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Introducción a la Introducción a la Programación en C Programación en C sobre uC 9S08 de sobre uC 9S08 de FreescaleFreescale
Lenguaje C sobre Lenguaje C sobre Microcontrolador Microcontrolador 9S08 de 8 bits para 9S08 de 8 bits para novatosnovatos
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] del Curso Programa del Curso (Primer Día):(Primer Día):
Arquitectura 9S08. Modelo de Programación. Arquitectura 9S08. Modelo de Programación. Registros. Mapa de Memoria. Periféricos. Registros. Mapa de Memoria. Periféricos. Registros de Configuración. (45 minutos).Registros de Configuración. (45 minutos).
Entorno de Programación Codewarrior. Entorno de Programación Codewarrior. Creación de Proyectos. Simulación. (45 Creación de Proyectos. Simulación. (45 minutos).minutos).
Primitivas del lenguaje C. Variables, Primitivas del lenguaje C. Variables, Estructuras de Control. Expresiones. (45 Estructuras de Control. Expresiones. (45 minutos).minutos).
Puertos de Entrada-Salida. Configuración Puertos de Entrada-Salida. Configuración Básica. Encendido de un LED. (45 minutos) Básica. Encendido de un LED. (45 minutos)
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
Arquitectura 9S08. Modelo de Arquitectura 9S08. Modelo de Programación. Registros. Mapa de Programación. Registros. Mapa de Memoria. Periféricos. Registros de Memoria. Periféricos. Registros de Configuración. (45 minutos).Configuración. (45 minutos).
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] microcontrolador Un microcontrolador moderno posee:moderno posee: CPU (Central Processing Unit) CPU (Central Processing Unit) Sistema de CONTROLSistema de CONTROL Uno o más PERIFERICOSUno o más PERIFERICOS Sistema de MEMORIA (RAM y FLASH) Sistema de MEMORIA (RAM y FLASH) Sistema de DEBUGSistema de DEBUG
TODO CONECTADO POR:TODO CONECTADO POR: BUSES (DATOS y DIRECCIONES) BUSES (DATOS y DIRECCIONES) LINEAS DE CONTROLLINEAS DE CONTROL
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] de un Componentes de un MicrocontroladorMicrocontrolador
CPU
Per
iféric
os
CO
NT
RO
L
Memoria
DEBUG
n bits
n bi
tsn
bits
n bits
m bits
m b
its
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
Microcontrolador I Microcontrolador I Es un dispositivo programable.Es un dispositivo programable. Posee Registros y Comunicación mediante uno o más Posee Registros y Comunicación mediante uno o más
BUSESBUSES Permite realizarPermite realizar
Operaciones Aritméticas ( +, −, X, / )Operaciones Aritméticas ( +, −, X, / ) Operaciones Lógicas ( AND, OR, XOR, NOT)Operaciones Lógicas ( AND, OR, XOR, NOT) Decisiones basadas en comparaciones Decisiones basadas en comparaciones
( < ≤ = > ≥ ( < ≤ = > ≥ ≠ ).≠ ).
Saltos (Condicionales / Incondicionales)Saltos (Condicionales / Incondicionales) Llamados a Subrutina (Funciones) Llamados a Subrutina (Funciones) Movimiento de datos RMovimiento de datos RR, RR, RM, MM, MMM
CPU
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
Microcontrolador II Microcontrolador II
InterrupcionesInterrupciones COP ( CPU operating properly) / COP ( CPU operating properly) /
(CPU Operando Correctamente) (CPU Operando Correctamente) Distintos modos de Reset (reinicio)Distintos modos de Reset (reinicio) Monitor de tensión de alimentaciónMonitor de tensión de alimentación
Sistema de
Control
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
Microcontrolador III Microcontrolador III Puertos de Entrada / SalidaPuertos de Entrada / Salida TimerTimer Convertidor Analógico-DigitalConvertidor Analógico-Digital Comparador AnalógicoComparador Analógico Sensor de TemperaturaSensor de Temperatura Comunicaciones (I2C, SPI, SCI, Comunicaciones (I2C, SPI, SCI,
USB, CAN) USB, CAN) Fuentes de Reloj.Fuentes de Reloj.
PERIFERICOS
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
Sistema de
Memoria
Microcontrolador IV Microcontrolador IV Memoria RAMMemoria RAM Memoria FlashMemoria Flash Control de Escritura de FlashControl de Escritura de Flash
Controlador de Debug / CPUControlador de Debug / CPU Módulo de Debug / PerifericosMódulo de Debug / Perifericos
Sistema de
Debug
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
Arquitectura 9S08Arquitectura 9S08
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] Microcontrolador MC9S08SH8MC9S08SH8
MODULO TIMER/PWM DE 16 BITS (TPM2)
MODULO TIMER/PWM DE 16 BITS (TPM1)
MOD. INTERFAZ DE COMUNICACIONES SERIE
(SCI)
MODULO INTERFAZ DE PERIFÉRICOS SERIE
(SPI)
MODULO (I2C) INTER CIRCUITO INTEGRADO
MODULO TIMER DE 8 BITS (MTIM)
MODULO DEBUG (DBG)
TCLK
TCLK
SCL
SDA
SS*
MISO
MOSI
SPSCK
RXD
TXD
TCLK
TPM1CH0
TPM1CH1
TPM2CH1
TPM2CH1
CONTROL DE HCS08
INTERRUPCIONES Y RESETMODOS DE OPERACIÓN
ALIMENTACIÓN
FLASH DE USUARIOMC9S08SH8 = 8192 BYTES
CONTADOR DE TIEMPO REAL (RTC)
NUCLEO HCS08
CPU BDC
COP LVDIRQ
RAM DE USUARIOMC9S08SH8 = 512 BYTES
FUENTE DE RELOJ INTERNA DE 40MHZ (ICS)
OSCILADOR DE BAJA POTENCIA 31.25KHZ A 38.4KHz
1MHz A 16MHz (XOSC)
EXTAL
IRQ
XTAL
BKGD/MS
ACMP0
ACMP+
ACMP-
ADP11-ADP0
REGULADOR DE TENSIÓN
COMPARADOR ANALÓGICO
CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL
DE 10 BITS
VSS
VDD
VREFL
VREFH
VSSAVDDA
PTC1/TPM1CH1/ADP9
PTC0/TPM1CH0/ADP8
PUERTO C
PTC3/ADP11
PTC2/ADP10
PTA1/PIA1/TPM2CH0/ADP1/ACMP-
PTA0/PIA0/TPM1CH0/ADP0/ACMP+
PUERTO A
PTA5/IRQ/TCLK/RESET*
PTA4/ACMP0/BKGD/MS
PTA3/PAI3/SCL/ADP3
PTA2/PAI2/SDA/ADP2
PUERTO B
PTB7/SCL/EXTAL
PTB6/SDA/XTAL
PTB5/TPM1CH1/SS*
PTB4/TPM2CH1/MISOPTB3/PIB3/MOSI/ADP7
PTB2/PIB2/SPSCK/ADP6
PTB1/PIB1/TxD/ADP5PTB0/PIB0/RxD/ADP4
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected]ódulos que vamos a Módulos que vamos a usarusar
MODULO TIMER/PWM DE 16 BITS (TPM2)
MODULO TIMER/PWM DE 16 BITS (TPM1)
MOD. INTERFAZ DE COMUNICACIONES SERIE
(SCI)
MODULO INTERFAZ DE PERIFÉRICOS SERIE
(SPI)
MODULO (I2C) INTER CIRCUITO INTEGRADO
MODULO TIMER DE 8 BITS (MTIM)
MODULO DEBUG (DBG)
TCLK
TCLK
SCL
SDA
SS*
MISO
MOSI
SPSCK
RXD
TXD
TCLK
TPM1CH0
TPM1CH1
TPM2CH1
TPM2CH1
ACMP0
ACMP+
ACMP-
ADP11-ADP0
REGULADOR DE TENSIÓN
COMPARADOR ANALÓGICO
CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL
DE 10 BITS
VSS
VDD
VREFL
VREFH
VSSAVDDA
PTC1/TPM1CH1/ADP9
PTC0/TPM1CH0/ADP8
PUERTO C
PTC3/ADP11
PTC2/ADP10
PUERTO B
PTB7
PTB6
PTB5
PTB4PTB3
PTB2
PTB1PTB0
CONTROL DE HCS08
INTERRUPCIONES Y RESETMODOS DE OPERACIÓN
ALIMENTACIÓN
FLASH DE USUARIOMC9S08SH8 = 8192 BYTES
CONTADOR DE TIEMPO REAL (RTC)
NUCLEO HCS08
CPU BDC
COP LVDIRQ
RAM DE USUARIOMC9S08SH8 = 512 BYTES
FUENTE DE RELOJ INTERNA DE 40MHZ (ICS)
EXTAL
IRQ
XTAL
BKGD/MS
OSCILADOR DE BAJA POTENCIA 31.25KHZ A 38.4KHz
1MHz A 16MHz (XOSC)
PIA1
PIA0
PUERTO A
PTA5/IRQ/TCLK/RESET*
PTA4/ACMP0/BKGD/MS
PTA3/PAI3/SCL/ADP3
PTA2/PAI2/SDA/ADP2
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
1313
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] de 20 patasEncapsulado de 20 patas
12
13
14
15
16
17
18
11
19
20
9
8
7
6
5
4
3
10
2
1
PTB3/PIB3/MOSI/ADP7
PTB2/PIB2/SPSCK/ADP6
PTB1/PIB1/TxD/ADP5
PTB0/PIB0/RxD/ADP4
PTA1/PIA1/TPM2CH0/ADP1/ACMP-
PTA0/PIA0/TPM1CH0/ADP0/ACMP+
PTA3/PAI3/SCL/ADP3
PTA2/PAI2/SDA/ADP2
PTC1/TPM1CH1/ADP9
PTC0/TPM1CH0/ADP8
PTB7/SCL/EXTAL
PTB6/SDA/XTAL
PTB5/TPM1CH1/SS*
PTB4/TPM2CH1/MISO
PTA5/IRQ/TCLK/RESET*
PTA4/ACMP0/BKGD/MS
PTC3/ADP11
PTC2/ADP10
VSS
VDD
Puertos A, B y C accesiblesPuertos A, B y C accesibles
12 entradas de conversor Analógico/Digital12 entradas de conversor Analógico/Digital
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1414
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] de 16 patasEncapsulado de 16 patas
Solo Puertos A y B accesiblesSolo Puertos A y B accesibles
Solo 8 entradas de conversor Analógico/DigitalSolo 8 entradas de conversor Analógico/Digital
8
7
6
5
4
3
2
1
PTB3/PIB3/MOSI/ADP7
PTB2/PIB2/SPSCK/ADP6
PTB1/PIB1/TxD/ADP5
PTB0/PIB0/RxD/ADP4
PTA1/PIA1/TPM2CH0/ADP1/ACMP-
PTA0/PIA0/TPM1CH0/ADP0/ACMP+
PTA3/PAI3/SCL/ADP3
PTA2/PAI2/SDA/ADP2
PTB7/SCL/EXTAL
PTB6/SDA/XTAL
PTB5/TPM1CH1/SS*
PTB4/TPM2CH1/MISO
PTA5/IRQ/TCLK/RESET*
PTA4/ACMP0/BKGD/MS
VSS
VDD
12
13
14
15
16
11
9
10
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] de 8 patasEncapsulado de 8 patas
Solo Puerto A accesibleSolo Puerto A accesibleSolo 4 entradas de conversor Analógico/DigitalSolo 4 entradas de conversor Analógico/Digital
Sin posibilidd de Reloj/Cristal ExternoSin posibilidd de Reloj/Cristal ExternoSólo un PWMSólo un PWM
Sin posibilidad de usar SCI / SPISin posibilidad de usar SCI / SPI
4
3
2
1PTA1/PIA1/TPM2CH0/ADP1/ACMP-
PTA0/PIA0/TPM1CH0/ADP0/ACMP+
PTA3/PAI3/SCL/ADP3
PTA2/PAI2/SDA/ADP2
PTA5/IRQ/TCLK/RESET*
PTA4/ACMP0/BKGD/MS
VSS
VDD
8
7
6
5
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
1616
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] de ProgramaciónModelo de Programación
FUENTE DE RELOJ INTERNA DE 40MHZ (ICS)
DATOS (8BITS)
DIRECCIONES(ADDRESS)
16 BITS
NUCLEO HCS08 (CORE)
BDC
CPU
INDEX LOW (X)
STACK POINTER (SP)
PROGRAM COUNTER (PC)
INDEX HIGH (H)
CCR (FLAGS)
ACCUMULATOR (A)
8BITS
16BITS
FLASH DE USUARIOMC9S08SH8 = 8192 BYTES
RAM DE USUARIOMC9S08SH8 = 512 BYTES
REGISTROS de PERIFERICOS
MC9S08SH8 = 224 BYTES
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] DE LA CPUREGISTROS DE LA CPU
El Acumulador es un registro de 8 bits y sobre este registro se realizan la mayor parte de las El Acumulador es un registro de 8 bits y sobre este registro se realizan la mayor parte de las operaciones aritméticas y lógicasoperaciones aritméticas y lógicas
ACUMULADOR (A)ACUMULADOR (A)
CONDITION CODE REGISTER (CCR o FLAGS)CONDITION CODE REGISTER (CCR o FLAGS) El Registro de Códigos de Condición es un registro de 8 El Registro de Códigos de Condición es un registro de 8
bits, que permite ver distintos FLAGS relacionados con los bits, que permite ver distintos FLAGS relacionados con los resultados de la última operación realizada sobre A resultados de la última operación realizada sobre A
C: CARRY ( ACARREO) C: CARRY ( ACARREO) Z: ZEROZ: ZERO N: NEGATIVON: NEGATIVO
V 11 H I N Z C
I: MASCARA DE INTERRUPCIONES I: MASCARA DE INTERRUPCIONES H: MEDIO ACARREOH: MEDIO ACARREO V: OVERFLOW (DESBORDE) V: OVERFLOW (DESBORDE)
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Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] DE LA CPUREGISTROS DE LA CPU
En realidad son dos registros de 8 bits, (H y X) que pueden ser utilizados En realidad son dos registros de 8 bits, (H y X) que pueden ser utilizados por separado o juntos formando un registro de 16 bitspor separado o juntos formando un registro de 16 bits
Sirven como Registros de direccionamiento que permiten usar modos de Sirven como Registros de direccionamiento que permiten usar modos de direccionamiento avanzados para obtener los operandos desde memoria direccionamiento avanzados para obtener los operandos desde memoria (datos o instrucciones) en forma eficiente.(datos o instrucciones) en forma eficiente.
Almacenan operandos y resultados de instrucciones como Almacenan operandos y resultados de instrucciones como MULTIPLICACION y DIVISIÓN. MULTIPLICACION y DIVISIÓN.
La parte baja (X) puede ser incrementada, decrementada, puesta a cero, La parte baja (X) puede ser incrementada, decrementada, puesta a cero, complementada, negada, rotada o desplazada. complementada, negada, rotada o desplazada.
También puede ser transferida al Acumulador eficientementeTambién puede ser transferida al Acumulador eficientemente
PROGRAM COUNTER (PC).PROGRAM COUNTER (PC).
REGISTRO DE ÍNDICE (H:X)REGISTRO DE ÍNDICE (H:X)
Es un Registro de 16 bits que indica de que lugar de la memoria se va a obtener la Es un Registro de 16 bits que indica de que lugar de la memoria se va a obtener la próxima instrucción.próxima instrucción.
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1919
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] DE LA CPUREGISTROS DE LA CPUSTACK POINTER (SP)STACK POINTER (SP)
• El Registro de Puntero de Pila es un registro de 16 bits que es El Registro de Puntero de Pila es un registro de 16 bits que es fundamental para el uso eficiente de interrupciones y para la fundamental para el uso eficiente de interrupciones y para la implementación de lenguajes de alto nivel como C.implementación de lenguajes de alto nivel como C.
• Permite establecer un lugar de almacenamiento dinámico, ubicado Permite establecer un lugar de almacenamiento dinámico, ubicado en la misma memoria RAM donde guardar temporalmente en la misma memoria RAM donde guardar temporalmente información, descartándola luego de ser usada. información, descartándola luego de ser usada.
• Se debe tener precaución con la pila en microcontroladores con Se debe tener precaución con la pila en microcontroladores con poco espacio de RAM, ya que si se abusa de su uso, puede poco espacio de RAM, ya que si se abusa de su uso, puede producirse la situación llamada “desborde de pila” que lleva a un producirse la situación llamada “desborde de pila” que lleva a un fallo del programa.fallo del programa.
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
2020
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] DE PERIFERICOSREGISTROS DE PERIFERICOS Los periféricos usan registros de configuración, de Los periféricos usan registros de configuración, de
programación y de resultados.programación y de resultados. Están ubicados en dos secciones de la memoria.Están ubicados en dos secciones de la memoria.
Pagina Directa: entre las direcciones 0x0000 y 0x007F (128 Bytes) Pagina Directa: entre las direcciones 0x0000 y 0x007F (128 Bytes) Página Alta: entre las direcciones 0x1800 y 0x185F (96 Bytes)Página Alta: entre las direcciones 0x1800 y 0x185F (96 Bytes)
La CPU accede a Página Directa más eficientemente que a La CPU accede a Página Directa más eficientemente que a otras direcciones. Por eso se colocan allí los registros de otras direcciones. Por eso se colocan allí los registros de periféricos mas usados.periféricos mas usados.
En Página Alta el acceso es menos eficiente y se colocan En Página Alta el acceso es menos eficiente y se colocan los registros que se usan pocas veces durante el programa.los registros que se usan pocas veces durante el programa.
Además hay otros registros especiales que se almacenan Además hay otros registros especiales que se almacenan en FLASH en el momento de programar. en FLASH en el momento de programar.
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
2121
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] RAMMEMORIA RAM
• La Memoria RAM, es una memoria de lectura/escritura, en La Memoria RAM, es una memoria de lectura/escritura, en la cual los procesos de lectura y escritura se hacen a la cual los procesos de lectura y escritura se hacen a velocidad similar, compatible con la velocidad del reloj que velocidad similar, compatible con la velocidad del reloj que controla la CPU.controla la CPU.
MEMORIA FLASHMEMORIA FLASH
• La Memoria FLASH, Tambien es una memoria de lectura y La Memoria FLASH, Tambien es una memoria de lectura y escritura, pero la lectura puede hacerse a la velocidad del reloj de escritura, pero la lectura puede hacerse a la velocidad del reloj de la CPU, mientras que la escritura es lenta, y necesita una la CPU, mientras que la escritura es lenta, y necesita una scuencia de comandos especiales para realizarla. Por eso se scuencia de comandos especiales para realizarla. Por eso se utiliza para almacenar el código de programautiliza para almacenar el código de programa
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
2222
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] DE MEMORIAMAPA DE MEMORIAREGISTROS DE PÁGINA DIRECTA
MC9S08SH8 = 128BYTES
RAM DE USUARIOMC9S08SH8 = 512 BYTES
FLASHMC9S08SH8 = 8192 BYTES
NO IMPLEMENTADAMC9S08SH8 = 5504 BYTES
REGISTROS DE PÁGINA ALTAMC9S08SH8 = 96BYTES
NO IMPLEMENTADAMC9S08SH8 = 51104 BYTES
0x0000
0x007F0x0080
0x027F0x0280
0x17FF0x1800
0x185F0x1860
0xDFFF
0xE000
0xFFFF
0x0100
15/08/201315/08/2013 Introducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SIntroducción a la Programación en C sobre uC 9S08 de Freescale -SASE 2013-ASE 2013-
2323
Ing. Gerardo Sager
FI-UNLP
[email protected] visto:Hemos visto: Partes de un Microcontrolador en generalPartes de un Microcontrolador en general Partes del Microcontrolador MC9S08SH8Partes del Microcontrolador MC9S08SH8 Partes que usaremos del MC9S08SH8Partes que usaremos del MC9S08SH8 Encapsulados del MC9S08SH8 Encapsulados del MC9S08SH8 Modelo de ProgramaciónModelo de Programación Registros de la CPU 9S08Registros de la CPU 9S08 Registros de Periféricos del MC9S08SH8Registros de Periféricos del MC9S08SH8 Tipos de Memoria del MC9S08SH8Tipos de Memoria del MC9S08SH8 Mapa de Memoria del MC9S08SH8Mapa de Memoria del MC9S08SH8