PICマイクロコントローラのプログラミング基礎

子育てから学んだことが一つあります：子供に何かを教えることは非常に難しいことがあります。彼らが非常に興味を持っていて、世界中のすべての時間とリソースを持っていても、子供が学ぶ準備ができていないか、いくつかの重要な構成要素が欠けている場合、彼らはそのスキルやレッスンを理解できないかもしれません。

幸いなことに、PICマイクロコントローラユニット（MCU）のプログラミングは、かなり簡単です。適切なプログラミングツール、回路、および機能的なファームウェアを使用すれば、プログラマーはPICマイクロコントローラを正確に望み通りの動作をさせることができます。もちろん、後々の不必要な手間やフラストレーションを避けるためには、いくつかの重要なステップに従うことが依然として重要です。

PICマイクロコントローラ

Arduino、Raspberry Pi、BeagleBoneのようなシングルボード組み込みコントローラーの出現にもかかわらず、PICマイクロコントローラーは今でも電子エンジニアの間で関連性を保っています。Microchipによって製造されたPICマイクロコントローラーは、使いやすさ、多様な機能、コスト効率の良さで特徴づけられています。PICマイクロコントローラーのプログラミングは、シンプルな8ビット MUCから強力な32ビットモデルまで幅広いです。

PICマイクロコントローラーの多様性は、エンジニアだけでなく趣味で使う人たちにも人気を博しています。広範囲の周辺機器、メモリ、処理能力はほぼどんなアプリケーションにも適しています。プログラマーはおそらく、自分の洗濯機や警報システムにPICマイクロコントローラーを見つけるでしょう。

マイクロコントローラをプログラムするためにプログラマーが必要とするツール

PICマイクロコントローラのプログラミングは、10年前と比べて今はかなり簡単になりました。以前は、PICマイクロコントローラの低価格帯のものには、ファームウェアを注入するために専用のPICプログラマーハードウェアが必要でした。しかし、今日PICマイクロコントローラを始める場合、マイクロコントローラにファームウェアをダウンロードするプロセスは通常、簡単なものです。

これらは、今日PICマイクロをプログラムするためにプログラマーが必要とするツールです：

1. MPLAB X IDE

MPLAB X IDEはMicrochipから提供される包括的な開発環境です。PICマイクロコントローラをプログラムする前に、ファームウェアを書き、コンパイルしてビルドするためにMPLAB Xが必要になります。過去に支払う必要があった高価なIDEとは異なり、MPLAB X IDEは無料でダウンロードできます。

最初のステップは、ファームウェアを正しく設定することです。

2. PICKIT 4

PICKIT 4は、Microchip PICからの最新のインサーキットデバッガーで、プログラマーがプログラムをマイクロコントローラーに効率的にダウンロードできるようにします。これは、SDカードスロットの追加機能を備えた、前身のPICKIT 3の改良版です。これにより、さまざまなファームウェアのプログラミングを移動中に容易に行えます。ラボでPICマイクロコントローラーをプログラミングする場合、PICKIT 4をコンピューターのUSBポートとマイクロコントローラーのプログラミングピンの間に接続する必要があります。

3. プログラミング回路

PICマイクロコントローラのプログラミングピンは、データシートで示されています。PICマイクロコントローラは、インサーキットシリアルプログラミング（ICSP）またはインサーキットデバッグ（ICD）をサポートしており、後者はエンジニアがファームウェアをリアルタイムでデバッグできるようにします。PICKIT 4またはPICKIT 3が接続できるように、設計にプログラミング（ICSPまたはICD）インターフェースの回路を含めることが重要です。

マイクロコントローラのプログラミング

プログラミングツールがすべて準備され（ICSPまたはICDに関係なく）、プロトタイプが組み立てられたら、マイクロコントローラのプログラミングはほぼ直感的です。従来のプログラミングツールでは、ファームウェアのダウンロード前にプログラマがハードウェアを起動する必要があります。しかし、PICKITプログラマは、最大電流制限を超えない限り、マイクロコントローラを起動するように設定できます。

PICマイクロコントローラにファームウェアを取り込む方法は2つあります。MPLAB X IDEでは、プログラマーは「Run Project」または「Debug Project」のオプションを見つけることができ、前者をクリックするとファームウェアがプロダクションモードでコンパイルおよびビルドされ、後者はファームウェアのデバッグバージョンを作成します。最終製品がファームウェアのプロダクションバージョンでプログラムされていることを確認するために、時間をかけることが重要です。

正しく行えば、プログラムがロードされた後にマイクロコントローラーが動作し始めます。

PCB上でのプログラミング回路の設計のヒント

PICKIT 3とPICKIT 4のプログラミングピンの配置は似ていますが、PICKIT 4には2つの追加の予約ピン接続があります。ファームウェアは、PGDおよびPGC信号を介して転送され、/MCLRピンがマイクロコントローラーをプログラミングモードに駆動します。

プログラマーは、信号の劣化を最小限に抑えるために、PGDとPGCを並行して配線し、同じ長さを維持することを望むでしょう。その他にも、プログラミングピンの向きに関する適切なラベリングがPCB上で必要です。なぜなら、PICKITを逆に差し込んでしまい、PCBとPICKITの両方に損傷を与えるリスクがあるからです。

Altium Designer^®のような優れたPCB設計ソフトウェアを使用することで、PICマイクロコントローラー用の干渉のないプログラミング回路を設計することが大いに助けになります。

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