Mit welchen Tools können Sie einen PIC-Microcontroller programmieren?

Zwei Kinder programmieren einen Microcontroller

Die Bedeutung von PIC-Microcontrollern

Trotz des Aufkommens von eingebetteten Single-Board-Controllern wie Arduino, Raspberry Pi oder BeagleBone bleibt der PIC-Microcontroller (z.T. auch PIC-Mikrocontroller) für Elektronikingenieure weiterhin relevant. Die von Microchip hergestellten PIC-Microcontroller zeichnen sich durch ihre Benutzerfreundlichkeit, ihre vielseitigen Features und ihre Wirtschaftlichkeit aus. Die Programmierung von PIC-Microcontrollern reicht vom einfachen 8-Bit-MUC bis hin zu leistungsfähigen 32-Bit-Modellen.

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit sind PIC-Microcontroller nicht nur bei Ingenieuren, sondern auch bei Hobby-Bastlern beliebt. Die breite Palette an Peripheriegeräten, Speicher und Rechenleistung bietet für fast jede Anwendung die passende Lösung. In den allermeisten Waschmaschinen oder Alarmanlagen findet sich ein PIC-Microcontroller.

Einen PIC-Microcontroller programmieren

Wenn ich eines von der Erziehung meiner Kinder gelernt habe, dann, dass es unglaublich schwierig sein kann, einem Kind etwas beizubringen. Sie mögen zwar interessiert sein und alle Zeit und Ressourcen der Welt haben, aber wenn das Kind nicht bereit ist, zu lernen, oder ihm ein entscheidender Baustein fehlt, kann es sein, dass es einfach nicht versteht, worum es geht.

Glücklicherweise ist die Programmierung eines PIC-Microcontrollers wesentlich einfacher. Mit den richtigen Tools, der richtigen Schaltung und funktionaler Firmware können Sie einen PIC-Microcontroller dazu bringen, sich wie gewünscht zu verhalten. Um unnötigen Ärger und Frustration zu einem späteren Zeitpunkt zu vermeiden, gibt es dennoch ein paar wichtige Schritte zu beachten.

Nachfolgend stellen wir Tools zum Programmieren von PIC-Microcontrollern vor.

Die passenden Tools

Die Programmierung eines PIC-Microcontrollers ist heute wesentlich einfacher als noch vor einem Jahrzehnt. Damals benötigten einige PIC-Microcontroller im unteren Bereich eine spezielle PIC-Programmierhardware, um die Firmware einzuspielen. Wenn Sie heute mit einem PIC-Microcontroller beginnen, ist das Herunterladen der Firmware normalerweise ein einfacher Prozess.

Zum Programmieren eines PIC-Microcontrollers benötigen Sie folgende Tools:

1. MPLAB X IDE

Die MPLAB X IDE ist eine umfassende Entwicklungsumgebung von Microchip. Sie benötigen die MPLAB X, um Ihre Firmware zu schreiben, sie zu kompilieren und zu erstellen, bevor Sie den PIC-Microcontroller programmieren können. Im Gegensatz zu teuren IDEs, für die Sie in der Vergangenheit bezahlen mussten, können Sie MPLAB X IDE kostenlos herunterladen.

Der erste Schritt ist die richtige Firmware.

2. PICKIT 4

PICKIT 4 ist der neueste In-Circuit-Debugger von Microchip PIC, mit dem Sie das Programm effizient auf den Microcontroller laden können. Es handelt sich um eine verbesserte Version des Vorgängers PICKIT 3 mit der zusätzlichen Funktion eines SD-Kartensteckplatzes. Dadurch wird das Programmieren unterwegs für verschiedene Firmware erleichtert. Wenn Sie den PIC-Microcontroller im Lab programmieren, müssen Sie den PICKIT 4 zwischen dem USB-Anschluss Ihres Computers und dem Programmierstift des Microcontrollers anschließen.

3. Schaltung programmieren

Die Programmierstifte für PIC-Microcontroller sind im Datenblatt angegeben. PIC-Microcontroller unterstützen entweder ICSP (In-Circuit Serial Programming) oder ICD (In-Circuit Debugging). Letzteres ermöglicht es den Ingenieuren, die Firmware in Echtzeit zu debuggen. Es ist wichtig, die Schaltung für die Programmierschnittstelle (ICSP oder ICD) in das Design einzubeziehen, an die der PICKIT 4 oder PICKIT 3 angeschlossen wird.

Die eigentliche Programmierung

Wenn alle Programmiertools bereitstehen (unabhängig von ICSP oder ICD) und der Prototyp aufgebaut ist, ist die Programmierung des Microcontrollers nahezu intuitiv. Bei herkömmlichen Programmiertools müssen Sie als erstes die Hardware einschalten, bevor die Firmware heruntergeladen werden kann. PICKIT-Programmiergeräte können jedoch so konfiguriert werden, dass sie den Microcontroller mit Strom versorgen, solange er seine maximale Stromgrenze nicht überschreitet.

Es gibt zwei Möglichkeiten, um in MPLAB X IDE die Firmware in den PIC-Microcontroller zu übertragen: 'Run Project' oder 'Debug Project'.

• Wenn Sie auf 'Run Project' klicken, wird Ihre Firmware im Produktionsmodus kompiliert und erstellt.
• 'Debug Project' erstellt eine Debug-Version des Firmware-Footprints.

Sie sollten sich die Zeit nehmen, um sicherzustellen, dass das Endprodukt mit der Produktionsversion der Firmware programmiert wird.

Bei korrekter Ausführung wird Ihr Microcontroller nach dem Laden des Programms gestartet

Tipps für das Design der Programmierschaltung auf einer Leiterplatte

Die Anordnung der Programmierstifte bei PICKIT 3 und PICKIT 4 ist ähnlich, obwohl PICKIT 4 zwei zusätzliche reservierte Stiftverbindungen hat. Die Firmware wird über das PGD- und PGC-Signal mit einem /MCLR-Stift übertragen, um den Microcontroller in den Programmiermodus zu versetzen.

Sie sollten PGD und PGC parallel verlegen und die gleiche Länge beibehalten, um eine minimale Signalverfälschung sicherzustellen. Außerdem ist eine ordnungsgemäße Beschriftung der Ausrichtung der Programmierstifte auf der Leiterplatte erforderlich, da es leicht passieren kann, dass der PICKIT versehentlich verkehrt herum eingesteckt wird, wodurch sowohl die Leiterplatte als auch der PICKIT beschädigt werden könnten.

Die Verwendung einer guten PCB-Designsoftware wie Altium Designer^® ist eine große Hilfe beim Design störungsfreier Programmierschaltungen für PIC-Microcontroller.

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