación del controlador (driver)!

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Pulse sobre Yes. Un controlador es un programa que permite al sistema operativo comunicar con un periférico. En este caso, este dispositivo es el programador (hardware) del sistema de desarrollo.

El controlador a instalar depende del sistema operativo utilizado. Seleccione el controlador correspondiente al SO (sistema operativo) utilizado (por medio de abrir la carpeta correspondiente) e inicie la instalación. Otra vez, Next, OK, Next, Next... Bueno, ¡todo está instalado para iniciar a programar!

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MIKROC PRO FOR PIC Al iniciar el IDE del compilador mikroC PRO for PIC por primera vez, aparecerá una ventana como se muestra a continuación:

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Desgraciadamente, una descripción detallada de todas las opciones disponibles de este IDE nos tomaría mucho tiempo. Por eso vamos a describir sólo lo más importante del compilador mikroC PRO for PIC. De todos modos, para obtener más informacion presione el botón de Ayuda (Help) [F1].

MANEJAR LOS PROYECT OS Antes de empezar a escribir el código, usted debe crear un proyecto. Un programa escrito en el compilador mikroC PRO for PIC no es un archivo fuente autónomo, sino que forma parte de un proyecto que incluye un código hex, un código ensamblador, cabecera y otros archivos. Algunos de ellos se requieren para compilar el programa, mientras que otros se crean durante el proceso de compilación. Un archivo con extensión .mcppi le permite abrir cualquiera de estos proyectos. Para crear un proyecto, basta con seleccionar la opción Project/New Project , y un wizard aparecerá automáticamente. ¿Qué hacer entonces? Siga las instrucciones...

PROJECT M ANAGER (ADMINISTRADOR DEL PROYECTO) Una vez creado el proyecto, es posible manejar todos los archivos que contiene al utilizar la ventana Project Manager. Basta con pulsar con el botón derecho del ratón sobre una carpeta y seleccionar la opción que necesita para su proyecto.

PROJECT SET TINGS (CONFIGURACIÓN DE PROYECTOS) Al compilar un proyecto, el compilador genera el archivo .hex que se cargará en el microcontrolador. Estos archivos serán diferentes lo que depende del tipo del microcontrolador así como del propósito de la compilación. Por esta razón es necesario ajustar algunos parámetros de proyectos utilizando la ventana Project Settings.

Device (dispositivo): (di spositivo):

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Al seleccionar el tipo de microcontrolador a utilizar permite al compilador extraer el archivo de definición (archivo .def) asociado. El archivo de definición de un microcontrolador contiene las informaciones específicas de sus registros SFR, de sus direcciones de memoria y algunas variables de programación específicas a ese tipo del microcontrolador. Es obligatorio crear un archivo .hex compatible. Oscillator (oscilador): Se debe especificar la velocidad de operación del microcontrolador. Por supuesto, este valor depende del oscilador utilizado. El compilador la necesita para compilar rutinas, lo que requiere información del tiempo (por ejemplo, la función Delay_ms). Más tarde, el programador necesitará esta información también. La velocidad de operación se configura de modo que permita al oscilador interno del microcontrolador funcionar a una frecuencia seleccionada. Build/Debugger Type: Todo el proceso de compilar (building) está compuesto por análisis sintáctico (parsing), compilar, enlazar (linking) y generar los archivos .hex. El tipo de compilación le permite ajustar el modo de compilación. Dependiendo del modo seleccionado, difieren los archivos generados a cargar en el microcontrolador.

Release: Al elegir esta opción , el compilador no puede afectar más a la ejecución de programa después de la compilación. El programa a cargar en el microcontrolador no será modificado de ninguna manera. ICD debug: Al elegir esta opción, una vez completado el proceso de la compilación y cargado el programa en la memoria del microcontrolador, el compilador se queda conectado al microcontrolador por medio del cable USB y el programador, y todavía puede afectar a su funcionamiento. El archivo .hex generado contiene los datos adicionales que permiten el funcionamiento del depurador. Una herramienta denominada mikroICD (Depurador en circuito - In Circuit Debugger) permite ejecutar el programa paso a paso y proporcionar un acceso al contenido actual de todos los registros de un microcontrolador real. El simulador no utiliza los dispositivos reales para simular el funcionamiento del microcontrolador, así que algunas operaciones no pueden ser reproducidas (por ejemplo, interrupción). De todos modos, resulta más rápido depurar un programa por medio de un simulador. Además, no se requiere ningún dispositivo destino. Note que es posible modificar cualquier configuración en cualquier momento mientras se edita el programa. No se olvide de recompilar y reprogramar su dispositivo después de modificar una configuración.

LIBRARY MANAGING (EDITOR DE LIBRERÍAS) El compilador tiene que conocer todas las dependencias de su archivo fuente en mikroC para compilarlo apropiadamente. Por ejemplo, si las librerías forman parte de su proyecto, debe especificar cuáles de ellas se utilizan. Las librerías contienen un gran número de funciones listas para ser utilizadas. Las librerías en mikroC proporcionan muchas facilidades para escribir programas para los microcontroladores PIC. Abra la ventana Library Manager , y marque las que quiere utilizar en el programa. Al marcar una librería, se añade automáticamente al proyecto y se enlaza durante el proceso de la compilación. Así, no necesita incluir las librerías manualmente en sus archivos del código fuente por medio de la directiva del preprocesador #include .

Por ejemplo, si su programa utiliza un LCD no hace falta escribir nuevas funciones ya que al seleccionar la librería Lcd, usted podrá utilizar funciones listas para ser utilizadas de la librería LCD (Lcd_Cmd, LCD_Init...) en su programa. Si esta librería no está seleccionada en la ventana Library Manager, cada vez que intente utilizar una función de la librería LCD, el compilador le informará de un error. Una descripción de cada librería está disponible al pulsar con el botón derecho del ratón sobre su nombre y seleccionar la opción Help.

EDITAR Y COMPILAR PROGRAMAS CODE EDITOR (EDITOR DE CÓDIGO) El proceso de editar programas se debe realizar dentro de la ventana principal del IDE denominada Code Editor. Al escribir el programa no se olvide de los comentarios. Los comentarios son muy importantes para depurar y mejorar el programa. Además, aunque el compilador no tenga las restricciones de formateo, siempre debe seguir a las mismas reglas de editar (como en los ejemplos proporcionados en este libro). Como no hay limitaciones de tamaño, no vacile en utilizar los espacios en blanco para hacer su código más legible.

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Al escribir un programa, no espere que termine la redacción del programa para compilarlo. Compile su código de forma regular con el propósito de corregir cuánto más errores de sintaxis. Asimismo usted puede compilar su programa cada vez que se complete la redacción de una nueva función así como probar su comportamiento al utilizar modo de depuración (ver la próxima sección). De este modo, resulta más fácil solucionar los errores de programa para no “tomar un camino erróneo” en redactar su programa. De lo contrario, usted tendrá que editar el programa entero.

CODE EXPLORER (EXPLORADOR DEL CÓDIGO) La ventana Code Explorer le permite localizar funciones y procedimientos dentro de los programas largos. Por ejemplo, si usted busca una función utilizada en el programa, basta con pulsar dos veces sobre su nombre en esta ventana, y el cursor estará automáticamente posicionado en la línea apropiada en el programa.

COMPILAR Y SOL UCIONAR LOS ERRORES Para compilar su código, pulse sobre la opción Build en el menú Project. En realidad, el proyecto entero se ha compilado, y si la compilación se ha realizado con éxito, se generarán los archivos de salida (asm, .hex etc.). Una compilación se ha realizado con éxito si no se ha encontrado ningún error. Durante el proceso de compilación se generan muchos mensajes que se visualizan en la ventana Messages. Estos mensajes consisten en información, advertencia y errores. Cada error encontrado se asocia con su línea de programa y su descripción. Como un error en su código puede generar mucho más errores, simplemente debe intentar solucionar el primer error en la lista y después recompile su programa. En otras palabras, es recomendable solucionar los errores uno a uno.

En el ejemplo anterior hay dos errores y una advertencia: faltan un punto y coma y una declaración de variable La advertencia le informa que falta el tipo del valor devuelto de la función main. La compilación le permite corregir su programa por medio de solucionar todos los errores en mikroC. Cuando todos los errores se solucionen, su programa está listo para ser cargado en el microcontrolador. De todas formas, su tarea todavía no está terminada, porque aún no sabe si su programa se comporta como se esperaba o no.

DEPURAR EL PROGRAMA La depuración es un paso muy importante ya que permite probar el programa después de una compilación realizada con éxito, o solucionar los errores descubiertos mientras se ejecuta el programa. Como ya hemos visto, hay dos modos de depurar: un depurador software que simula el funcionamiento del microcontrolador (modo por defecto) y depurador hardware (mikroICD) que lee directamente el contenido de la memoria del microcontrolador. El procedimiento de depuración es el mismo sin reparar en el modo elegido. En caso de elegir la opción ICD debug , hay que cargar el programa en el microcontrolador antes de depurarlo. Para iniciar la depuración, pulse sobre la opción Start debugger del menú Run. El editor del código será ligeramente modificado automáticamente y aparecerá una ventana denominada Watch Values. El principio de depuración se basa en ejecutar el programa paso a paso y monitorear el contenido de los registros y los valores de las variables. De este modo, es posible comprobar el resultado de un cálculo y ver si algo inesperado ha ocurrido. Al ejecutar el programa paso a paso, podrá localizar los problemas con facilidad. Durante una depuración el programa será modificado, por lo que usted siempre debe recompilar el programa después de cada corrección, y reiniciar el depurador para comprobar qué ha sido modificado.

COMANDOS DEL D EPURADOR Hay varios comandos disponibles para depurar el código:

Step Into - Ejecuta una sola instrucción. Cuando la instrucción es una llamada a una rutina, el depurador hará un salto a la rutina y se detendrá después de ejecutar la primera instrucción dentro de la rutina. Step Over - Se ejecuta una sola instrucción. Cuando la instrucción es una llamada a una rutina, el depurador no hará un salto a la rutina, sino que se ejecutará toda la rutina. El depurador se detiene a la primera instrucción después de la llamada a la rutina. Run To Cursor - El progr ama se ejecuta hasta la línea en la que se encuentre el cursor. Step out - Se ejecutan las demás instrucciones dentro de la rutina. El depurador se detiene inmediatamente al salir de la rutina.

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PUNTOS DE RUPTURA (BREAKPOINTS) Los puntos de ruptura hacen el proceso de depurar los programas de una manera más eficiente, puesto que permiten ejecutar el programa a toda velocidad y detenerlo automáticamente en una línea específica (punto de ruptura). Eso resulta muy útil, permitiéndole comprobar sólo las partes críticas del programa y no perder el tiempo probando todo el programa línea a línea. Para añadir o quitar un punto de ruptura basta con pulsar sobre la línea apropiada en el lado izquierdo del editor del código, o presionar [F5]. Una pequeña ventana denominada Breakpoints muestra dónde están los puntos de ruptura. Note que las líneas designadas como puntos de ruptura están marcadas en rojo. La línea que se está ejecutando actualmente está marcada en azul. Es posible leer el contenido de registros y variables seleccionados en la ventana Watch Values en cualquier momento. Para ejecutar la parte de programa desde la línea en la que está el cursor hasta el punto de ruptura, utilice el comando Run/Pause Debugger.

VENTANA WATCH VALUES El depurador software y hardware tienen la misma función de monitorear el estado de los registros durante la ejecución del programa. La diferencia es que el depurador software simula ejecución de programa en una PC, mientras que el depurador ICD (depurador hardware) utiliza un microcontrolador real. Cualquier cambio de estado lógico de los pines se indica en el registro (puerto) apropiado. Como la ventana Watch Values permite monitorear el estado de todos los registros, resulta fácil comprobar si un pin está a cero o a uno. La última modificación está marcada en rojo en la ventana Watch Values. Esto le permite localizar la modificación en la lista de variables y registros durante el proceso de la depuración.

Para visualizar esta ventana es necesario seleccionar la opción View/Debug Windows/Watch Values . Entonces usted puede hacer una lista de registros/variables que quiere monitorear y la manera de visualizarlos.

STOPWATCH (CRONÓMETRO) Si quiere saber cuánto tiempo tarda un microcontrolador en ejecutar una parte del programa, seleccione la opción Run/View Stopwatch. Aparecerá una ventana como se muestra en la figura a la derecha. ¿Cómo funciona un cronómetro? Eso es pan comido... El tiempo que tarda un comando (step into, step over, run/pause etc.) en ejecutarse por el depurador se mide automáticamente y se visualiza en la ventana Stopwatch. Por ejemplo, se mide tiempo para ejecutar un programa, tiempo para ejecutar el último paso etc.

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PROGRAMAR EL MICROCONTROLADOR Si ha solucionado todos los errores en su código y cree que su programa está listo para ser utilizado, el siguiente paso es cargarlo en el microcontrolador. El programador PICflash se utiliza para este propósito. Es una herramienta diseñada para programar todos los tipos de microcontroladores PIC. Está compuesto por dos partes:

La parte hardware se utiliza para introducir un código hexadecimal (el programa a ser cargado en el microcontrolador) y para programar el microcontrolador por medio de niveles de voltaje específicos. Durante el proceso de la programación, un nuevo programa se escribe en la memoria flash del microcontrolador, mientras que el programa anterior se borra automáticamente. La parte de software se encarga de enviar el programa (archivo .hex ) a la parte hardware del programador por medio de un cable USB. A la interfaz de usuario de este so ftware se le puede acceder desde IDE al pulsar sobre la opción mE_Programmer del menú Tools o al pulsar [F11]. Por consiguiente, es posible modificar algunas configuraciones del programador y controlar el funcionamiento de la parte hardware (Cargar, Escribir, Verificar...).

Se puede reprogramar el microcontrolador tantas veces como se necesite.

OTRAS HERRAMIENTAS DEL COMPILADOR El compilador mikroC PRO for PIC proporciona herramientas que en gran medida simplifican el proceso de escribir el programa. Todas estas herramientas se encuentran en el menú Tools. En la siguiente sección vamos a darle una breve descripción de todas ellas.

TERMINAL USART El terminal USART representa una sustitución para la estándar Windows Hyper Terminal. Se puede utilizar para controlar el funcionamiento del microcontrolador que utiliza la comunicación USART. Tales microcontroladores están incorporados en un dispositivo destino y conectados al conector RS232 de la PC por medio de un cable serial. La ventana USART terminal dispone de opciones para configurar la comunicación serial y visualizar los datos enviados/ recibidos.

EDITOR EEPROM Al seleccionar la opción EEPROM Editor del menú Tools, aparecerá una ventana como se muestra en la siguiente figura. Así es cómo funciona la memoria EEPROM del microcontrolador. Si quiere cambiar de su contenido después de cargar el programa en el microcontrolador, ésta es la forma correcta de hacerlo. El nuevo contenido es un dato de un tipo específico (char, int o double), primero debe seleccionarlo, introducir el valor en el campo Edit Value y pulsar sobre Edit. Luego, pulse sobre el botón Save para guardarlo como un documento con

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extensión .hex. Si la opción Use EEPROM in Project está activa, los datos se cargarán automáticamente en el microcontrolador durante el proceso de la programación.

VENTANA ASCII CHART Si necesita representar numéricamente un carácter ASCII, seleccione la opción ASCII chart del menú Tools. Aparecerá una tabla, como se muestra en la figura que está a continuación. Usted probablemente sabe que cada tecla de teclado está asociada con un código (código ASCII). Como se puede ver, los caracteres que representan los números tienen valores diferentes. Por esta razón, la instrucción de programa para visualizar el número 7 en un LCD no visualizará este número, sino el equivalente a la instrucción BEL. Si envía el mismo número en forma de un carácter a un LCD, obtendrá el resultado esperado - número 7. Por consiguiente, si quiere visualizar un número sin convertirlo en un carácter apropiado, es necesario añadir el número 48 a cada dígito en el que consiste el número a visualizar.

EDITOR DE SIETE SEGMENTOS Un editor de siete segmentos le permite determinar con facilidad el número a poner en un puerto de salida con el propósito de visualizar un símbolo deseado. Por supuesto, se da por entendido que los pines del puerto deben estar conectados a los segmentos del visualizador de manera apropiada. Basta con colocar el cursor en cualquier segmento del visualizador y pulsar sobre él. Se visualizará inmediatamente el número a introducir en el programa.

LCD CUSTOM CHARACTER (CARACTERES LCD DEFINIDOS POR EL USUARIO)

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Programación de los microcontroladores - Microcontroladores PIC – Programación en C con ejemplos

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