Einen PIC-Mikrocontroller programmieren: die Grundlagen

Altium Designer
|  Erstellt: May 20, 2018  |  Aktualisiert am: January 25, 2021

Two children programming a microcontroller

Zwei Kinder programmieren einen Mikrocontroller

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-Mikrocontrollers wesentlich einfacher. Mit den richtigen Tools, der richtigen Schaltung und funktionaler Firmware kann ein Programmierer einen PIC-Mikrocontroller 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.

Der PIC-Mikrocontroller

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

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit sind PIC-Mikrocontroller 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. Der Programmierer wird wahrscheinlich einen PIC-Mikrocontroller in seiner Waschmaschine oder Alarmanlage finden.

Tools, die ein Programmierer zum Programmieren eines Mikrocontrollers benötigt

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

Zum Programmieren eines PIC-Mikrocontrollers benötigt ein Programmierer die folgenden 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-Mikrocontroller programmieren können. Im Gegensatz zu teuren IDEs, für die Sie in der Vergangenheit bezahlen mussten, können Sie MPLAB X IDE kostenlos herunterladen.

Ein Bild, das Text, drinnen, Person, Computer enthält.

Automatisch generierte Beschreibung

Der erste Schritt ist die richtige Firmware.

2. PICKIT 4

PICKIT 4 ist der neueste In-Circuit-Debugger von Microchip PIC, mit dem der Programmierer das Programm effizient auf den Mikrocontroller laden kann. Er 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-Mikrocontroller im Lab programmieren, müssen Sie den PICKIT 4 zwischen dem USB-Anschluss Ihres Computers und dem Programmierstift des Mikrocontrollers anschließen.

3. Schaltung programmieren

Die Programmierstifte für PIC-Mikrocontroller sind im Datenblatt angegeben. PIC-Mikrocontroller 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.

Programmierung des Mikrocontrollers

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

Es gibt zwei Möglichkeiten, um die Firmware in den PIC-Mikrocontroller zu übertragen. In der MPLAB X IDE findet der Programmierer die Optionen 'Run Project' oder 'Debug Project'. Wenn Sie auf 'Run Project' klicken, wird Ihre Firmware im Produktionsmodus kompiliert und erstellt, während letzteres eine Debug-Version des Firmware-Footprints erstellt. Sie sollten sich Zeit nehmen, um sicherzustellen, dass das Endprodukt mit der Produktionsversion der Firmware programmiert wird.

Bei korrekter Ausführung wird Ihr Mikrocontroller 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 Mikrocontroller in den Programmiermodus zu versetzen.

Der Programmierer sollte 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-Mikrocontroller.

Benötigen Sie weitere Ratschläge zur Programmierung eines PIC-Mikrocontrollers? Sprechen Sie mit einem Experten von Altium Designer.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

PCB Design Tools für Electronics Design und DFM. Informationen für EDA-Führungskräfte.

neueste Artikel

Zur Startseite