Podstawy programowania mikrokontrolera PIC

Jedna rzecz, której nauczyłem się od rodzicielstwa: nauczenie dziecka czegoś może być niesamowicie trudne. Mimo że mogą być bardzo zainteresowane i mogą mieć cały czas oraz wszystkie zasoby świata, jeśli dziecko nie jest gotowe do nauki lub brakuje mu jakiegoś kluczowego elementu, może po prostu nie przyswoić umiejętności lub lekcji.

Na szczęście, programowanie jednostki mikrokontrolera PIC (MCU) jest znacznie łatwiejsze. Dysponując odpowiednimi narzędziami programistycznymi, obwodem i funkcjonalnym oprogramowaniem, programista może sprawić, że mikrokontroler PIC będzie zachowywał się dokładnie tak, jak tego chce. Oczywiście, aby uniknąć niepotrzebnych problemów i frustracji w przyszłości, nadal ważne jest przestrzeganie kilku kluczowych kroków.

Mikrokontroler PIC

Pomimo pojawienia się jednopłytkowych kontrolerów wbudowanych takich jak Arduino, Raspberry Pi czy BeagleBone, mikrokontrolery PIC nadal pozostają aktualne wśród inżynierów elektroników. Produkowane przez Microchip, mikrokontrolery PIC charakteryzują się łatwością użycia, wszechstronnymi funkcjami i opłacalnością. Programowanie mikrokontrolerów PIC obejmuje zarówno proste 8-bitowe MUC, jak i potężne modele 32-bitowe.

Wszechstronność mikrokontrolerów PIC sprawiła, że stały się one popularne nie tylko wśród inżynierów, ale także hobbystów. Szeroki zakres peryferiów, pamięci i mocy obliczeniowej zapewnia odpowiednie dopasowanie do prawie każdej aplikacji. Programista prawdopodobnie znajdzie mikrokontroler PIC w swojej pralce lub systemie alarmowym.

Narzędzia potrzebne programiście do programowania mikrokontrolera

Programowanie mikrokontrolera PIC jest dziś znacznie łatwiejsze niż dekadę temu. Wtedy, niektóre z niższej klasy mikrokontrolerów PIC wymagały dedykowanego sprzętu programującego PIC do wgrania firmware. Ale jeśli zaczynasz pracę z mikrokontrolerem PIC dzisiaj, pobranie firmware do mikrokontrolera jest zazwyczaj prostym procesem.

Oto narzędzia, których programista potrzebuje do programowania mikrokontrolera PIC dzisiaj:

1. MPLAB X IDE

MPLAB X IDE to kompleksowe środowisko programistyczne od Microchip. Będziesz potrzebować MPLAB X, aby napisać swoje oprogramowanie układowe, skompilować je i zbudować, zanim będziesz mógł zaprogramować mikrokontroler PIC. W przeciwieństwie do drogich środowisk IDE, za które w przeszłości trzeba było płacić, MPLAB X IDE jest dostępne do pobrania za darmo.

Pierwszym krokiem jest właściwe przygotowanie firmware.

2. PICKIT 4

PICKIT 4 to najnowszy debugger w obwodzie od Microchip PIC, który umożliwia programiście efektywne pobieranie programu do mikrokontrolera. Jest to ulepszona wersja swojego poprzednika PICKIT 3 z dodaną funkcją slotu na kartę SD, co ułatwia programowanie w terenie dla różnych firmware. Podczas programowania mikrokontrolera PIC w laboratorium, musisz połączyć PICKIT 4 pomiędzy portem USB komputera a pinem programowania mikrokontrolera.

3. Obwód programowania

Piny programowania dla mikrokontrolerów PIC są wskazane w karcie katalogowej. Mikrokontrolery PIC obsługują albo programowanie szeregowe w obwodzie (ICSP) albo debugowanie w obwodzie (ICD), przy czym to drugie pozwala inżynierom na debugowanie firmware'u w czasie rzeczywistym. Ważne jest, aby włączyć do projektu układ dla interfejsu programowania (ICSP lub ICD), aby umożliwić połączenie z PICKIT 4 lub PICKIT 3.

Programowanie mikrokontrolera

Mając wszystkie narzędzia programistyczne gotowe (bez względu na to, czy jest to ICSP, czy ICD) i zmontowany prototyp, programowanie mikrokontrolera jest prawie intuicyjne. Tradycyjne narzędzia programistyczne wymagają od programisty włączenia zasilania sprzętu przed jakimkolwiek przesyłaniem firmware'u. Jednak programatory PICKIT mogą być skonfigurowane do zasilania mikrokontrolera, pod warunkiem że nie przekroczy to jego maksymalnego limitu prądu.

Istnieją dwa sposoby na wprowadzenie firmware do mikrokontrolera PIC. W środowisku MPLAB X IDE, programista znajdzie opcje „Uruchom Projekt” lub „Debuguj Projekt”, a kliknięcie „Uruchom Projekt” kompiluje i buduje firmware w trybie produkcyjnym, podczas gdy druga opcja tworzy wersję debugowania śladu firmware. Będziesz chciał poświęcić czas, aby upewnić się, że finalny produkt jest zaprogramowany z wersją produkcyjną firmware.

Jeśli wykonasz to poprawnie, Twój mikrokontroler zacznie działać po załadowaniu programu.

Porady dotyczące projektowania obwodu programowania na PCB

Układ pinów programowania w PICKIT 3 i PICKIT 4 jest podobny, chociaż PICKIT 4 ma dwa dodatkowe zarezerwowane połączenia pinów. Firmware jest przesyłany przez sygnały PGD i PGC z pinem /MCLR, aby wprowadzić mikrokontroler w tryb programowania.

Programista będzie chciał poprowadzić zarówno PGD, jak i PGC równolegle, zachowując tę samą długość, aby zapewnić minimalne zakłócenia sygnału. Poza tym, odpowiednie oznaczenie orientacji pinów programowania na PCB jest potrzebne, ponieważ łatwo jest przypadkowo podłączyć PICKIT odwrotnie, ryzykując uszkodzenie zarówno PCB, jak i PICKIT.

Używanie doskonałego oprogramowania do projektowania PCB, takiego jak Altium Designer^®, znacznie pomaga w projektowaniu obwodów programowania wolnych od zakłóceń dla mikrokontrolerów PIC.

Potrzebujesz więcej porad dotyczących programowania mikrokontrolera PIC? Porozmawiaj z ekspertem w Altium Designer.