Os Fundamentos da Programação de um Microcontrolador PIC

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Uma coisa que aprendi com a paternidade: pode ser incrivelmente difícil ensinar algo a uma criança. Embora elas possam estar muito interessadas, e possam ter todo o tempo e recursos do mundo, se a criança não estiver pronta para aprender ou estiver faltando algum bloco de construção crucial, ela pode simplesmente não adquirir a habilidade ou lição.

Felizmente, programar uma unidade de microcontrolador PIC (MCU) é consideravelmente mais fácil. Com as ferramentas de programação certas, circuito e firmware funcional, um programador pode fazer com que um microcontrolador PIC se comporte exatamente como desejado. Claro, para evitar aborrecimentos e frustrações desnecessárias mais tarde, ainda é importante aderir a alguns passos cruciais.

O Microcontrolador PIC

Apesar do surgimento de controladores embutidos de placa única como Arduino, Raspberry Pi ou BeagleBone, o microcontrolador PIC ainda permanece relevante entre os engenheiros eletrônicos. Fabricados pela Microchip, os microcontroladores PIC são caracterizados pela facilidade de uso, recursos versáteis e custo-benefício. A programação de microcontroladores PIC varia desde simples MUC de 8 bits até modelos poderosos de 32 bits.

A versatilidade dos microcontroladores PIC os tornou populares não apenas entre engenheiros, mas também entre os hobbistas. A ampla gama de periféricos, memória e poder de processamento oferece uma solução adequada para quase qualquer aplicação. O programador provavelmente encontrará um microcontrolador PIC em sua máquina de lavar ou sistema de alarme.

Ferramentas que um Programador Precisa para Programar um Microcontrolador

Programar um microcontrolador PIC hoje é significativamente mais fácil do que era há uma década. Naquela época, alguns dos microcontroladores PIC de gama mais baixa exigiam um hardware de programador PIC dedicado para injetar o firmware. Mas se você está começando com um microcontrolador PIC hoje, baixar um firmware no microcontrolador é geralmente um processo simples.

Estas são as ferramentas que um programador precisaria para programar um micro PIC hoje:

1. MPLAB X IDE

O MPLAB X IDE é um ambiente de desenvolvimento abrangente da Microchip. Você precisará do MPLAB X para escrever seu firmware, compilar e construí-lo antes de poder programar o microcontrolador PIC. Diferentemente dos IDEs caros pelos quais você precisava pagar no passado, o MPLAB X IDE é gratuito para download.

O primeiro passo é acertar no seu firmware.

2. PICKIT 4

O PICKIT 4 é o mais recente depurador em circuito da Microchip PIC que permite ao programador baixar o programa para o microcontrolador de forma eficiente. É uma versão melhorada do seu antecessor PICKIT 3, com o recurso adicional de um slot para cartão SD, o que facilita a programação em movimento para vários firmwares. Ao programar o microcontrolador PIC no laboratório, você precisará conectar o PICKIT 4 entre a porta USB do seu computador e o pino de programação do microcontrolador.

3. Circuito de Programação

Os pinos de programação para microcontroladores PIC são indicados na folha de dados. Os microcontroladores PIC suportam a Programação Serial em Circuito (ICSP) ou a Depuração em Circuito (ICD), sendo que este último permite que os engenheiros depurem o firmware em tempo real. É importante incluir o circuito para a interface de programação (ICSP ou ICD) no design para que o PICKIT 4 ou PICKIT 3 possa se conectar.

Programando o Microcontrolador

Com todas as ferramentas de programação prontas (independentemente de ser ICSP ou ICD) e o protótipo montado, programar o microcontrolador é quase intuitivo. As ferramentas de programação tradicionais exigem que o programador ligue o hardware antes de qualquer download de firmware. Mas os programadores PICKIT podem ser configurados para ligar o microcontrolador desde que não exceda seu limite máximo de corrente.

Existem duas maneiras de inserir o firmware no microcontrolador PIC. No MPLAB X IDE, o programador encontrará as opções para 'Executar Projeto' ou 'Depurar Projeto' e clicar em 'Executar Projeto' compila e constrói seu firmware no modo de produção, enquanto o último cria uma versão de depuração da pegada do firmware. Você vai querer dedicar um tempo para garantir que o produto final seja programado com a versão de produção do firmware.

Feito corretamente, seu microcontrolador começará a funcionar após o programa ser carregado.

Dicas para Projetar o Circuito de Programação em uma PCB

A disposição dos pinos de programação no PICKIT 3 e PICKIT 4 são semelhantes, embora o PICKIT 4 tenha duas conexões de pinos reservadas adicionais. O firmware é transferido através do sinal PGD e PGC com um pino /MCLR para conduzir o microcontrolador ao modo de programação.

O programador vai querer rotear tanto o PGD quanto o PGC em paralelo e manter o mesmo comprimento para garantir mínima corrupção de sinal. Além disso, é necessário um rotulamento adequado sobre a orientação dos pinos de programação na PCB, pois é fácil conectar o PICKIT de forma invertida por engano, arriscando danificar tanto a PCB quanto o próprio PICKIT.

Usar um excelente software de projeto de PCB como o Altium Designer^® ajuda muito no design de circuitos de programação livres de interferência para microcontroladores PIC.

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