Les fondamentaux de la programmation d'un microcontrôleur PIC

Une chose que j'ai apprise en tant que parent : il peut être incroyablement difficile d'enseigner quelque chose à un enfant. Même s'ils peuvent être très intéressés, et qu'ils peuvent avoir tout le temps et toutes les ressources du monde, si l'enfant n'est pas prêt à apprendre ou s'il manque un bloc de construction crucial, il se pourrait bien qu'il ne saisisse pas la compétence ou la leçon.

Heureusement, programmer une unité de microcontrôleur PIC (MCU) est considérablement plus facile. Avec les bons outils de programmation, un circuit adéquat et un firmware fonctionnel, un programmeur peut amener un microcontrôleur PIC à se comporter exactement comme souhaité. Bien sûr, pour éviter des tracas et des frustrations inutiles par la suite, il est toujours important de respecter quelques étapes cruciales.

Le Microcontrôleur PIC

Malgré l'émergence de contrôleurs embarqués monoplatine comme Arduino, Raspberry Pi ou BeagleBone, le microcontrôleur PIC reste pertinent parmi les ingénieurs en électronique. Fabriqués par Microchip, les microcontrôleurs PIC se caractérisent par leur facilité d'utilisation, leurs caractéristiques polyvalentes et leur rentabilité. La programmation des microcontrôleurs PIC s'étend de simples modèles 8 bits MUC à des modèles puissants de 32 bits.

La polyvalence des microcontrôleurs PIC les a rendus populaires non seulement parmi les ingénieurs mais aussi les amateurs. La large gamme de périphériques, de mémoire et de puissance de traitement offre une solution adaptée à presque toutes les applications. Le programmeur trouvera probablement un microcontrôleur PIC dans sa machine à laver ou son système d'alarme.

Outils dont un programmeur a besoin pour programmer un microcontrôleur

Programmer un microcontrôleur PIC aujourd'hui est considérablement plus facile qu'il y a une décennie. À l'époque, certains des microcontrôleurs PIC de gamme inférieure nécessitaient un matériel de programmation PIC dédié pour injecter le firmware. Mais si vous commencez avec un microcontrôleur PIC aujourd'hui, télécharger un firmware dans le microcontrôleur est généralement un processus simple.

Voici les outils dont un programmeur aurait besoin pour programmer un microcontrôleur PIC aujourd'hui :

1. MPLAB X IDE

Le MPLAB X IDE est un environnement de développement complet de Microchip. Vous aurez besoin du MPLAB X pour écrire votre firmware, le compiler et le construire avant de pouvoir programmer le microcontrôleur PIC. Contrairement aux IDE coûteux pour lesquels vous deviez payer par le passé, le MPLAB X IDE est gratuit à télécharger.

La première étape consiste à bien préparer votre firmware.

2. PICKIT 4

Le PICKIT 4 est le dernier débogueur en circuit de Microchip PIC qui permet au programmeur de télécharger efficacement le programme sur le microcontrôleur. C'est une version améliorée de son prédécesseur le PICKIT 3 avec l'ajout d'une fonctionnalité de slot pour carte SD, ce qui facilite la programmation en déplacement pour divers firmwares. Lors de la programmation du microcontrôleur PIC en laboratoire, vous devrez connecter le PICKIT 4 entre le port USB de votre ordinateur et la broche de programmation du microcontrôleur.

3. Circuit de programmation

Les broches de programmation pour les microcontrôleurs PIC sont indiquées dans la fiche technique. Les microcontrôleurs PIC prennent en charge soit la programmation série en circuit (ICSP) soit le débogage en circuit (ICD), ce dernier permettant aux ingénieurs de déboguer le firmware en temps réel. Il est important d'inclure le circuit pour l'interface de programmation (ICSP ou ICD) dans la conception pour que le PICKIT 4 ou PICKIT 3 puisse se connecter.

Programmation du Microcontrôleur

Avec tous les outils de programmation prêts (que ce soit ICSP ou ICD) et le prototype assemblé, programmer le microcontrôleur est presque intuitif. Les outils de programmation traditionnels exigent que le programmeur alimente le matériel avant tout téléchargement de firmware. Mais les programmateurs PICKIT peuvent être configurés pour alimenter le microcontrôleur tant qu'il ne dépasse pas sa limite de courant maximale.

Il existe deux manières de charger le firmware dans le microcontrôleur PIC. Dans l'IDE MPLAB X, le programmeur trouvera les options pour « Exécuter le projet » ou « Déboguer le projet » et cliquer sur « Exécuter le projet » compile et construit votre firmware en mode production tandis que le dernier crée une version de débogage de l'empreinte du firmware. Vous voudrez prendre le temps de vous assurer que le produit final est programmé avec la version de production du firmware.

Si cela est fait correctement, votre microcontrôleur commencera à fonctionner après que le programme soit chargé.

Conseils pour concevoir le circuit de programmation sur un PCB

L'arrangement des broches de programmation sur PICKIT 3 et PICKIT 4 est similaire bien que le PICKIT 4 ait deux connexions de broches réservées supplémentaires. Le firmware est transféré à travers le signal PGD et PGC avec une broche /MCLR pour conduire le microcontrôleur en mode de programmation.

Le programmeur voudra router à la fois les PGD et PGC en parallèle et maintenir la même longueur pour assurer une corruption minimale du signal. De plus, il est nécessaire d'indiquer correctement l'orientation des broches de programmation sur le PCB, car il est facile de brancher par erreur le PICKIT à l'envers, risquant d'endommager à la fois le PCB et le PICKIT.

Utiliser un excellent logiciel de conception de PCB comme Altium Designer^® vous aide grandement à concevoir des circuits de programmation sans interférences pour les microcontrôleurs PIC.

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