Mạch phát triển PIC16F877A - vuson.tk pot

Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 1/15 1 Tutorial n o 04.02 Gửi đến: picvietnam@googlegroups.com Nội dung: Mạch phát triển PIC16F877A MICROSOFT WORD Tóm tắt: Giới thiệu chuẩn I2C 1. Giới thiệu về chuẩn I2C Đã làm việc với VĐK và cụ thể là PIC chúng ta không thể không biết đến chuẩn I2C, đã có rất nhiểu bài viết nói vè cái này, nhưng một cách chi tiết cụ thể mình chưa thấy. Nhân ngày chủ nhật rỗi rãi xin trình bày với các bạn về chuẩn I2C Viết tắt của Inter-Intergrated Circuit – là một bus nối tiếp do Philip phát triển. Trước đây I2C chủ yếu được dùng trong việc chế tạo các hệ thống điện tử sử dụng chip của Philip. Ngày nay I2C được sử dụng rộng rãi trong việc kết nối các thiết bị ngoại vi tốc độ thấp vào các mạch tích hợp. I2C sử dụng 2 đường truyền tín hiệu 2 chiều (một đường clock và một đường data), sử dụng hiệu điện thế 5V và cùng được kéo lên cao(pull-ups) bằng điện trở. I2C hoạt động theo nhiều mode: mode chuẩn (standard mode) hoạt động ở tốc độ 100kbit/s, mode tốc độ thấp (low-speed mode) hoạt động ở tốc độ 10kbit/s. Tần số clock có thể cho xuống 0. I2C có sử dụng 7 bit để định địa chỉ, do đó trên một bus có thể có 112 nút (16 địa chỉ được sử dụng vào mục đích riêng). Điểm mạnh của I2C là ở chỗ, một vi điều khiển có thể dùng để điều khiển cả một mạng thiết bị mà chỉ tốn 2 chân của vi điều khiển. Chính vì nguyên nhân đó mà I2C và SPI là hai chuẩn giao tiếp được sử dụng nhiều nhất trong các IC đặc biệt là các VĐK 8 bít. 2. I2C trong VĐK PIC Ở Việt Nam Pic16x được sử dụng và đề cập nhiều nhất là 16F84, 16F628, 16F88, 16F87x. Trong đó: - 16F84, 16F628 ko tích hợp chuẩn I2C - 16F88 tích hợp I2C nhưng chỉ hỗ trợ chế độ Slave, ko dùng đựoc chế độ Master - 16F87x tích hợp I2C cả chế độ Master và Slave Do đó nếu muốn sử dụng chế độ Master với các chíp 16F84, 16F628, 16F88 chúng ta phải gây dựng bằng phần mềm, và đã có rất nhiều tài liệu đề cập đến cái này điển hình Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 2/15 2 nhất là Tutorial6 của ngài Nigel, các bạn hoàn toàn có thể tham khảo, hay copy paste code về I2C vào trong chương trình của mình, ( cũng ko nên tự gây dựng nấy vì nếu tự làm sẽ mất rất nhiều thời gian, và ko tối ưu ) Còn với 16F87x để sử dụng chuẩn giao tiếp I2C ta có thể dùng Hardware đã được tích hợp sẵn. Cái này dùng đơn giản hơn, code ngắn hơn và tối ưu hơn so với việc sử dụng Software. Do đó trong Project này tôi chỉ xin đề cập đến việc dùng I2C trong 16F87x 3. Cách sử dụng I2C chế độ Master trong 16F87x 3.1. Các thanh ghi sử dụng trong PIC16F877A Trong Pic 16F87x có 3 thanh ghi điều khiẻn quá trình truyền và nhận dữ liệu: đó là SSPSTAT ( 94h bank 1), SSPCON1 ( 14H bank 0) và SSPCON2 ( 91H bank 1 ). Trong đó thì: SSPSTAT: - SMP chọn Speed chuẩn ( =1: 100kHz, 1MHz, =0 400KHz) - CKE - R/W báo rằng quá trình truyền vẫn đang diễn ra - BF báo rằng SSPBUF vẫn đang đầy ( trong cả hai trường hợp transmit, Receive ) SSPCON1 - WCOL : báo rằng có sự xếp chông dữ liệu - SSPEN enable chế độ I2C - SSPM3:SSPM0: chọn chế độ với chế độ I2C master: là '1000' Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 3/15 3 SSPCON2 - ACKSTAT: Bít ACK được nhận từ Slave ( =0, chỉ dùng trong Transmit ) - ACKDT, ACKEN: dùng để phát bít ACK hay NACK từ Master ( trong chế độ Receive ACKDT =0 là ACK, =1 là NACK ) - RCEN : tín hiêu báo hiệu quá trình nhân ( chỉ dùng trong Receive: khi RCEN = 1, Master nhận tín hiệu từ Slave ) - PEN, RSEN, SEN: bit khởi tạo quá trình truyền Stop, Restart, Start Để điều khiển tốc độ baud của chế độ, người ta sử dụng thanh ghi SSPADD. I2C làm việc ở 3 chế độ chuẩn ( tất nhiên chỉ tương đối ) : 100Kb, 400Kb, 1Mb. Nếu ta dùng thạch anh 4M, và cần sử dụng tốc độ 100Kb ta phải nạp giá trì vào thanh ghi SSPADD là: 28H với tốc độ 400Kb ta cần giá trị là 0AH. Còn để lưu và nhận dữ liệu người ta dùng thanh ghi SSPBUF Như vây tổng cộng có cả thẩy 5 thanh ghi được dùng đến : SSPSTAT, SSPCON1, SSPCON2 ( chọn chế độ và đỉều khiển đường truyền ) SSPADD ( khởi tạo tốc độ Baud ) và SSPBUF dùng để lưu dữ liệu trong hai quá trình Receive, và Transmister. 3.2. Hàm khỏi tạo I2C trong PIC16F877A Cũng tương tự như khi dùng USART, LCD, PWM đầu tiên ta phải khởi tạo các giá trị ban đầu của chúng. Chúng ta nên tách riêng việc khởi tạo này thành một chương trình con. Việc khởi tạo phải theo các bước như sau: - Chọn chế độ Master mode bằng việc SSPM3 : SSPM0 = 1000 - Enable MASTER mode: SSPEN = 1 - Chọn baud chuẩn với 100Kb thì SMP =1 - Set tốc độ baud của đường truyền: với 100Kb thì SSPADD = 28H Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 4/15 4 Dưới đây là chương trình cho Initialize cho I2C: INIT_I2C: BANKSEL SSPCON ; chon MSSP che do MASTER MODE MOVLW B'00101000' ; Thiet lap MSSP cho chan PORTC o che do I2C MOVWF SSPCON ; SSPEN, SSPM BITS BANKSEL SSPSTAT ; Thiet lap che do chuan cua toc do baud ( SMP= 1 ) MOVLW B'10000000' ; Toc do chuan la 100Kb MOVWF SSPSTAT BANKSEL SSPADD ; Thiet lap toc do duong truyen MOVLW 0x28 ; Tinh toan gia tri cho thiet lap toc do MOVWF SSPADD RETLW 0x00 3.3. Quá trình truyền và nhận trong PIC16F877A 3.3.1. Hàm WaitMSSP và các bit chức năng trong PIC16F877A Để truyền và nhận dữ trong I2C tạo thành khối người ta dùng các bít Stop, Start, Restart, ACK, NACK ( ứng với PEN, SEN, RSEN, ACKEN, ACKDT ), Ý nghĩa của các bít này các bạn tham khảo các tài liệu nói về chuẩn I2C, tôi sẽ ko đề cập ở đây ( vì nói cái này sẽ rất dài dòng ) mà ở đây tôi chỉ đề cập đến hoạt dộng của các bít này trong PIC16F87x Quá trình hoạt động các bit này khá giống nhau đẻ bắt đầu phát đi: ta phải set bit tưong ứng trong thanh ghi đó đi VD muốn gửi bít Stop đi ta chỉ cần PEN =1, tưong tự với các bit kia và khi đã truyền xong rồi thì các bit đó sẽ tự động chuyển về 0 ( băng Hardware). Nhưng các bạn phải lưu ý qúa trình hoạt động này chỉ có tác dụng khi mà I2C đã hoàn thành xong nhiệm vụ trước đó. Như vậy ta cần phải biết được lúc nào chương trình đa hoàn thành xong nhiệm vụ và đây chính là vai trò của cờ SSPIF trong thanh ghi PIR1. Cũng tương tự như các cơ khác, SSPIF báo cho uC biét là hoạt động đã kết thúc bằng cách Set từ 0 lên 1 và ta phải xoá cờ này băng phần mềm cho các hoạt động tiếp theo. Do yêu cầu I2C là: khi hoạt động này kết thúc, thì mới cho phép hoạt động kia bắt đầu chính yêu cầu này đặt ra chúng ta phải có một chương trình con báo hiệu khi kết thúc một hoạt động. Như vậy chương trình con đó là: Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 5/15 5 WaitMSSP: BANKSEL PIR1 BTFSS PIR1,SSPIF ; Kiem tra trang thai co GOTO $-1 ; Chua hoan thanh BCF PIR1,SSPIF ; Da hoan thanh cong viec, chuyen sang hoat dong moi RETLW 0 Chương trình con này sẽ được dùng rất nhiều về sau trong mọi hoạt động của chương trình, và ta nên đặt chương trình con này ở cuối các hoạt động Như vậy kết hợp với chương trình con WaitMSSP chúng ta có các hoạt động: phát ra bit Stop, Restart là STARTBit: BANKSEL SSPCON2 BSF SSPCON2,SEN ; Gui bit start CALL WaitMSSP RETLW 0x00 RESTARTBit BANKSEL SSPCON2 BSF SSPCON2,RSEN ; Gui bit restart CALL WaitMSSP RETLW 0x00 STOPBit BANKSEL SSPCON2 ; Gui va kiem tra bit Stop, BSF SSPCON2,PEN ; gui bit Stop CALL WaitMSSP RETLW 0x00 Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 6/15 6 ACKBit BANKSEL SSPCON2 BCF SSPCON2,ACKDT ; Chon gui ACK BSF SSPCON2,ACKEN ; Gui CALL WaitMSSP RETLW 0x00 NACKBit BANKSEL SSPCON2 BSF SSPCON2,ACKDT ; Chon gui NACK BSF SSPCON2,ACKEN ; Gui di CALL WaitMSSP RETLW 0x00 Lưu ý: có sự khác biệt một chút trong bit ACKBit, NACKBit là : ACKEN gửi bit ACK nói chung đi, còn ACKDT dùng để chọn bit gửi đi là ACK ( = 0 ) hay NACK ( =1 ) 3.3.2. Phương thức truyền và nhận dữ liệu trong PIC16F87x. Các bạn phải phân biệt được cách chuyền và nhận ( tưong ứng với Transmit, Receive ) trong PIC a. Nhận dữ liệu Để bắt đầu nhận dữ liệu từ Slave thì Master phải set bít RCEN = 1 , cũng tương tự như các bít Stop, Start, đây cũng là một hoạt động, sau khi bit cuối cùng đuợc nhận thì RCEN sẽ tự động Clear, do đó để bắt đầu quá trình Read tiếp theo thì ta phải tiép tục Set RCEN ( đối với quá tình đọc ít nhất hai lần trở lên ) đê tiếp tục một hoạt động mới. Ta có module nhận dữ liệu Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 7/15 7 READ_I2C ; Bit gui la cuoi la ACK BSF STATUS,RP0 BTFSC SSPSTAT,2 ; kiem tra bit R/W, xem Transmit da ket t GOTO $-1 BANKSEL SSPCON2 BSF SSPCON2,RCEN ; cho phep RECEIVE Mode (I2C ) CALL WaitMSSP ; Doi cho den khi I2C thuc hien xong CALL ACKBit ; Gui bit ACK toi Slave BANKSEL SSPBUF MOVF SSPBUF,W ; Luu du lieu vao W RETURN Trong module này tôi có dùng bít R/W ở thanh ghi SSPSTAT, bít này cho sự đảm bảo rằng quá trình Transmit đã kết thúc và sẵn sàng cho hoạt động Receive, Khi qua trình truyền kết thúc ta gửi bit ACK tới Slave báo cho Slave biết rằng Master sẵn sàng nhận dự liệu tiếp theo b. Quá trình truyền dữ liệu Còn quá trình truyền dữ liệu là ngay sau khi chúng ta ghi dữ liệu cần truyền lên thanh ghi SSPBUF tất nhiên, quá trình Transmit bắt đầu ( lúc bắt đầu ghi dữ liệu lên SSPBUF ) khi các hoạt động trước nó đã kết thúc. Vậy ta có module truyền là WRITE_I2C ; In la W BANKSEL SSPBUF ; Chon bank0 MOVWF SSPBUF ; CALL WaitMSSP RETLW 0x00 Và đến đây chúng ta đã có đủ các công cụ cho việc tryền hay nhận dữ liệu dùng I2C rôi đấy Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 8/15 8 Hình 1: Xung của quá trình truyền và nhận Pic16F877A 4. Truyền và nhận dữ liệu dùng I2C 4.1. Quá trình truyền một byte dữ liệu từ Master qua slave ( transmit ) Nguyên tắc truyền một byte dữ liệu gồm có các bước cơ bản sau ( tôi ko muốn đề cập đến việc dùng ngắt để xử lý vì rất phức tạp ) - Gửi bít Start từ Master tới slave. Đợi cho đến khi truyền xong - Gửi địa chỉ của slave lên đường truyền. Dùng để chọn Slave nào hoạt động, Đợi cho đến khi truyền xong - Gửi địa chỉ cần lưu dữ liệu tới . Đợi cho đên khi truyền xong - Gửi dữ liệu cần truyền tới Slave, đợi cho đến khi truyền xong - Tiếp tục gửii dữ liệu Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 9/15 9 - Khi muốn kết thúc gửi bít Stop lên đường truyền Tuân thủ lần lượt các bước trên ta có module truyền dữ liệu của một byte WRITE_BYTE ; IN ACC: dulieu, ADDR dia chi can truy nhap CALL STARTBit MOVLW ADDR_RTC ; Load CONTROL BYTE (input mode) CALL WRITE_I2C MOVF ADDRESS,W ; Xuat du lieu ra I2C CALL WRITE_I2C MOVF ACC,W ; Xuat du lieu ra I2C CALL WRITE_I2C CALL STOPBit RETLW 0x00 ; Ket thuc qua trinh viet du lieu len EEPROM Lưu ý : ADDR_RTC là địa chỉ của Slave và bit 0 của nó phải bằng 0 ( báo cho Slave biết quá trình là Write ) còn ACC là biến dữ liệu, ADDRESS là biến đia chỉ ta cần dưa vào Như vậy để truyền một byte dữ liệu là 0x15 có địa chỉ 0x05 tới EEPROM 24C01C ( địa chỉ 0xA0 ) ta chỉ việc ADDR_RTC EQU 0xA0 ; Dia chi ADDRESS EQU 0x20 ; Khai bao Ram ACC EQU 0x21 MOVLW 0x06 MOVWF ADDRESS MOVLW 0x15 MOVWF ACC CALL WRITE_BYTE Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 10/15 10 4.2. Quá trình nhận dữ liệu từ slave Quá trình nhận dữ liệu từ slave phải tuân thủ theo các bước sau: - Gửi bít Start từ Master tới slave. Đợi cho đến khi truyền xong - Gửi địa chỉ của slave( bit 0 = 0 ) lên đường truyền. Dùng để chọn Slave nào hoạt động, Đợi cho đến khi truyền xong - Gửi địa chỉ của dữ liệu cần nhận Đợi cho đên khi truyền xong - Gửi bit Restart, Đợi cho đến khi truyền xong - Gửi địa chỉ của slave lên đường truyền ( bit 0 =1 báo rằng hoạt động sắp tới là đọc). Đợi cho đến khi truyền xong - Đọc dữ liệu từ Slave . Đợi cho đên khi đọc xong - Phát bít ACK báo tiếp tục nhận dữ liệu . Đợi cho đên khi truyền xong - Đọc dữ liệu từ Slave . Đợi cho đên khi đọc xong - Phát bít ACK báo tiếp tục nhận dữ liệu . Đợi cho đên khi truyền xong - - Đọc dữ liệu từ Slave . Đợi cho đên khi đọc xong - Phát bít NACK báo rằng qua trình nhận dữ liệu đã kết thúc . Đợi cho đên khi truyền xong - Phát bít Stop để kết thúc Tuân thủ theo các bước trên ta sẽ có quá trình đọc một byte dữ liệu READ_BYTE ; ( In:ADDRESS (dia chi can truy nhap), OUT: W) CALL STARTBit ; Gui bit Start MOVLW ADDR_RTC ; Load CONTROL BYTE ( cho viec xuat du lieu ) CALL WRITE_I2C MOVF ADDRESS,W ; Load ADDRESS Byte vao W CALL WRITE_I2C CALL STOPBit ; Qua trinh restart CALL STARTBit MOVLW ADR_RTC ADDLW 0x01 ; Set bit 0 = 1 bao cho slave biet qua trinh doc lan sau [...]... movwf movf movwf swapf swapf retfie pclath_temp,w PCLATH status_temp,w STATUS w_temp,f w_temp,w ; retrieve copy of PCLATH register ; restore pre-isr PCLATH register contents ; retrieve copy of STATUS register ; restore pre-isr STATUS register contents ; restore pre-isr W register contents ; return from interrupt Việc xử lý dữ liệu và truy suất dữ liệu bằng Led 7 đoạn, hay bằng LCD như thế nào là tuỳ thuộc... 30 29 28 27 22 21 20 19 40 39 38 8 7 5 6 VDD SQW SDA SCL X1 X2 VBAT GND 1 2 3 1 4 2 DS 1307 U3 VDD VSS battery So do ket noi DS1307 26 25 24 17 15 16 PIC16F877A Hình 2: Sơ đồ kết nối DS1307 Các bạn có thấy vai trò của chân SQW ở trên ko, nó co một chế độ phát xung 1Hz như vậy nếu như ta nối chân này với một trở 4,7K kéo lên nguồn và mắc vào chân RB0 của PIC16F877, và cho sử dụng ngắt ngoài Như vậy cứ... cho người sủ dụng ) • Khi xử lý dữ liệu từ DS1307, họ đã tự chuyển cho ta về dạng số BCD, ví dụ như ta đọc đựoc dữ liệu từ địa chỉ 0x04 ( tưong ứng với Day- ngày trong tháng) và tại 0x05 (th áng ) là 0x15, 0x11 như thế có nghĩa là lúc đó là ngày 1 5-1 1 chứ ko phải là ngày 21 tháng 17 • Lưu ý đến vai trò của chân SQW/OUT Đây là chân cho xung ra của DS1307 có 4 chế độ 1Hz, 4.096HZ, 8.192Hz, 32.768Hz các... RAM_HOU CALL READ_I2C ; Doc du lieu DAY MOVWF RAM_DAY CALL READ_I2C ; Doc du lieu DATE MOVWF RAM_DAT CALL READ_I2C ; Doc du lieu MON MOVWF RAM_MON BSF STATUS,RP0 BTFSC SSPSTAT,2 ; kiem tra bit R/W GOTO $-1 BSF SSPCON2,RCEN ; Cho phep RECEIVE Mode (I2C ) CALL WaitMSSP ; Doi cho den khi I2C thuc hien xong 13 Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 14/15 CALL BANKSEL MOVF MOVWF... gờ các bạn có thể hoàn toàn tự truy suất EEPROM một cách vô tư, tuỳ ý rồi đây 11 Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 12/15 5 Giao tiếp với DS1307 real time clock dùng PIC16F877A DS1307 là con Real Time clock của háng Dallas và đựoc dùng khá phổ biến hiện nay Cũng giống như các RTC khác, DS1307 có các đặc tính sau: • Dùng chuẩn giao tiếp I2C • Hiển thị giờ phút giây,...Người báo cáo: Phạm Đức Mạnh Tài liệu: TUT04.02 Ngày: 2/17/2006 Trang: 11/15 CALL WRITE_I2C BSF BTFSC GOTO STATUS,RP0 SSPSTAT,2 $-1 ; kiem tra bit R/W BANKSEL BSF CALL SSPCON2 SSPCON2,RCEN WaitMSSP ; Cho phep RECEIVE Mode (I2C ) BCF BCF STATUS,RP0 PIR1,SSPIF CALL NACKBit CALL STOPBit BANKSEL MOVF SSPBUF SSPBUF,W ; RETURN ; Phat . đên khi truyền xong - - Đọc dữ liệu từ Slave . Đợi cho đên khi đọc xong - Phát bít NACK báo rằng qua trình nhận dữ liệu đã kết thúc . Đợi cho đên khi truyền xong - Phát bít Stop để kết thúc. Slave . Đợi cho đên khi đọc xong - Phát bít ACK báo tiếp tục nhận dữ liệu . Đợi cho đên khi truyền xong - Đọc dữ liệu từ Slave . Đợi cho đên khi đọc xong - Phát bít ACK báo tiếp tục nhận dữ. 3 SSPCON2 - ACKSTAT: Bít ACK được nhận từ Slave ( =0, chỉ dùng trong Transmit ) - ACKDT, ACKEN: dùng để phát bít ACK hay NACK từ Master ( trong chế độ Receive ACKDT =0 là ACK, =1 là NACK ) - RCEN