JEDNOTKA ECCP U PIC18F

Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN – technická literatura

[email protected]

18 JEDNOTKA ECCP U PIC18F1220

Mikrokontrolér PIC18F1220 disponuje jednotkou ECCP (Enhanced Capture/Compare/PWM). V této kapitole se seznámíme s jejími možnostmi a použitím.

18.1

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI

ECCP jednotka je implementována jako klasická jednotka CCP (podobnì jako v kapitole 17) s rozšíøenými schopnostmi v režimu PWM. Jedná se o podporu 2 nebo 4 kanálù, uživatelsky nastavitelné polarity, øízení mrtvého pásma a automatické vypnutí a restartu. 















30

30

'&%

'&%

&&30

&&30

&&30

&&30

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

3030±3:02XWSXW&RQILJXUDWLRQELWVNRQILJXUDþQtELW\3:0YêVWXSX SUR&&30&&30 [[[[[[ [[±3$MHSRXåLWMDNR&&3YêYRG3%3&3'MVRXRE\þHMQpYêYRG\SRUWX SUR&&30&&30 [[ ±MHGQRGXFKêYêVWXS3$MHPRGXORYiQ3%3&3'MVRXRE\þHMQpYêYRG\SRUWX ±SOQêPRVW3'MHPRGXORYiQ3$DNWLYQt3%3&QHDNWLYQt ±SRORYLþQtPRVW3$3%MVRXPRGXORYiQ\YþHWQ  t]HQtPUWYpKRSiVPD3&3' MVRXRE\þHMQpYêYRG\SRUWX ±SOQêPRVWUHYHU]QtYêVWXS3%MHPRGXORYiQ3&DNWLYQt3$3'QHDNWLYQt '&%'&%±3:0'XW\&\FOHELWDQGELWVSRGQtELW\VW tG\SUR3:0 W\WRELW\VHSRXåtYDMtSRX]HYS tSDG åHMHGQRWNDMHNRILJXURYiQDGRUHåLPX3:0 MHGQiVHRGYDQHMQLåãtELW\ELWDELW ELWRYp3:0VW tG\KRUQtFKELW MHXORåHQRYUHJLVWUX &&35[/ &&30&&30±(&&30RGH6HOHFWELWVYêE UUHåLPXMHGQRWN\(&&3 ±(&&3MHGQRWNDRGVWDYHQDUHVHWMHGQRWN\(&&3 ±Y\KUD]HQR ±UHåLP&RPSDUHQHJDFHYêVWXSXS LVKRG WRJJOHIXQNFHELW(&&3,)VHQDVWDYt ±Y\KUD]HQR ±UHåLP&DSWXUHDNWLYDFHVHVWXSQRXKUDQRX ±UHåLP&DSWXUHDNWLYDFHQiE åQRXKUDQRX ±UHåLP&DSWXUHDNWLYDFHNDåGRXþWYUWRXQiE åQRXKUDQRXG OLþND ±UHåLP&DSWXUHDNWLYDFHNDåGRXãHVWQiFWRXQiE åQRXKUDQRXG OLþND ±UHåLP&RPSDUHYêFKR]tVWDYYêYRGX&&3MHORJSRVKRG ORJELW(&&3,)VHQDVWDYt ±UHåLP&RPSDUHYêFKR]tVWDYYêYRGX&&3MHORJSRVKRG ORJELW(&&3,)VHQDVWDYt ±UHåLP&RPSDUHS LVKRG JHQHUXMHS HUXãHQtELW(&&3,)VHQDVWDYtVWDYYêYRGX (&&3VHQHP Qt ±UHåLP&RPSDUHVSHFLiOQtXGiORVWQtVSXãW þELW(&&3,)VHQDVWDYt (&&3QXOXMH705QHER705DVSRXãWt$'S HYRGSRNXGMH$'SRYROHQ ±UHåLP3:03$D3&DNYLWQtYORJ3%D3'DNWLYQtYORJ ±UHåLP3:03$D3&DNYLWQtYORJ3%D3'DNWLYQtYORJ ±UHåLP3:03$D3&DNYLWQtYORJ3%D3'DNWLYQtYORJ ±UHåLP3:03$D3&DNYLWQtYORJ3%D3'DNWLYQtYORJ

Obr. 18.1

208

Registr CCP1CON

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

Jednotka obsahuje 16bitový registr, který mùže pracovat buï jako 16bitový záchytný registr (capture), 16bitový porovnávací registr (compare) nebo PWM registr. Jedná se o registrový pár CCPR1H:CCPR1L. Obr. 18.1 uvádí øídicí registr CCP1CON. Pro rozšíøené PWM operace a automatické vypnutí se používají registry PWM1CON a ECCPAS. ECCP výstupy Jednotka ECCP mùže mít (v závislosti na zvoleném režimu) až ètyøi výstupy. Tyto výstupy oznaèené jako P1A až P1D jsou multiplexovány s vývody portu B. Pøiøazení vývodù je zøejmé z tab. 18.1. Šedì vybarvené buòky indikují pøiøazení vývodù, které není použito pro jednotku ECCP. Pro konfiguraci vývodù portu B jako PWM výstupù je tøeba správnì nastavit bity CCP1M3:CCP1M0 z registru CCP1CON. Rovnìž je tøeba konfigurovat odpovídají vývody jako výstupní pomocí registru TRISB. Tab. 18.1

Pøiøazení vývodù v rùzných režimech jednotky ECCP (&&3 UHåLP

&&3&21 NRQILJXUDFH

5%

NRPSDWLELOQt &&3

[[[[

&&3

5%,17

GYD3:0

[[[[

3$

3%

þW\ L3:0

[[[[[

3$

3%



Tab. 18.2

5% 5%3*& 7262 7&., .%, 5%3*& 7262 7&., .%, 3&

5% 5%3*' 726,.%, 5%3*' 726,.%, 3'

Zdroje hodin pro CCP režim

(&&3UHåLP &DSWXUH &RPSDUH 3:0

18.2

5%

=GURMKRGLQ 7LPHUQHER7LPHU 7LPHUQHER7LPHU 7LPHU

REŽIM CAPTURE

Režim Capture (též Input Capture, èesky èasto pøekládáno jako záchytný registr) zachytí aktuální obsah registru TMR1/TMR3 ve chvíli, kdy nastane tzv. vstupní událost. Jako vstupní událost lze konfigurovat (pomocí bitù CCP1M3:CCP1M0 z registru CCP1CON): n

sestupná hrana na vstupu CCP1,

n

nábìžná hrana na vstupu CCP1,

n

každá ètvrtá nábìžná hrana na vstupu CCP1,

n

každá šestnáctá nábìžná hrana na vstupu CCP1.

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

209

Dojde-li ke spouštìcí události, je jednak nastaven pøíznak pøerušení CCP1IF z registru PIR1 a dále dojde (dle aktivity øídicího bitu T3CCP1) k uložení aktuálního stavu registrového páru TMR1H:TMR1L/TMR3H:TMR3L do páru CCPR1H:CCPR1L. QDVWDYHQt &&3,) 7&&3  &&3

705+ SRYROHQt705

&&35+

S HGG OLþND 

705/

&&35/

SRYROHQt705

7&&3  YROED KUDQ\

705+

705/

&&30&&30

Obr. 18.2

Blokové schéma pro režim Capture

Pokud si obsah èasovaèe Timer1/Timer3 pøedstavíme jako èasovou osu, je tedy uložen okamžik aktivace vstupní události. Pokud nastane nová vstupní událost pøed ètením obsahu CCPR1H:CCPR1L, dojde k pøepisu novì zachycenou hodnotou. Konfigurace vývodu CCP1 Vývod CCP1 by mìl být pøíslušným registrem TRISB nastaven jako vstupní. Pokud vývod konfigurujeme jako výstupní, mùže zápis na port zpùsobit vstupní událost. Volba Timer1 nebo Timer3 jako zdroje hodin Jako zdroj hodin pro jednotku Capture lze použít Timer1 nebo Timer3 pracující v režimu èasovaèe nebo jako synchronizovaný èítaè (asynchronní èítaè nelze použít). Výbìr mezi Timer1 a Timer3 provádíme pomocí registru T3CON bitem T3CCP1. Pøerušení V pøípadì, že zmìníme režim jednotky CCP1, mùže dojít k falešné generaci pøerušení. Proto je dobré pøed zmìnou režimu vynulovat bit CCP1IE z registru PIE1 a následnì vynulovat bit CCP1IF z registru PIR1. Pøeddìlièka CCP Pøeddìlièka je nulována vždy, když je jednotka CCP vypnuta nebo když se nenachází v režimu Capture. K vynulování dojde i po libovolném resetu mikrokontroléru. Pøi pøepínání mezi jednotlivými režimy Capture nedochází k automatickému nulování pøeddìlièky. Proto je tøeba pøepnutí pøes režim CCP1M3:CCP1M0 = 0000.

18.3

REŽIM COMPARE

V režimu Compare (též Output Compare) je obsah registru CCPR1H:CCPR1L neustále porovnáván s obsahem registru TMR1/TMR3. Pøi shodì se nastaví pøíznak CCP1IF a vývod CCP1 mùže být:

210

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

n

uveden do log. 1,

n

uveden do log. 0,

n

znegovat svùj stav (tzv. toggle),

n

zùstat beze zmìny.

Akce na vývodu CCP1 je závislá na nastavení bitù CCP1M3:CCP1M0. Viz obr. 18.1. Princip èinnosti v režimu Compare je zøejmý z obr. 18.3.

&&35+

VSHFLiOQt XGiORVWQt VSRXãW þ

QDVWDYHQt &&3,)

&&35/

YêVWXSQt ORJLND

VKRGD

7&&3

705+

Obr. 18.3



&&3 6

08; 

4

5

75,6% ELW

&&30&&30

705/

705+

705/

Blokové schéma pro režim Compare

Dle stavu bitu T3CCP1 se testuje shoda obsahu registrového páru CCPR1H:CCPR1L s obsahem páru TMR1H:TMR1L/TMR3H:TMR3L. Je-li dosaženo shody, je jednak nastaven pøíznak pøerušení CCP1IF z registru PIR1 a dále dojde k aktivaci bloku výstupní logiky. Dle zvoleného režimu pak výstupní logika zajistí nulování, nastavení nebo negaci pomocí klopného obvodu RS. Signál z klopného obvodu pak pokraèuje výstupním budièem (cesta musí bít aktivována vynulováním pøíslušného bitu z registru TRISB) na vývod CCP1. Tab. 18.3 5HJLVWU 705/ 705+ ,17&21 3,5 3,( ,35 7&21 705/ 705+ 7&21 75,6% &&35/ &&35+ &&3&21 $'&21

Souhrn registrù spojených s režimy Capture, Compare a Timer1, Timer3 %LW

%LW

*,( *,(+ ² ² ² 5'

3(,( *,(/ $',) $',( $',3 7581

5'

²

30 30 9&)*9&)*

%LW

%LW

%LW

%LW

%LW

705,)

,17,)

+RGQRWD SR 325%25 [[[[[[[[ [[[[[[[[

+RGQRWDSR MLQêFK UHVHWHFK XXXXXXXX XXXXXXXX

5%,)

[

X

705,) 705,( 705,3 70521

    [[[[[[[[ [[[[[[[[   [[[[[[[[ [[[[[[[[  

   XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXX  XXXXXXXX XXXXXXXX  

%LW

VSRGQtFKELW 7LPHU KRUQtFKELW 7LPHU 705,(

,17,(

5%,(

5&,) 7;,) ² &&3,) 705,) 5&,( 7;,( ² &&3,( 705,( 5&,3 7;,3 ² &&3,3 705,3 7&.36 726&(1 76<1& 705&6 VSRGQtFKELW 7LPHU KRUQtFKELW 7LPHU 7&.36 7&&3 76<1& 705&6 UHJLVWUVP UXGDWSRUWX% UHJLVWU&&3GROQtEDMW  UHJLVWU&&3KRUQtEDMW  '&%'&% &&30&&30 ² &+6&+6 *2

70521

$'21

Legenda: n x = neznámá hodnota, n u = hodnota se nezmìní, n šedì vybarvené buòky nejsou v režimech Capture nebo jednotkou Timer1 využívány.

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

211

Konfigurace vývodu CCP1 Vývod CCP1 musí být pøíslušným registrem TRISB nastaven jako výstupní. Vynulování registru CCP1CON nastaví vývod do log. 0. Volba Timer1 nebo Timer3 jako zdroje hodin Jednotky Timer1 nebo Timer3 musí pracovat jako èasovaèe nebo synchronizované èítaèe. Pøi použití èítaèe v asynchronním režimu nebude režim Compare pracovat. Speciální událostní spouštìè Výstup speciálního událostního spouštìèe jednotky CCP1 nuluje obsah TMR1/ TMR3 registru. Tím CCPR1H:CCPR1L registr efektivnì zajišuje 16bitovou programovatelnou periodu pro jednotku Timer1/Timer3. Jednotku CCP1 lze použít rovnìž pro spuštìní A/D pøevodu. Vynulování Timer1/Timer3 nevede nikdy k nastavení pøíznaku pøeteèení tìchto jednotek.

18.4

ROZŠÍØENÝ REŽIM PWM

Rozšíøený PWM režim poskytuje širší možnosti generování PWM signálu než klasická jednotka CCP. Je možné zvolit polaritu signálu (zda je aktivní v log. 1 nebo v log. 0) pomocí bitù P1M1:P1M0 a CCP1M3:CCP1M0 z registru CCP1CON. Obr. 18.4 ukazuje zjednodušené blokové schéma PWM jednotky. Všechny øídicí registry jsou dvojitì bufferované a k aktualizaci dochází vždy na zaèátku PWM cyklu aby se zabránilo zákmitùm výstupù. Výjimkou je registr zpoždìní PWM1CON, který se nahrává buï na konci aktivní fáze nebo na konci periody. Bufferování vede k tomu, že prùbìhy PWM výstupù nejsou stejné jako u bìžné PWM jednotku (napøíklad u PIC18F452), ale vzniká zpoždìní v délce jednoho instrukèního cyklu. Pro povolení funkce výstupù je tøeba správnì konfigurovat registr TRISB. UHJLVWUVW tG\

'&%'&%

3030

&&30&&30

&&35/

3$&&3 75,6% ELW

&&35+ 5

4

6

705

YêVWXSQt DGLþ

75,6% ELW

75,6% ELW

QXORYiQtþDVRYDþH YêYRGX&&3 S HSLV&&35+KRGQRWRX&&35/

35

3%

3&

3'

75,6% ELW

Obr. 18.4

212

Blokové schéma pro režim PWM

3:0&21

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

Perioda PWM Perioda PWM signálu je urèena hodnotou uloženou v registru PR2. Periodu PWM lze vypoèítat takto: TPWM = (PR2 + 1) · 4 · TOSC · (pøeddìlièka TMR2), kmitoèet je tedy: I3:0

  73:0

V okamžiku hodinového cyklu následujícího po shodì TMR2 = PR2 budou provedeny tyto akce: n

TMR2 bude vynulován,

n

vývod CCP1 bude uveden do log. 1 (vyjma pøípadu, že støída je 0; tedy je CCP1 stále v log. 0),

n

hodnota støídy je pøepsána z CCPR1L do CCPR1H.

Støída PWM Støída je urèena 10bitovou hodnotou CCPR1L:DC1B1:DC1B0. Registr CCPR1L obsahuje nejvyšších 8 bitù, DC1B1:DC1B0 obsahují nejnižší 2 bity. Pro výpoèet doby trvání aktivní èásti periody (støídy v èasovém mìøítku) lze použít vzorec: doba aktivní èásti (CCPR1L:DC1B1:DC1B0) · 4 · TOSC · (pøeddìlièka TMR2). Pokud bude aktivní èást delší než perioda PWM, nedojde k vynulování vývodu CCP1. Zùstane stále v log. 1. Hodnotu do CCPR1L:DC1B1:DC1B0 lze zapsat v libovolném èasovém okamžiku, k pøepisu do CCPR1H dojde vždy na konci periody. V PWM režimu lze registr CCPR1H pouze èíst. Této technice se øíká dvojité bufferování, je nezbytná pro zabránìní vzniku zákmitù pøi nesynchronizované zmìnì parametrù PWM. Maximální rozlišení PWM v bitech pro daný kmitoèet PWM lze stanovit pomocí vztahu:

UR]OLãHQt 3:0 Tab. 18.4

I ORJ ⎛⎜ 26& ⎝ I3:0 ORJ

⎞ ⎟ ⎠ ELW 

Pøíklad kmitoètù PWM a rozlišení pøi hodinovém kmitoètu 40 MHz

I3:0>N+]@ 3 HGG OLþNDþDVRYDþH 35KRGQRWD 0D[LPiOQtUR]OLãHQtELW\ 

  [)) 

  [)) 

  [)) 

      [) [) [   

Konfigurace PWM výstupu Bity P1M1:P1M0 registru CCP1CON umožòují konfigurovat výstup rozšíøené jednotky PWM do tìchto ètyø variant (viz obr. 18.5): n

jednoduchý výstup (kompatibilní se standardním PWM výstupem),

n

výstup typu polovièní mùstek,

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

213

n

výstup typu plný mùstek, pøímý režim,

n

výstup typu plný mùstek, reverzní režim.

Obr. 18.5 platí pro režim aktivní v log. 1 (CCP1M3:CCP1M0 = 1100). Interval td zaøazený v režimu polovièního mùstku odpovídá intervalu mrtvého pásma nastaveného pomocí registru PWM1CON. VW tGD SHULRGD 3030 

3$PRGXORYiQ

MHGQRGXFKêYêVWXS WG

3$PRGXORYiQ

3030  SRORYLþQtP VWHN

WG 3%PRGXORYiQ



3$DNWLYQt 3030  FHOêP VWHN



S tPêUHåLP 

3%QHDNWLYQt 3&QHDNWLYQt 3'PRGXORYiQ



3030  FHOêP VWHN

3%PRGXORYiQ 

UHYHU]QtUHåLP

3&DNWLYQt



Obr. 18.5

3$QHDNWLYQt

3'QHDNWLYQt

Èasové prùbìhy PWM výstupù

Polovièní mùstek (H mùstek) V režimu polovièního mùstku se používají dva výstupní signály: P1A (klasický PWM výstup) a P1B (komplementární výstup). Zátìž je možno budit pomocí dvou spínacích tranzistorù v podobì polovièního mùstku (viz obr. 18.6) nebo pomocí ètyø spínacích tranzistorù v podobì plného mùstku (viz obr. 18.7).

214

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

Obvod dle obr. 18.6 nechá protékat proud zátìží ve smìru zleva doprava pøi sepnutí tranzistoru T1 (aktivaci výstupu P1A). Naopak pøi sepnutí tranzistoru T2 (aktivaci výstupu P1B) bude proud zátìží protékat ve smìru zprava doleva. Budièe tranzistorù zajistí plný rozkmit signálu dle napájecího zdroje zátìže. 7



EXGLþ

8

3$ ]iW å 7



EXGLþ

8

3%

Obr. 18.6

±

±

Pøíklad zapojení standardního polovièního mùstku (nutné dva zdroje)

Obvod dle obr. 18.7 vystaèí s jedním napájecím zdrojem. Proud protéká zátìží ve smìru zleva doprava pøi souèasném sepnutí tranzistorù T1 a T4 (aktivaci výstupu P1A). Naopak pøi souèasném sepnutí tranzistorù T2 a T3 (aktivaci výstupu P1B) bude proud zátìží protékat ve smìru zprava doleva. Budièe tranzistorù zajistí plný rozkmit signálu dle napájecího zdroje zátìže.

7

7

EXGLþ

EXGLþ

3$



]iW å 7 EXGLþ

8

7 EXGLþ

±

3%

Obr. 18.7

Pøíklad zapojení celého mùstku øízeného signály polovièního mùstku (jeden zdroj)

V režimu polovièního mùstku je možné nastavit mrtvý interval td, aby se vylouèilo souèasné sepnutí tranzistorù v totemu (T1 a T2 pøípadnì i T3 a T4 a tedy i zkrat napájecího zdroje). Tento interval se nastavuje pomocí registru PWM1CON. Tak je možno stanovit, kolik instrukèních cyklù má uplynout mezi vypnutím jednoho tranzistoru a zapnutím druhého tranzistoru v totemu. Situace je zøejmá z obr. 18.8.

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

215

VW tGD SHULRGD WG 3$

WG

3%

Obr. 18.8

Výstup PWM v režimu polovièního mùstku (signály aktivní v log. 1)

Plný mùstek V režimu plného mùstku se používají ètyøi výstupní signály, aktuálnì jsou však vždy aktivní pouze dva z nich. V pøímém režimu je P1A stále aktivní a P1D je modulován. V reverzním režimu je P1C stále aktivní a P1B je modulován. Situace je zøejmá z obr. 18.5. V zapojení dle obr. 18.9 protéká proud zátìží ve smìru zleva doprava pøi sepnutí tranzistorù T1 a T4 (pøímý smìr). Proud zprava doleva protéká pøi sepnutí tranzistorù T3 a T2 (reverzní smìr). Øízení smìru mezi pøímým a reverzním zajišuje v režimu plného mùstku bit P1M1 z registru CCP1CON. Po zmìnì tohoto bitu dojde k pøepnutí smìru v následujícím

7

7

EXGLþ

EXGLþ

3$



]iW å 7 EXGLþ

8

7 EXGLþ

±

3%

3&

3'

Obr. 18.9

216

Pøíklad zapojení plného mùstku

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

PWM cyklu. Prùbìh pøepnutí ukazuje obr. 18.10. K pøepnutí smìru dojde jeden hodinový cyklus periody Timer2 pøed koncem periody, signál støídy bude spuštìn až se zaèátkem nové periody. Režim plného mùstku neposkytuje mrtvý interval, v øadì pøípadù to není tøeba. Situace, kdy by byl mrtvý interval vhodný jsou: n

pøi zmìnì smìru PWM výstupu v pøípadì, že støída je blízko 100 % (dle obr. 18.9 a obr. 18.10 dojdeme ke zjištìní, že se mohou souèasnì sepnout napøíklad tranzistory T3 a T4 a totemem vpravo poteèe pøíèný proud),

n

vypínací èas tranzistorù (vèetnì budièe) je vìtší než zapínací èas (opìt mùže dojít k nežádoucímu soubìhu).

Uvedené problémy lze øešit buï pomocnými obvody nebo správným návrhem programu resp. zapojení: n

pøed pøepnutím smìru je dobré snížit hodnotu støídy,

n

použít tranzistory a budièe, které zajistí krátké doby vypnutí (kratší než doby zapnutí). SHULRGD

SHULRGD



3$ 3%





VW tGD

VW tGD 

3& 

3' MHGHQKRGLQRYêF\NOXV7LPHU

Obr. 18.10

Pøepnutí smìru (režim aktivní v log. 1)

Programovatelný mrtvý interval Polovièní mùstek pøináší potenciální nebezpeèí soubìžného sepnutí horního i dolního tranzistoru v totemu (viz obr. 18.6 a obr. 18.7). Tento jev lze eliminovat vzájemným zpoždìním aktivace pomocí programovatelného mrtvého intervalu (viz obr. 18.8). Pro nastavení mrtvého intervalu slouží spodních 7 bitù registru PWM1CON dle obr. 18.11. Interval je nastavitelný v rozsahu 0 až 127 strojních cyklù mikrokontroléru (pøipomeòme, že strojní cyklus trvá ètyønásobek hodinového cyklu). PWM auto-shutdown Výstupní vývody ECCP lze v režimu PWM konfigurovat jako auto-shutdown. Oznaèení Auto-shutdown znamená automatické odpojení vývodù. Po aktivaci vnìjší události pøejdou výstupy do pøeddefinovaných úrovní. Pro øízení tohoto režimu slouží registr ECCPAS dle obr. 18.12.

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

217

Pro volbu spouštìcího zdroje slouží bity ECCPAS2:ECCPAS0, jako zdroj lze zvolit vývody INT0, INT2 nebo INT1. Po aktivaci vybraného vstupu jsou dané výstupy okamžitì uvedeny do pøednastavených hodnot dle stavu bitù PSSAC1:PSSAC0 a PSSBD1:PSSBD0. Po aktivaci auto-shutdown režimu mohou výstupu pøejít do log. 0, log. 1 nebo do tøetího stavu. 















356(1

3'&

3'&

3'&

3'&

3'&

3'&

3'&

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

5: 

356(1±3:05HVWDUW(QDEOHELWSRYROHQtUHVWDUWX3:0 S LUHåLPXDXWRPDWLFNpKRY\SQXWt 356(1 ELW\(&&3$6(VHQXOXMtDXWRPDWLFN\MDNPLOHQDVWDQHVKXWGRZQ3:0VH UHVWDUWXMHDXWRPDWLFN\ 356(1 ELW\(&&3$6(VHPXVtQXORYDWSURJUDPRY 3'&3'&±3:0'HOD\&RXQWELWV]SRåG QtYSRþWXF\NO SRþHWVWURMQtFKF\NO PH]LSOiQRYDQêPRNDPåLNHPDNWLYDFHDVNXWHþQêPRNDPåLNHPDNWLYDFH

Obr. 18.11 

Registr PWM1CON 





(&&3$6( (&&3$6 (&&3$6 (&&3$6 5: 

5: 

5: 

5: 









366$&

366$&

366%'

366%'

5: 

5: 

5: 

5: 

(&&3$6(±(&&3$XWR6KXWGRZQ(YHQW6WDWXWVELWVWDWRYêELWDXWRVKXWGRZQ ±(&&3YêVWXS\SUDFXMt ±(&&3YêVWXS\MVRXRGVWDYHQ\ (&&3$6±(&&3$XWR6KXWGRZQELWRGVWDYRYDFtELW ±YêYRG,17QHPiYOLY ±ORJQD,17]S VREtRGVWDYHQt (&&3$6±(&&3$XWR6KXWGRZQELWRGVWDYRYDFtELW ±YêYRG,17QHPiYOLY ±ORJQD,17]S VREtRGVWDYHQt (&&3$6±(&&3$XWR6KXWGRZQELWRGVWDYRYDFtELW ±YêYRG,17QHPiYOLY ±ORJQD,17]S VREtRGVWDYHQt 366$&Q±3LQV$DQG&6KXWGRZQ6WDWH&RQWUROELWVVWDY3$D3&SRRGVWDYHQt ±YêYRG\3$D3&EXGRXYORJ ±YêYRG\3$D3&EXGRXYORJ [±YêYRG\3$D3&EXGRXYHW HWtPVWDYX 366%'Q±3LQV$DQG&6KXWGRZQ6WDWH&RQWUROELWVVWDY3%D3'SRRGVWDYHQt ±YêYRG\3%D3'EXGRXYORJ ±YêYRG\3%D3'EXGRXYORJ [±YêYRG\3%D3'EXGRXYHW HWtPVWDYX

Obr. 18.12

218

Registr ECCPAS

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

Po aktivaci režimu auto-shutdown je nastaven bit ECCPASE a tím indikuje aktivaci tohoto režimu. Pokud není povolen automatický restart (PRSEN = 0 z registru PWM1CON), lze bit ECCPASE nulovat pouze programovì. Pokud je povolen automatický restart (PRSEN = 1 z registru PWM1CON), dojde k vynulování bitu ECCPASE automaticky po tom, co pøíèina aktivace zanikne. Pokud je bit ECCPASE nastaven v okamžiku, když PWM perioda zaèíná, zùstanou výstupy na pøednastavených hodnotách i v dalších periodách. Pøi vynulování bitu ECCPASE se výstupy vrátí do normální funkce na zaèátku nové periody. Zápis do bitu ECCPASE je odstaven, pokud je podmínka aktivace aktivní. Režim auto-shutdown lze konfigurovat s automatickým restartem. Restart provede další spouštìcí událost. Tuto možnost povolíme nastavením bitu PRSEN z registru PWM1CON (viz obr. 18.11). Je-li PRSEN = 1, zùstane bit ECCPASE nastaven, dokud pøíèina aktivace trvá. Když pøíèina zanikne, je bit vynulován. Je-li PRSEN = 0, zpùsobí první aktivace nastavení bitu ECCPASE. Bit lze nulovat pouze programovì. Vynulování bitu ECCPASE vede k novému rozbìhu v sledující periodì PWM. Režim auto-shutdown lze vyvolat programovì nastavení bitu ECCPASE. Nastavení PWM režimu Jelikož mikrokontrolér ve stavu resetu uvádí vývody do tøetího stavu, musí vnìjší obvod pøi použití PWM režimu zajistit pøipojení vnìjších pull-up nebo pull-down rezistorù tak, aby nedošlo k nežádoucímu sepnutí spínacích tranzistorù. Rezistor pull-up vytáhne linku do log. 1, rezistor pull-down stáhne linku do log. 0. Bity CCP1M1:CCP1M0 z registru CCP1CON umožòují volit aktivní úroveò pro spínání vnìjších tranzistorù. Tato polarita výstupu musí být nastavena pøed konfigurováním vývodù jako výstupù. Zmìna polarity v prùbìhu PWM cyklu mùže poškodit vnìjší obvod. Pro úspìšnou konfiguraci modulu ECCP jako PWM je tøeba provést tyto operace: 1.

Konfigurace vývodù P1A až P1D jako vstupù nastavením odpovídajících bitù TRISB.

2.

Nastavení periody PWM pomocí registru PR2.

3.

Konfigurace režimu pomocí registru CCP1CON (výbìr režimu výstupù pomocí bitù P1M1:P1M0, výbìr polarity pomocí bitù CCP1M3:CCP1M0).

4.

Nastavení støídy pomocí CCP1RL:DC1B1:DC1B0.

5.

Pro polovièní mùstek je tøeba nastavit interval td pomocí registru PWM1CON.

6.

Pro auto-shutdown operaci je tøeba nastavit registr ECCPAS (výbìr zdroje pro aktivaci pomocí bitù ECCPAS2:ECCPAS0, volba pøednastavených hodnot výstupù pomocí bitù PSSAC1:PSSAC0 a PSSBD1:PSSBD0, nastavení bitu ECCPASE).

7.

Pro auto-restart operaci je tøeba nastavit bit PRSEN z registru PWM1CON.

8.

Konfigurace jednotky Timer2 pro spuštìní PWM (vynulování bitu TMR2IF z registru PIR1, nastavení pøeddìlièky pomocí bitù T2CKPS2:0 z registru T2CON, spouštìní èasovaèe pomocí bitu TMR2ON z registru T2CON).

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

219

9.

Povolení PWM výstupù po startu nového PWM cyklu (poèkáme na pøeteèení jednotky Timer2 – bit TMR2IF z registru PIR1 bude nastaven, povolení pøíslušných výstupù pomocí registru TRISB, vynulování bitu ECCPASE z registru ECCPAS).

Práce v režimech snížené spotøeby V režimu Sleep jsou všechny zdroje hodin odstaveny, takže ani Timer2 nemùže mìnit svùj obsah a generovat PWM signál. Hodnoty vybavené na výstupy zùstanou zachovány. V režimu PRI_IDLE je hlavní zdroj v èinnosti a jednotka ECCP pokraèuje v èinnosti. V ostatních režimech snížené spotøeby lze vybrat hodinový signál pro øízení Timer2. Je-li povolena jednotka Fail-Safe Clock Monitor a dojde k selhání hodin, pøepne se mikrokontrolér do režimu RC_RUN a nastaví se bit OSCFIF z registru PIR2. Jednotka ECCP je pak taktována ze zdroje hodin INTRC s velmi nízkým kmitoètem. Pomocí bitù IRCF2:IRCF0 pøi resetu lze povolit oscilátor INTOSC s vyšším kmitoètem. Tab. 18.5 5HJLVWU ,17&21 5&21 3,5 3,( ,35 705 35 7&21 75,6% &&35/ &&35+ &&3&21 (&&3$6 3:0&21 26&&21 $'&21

Souhrn registrù spojených s režimem PWM a Timer2 %LW

%LW

*,( *,(+ ,3(1 ² ² ²

3(,( *,(/ ² $',) $',( $',3

²

%LW

%LW

%LW

%LW

%LW

%LW

705,(

,17,(

5%,(

705,)

,17,)

5%,)

² 5&,) 5&,( 5&,3

5, 7;,) 7;,( 7;,3

7, 3' 325 %25 ² &&3,) 705,) 705,) ² &&3,( 705,( 705,( ² &&3,3 705,3 705,3 REVDK7LPHU SHULRGD7LPHU 728736728736 70521 7&.367&.36 UHJLVWUVP UXGDWSRUWX% UHJLVWU&&3GROQtEDMW  UHJLVWU&&3KRUQtEDMW  '&%'&% &&30&&30

3030 (&& (&&3$6(&&3$6 3$6( 356(1 ,'/(1 ,5&),5&) 9&)*9&)* ²

366$&366$& 3'&3'& 2676 ,2)6 &+6&+6

+RGQRWD SR 325%25

+RGQRWDSR MLQêFK UHVHWHFK

[

X

TT        [[[[[[[[ [[[[[[[[ 

TTTXX        XXXXXXXX XXXXXXXX 

366%'366%'





6&6 *2

  TT

XXXXXXXX XXXXXXXX TT

6&6 $'21

Legenda: n x = neznámá hodnota, n u = hodnota se nezmìní, n šedì vybarvené buòky nejsou v režimech rozšíøené jednotky PWM použity.

18.5

PØÍPRAVEK MBRIDGE

Pøípravek MBRIDGE umožòuje provést test PWM režimu plný mùstek. Schéma zapojení je uvedeno na obr. 18.13. Jádrem pøípravku jsou budièe IO1, IO2 typu TC428. Jedná se o budièe vyrábìné firmou Microchip s pracovním napìtím 4,5 až 18 V. Pomocí tìchto budièù lze snadno øídit unipolární tranzistory oznaèené TA až TD. Vzhledem k tomu, že pøi spínání smìrem k napájecímu napìtí je lepší používat tranzistor s kanálem P a pøi spínání smìrem k zemi je lepší používat tranzistor s kanálem N, byl vybrán právì dvojitý budiè TC428. Horní budiè je totiž invertující (pøi log. 1 sepne tranzistor s P kanálem) a dolní budiè je neinvertující (pøi log. 1 sepne tranzistor s N kanálem). Pokud bychom nemìli tento typ budièe, nedal by

220

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A

se použít režim CCP1M3:CCP1M0 = 1100. Ale problém by se dal vyøešit volbou jiného režimu. Rezistory R1 až R4 pracují jako pull-down rezistory pro jednotlivé budièe. Je-li øídicí vývod ve tøetím stavu, definují na vstupu log. 0. Takže jsou všechny tranzistory rozpojeny. ±  . 7$ 

ELW 5



7% 

ELW 5

& '

7&

/(' 5



,2 ,2

'

' &

/('3







& '





7' 

.





,2 /('

' &

5

,2





ELW 5 ELW *1'

5

Obr. 18.13

Schéma zapojení pøípravku MBRIDGE

Kondenzátory C5 až C8 zajišují blokování napájecího napìtí (ve schématu nejsou uvedeny), jsou dùležité vzhledem k vysokým hodnotám špièkových odbìrù pøi pøepínání budièù. Napájecí napìtí je tøeba pøipojit na svorkovnici K1. Dioda D5 zajišuje ochranu pøípravku proti pøepólování. LED oznaèená LEDP indikuje pøipojení napájecího zdroje ve správné polaritì. Tranzistory TA a TC jsou s kanálem P typu IRF9530, tranzistory TB a TD jsou s kanálem N typu IRF530. Diody D1 až D4 jsou reverzaèní. Oba typy tranzistorù je mají zaintegrovány, ale pro pøípadný jiný typ tranzistorù jsou pøidány i jako vnìjší souèástky. Kondenzátory C1 až C4 potlaèují vysokofrekvenèní rušení. Výstup mùstku je vyveden na konektor K2. Diody oznaèené LED+ a LED– indikují polaritu výstupu (jsou pøidány spíše pro informaci o aktuálním stavu). LED+ svítí, pokud jsou sepnuty TA a TD. LED– svítí, pokud jsou sepnuty TC a TB.

Rozpis souèástek pro pøípravek MBRIDGE (cena asi 120 Kè): C1 až C4 C5, C6 C7 C8 D1 až D5 IO1, IO2

A

CK 10P CK 100N E2M2/50V E470M/25V 1N4004 TC428CPA+patice DIL08 Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

4 ks 2 ks 1 ks 1 ks 5 ks 2 ks

221

K1, K2 LED+, LED–, LEDP P R1 až R4 R5, R6 TA, TC TB, TD

ARK500/2 LED 5MM MLW10G RR 10K RR 1K IRF9530PBF+chladiè DO1A IRF530PBF+chladiè DO1A

Obr. 18.14

Výkres desky plošných spojù pøípravku MBRIDGE (BEN 0252)

Obr. 18.15

Osazovací plánek (strana bìžných souèástek, dvì drátové propojky)

222

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

2 ks 3 ks 1 ks 4 ks 2 ks 2 ks

A

18.6

PØÍKLAD È. 22

V tomto pøíkladu si ukážeme použití pøípravku MBRIDGE pro regulaci otáèek motorku obìma smìry s použitím PWM režimu plného mùstku. Pøíklad je konstruován podobnì jako pøíklad è. 21. Pøíklad je urèen pro mikrokontrolér PIC18F1220. Na port B pøipojíme pøípravek MBRIDGE (na svorky K1 jsme pøivedli napájecí napìtí 6 V a na svorky K2 jsme pøipojili malý motorek na 6 V). Na port A pøipojíme pøípravek MLEDSW. Nejdøíve je zvolen zdroj hodin. Použijeme režim INTIO2 a pomocí registru OSCCON zvolíme taktovací kmitoèet 8 MHz. Pro øízení zmìny otáèek obìma smìry použijeme promìnné hodnota (velikost støídy) a rezim (0 – pøímý smìr, 1 – reverzní smìr). Pro realizaci prodlevy ètení stavu tlaèítek používáme promìnnou d. Pøi inicializaci PWM postupujeme dle døíve uvedeného návodu. Nejdøíve pøepneme port B do vstupního režimu, nastavíme plnou 8bitovou periodu, PWM konfigurujeme jako plný mùstek v pøímém režimu, vypneme generování nastavením bitu ECCPASE, vynulujeme pøíznak TMR2IF, nastavíme výchozí hodnotu støídy a jednotku Timer2 konfiguruje s dìlièkou 1:4. Kmitoèet PWM je pak zhruba 1953 Hz. Programová smyèka vyèkává na pøeteèení Timer2, poté aktivujeme port B jako výstupní a vynulujeme bit ECCPASE. Tím je PWM jednotka inicializována. Pro správnou konfiguraci portu A musíme použít nejen registr TRISA, ale souèasnì musíme pøepnout vývody portu A z analogového do digitálního režimu pomocí registru ADCON1 (viz kapitolu 4.3 a kapitolu 12.1). Následnì se rozbíhá cyklus, který sleduje stav tlaèítek. Realizace je velmi podobná jako v pøíkladu è. 21. Rozdíl však spoèívá v pøepínání režimu mezi pøímým a reverzním smìrem. Pøi pøímém režimu (rezim = 0) vede stisk tlaèítka na bitu RA0 ke zvýšení støídy a stisk tlaèítka na bitu RA1 ke snížení støídy. Pøi reverzním režim (rezim = 1) je funkce tlaèítek obrácená. Tento postup je zvolen proto, aby pøi snižování støídy došlo postupnì k pøechodu z pøímého do reverzního režimu (od maxima v pøímém smìru pøes nulu do maxima v reverzním smìru). A podobnì pøi zvyšování støídy byl opìt hladký pøechod mezi reverzním a pøímým režimem. Režim se pøepíná pøi dosažení nulové støídy. Tlaèítky bit0 a bit1 na pøípravku MLEDSW lze tedy regulovat otáèky motorku obìma smìry. PROG_22.C: #include #pragma config OSC = INTIO2 #pragma config WDT = OFF void main() {

A

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

223

unsigned d; unsigned char rezim=0,hodnota=50; OSCCON=0b01110011; //8 MHz TRISB=255; PR2=0xFF; CCP1CON=0b01001100; ECCPAS=0b10000000; PIR1bits.TMR2IF=0; CCPR1L=hodnota; T2CON=0b00000101;

//vstupy //perioda //konfigurace PWM //ECCPASE=1 //nulovani TMR2IF //strida //konfigurace Timer2

while(PIR1bits.TMR2IF==0); TRISB=0; //vystupy ECCPAS=0b00000000; //ECCPASE=0 TRISA=255; ADCON1=0b01111111; while(1) { if(PORTAbits.RA0==0 && rezim==0 && hodnota<255) hodnota++; if(PORTAbits.RA0==0 && rezim==1 && hodnota>0) hodnota--; if(PORTAbits.RA1==0 && rezim==0 && hodnota>0) hodnota--; if(PORTAbits.RA1==0 && rezim==1 && hodnota<255) hodnota++; if((PORTAbits.RA0==0 || PORTAbits.RA1==0) && hodnota==0) rezim=!rezim; CCPR1L=hodnota; CCP1CONbits.P1M1=rezim; for(d=0;d<1000U;d++); } }

224

Práce s mikrokontroléry PIC18F1220 a PIC18F452 v jazyce C

A