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miércoles, 3 de marzo de 2021

Conversión Digital-Analógica por PWM filtrado en PIC16F15313

 Este apunte público tratará muchos conceptos y haré referencias a información extra para mantenerlo corto. Comenzaré con la razón por la que necesité hacer este programa. Requería construir un pulso para caracterizar un sistema (identificación de sistemas) a partir de su la respuesta. Un impulso o Delta de Dirac es una distribución que tiene la peculiaridad de tener un espectro que abarca todas las frecuencias. En teoría, si queremos saber cual será la respuesta de un sistema a todas las frecuencias entonces debemos aplicar como entrada una señal impulsiva. En la práctica hay algunos problemas. Es imposible construir un impulso ideal y a demás los sistemas físicos como los sensores están siempre limitados a una banda de frecuencias. Peor aún, al digitalizar la señal de un sensor analógico se restringe a un más el ancho de banda útil. Es por eso que en algunos casos en mejor utilizar una función Sinc (o seno cardinal) como entrada de caracterización ya que permite definir bastante bien el ancho de banda de trabajo. En mi caso particular, necesito una señal Sinc con un periodo de lóbulo principal de 1/(3.8kHz) o 263.16 us y con los bordes suavizados por una gaussiana. El periodo del lóbulo principal se mide entre sus cruces por 0. Su gráfica en el tiempo y su espectro se muestra a continuación:

 Se puede notar que he establecido mi ancho de banda de trabajo de 0 a 3.8kHz. Ahora lo que procede es escribir un programa en un microcontrolador que me de un PWM que codifique mi señal Sinc. Por restricciones de espacio, mi aplicación requiere de un microcontrolador muy pequeño por lo que elegí el PIC16F15313 que tiene solo 8 pines. Justo los que requería. En México pueden comprarlos en AG Electrónica. El circuito usado es el siguiente:

 
El código para el micro (en XC8) lo pueden encontrar bien comentado en este repo en mi Github. Por último, se diseñó un filtro pasa-bajas de orden 4 utilizando el programa Filter-Pro de Texas Instruments (al parecer ya no se puede descargar pero existe como aplicación web). Se eligió una frecuencia de corte de 12 kHz para tener un buen margen de operación y buena calidad de señal:
 Estoy usando el integrado MCP602 que tiene dos opams por integrado porque son los que tenía a la mano pero pueden utilizar un solo MCP604 que tienen 4 opamps por integrado (pueden comprar ambos en AG). El resultado de la implementación en físico se muestra en la siguiente captura de osciloscopio:

lunes, 15 de febrero de 2021

Módulo RTCC en PIC24

En la entrada anterior comentaba que necesitaba una interrupción con reloj secundario para verificar que mi configuración de cristal era correcta. Lo que en realidad quería hacer es de lo que quiero hablar en esta entrada. He combinado la librería de consola serial de Chan con una librería terminé de escribir a partir de los programas de ejemplo de la página de Microchip. Es una aplicación sencilla en la que se puede leer y escribir el valor del RTCC vía puerto serial. Los detalles los pueden encontrar en este repositorio de Github. No olviden ponerme una estrella.

jueves, 11 de febrero de 2021

Interrupción por TMR1 con reloj secundario (SOSC) en PIC24

Llegué a este problema al tratar de utilizar el módulo RTCC, el cual requiere un cristal secundario de 32.768 kHz, porque me di cuenta de que no estaba seguro si el reloj secundario estaba funcionando en primer lugar. El programa que voy a comentar en esta entrada me permitió resolver los errores que estaba comentiendo. Empezando por los capacitores. Para el cristal de 32.768 kHz deben de ser de entre 5 y 12 pF (los de 10 pF me funcuinaron bien):
Estoy utilizando el compilador XC16 y el PIC24FJ32GB002. En la página 115 de su datasheet se menciona que esta familia es más suceptible al ruido por lo que podría dar problemas al usar un protoboard y hay que tener cuidado al diseñar una aplicación en PCB (acercar lo más posible el cristal a los pines y tener capacitores de desacople entre Vcc y GND). El programa es muy secillo y ya está probado en circuito fisico en una placa diseñada para una aplicación de sensado remoto en cavernas sumergidas. Lo que hace togglear un led cada segundo. Si les funciona es casi seguro que es un error de conexión o problemas de capacitancias parásitas.

martes, 11 de agosto de 2020

Chan's FatFs en PIC24: Librería para lectura/escritura en memorias SD

FatFs es un módulo de sistema de archivos FAT32/16 para microcontroladores. Está escrito en ANSI C y es altamente portable entre una gran variedad de dispositivos. Si bien su documentación es muy detallada, al ser muy genérica es fácil perderse a la hora de hacer una implementación en un microcontrolador en particular.  En esta entrada trataré de explicar lo mejor posible como portarla a la familia PIC24. Lo primero que hay que entender es como están estructurados sus 5 archivos:

 Los únicos archivos del módulo que hay que editar son diskio.c y ffconf.h. La portabilidad radica en terminar de escribir las siguientes funciones de comunicación SPI:

  • BYTE xchg_spi (BYTE dat)
  • void xmit_spi_multi (const BYTE* buff, UINT cnt)
  • void rcvr_spi_multi (BYTE* buff, UINT cnt )
  • void FCKL_SLOW(void) 
  • void FCKL_FAST(void)

definir los macros:

  • CS_LOW()
  • CS_HIGH()
  • MMC_CD    
  • MMC_WP

y crear una rutina de interrupción por timer de 1 KHz que incrementa una variable de conteo de tiempo: volatile UINT Timer. Esta interrupción sirve para el manejo de timeouts. En los archivos del ejemplo podrán encontrar comentarios detallados sobre el funcionamiento de estas funciones. Pondré un enlace al final.

Para simplificar esta primer versión del programa de ejemplo he desactivado la opción de reloj de tiempo real modificando la linea 237 de ffconf.h: FF_FS_NORTC = 1.  Cuando está opción esta desactivada se requiere crear una función adicional que maneje el tiempo del sistema de archivos (lo haremos en otra entrada usando el módulo RTC del PIC24FJXXGB002).

En esta entrada ya he explicado como configurar el reloj de sistema y en esta otra como configurar el modulo SPI y el Periferial Pin Select.

Configuración de SCK

La primer cosa que hay hacer es estar seguros de que se pueda elegir entre dos frecuencias diferentes para el reloj del módulo SPI. Una baja que se encuentre entre 100 y 400 KHz y una alta que se la de operación (hay limites para esta frecuencia que explicaré más adelante). En la página 23 del documento Section 23. Serial Peripheral Interface encontramos la siguiente información: 

 

Los módulos de la familia PIC24 tienen dos prescalers. En este ejemplo lo que haré será dejar fijo el prescaler primario a 16:1 y alternar con el secundario entre 8:1 para el reloj con FCLK_SLOW() para tener 125 KHz y 2:1 con FCLK_FAST() para tener 500 KHz. Para verificar experimentalmente que la frecuencia sea correcta pueden usar el modo de disparo único de un osciloscopio (aquí hay un tutorial para configurar ese modo). Buena parte de las fallas con la implementación de la librería FatFs tienen que ver con una frecuencia baja incorrecta.

Conexión con el modulo SD

La segunda falla de implementación más común tiene que ver con la conexión física con los módulos SD. He visto en varios foros, y también me pasó, que los dispositivos de 3.3 V fallan con algunos módulos microSD de este tipo pero que funcionan perfectamente cuando construyen sus propios circuitos de conexión a la memoria SD. En mi caso sólo me ha funcionado cn PIC24 con un módulo SD de tamaño estándar (como este) y con jumper flotando conectado a SCK. Desde PIC18 a 5V no he tenido problemas.  

La tercer falla más común es con la frecuencia máxima. Comentan en los foros que algunos módulos prefabricados no están optimizados para trabajar a máxima frecuencia de SDK. Sus circuitos tienen un pasa-bajas que solo permite frecuencias de entre 1-2 MHz. Si están desarrollando una aplicación comercial es mejor que integren su propio circuito de conexión con un socket microSD.

Edit: ¡Alcance hacerla funcionar hasta la frecuencia máxima de SCK para el GB002 que es de 8MHz! 

Otro detalle más. El simulador Proteus solo funciona con memorias virtuales en formato FAT16 en algunas instalaciones. Al menos a mi sólo me he funcionado así. En físico no he tenido problemas con FAT32. 

Nivel de optimización

Esta librería ocupa bastante espacio. Un microcontrolador de 32K de memoria de programa es apenas suficiente (pero funciona). Idealmente deberían usar de al menos 64K. Si llega a marcar un error al compilar pueden intentar subir el nivel de optimización del compilador a 2 de la siguiente forma:

Click para agrandar


Código principal

Si todo lo anterior está en orden el siguiente ejemplo de escritura debe funcionar sin problemas con este circuito (el código es para GB002, el circuito en Proteus tiene un GA002 pero el conexionado es el mismo):

 

sábado, 27 de junio de 2020

Consola serial en PIC en XC16

Chan ya es famoso por ser el autor de la librería para manejo de archivos FAT32 en memorias SD pero tiene muchas otras creaciones geniales. Aquí describiré un ejemplo para usar la librería xprint que permite dotar de forma sencilla a casi cualquier microcontrolador de una pequeña consola de operación o depuración. Usaré un PIC24FJ32GA002 pero entendiendo la idea general se puede portar facilmente a cualquier otro dispositivo.  Primero, deben descargar los archivos xprinf.h y xprintf.c. Esta librería está escrita en ANSI C por lo que es independiente de la plataforma y el compilador. Las tres funciones más importantes que contiene son:
  • void xputs (const char* str)          : análoga a la función puts()
  • void xprintf (const char* fmt, ...) : análoga a la función printf()
  • int xgets (char* buff, int len)        : similar a la función gets()

 xputs() permite escribir una cadena simple. como un "Bienvenidos al programa". xprintf() nos permite dar formato a la cadena, como ("Temperatura %d",temp), como lo haríamos en un C en una PC. xgets() es muy útil y la que la dará mucha presentación a un programa para microcontrolador. Es en esencia muy distinta a su contraparte gets(). Lo que hace xgets es ir capturando en tiempo real lo que se vaya recibiendo el microcontrolador del puerto serial hasta que se presiona ENTER. La misma función va enviado simultáneamente cada carácter a Tx como espejo (aunque esta opción puede desactivarse en los macros del header). ¡Permite incluso borrar caracteres!    

La librería no puede funcionar por si sola. Es necesario asociarla a funciones de escritura y lectura bajo nivel. Lo que sigue ahora es crear un programa que contenga las rutinas para enviar y recibir un byte por puerto serial con la siguiente forma:

//-- Poner byte en el registro Rx
unsigned char uart_getc(void);

//-- Poner byte en el registro Tx

void uart_putc(unsigned char d);


Esta parte del programa siempre será dependiente del dispositivo y compilador. Estas dos rutinas pueden tener cualquier nombre siempre y cuando se asocien en el código principal de la siguiente manera:

//-- Unir UART con funciones de consola
xdev_in(uart_getc);        
xdev_out(uart_putc);

La implementación de las funciones de comunicación serial también están basadas en la implementación de Chan pero las he reescrito de una forma más clara y comentadas lo mejor que pude. Esta implementación utiliza dos colas (registros FIFO), una de envío y otra de recepción. Esto es muy útil porque permite aprovechar las interrupciones de la UART para no perder bytes. Las referencias a páginas son para la data del GB004 pero es la misma información.   

Aislamiento

Si están utilizando baterías para alimentar al PIC o van a estar realizando depuración es una buena práctica utilizar opto-acopladores. Esto también permite utilizar módulos de conversión USB-Serial que no tengan salida de 3.3v:


 

Programa completo:

domingo, 5 de abril de 2020

Comunicación SPI para PIC24FJXXGA004 en XC16

En este ejemplo haré referencia a la hoja de datos para la familia PIC24FJXXGA004, así que deben tenerla a la mano. 'XX' hace referencia al tamaño de la memoria de programa. En este caso particular usaré un PIC24FJ32GA004 (32Kb). Lo primero que hay que saber es que esta familia de PIC's tiene pines remapeables (Peripheral Pin Select). Para usar los pines asociados al SPI, UART, PWM, interrupciones externas, etc, se deben mapear a los pines del puerto virtual RP. Para trabajar con SPI requerimos 3 pines: SCK1,  SDO1 y SDI1. Para poder realizar el mapeo, existen dos grupos de registros que hay que configurar. Uno es el grupo de 24 registros de mapeo entrada: del RPINR0 al RPINR23 (pags. 111-117). El otro es el grupo de 13 registros mapeo de salida: del RPOR0 al RPOR12  (pags 118-124). La forma de mapear entradas es muy distinta a la de mapear salidas. Para mapear un pin de entrada debe elegirse el registro asignado al periférico que nos interesa mapear. Para esto podemos consultar la Tabla 10-2 de la página 108. Ahí podremos ver que la entrada SDI1 se configura con el registro RPINR20. Lo que debemos hacer ahora es escribir en RPINR20.SDI1R el numero de RPx a dónde queremos poner a SDI1. En este ejemplo lo pondremos en RP2 (RB0) de la siguiente manera:

RPINR20bits.SDI1R = 2; // SDI -> RP2/RB2

Para mapear las salidas debe elegirse primero el RPx, RP0 y RP1 para SCK1 y SDO1 respectivamente en este ejemplo. El registro necesario será por lo tanto RPOR0 (pag. 118). Este registro tiene los campos RP0R y RP1R asociados a RP0 y RP1. Para elegir las funciones de estos pines debe consultarse la Tabla 10-3 de la pagina 109. Se podrá ver que el código para SKC1OUT es 8 y para SDO1 es 7.  Configuramos los dos pines de la siguiente manera:

 RPOR0bits.RP0R = 8;  // SCK -> RP0/RB0 
RPOR0bits.RP1R = 7;  // SDO -> RP1/RB1

El circuito simulado en Proteus es el siguiente:
(Click para agrandar)
El código completo:

miércoles, 11 de marzo de 2020

Blinking-led en PIC24FJXXGB002 en XC16

El led parpadeante es el Hola Mundo de los microcontroladores. Pero a diferencia de su contraparte de consola es muy útil en la práctica para verificar empíricamente que la configuración del reloj se haya hecho correctamente.

Primero, veamos la conexión física. Esta serie de microcontroladores trabajan a 3.3v lo que los hace más susceptibles al ruido si no se hace un buen conexionado. Es estrictamente necesario colocar capacitores de 0.1 uF entre cada par de pines Vdd-Vss como se muestra en la Figura 2-1 de la datasheet (yo estaré usando en este ejemplo un PIC24FJ32GB002):

Si no se colocan estos capacitores el PIC tendrá un comportamiento errático debido al ruido. Usaré en este ejemplo un cristal de 8MHz con capacitores de 22pF. Una vez conectado el circuito podemos avanzar a la configuración del oscilador. Configuraremos el oscilador externo con PLL activado con la frecuencia de reloj FOSC máxima de 32 MHz (recordemos que FCY = FOSC/2). He marcado el camino que nos interesa sobre el diagrama de la Figura 8-1 de la página 107:
 Si estamos usando un cristal de 8 MHz ¿Qué modo es el adecuado? Eso lo ponemos encontrar en la tabla 8-3 de la pag. 114, el cual dice que es XTPLL. En la misma tabla se indica que el divisor del PLL requerido es 2. Ahora solo necesitamos saber que bits de configuración necesitamos modificar. En la tabla 8-1 de la página 108 podemos ver que son POSCMD y FNOSC. Para encontrar los macros necesarios podemos ir a Compiler Help en el dashboard de MPLAB X:

Abrirá un archivo HTML donde debemos buscar Configuration Settings Reference. De ahí podrán copiar los pragmas requeridos. Ahora solo falta un ajuste más pero se hará escribiendo en un registro. Lo que falta es asegurarnos que FOSC tenga un frecuencia de 32 MHz. Para esto debemos revisar el registro CLKDIV (pág. 111) dónde podremos ver que el valor de división del último postcaler es de 0. Ahora tenemos toda la información necesaria para escribir nuestro programa:

jueves, 16 de enero de 2020

Escribir datos en sistema FAT32 con un PIC18F4550

En este ejemplo vamos a a realizar una escritura de datos simple a una memoria SD utilizando el complilador MikroC. Para evitar la restricción de memoria direccionable máxima que impone el formato FAT16 debemos instalar la librería FAT32 descargandola desde LibStock. Si se va a utilizar el 4550 es muy importante descargar específicamente la versión 2.0: FAT32 v2.0. Si usan PIC's más modernos con mayor memoria pueden utilizar la versión más reciente sin ninguna problema. Requerirán descargar también Package Manager y seguir estas instrucciones para instalar la librería.

Deben agregar el archivo __Lib_FAT32.h de cabecera a header files de su proyecto o solo copiándolo en el directorio donde se encuentre su archivo fuente .c.

Teniendo todo instalado, deben conectar el modulo SD al PIC de la siguiente manera:
  • MISO ------ SDI (RB0)
  • MOSI ------ SDO (RC7)
  • SCK -------- SCK (RB1)
  • CS----------- RC2   
Al estar usando el puerto B es necesario que los convertidores A/D estén desactivados para ese puerto o el programa no funcionará aunque compile. El programa completo es el siguiente:

Para el manejo de múltiples archivos y directorios recomiendo revisar el ejemplo que viene en la documentación de la librería.

martes, 19 de marzo de 2019

CIAA

Hace unos días en un grupo de Facebook me ayudaron con una duda que me tenía intranquilo y no puedo expresar lo agradecido que estoy. Me especialicé en sistemas digitales y comunicaciones y no sé nada de manejo robusto de transientes e interfaces en entorno industrial. Resulta que los benditos argentinos tienen un proyecto de hardware y software abierto de sistemas de cómputo para entornos industriales llamado CIAA (Computadora Industrial Abierta Argentina). Tienen absolutamente todo lo que requería, diagramas de la circuitería de protección, documentación, tesis, pruebas ¡Todo! Esto me ahorra meses enteros de trabajo. Tenía muchas dudas sobre el como implementar circuitos de protección robustos para tarjetas de aplicación de microcontroladores (PIC, AVR, STM32, etc.) aptas para soportar las condiciones de un entrono industrial. Este es el el espíritu del hardware y software abiertos que tanto defiendo: llegar más lejos echándonos la mano entre todos.

lunes, 18 de marzo de 2019

LCD en MPLAB X / XC8

Había comentado en una entrada pasada que las nuevas versiones de XC8 dejaron de usar Peripheral Library y en esa misma entrada explico el truco que pueden hacer para utilizarla. Sin embargo, los usuarios de PIC's modernos deben saber lo cómodo que es usar ahora MCC. Pero también habrán notado que no hay un generador de código para el manejo de LCD's.  Así que he hecho un fork en GitHub de una librería hecha por Manolis Agkopian a la que hecho una mínima modificación para poder usarla en el PIC18F45K50. Pueden acceder a los códigos aquí. Esta librería me parece genial porque te permite usar el puerto que quieras, a diferencia de la mayoría que he visto que te limitan a un puerto fijo (que debes modificar si quieres usar otro). Lo único que deben hacer es agregar los archivos lcd.h y lcd.c a los headers de su proyecto. Como aún hay muchos usuarios del PIC18F4550 voy a poner aquí un ejemplo con él.  Usaré una tarjeta Miuva a 48 MHz: 

martes, 12 de marzo de 2019

Máquina de Estados Finitos en C [PIC18F45K50]

Para esta implementación en software de una máquina de estados finitos (FSM: Finite State Machine) haremos uso de punteros a funciones [click en el enlace para ver un video-tutorial]. Usaremos también  el compilador XC8 en MPLAB X y un PIC18F45K50 con las mismas configuraciones que en la entrada anterior.

En una gran cantidad de problemas a resolver mediante un sistema embebido es necesario llevar a cabo un proceso estrictamente secuencial. En estos casos es muy útil y elegante estructurar nuestros programas como una máquina de estados. Quizá muchos de ustedes estén tentados a usar una estructura case para elegir un segmento de código cuando se cumple una condición. Si el numero de estados es pequeño, quizá se una opción fácil. Desafortunadamente el uso de case's es muy ineficiente cuando la máquina de estados y su tabla de transiciones es muy compleja. La implementación que se mostrará en esta entrada parecerá un tanto rebuscada pero tiene la ventaja de tener buen despeño a la hora de escalarla a numero grande de estados.

El diagrama de estados de la FSM de este ejemplo es el siguiente:
Diagrama hecho en LaTeX con TIKz
Las entradas 0/1 representan los estados de un switch conectado a RB0. Los estados se harán visibles enviando el numero correspondiente al Puerto D [esta acción será definida en la función asociada a cada estado]. Obsérvese que está máquina describe a un contador ascendente o descendente según la entrada. Se agregará un retardo de un segundo para poder visualizar las transiciones.

Movámonos al programa. Primero, debemos definir un tipo enumerado para codificar nuestro conjunto de estados:

//-- Definición de tipo de estados
typedef enum {
    Estado_0,      // Estado inicial
    Estado_1,
    Estado_2,
    Estado_3,
    Estado_4,      
    No_de_Edos
} ESTADOS;

Creamos con esto una variable enumerada global que usaremos para almacenar el estado actual de la máquina:

//-- Variable global de estado
ESTADOS Estado_Actual = Estado_0;

El siguiente paso es definir una estructura que nos permitirá construir un objeto para nuestra FSM:

//-- Estructura de Maquina de Estados (FSM))
typedef struct {
    ESTADOS Estado; // Estado miembro del conjunto enumerado ESTADOS
    void (*func)(int); // Acciones asociadas al estado         
} FSM;

Con lo anterior podemos ahora crear una instancia que sera nuestra FSM:

//-- Prototipos de funciones de estado
void Codigo_EDO_0(int);
void Codigo_EDO_1(int);
void Codigo_EDO_2(int);
void Codigo_EDO_3(int);
void Codigo_EDO_4(int);

//-- Creación de la estructura global de la FSM
FSM Maquina_de_Estados[] = {
    {Estado_0,Codigo_EDO_0},
    {Estado_1,Codigo_EDO_1},
    {Estado_2,Codigo_EDO_2},
    {Estado_3,Codigo_EDO_3},
    {Estado_4,Codigo_EDO_4},
};

Es importante que los prototipos de las funciones asociadas a cada estado aparezcan antes de la creación de la estructura (estas funciones serán definidas más adelante en el código). El segmento de código principal queda reducido elegantemente de la siguiente manera:

void main(void) {
    int sw = 0;
    setup();
   
    //-- FSM ---
    while(1){
        sw = PORTBbits.RB0;
        (*Maquina_de_Estados[Estado_Actual].func)(sw);
    }
    return;
}

Código completo:
Circuito utilizado:

viernes, 22 de febrero de 2019

Iniciando con el PIC18F45K50 / 25K50 en XC8

El PIC18F4550 es uno de los microcontroladores más populares entre estudiantes y hobbistas. Sin embargo ya es algo viejo (no tiene soporte para MCC , los K50 si). Poco a poco, se está migrando a su sustituto más nuevo: el PIC18F45K50. En México, fecha de 2019, aún no es muy fácil de conseguir en tiendas pero puede comprarse con envío gratis en Newark Mexico. Si nunca han usado MPLAB con XC8 aquí hay un tutorial bastante bueno (con PIC16, pero estén pendientes a mi canal porque subiré un curso para los K50). Vamos a realizar una práctica sencilla para comenzar a familiarizarnos con este MCU: Prender y apagar un led conectado a RB0 mediante un switch conectado a RD0 con un reloj a 48 MHz. Tengan a la mano la datasheet y vayamos por partes:

1. Configuración del reloj

El esquema de reloj es distinto al de su antecesor [pag. 29]. Usando un cristal de 16 MHz, este es el camino que debe estar habitado para conseguir los 48 MHz:
Click para agrandar
Los configuraciones necesarios son las siguientes:

#pragma config PLLSEL = PLL3X
#pragma config CFGPLLEN = OFF // ver Tabla 3-3 
#pragma config CPUDIV = NOCLKDIV
#pragma config FOSC = HSM     

#pragma config PCLKEN = ON  

 2. Configuración de puertos

Los pines RB0 y RD0 son usados por el módulo ADC por lo que deben desactivarse para ellos. En el caso del puerto B, esto puede hacerse al generar la cabecera de fuses con la linea:

#pragma config PBADEN = OFF

Para el caso de RDO deberá hacerse en el código principal escribiendo en el registro ANSELD [la tabla con todos los registros de función especial está en la página 84 de la datasheet] :
 3 Código completo en C

Como regla general siempre se debe leer en puerto y escribir  en latch:

jueves, 13 de septiembre de 2018

Librerías de periféricos en MPLAB X v5+ / XC8

Como ya se deben haber dado cuenta todos los que han intentado usar plib.h en las versiones más recientes de XC8, estas bibliotecas han sido descontinuadas en favor de MPLAB Code Configurator y el linker no da la opción de Link in peripheral library. Pero es posible seguir usándolas instalando versiones anteriores de XC8 que pueden ser descargadas desde el archivo de software de Microchip. El usuario de GitHub Burakenes recomienda instalar la versión 1.34 que ya viene con las librerías de periféricos pre-instaladas y da menos problemas que las versiones en dónde deben instalarse por separado. Una vez instalado XC8 v1.34 aún hará falta ir a las propiedades del proyecto linker y seleccionar la casilla de Link in peripheral library. Aquí muestro una captura de una prueba de xlcd.h modificada para la tarjeta de desarrollo Miuva:
 Pueden leer aquí un tutorial de modificacion de los pines para el LCD.

miércoles, 12 de septiembre de 2018

Instalar MPLAB X en Debian 9 (64 bits)

Primero deben activar el soporte multi-arquitectura agregando la arquitectura i386

 $ sudo dpkg --add-architecture i386 

Luego instalar librerias de compatibilidad para i386:

$ sudo apt-get update 
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo apt-get install libc6:i386 libx11-6:i386 libxext6:i386 libstdc++6:i386 libexpat1:i386 

Finalmente se ejecuta el instalador descargado de aquí:

$ sudo ./MPLABX-v5.05-linux-installer.sh

Si la instalación se realiza correctamente podemos iniciar MPLAB X buscándolo en las aplicaciones:


NOTA: Deben tener ya instalado Java Runtime Enviroment en su sistema. Aquí hay una guía de instalación en español.

viernes, 4 de diciembre de 2015

Implementación de un controlador PID discreto en un PIC18F2550

En esta entrada se utilizará el método desarrollado en la entrada anterior, por lo que saltarán algunos pasos durante el proceso. En esa entrada se implementó un controlador PID para una planta descrita por un doble integrador. En esta ocasión haremos una simulación de un controlador PID implementado en un PIC para controlar una planta construida con amplificadores operacionales. Si bien es posible construir un doble integrador físicamente, resulta impráctico debido a la saturación provocada por la acumulación continua. Para resolver esto, esta planta estará caracterizada por dos integradores con reset resistivo o integradores de ganancia controlada (que una forma elegante de llamar a un filtro pasa-bajas activo de un solo polo) [1].  Eligiendo los valores de resistencia y capacitancia de tal manera que cada integrador tenga ganancia unitaria, la función de transferencia de los 2 integradores nos queda:
 Para controlar esta planta utilizaremos el siguiente controlador discreto a partir de la transformación backward Euler:
Dónde:

Obteniendo transformada inversa, la salida de control descrita como ecuación de diferencias nos queda:
Hacemos la siguiente sustitución de coeficientes:

Estos coeficientes pueden encontrarse manualmente siguiendo el procedimiento descrito aquí, o ejecutando éste programa de Matlab: [PID_Proteus.m]. Teniendo estos valores podemos realizar una verificación de la ecuación en Simulink:

Algo muy importante que se debe notar es que en esta simulación se está considerando la limitación física de la saturación de la salida del controlador real. Sin esta limitación la respuesta del controlador sería más rápida y con un sobreimpulso mucho menor. Sabiendo ahora que nuestra ecuación de diferencias es correcta podemos proceder a escribir el programa en el PIC en lenguaje C con el compilador MikroC. El programa completo se adjuntará más adelante. La función de control principal queda descrita como:

void pid(void) // Función para el controlador
{
   e2=e1; e1=e0; u2=u1; u1=u0; // update de variables
   y = ADC_Read(0);   // Lectura analógica por AN0
   yd = (double) y;  // Conversión a double
   vin = (yd/1023*5);
   y = ADC_Read(1);   // Lectura analógica por AN1
   yd = (double) y;  // Conversión a double
   reff = (yd/1023*5);
   e0 = reff - vin;  // Error
   u0 = ke0*e0 + ke1*e1 + ke2*e2 - ku1*u1 - ku2*u2; // Ecuación de diferencias
   salida = (int) floor(((u0+5)/10)*1023);
   if (salida > 1023) salida = 1023;  // Saturación de DAC
   if (salida <= 0) salida = 0;
   DAC_Output(salida); // Enviar dato
}


Es muy importante que ésta función sea ejecutada dentro de una rutina de interrupción de manera que se tenga control del tiempo de muestreo Ts en exactamente 0.01 segundos para que el controlador funcione correctamente. Para la salida analógica del controlador se esta utilizando un DAC LTC1660 [2][3]. Compilando el programa y simulando en Proteus:


 Nota: El relay en la simulación lo único que hace es evitar que la salida bipolar del DAC envíe un voltaje de saturación negativo al inicio [ver este programa].

jueves, 27 de marzo de 2014

Comunicación SPI PIC2550 con DAC LTC1660 (MikroC)


// DAC module connections
sbit Chip_Select at RB5_bit;
sbit Chip_Select_Direction at TRISB5_bit;
// End DAC module connections

 double t,valor;


  void InitMain() {
  Chip_Select = 1;               // Libera DAC
  Chip_Select_Direction = 0;     // Pin CS# como salida
  SPI1_Init();                   // Inicializa modulo SPI
}

void DAC_Output(unsigned int valueDAC) {
  char temp;

  Chip_Select = 0;               // Selecciona chip

  //High Byte
  temp = (valueDAC >> 6) & 0x0F// Corrimiento
  temp |= 0xF0;                   // Cargar dato al canal A
  SPI1_Write(temp);               // Envía parte alta del byte

  //Low Byte
  temp = valueDAC<< 2;
  SPI1_Write(temp);               // Envía parte baja del byte

  Chip_Select = 1;                // Libera chip
}

void main() {
int i = 0;
ADCON1 |= 0x0F; // Desactiva entradas analógicas
CMCON  |= 7; // Desactiva comparadores

 // Puerto B como salidas
  TRISB = 0x00;
  PORTB = 0X00;
 //

  InitMain(); // Secuencia de inicialización
 
while(1){
 for (i=0; i < 80; i++){ // función de prueba
  t = t + 0.078;
  valor = (unsigned int) floor(512*sin(t)+512);
  DAC_Output(valor); // Enviar dato
  if (t > 2*3.14) t = 0;
}

   }
}


* * *
Para que la salida de la DAC sea bipolar, es decir que tenga un rango de -5 a +5 V, se debe implementar el siguiente circuito:

lunes, 3 de febrero de 2014

Función promedio para lectura analógica desde PIC (MikroC)

Cómo muchos hemos notado, la conversión A/D en PIC es un tanto ruidosa. El método de promediación no es la solución definitiva al ruido del ADC, pero mejora considerablemente los resultados:

unsigned int promediolectura(void){

  int i =0;
  unsigned int a = 0;

  for (i=0; i <16;i++){a+ =
ADC_Read(0);}
  a = a >>4;

  return a;
}

miércoles, 18 de septiembre de 2013

Interrupciones externas con PIC18f4550 en MikroC

[Update: El 4550 ya es un poco viejo. ¿No quieres echarle un ojo al 45K50?]

La mayoría de los tutoriales que hay en internet sobre interrupciones en microcontroladores parecen decirnos todo lo que ya sabemos excepto lo que realmente necesitamos. Por esta razón no vamos a tratar aquí las generalidades del proceso. El mejor consejo que puede darse para ser un buen programador de microcontroladores es confiar en la hoja de especificaciones del dispositivo más que en cualquier tutorial. Muchos de los proyectos disponibles en la web son un horrible copy & paste de segmentos de códigos que le funcionaron al programador en otros casos y le fue más sencillo adaptarlos a nuevos propósitos. Muchos de estos programas están repletos de lineas innecesarias y algoritmos innecesariamente complejos que sólo asustan a los que apenas se aventuran en el mundo de los microcontroladores. Si realmente se entiende el funcionamiento, limitaciones y ventajas del PIC en cuestión, la programación simplemente "fluirá" de las manos. Si uno se acostumbra a usar la hoja de especificaciones se podrá adaptar cualquier buen tutorial a un PIC diferente al utilizado en el tutorial. Comencemos...

Registros

Un microcontrolador es, en un sentido estricto, una computadora y hará lo que le ordenes. Los registros nos sirven para configurar la funcionalidad del dispositivo; lo que queremos que se habilite o deshabilite y como queremos que se comporte. Así mismo nos permite saber las cosas se ejecutaron como se ordenaron por medio de banderas (flags). Para el 18F4550 tenemos tres registros de control de interrupciones: INTCON, INTCON2 e INTCON3. Para más detalles pueden revisar la data. Aquí entraremos directo a un ejemplo sencillo:

Ejemplo Encender un LED con un flanco de bajada y apagarlo con un flanco de subida en INT0

Esto, por supuesto, podemos hacerlo sin utilizar interrupciones, pero el punto aquí es visualizar el funcionamiento de estas. Bien entendido, puede utilizarse este ejemplo para hacer cosas más interesantes como un frecuenciometro, medidor de rpm's o cualquier cosa por la que hayan llegado aquí.

Primero, definamos que es lo queremos hacer.

1. Queremos que haya una bandera que se active cuando INT0 se interrupa en flanco de subida.
2. Queremos que la misma bandera se limpie y se vuelva a activar pero con un flanco de bajada.
3. Finalmente queremos utilizar este proceso para hacer algo útil.

Bien, primero entonces debemos modificar los registros correspondientes. Necesitamos una línea que habilite la interrupcion externa por INT0

INTCON.INT0IE = 1; // Interrupción externa INT0 habilitada

...otra línea que habilite todas la interrupciones de manera que nuestro vector de interrupción se ejecute continuamente

INTCON.GIE = 1;   // Habilita todas las interrupciones

...y otra que habilite (inicialmente) el disparo de la bandera por flanco de subida

INTCON2.INTEDG0 = 1; // INT0 en flanco de subida

Esta última linea modifica un bit del registro INTCON2. Como las 2 primeras lineas modifican bits del mismo registro, podríamos reducirlas a una sola linea igualando todo el registro al valor del byte deseado. Pero para fines didácticos lo dejaremos así. Bien, lo que sucederá hasta este punto en el programa será que cuando haya un cambio de bajo a alto en RB0 (INT0) la bandera INT0IF, que está en el registro INCON, cambiará a uno y se quedará en ese estado hasta que resetee vía software.
 
Rutina de interrupción

void interrupt(){

  -Instrucciones-

}


Al leer esta rutina, el compilador sabrá que deberá escribir esas lineas de código en el espacio de memoria llamado vector de interrupción. Puesto que se habilitó el bit GIE del registro INCON, no será necesario llamar a "interrupt" desde "main" como normalmente se haría en lenguaje C. Para este ejemplo requerimos que nuestra rutina de interrupción envíe un '1' a RD0 después de detectar un flanco de subida y un '0' al detectar un flanco de bajada. Para esto necesitamos una variable que llamaremos flagFlanco y otra LED que contendrá el estado del puerto. El código completo nos queda:

int LED = 0;
bit flagFlanco; // Las variables de este tipo no pueden 
                // inicializarse (0 por default)    

void interrupt(){


  if(INTCON.INT0IF == 1){

   flagFlanco = ~flagFlanco;
   INTCON.INT0IF = 0; // Limpiar bandera de INT0

   }

   if( flagFlanco == 1 ){

   LED = 1;
   INTCON2.INTEDG0 = 0; //INT0 en flanco de bajada
    }

  else {

   LED = 0;
   INTCON2.INTEDG0 = 1; // INT0 en flanco de subida
   }

}

void main() {

ADCON1 |= 0x0F;
CMCON |= 7;

INTCON.INT0IE = 1; // Interrupción externa INT0 habilitada
INTCON.GIE = 1; // Habilita todas las interrupciones
INTCON2.INTEDG0 = 1; // INT0 en flanco de subida
TRISD = 0x00; // Puerto D como salidas


//TMR0 activado, prescaler 1:2
T0CON = 0b10000000;


  while(1) {

   PORTD.F0 = LED;

  }

}

viernes, 20 de julio de 2012

Lectura analógica de un LM35 en PIC18F4550 (MikroC)


unsigned int in = 0;

void main() {

 ADCON1 |= 0x00;  // AN 0-12 como entradas analógicas
 CMCON  |= 7;     // Comparadores desactivados

  TRISA  = 0xFF;        // PORTA como entrada
  TRISC  = 0;           // PORTC como salida
  TRISB  = 0;           // PORTB como salida

  do {
    in = ADC_Read(0);   // Lectura analógica por AN0
    PORTB = in;         //  8 bits a PORTB
    PORTC = in >> 8;    // los 2 bits mas significantes a RC1 y RC0
  } while(1);


}

martes, 20 de septiembre de 2011

Control PWM + LCD con PIC18F4550 en MikroC

[Update: El 4550 ya es un poco viejo. ¿No quieres echarle un ojo al 45K50?]


// Rodolfo E. Escobar U.
// Facultad de Ciencias de la Electrónica, BUAP

// LCD module connections
sbit LCD_RS at LATB4_bit;
sbit LCD_EN at LATB5_bit;
sbit LCD_D4 at LATB0_bit;
sbit LCD_D5 at LATB1_bit;
sbit LCD_D6 at LATB2_bit;
sbit LCD_D7 at LATB3_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB1_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB3_bit;
// End LCD module connections

int velocity = 0;
int duty = 0;
char txt[6] = "0";

void main() {
ADCON1 |= 0x0F;
CMCON  |= 7;


PORTC = 0; // sets port c to all 0
TRISC = 0; //configures port c as output port
PWM1_Init (5000); // sets pwm frequency to 5000Hz
PWM1_Start(); // starts pwm1 peripheral

  Lcd_Init();                // Inicializa LCD
  Lcd_Cmd(_Lcd_CLEAR);       // Limpiar display
  Lcd_Cmd(_Lcd_CURSOR_OFF);  // Desactivar cursor



while
(1)
  {
 
    wordToStr(velocity, txt);
    Lcd_Out(1,4,"Velocidad");
    Lcd_Out(2,7,Ltrim(txt));
    Lcd_Out(2,10,"%");
   
    if (PORTA.F0 == 1){   // Incremento de PWM
    Lcd_Out(2,7,"   ");
    velocity = velocity + 20;
    duty = duty + 51;
         if (duty >= 255) duty = 255;
         if (velocity >= 100) velocity = 100;
    }
   
    if (PORTA.F1 == 1){ // Decremento de PWM
    Lcd_Out(2,7,"   ");
    velocity = velocity - 20;
    duty = duty - 51;
      if (duty <= 0) duty = 0;
      if (velocity <= 0) velocity = 0;
    }
   
    if (PORTA.F2 == 1){  // Detener
    duty = 0;
    velocity = 0;
    Lcd_Out(2,7,"   ");
    }

    PWM1_Set_Duty(duty); // Establece ciclo de trabajo

    Delay_ms(10); //  10 msec delay

  }
}