Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng ví dụ như thanh ghi STATUS sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của
Trang 1Chương 3:Giới thiệu về PIC 16f877a
3.1Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập
lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8
byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit
Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep
Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler
Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung
Trang 23.2 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC
2
Trang 73.3 TỔ CHỨC BỘ NHỚ
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trình (Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory)
3.3.1.BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH
Bộ nhớ chương trình của vi
điều khiển
PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung
lượng bộ
nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và
được phân thành nhiều trang (từ
page0 đến page 3) .Như vậy bộ
nhớ chương trình có khả năng
chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (vì
một lệnh sau khi mã hóa sẽ có
dung lượng 1 word (14 bit).Để mã
hóa được địa chỉ của 8K word
bộ nhớ chương trình, bộ đếm
chương trình có dung lượng 13 bit
(PC<12:0>).Khi vi điều khiển được
reset, bộ đếm chương trình sẽ
chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset
vector) Khi có ngắt xảy ra, bộ
đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector).Bộ nhớ chương trình không bao gồm:Bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình Bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau
7
Trang 83.3.2 BỘ NHỚ DỮ LIỆU
Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank Đối với PIC16F877A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm ở các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm ở vùng địa chỉ còn lại trong bank Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A như sau:
8
Trang 9I – Các port của PIC16F87X
9
Trang 10* PORTA và thanh ghi TRISA
PORTA có độ rộng 6 bit , là port vào ra hai chiều Thanh ghi dữ liệu trực tiếptương ứng là TRISA Cho tất cảa các bit của TRISA là
1 thì các chân tương ứng ởPORTA là ngõ vào Cho tất cả các bit của TRISA là 0 thì các chân tương ứng ở PORTA là ngõ ra Việc đọc các thanh ghi của PORTA sẽ đọc trạng thái của những chân , ngược lại việc ghi lên nó sẽ ghi qua port chốt Tất cả những hoạt động ghi là các hoạt động đọc-điều chỉnh-ghi Bởi vậy , dữ liệu được ghi đến port có nghĩa là những chân của port là đọc , giá trị được chỉnh sửa và được ghi vào port chốt dữ liệu Chân RA4 được
đa hợp với xung clock ngoài ở ngõ vào của Timer0 thành chânRA4/T0CKI Chân RA4/T0CKI là ngõ vào có một Trigger Schmitt và một ngõ ra códạng thoát mở Tất cả những chân khác của PORTA có ngõ vào TTL và có ngõ ra điều khiển CMOS Những chân khác của PORTA được đa hợp với ngõ vào tương tự và ngõ vàotương tự VREF Hoạt động của mỗi chân được chọn bằng cách xoá hoặc đặt những bit điều khiển trong thanh ghi ADCON1 ( A/D Control Register1 ).Thanh ghi TRISA điều khiển hướng của những chân RA , ngay cả khi chúng được sử dụng như ngõ vào tương
tự Người sử dụng cần phải chắc rằng những bit trong thanh ghi TRISA luôn luôn được đặt khi sử dụng chúng như ngõ vào tương
tự
* PORTB và thanh ghi TRISB
PORTB có độ rộng 8 bit , là port vào ra hai chiều Ba chân của PORTB được đahợp với chức năng lập trình mức điện thế thấp (Low Voltage Programming ) :RB3/PGM , RB6/PGC và RB7/PGD Mỗi chân của PORTB có một điện trở kéo lên yếu ở bên trong Một bit điều khiển đơn có thể mở tất cả những điện trở kéo lên
10
Trang 11này .Điều này được thực hiện bằng cách xóa bit RBPU
(OPTION_REG<7>) Những điệntrở kéo lên này sẽ tự động tắt khi các chân của port được cấu hình như ngõ ra Các điện trở này bị cấm khi có một Power-on Reset Bốn chân của PORTB , RB7:RB4 ,có một ngắt để thay đổi đặc tính Chỉ những chân được cấu hình như ngõ vào mới có thể gây ra ngắt này Những chân vào RB7:RB4 ) được so sánh với giá trị được chốt trước đó trong lần đọc cuối cùng của PORTB Các kết quả không phù hợp ở ngõ
ra trên chân RB7: RB4 được OR với nhau để phát ra một ngắt Port Change RB với cờ ngắt là RBIF ( INTCON<0> ) Ngắt này có thể đánh thức thiết bị từ trạng thái nghĩ( SLEEP ) Trong thủ tục phục
vụ ngắt , người sử dụng có thể xóa ngắt theo cách sau
a) Đọc hoặc ghi bất kì lên PORTB Điều này sẽ kết thúc điều kiện không hòa hợp
b)XóabitcờRBIF
*PORTC và thanh ghi TRISC
PORTC có độ rộng là 8 bit , là port hai chiều Thanh ghi dữ liệu trực tiếp tương ứng là TRISC Cho tất cả các bit của TRISC là 1 thì các chân tương ứng ở PORTC là ngõ vào Cho tất cả các bit của TRISC là 0 thì các chân tương ứng ở PORTC là ngõ ra PORTC được
đa hợp với vài chức năng ngoại vi , những chân của PORTC có đệmTrigger Schmitt ở ngõ vào Khi bộ I2C được cho phép , chân 3
11
Trang 12và 4 của PORTC cóthể được cấu hình với mức I2C bình thường , hoặc với mức SMBus bằng cách sử dụng bit CKE (SSPSTAT<6>) Khi những chức năng ngoại vi được cho phép , chúng tacần phải quan tâm đến việc định nghĩa các bit của TRIS cho mỗi chân của PORTC Một vài thiết bị ngoại vi ghi đè lên bit TRIS để tạo nên một chân ở ngõ ra , trong khi những thiết bị ngoại vi khác ghi đè lên bit TRIS thì sẽ tạo nên một chân ở ngõ vào Khi những bit TRIS ghi
đè bị tác động trong khi thiết bị ngoại vi được cho phép ,những lệnh đọc-thay thế-ghi ( BSF , BCF , XORWF ) với TRISC là nơi đến cần phải được tránh Người sử dụng cần phải chỉ ra vùng ngoại vi tương ứng để đảm bảo choviệc đặt TRIS bit là đúng
12
Trang 14*PORTD và thanh ghi TRISD
PORTD và TRISD không có đối với PIC16F873 hoặc PIC16F876 PORTD là port 8 bit với đệm Trigger Schmitt ở ngõ vào Mỗi chân
có thể được cấu hình riêng lẻ như một ngõ vào hoặc ngõ ra.PORTD có thể được cấu hình như port của bộ vi xử lýrộng 8 bit ( parallel slave port ) bằng cách đặt bit điều khiển PSPMIDE ( TRISE <4>)
Trong chế độ này , đệm ở ngõ vào là TTL
PORTE và thanh ghi TRISE
PORTE và TRISE không có đối với PIC16F873 hoặc PIC16F876 PORTE có ba chân (RE0/RD/AN5 , RE1/WR/AN6 , và RE2/CS/AN7 ) mỗi chân được cấu hình riêng lẻ như những ngõ vào hoặc những ngõ ra Những chân này có đệm TriggerSchmitt ở ngõ vào
Những chân của PORTE đóng vai trò như những ngõ vào điều khiển vào ra cho port của vi xử lý khi bit PSPMODE ( TRISE <4> ) được set Trong chế độ này , người sử dụng cần phải chắc rằng những bit TRISE <2:0> được set , và chắc rằng những chân này được cấu hình như những ngõ vào số Cũng bảo đảm
rằngADCON1 được cấu hình cho vào ra số Trong chế độ này , những đệm ở ngõ vào làTTL Những chân của PORTE được đa hợp với những ngõ vào tương tự Khi được chọn cho ngõ vào tương
tự , những chân này sẽ đọc giá trị ‘0’ TRISE điều khiểnhướng của những chân RE chỉ khi những chân này được sử dụng như những ngõ vào tương tự Người sử dụng cần phải giữ những chân được
14
Trang 15cấu hình như những ngõ vào khi sử dụng chúng như những ngõ vào tương tự
3.3.4 – Bộ nhớ dữ liệu EEPROM và bộ nhớ chương trình FLASH
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM và bộ nhớ chương trình FLASH cho phép đọc hoặc ghi trong suốt hoạt động bình thường trong phạm vi VDD Những thao tác này xảy ra trên một byte đơn cho bộ nhớ
dữ liệu EEPROM và trên một từ đơn cho bộ nhớ chương trìnhFLASH Một thao tác ghi gây ra sự xóa rồi ghi , thao tác này được thực hiện trên mộtbyte hoặc một từ được chỉ định Sự truy cập vào bộ nhớ chương trình phải kể đến sự tính toán checksum Ghi một byte hoặc một word sẽ tự động xóa vùng nhớ
và ghi lên giá trị mới ( xóatrước khi ghi ) Việc ghi vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM không ảnh hưởng đến hoạt độngcủa thiết bị Việc ghi vào bộ nhớ chương trình sẽ dừng thực thi các lệnh cho đến khi quátrình ghi hoàn thành Bộ nhớ chương trình không thể được truy cập trong suốt quátrìnhghi Trong suốt quá trình ghi , bộ dao động tiếp tục chạy , thiết bị ngoại vi vẫn tiếp tục hoạt động và những sự kiện về ngắt sẽ được phát hiện và đợi cho đến khi quá trình ghi hoàn thành Khi quá trình ghi hoàn thành , lệnh tiếp theo trong hàng đợi lệnh sẽ được thực hiện và một rẽ nhánh đến vectơ ngắt sẽ xảy ra đến ngắt được phép và gây ra trong suốt quá trình ghi Việc đọc và ghi truy cập đến cả hai bộ nhớ xảy ra giántiếp thông qua việc đặt những thanh ghi mục đích chung ( SFR ) Có sáu thanh ghi mục đích chung được sử dụng là
EEDATA
EEDATH
EEADR
EEADRH
EECON1
EECON2
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM cho phép những thao tác đọc và ghi byte không can thiệp đến những thao tác bình thường của bộ vi điều khiển Khi có sự trao đổi với bộ nhớ dữ liệu EEPROM , thanh ghi EEADR giữ địa chỉ sẽ được truy cập .Phụ thuộc vào thao tác ,thanh ghi EEDATA giữ dữ liệu được ghi hoặc được đọc tại địa chỉ trong thanh ghiEEADR PIC16F873/874 có 128 byte cho bộ nhớ
dữ liệu EEPROM PIC16F876/877 có 256 byte cho bộ nhớ dữ liệu EEPROM và do đó nó sử dụng tất cả 8 bit của EEADR
15
Trang 163.3.5 – Quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu EEPROM
Quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu EEPROM chỉ yêu cầu địa chỉ cần truy cập phải được ghi vào thanh ghi EEADR và xóa bit EEPGD Sau khi bit RD được set , dữ liệu sẽ phải sẵnsàng trong thanh ghi EEDATA trong chu kỳ lệnh kế tiếp EEDATA sẽ giữ giá trị nàycho đến khi thao tác đọc kế tiếp được bắt đầu hoặc cho đến khi nó được ghi bởi vi chương trình
Các bước trong quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu EEPROM là :
1 Ghi địa chỉ cần truy cập vào thanh ghi EEADR và hãy chắc rằng địa chỉ này thì không lớn hơn kích thước bộ nhớ của linh kiện PIC16F87X
2 Xóa bit EEPGD để trỏ đến bộ nhớ dữ liệu EEPROM
3 Set bit RD để bắt đầu thao tác đọc
4 Đọc dữ liệu từ thanh ghi EEDATA:
Quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM được tiến hành qua vài bước Cả địa chỉ và giá trị dữ liệu cần phải được ghi vào những thanh ghi mục đích chung SFR Bit EEPGD cần phải được xóa , và bit WREN phải được set để cho phép ghi Bit WREN phaỉ
bị xóa trong suốt thời gian ngoại trừ trong quá trình ghi vào bộ nhớ dữ liệuEEPROM Bit WR chỉ có thể được set khi bit WREN đã được set
16