Tercera entrega de esta publicación sobre Microcontroladores Programables
PIC, en la veremos como mejorar nuestro programa aplicando subrutinas,
lectura de puertos, operadores lógicos y su aplicación práctica.
SUBRUTINAS.
En programación, una subrutina es una sección de código o programa, que
puede ser llamada como y cuando la necesites, con el objetivo de realizar
una serie de funciones repetidas. Por eso se usan si vas a ejecutar la misma
función más de una vez, por ejemplo, para crear un retardo.
La ventaja de utilizar una subrutina, es que más sencillo modificar el
valor determinado, solo una vez dentro de la subrutina, en vez de hacerlo
cada vez que aparezca en el programa. Y por tanto, también ayudará a reducir
el total de memoria que ocupa tu programa dentro del PIC.
Este podría ser un ejemplo de subrutina:
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RUTINA
CONTADOR equ 255
ETIQUETA
decfsz CONTADOR,1
goto ETIQUETA
return
Para acceder a la subrutina desde cualquier punto de nuestro programa,
tan solo hemos de escribir la instrucción CALL seguida por
el nombre de la subrutina.
Cuando alcanzamos la parte de nuestro programa que dice
CALL [Nombre Subrutina], el programa salta a donde quiera que
resida la subrutina nombrada. Las instrucciones dentro de la subrutina
se ejecutan. Cuando se alcanza la instrucción RETURN, el programa
salta de vuelta a nuestro programa principal, justo a la instrucción que
va inmediatamente después de nuestra instrucción
CALL [Nombre Subrutina].
Las subrutinas, pueden ser invocadas o llamadas tantas veces como
necesitemos, y esa es la razón por la que al utilizar subrutinas, reduce
el tamaño total de nuestro programa. Sin embargo, hay un par de cosas
que se deben tener en cuenta.
- La primera, igual que en el programa principal, cualquier constante, debe ser declarada antes de utilizarla. Pueden ser declaradas dentro de la subrutina misma, o justo al comienzo del programa principal. Lo recomendable es declarar todo al comienzo del programa principal, para que así sepas que todo se encuentra en el mismo sitio.
- Lo segundo, es que debemos asegurarnos de que el programa principal pasa por alto la subrutina. Es decir, que si pones la subrutina justo al final del programa principal, a menos que usemos una instrucción 'goto' para saltar la subrutina, el programa seguirá y ejecutará la subrutina, tanto si quieres como si no. El PIC no diferencia entre una subrutina y el programa principal.
Para que quede más claro, vamos a verlo en nuestro programa de parpadeo
de LED, pero esta vez usaremos una subrutina para el bucle de retardo.
Con esto, comprobaremos que el programa queda más sencillo:
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;**********************************************************;
; PROGRAMA LED2.asm FECHA: XX XXXXX 2022 ;
; Programa para hacer parpadear un LED ;
; Usa el puerto RA 1 (Pin 18) ;
; Revisión: 2.1 Programa para PIC16F48A ;
; Velocidad de Reloj: XTAL externo 4Mhz (1Mhz=1us) ;
; WatchDog = OFF Tipo Reloj: Cristal ;
; Autor: XMG Por: XANUR2001/ ACME 2022 ;
; Compilado en : MPLAB X IDE v2.05 (MICROCHIP) ;
; *********************************************************;
;
;*****Establecimiento de constantes *******
STATUS equ 03h ; Dirección del registro STATUS
TRISA equ 85h ; Dirección del registro Puerto A.
PORTA equ 05h ; Dirección del Puerto A.
CONTADOR1 equ 08h ; Primer contador para bucles de retardo.
CONTADOR2 equ 09h ; Segundo contador para bucles de retardo
;****Configuración del Puerto****
bsf STATUS,5 ; Cambiamos al banco 1
movlw 00h ; Ponemos pines del puerto A ...
movwf TRISA ; ...como salidas.
bcf STATUS,5 ; Y volvemos al Banco 0.
;
;****Encendido del LED ****
Inicio movlw 02h ; Encendemos el LED poniendo primero el valor...
movwf PORTA ;... en el registro W y después al puerto
;
;****Añadimos un retardo ****
call Retardo ; Llamada a la Subrutina.
;****Retardo terminado, ahora apagamos el LED ****
movlw 00h ; Apaga el LED poniendo primero el alor ...
movwf PORTA ; en el registro w y después al puerto
;
;****Añadimos otro retardo****
call Retardo ; Llamada a la Subrutina
;****Ahora volvemos al inicio del programa
goto Inicio ; Vuelve al principio y enciende el LED.
;****Aquí está nuestra Subrutina ***
Retardo
Bucle1 decfsz CONTADOR1,1 ;Este bucle hace el retardo...
goto Bucle1 ;para el encendido y apagado
decfsz CONTADOR2,1 ;de nuestro LED.
goto Bucle1
return
;****Termina el Programa****
end
; Algunos compiladores necesitan esta instrucción. O por si acaso olvidamos poner la instrucción 'goto'.
Al utilizar una subrutina para nuestro bucle de retardo, hemos reducido
el tamaño del programa considerablemente. El programa original tenía 120
bytes de tamaño. Ahora con el uso de la subrutina, hemos reducido el
programa a 103 bytes.
Cada vez que queramos hacer un retardo, ya sea cuando el LED esté
apagado o cuando esté encendido, simplemente llamamos a la subrutina de
retardo. Al final de la subrutina, el programa retorna a la línea
siguiente a la instrucción CALL.
En el ejemplo, encendemos el LED. Después llamamos a la subrutina.
Entonces el programa retorna para que podamos apagar el LED. Llamamos a
la subrutina de nuevo, y cuando la subrutina termina, el programa
retorna a la siguiente instrucción que ve, que es 'GOTO Inicio'.
LEER PUERTOS DE ENTRADA/SALIDA.
Hemos estado viendo cómo escribir en el Puerto A, para poder encender
y apagar el LED. Ahora vamos a ver cómo podemos leer los pines de E/S
de los puertos. Esto es para que podamos interactuar mediante un
circuito externo.
En los capítulos anteriores vimos que para configurar los puertos de
E/S, tenemos que cambiarnos del Banco 0 al Banco 1:
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STATUR equ 03h ; Dirección del Registro STATUS
TRISA equ 85h ; Dirección del Registro Puerto A
PORTA equ 05h ; Dirección del puerto A.
bsf STATUS,5 ; Cambia al Banco 1
Para configurar el pin de un puerto para que sea una salida, enviamos
un 0 al registro TRISA. Y para poner el pin como entrada, ponemos un 1
en el registro TRISA:
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movlw 01h ; Para configurar el pin 0 del puerto A...
movwf TRISA ; ... como entrada.
bcf STATUS,5 ; vuelve al Banco 0.
Ahora hemos puesto el bit 0 del puerto A como entrada. Lo que
necesitamos hacer ahora es comprobar si el pin está a nivel alto o a
nivel bajo.
Para ello, podemos usar una de estas dos instrucciones:
BTFSC y BTFSS.
La instrucción BTFSC significa "Haz una comprobación de bit
en el registro y bit que especificamos. Si es un 0, entonces
sáltate la siguiente instrucción".
La instrucción BTFSS significa "Haz una comprobación de bit
en el registro y bit que especificamos. Si es un 1, entonces
sáltate la siguiente instrucción".
Usaremos una u otra, dependiendo de cómo queramos que reaccione
nuestro programa, cuando lea la entrada. Por ejemplo, si
simplemente estamos esperando que la entrada sea 1, entonces
podríamos utilizar la instrucción BTFSS de este modo:
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; Aquí estaría nuestro código...
:
BTFSS PortA,0
Goto Inicio
;Continua por aquí...
:
En este caso el programa solo se moverá hacia 'Continua por aquí' si el bit 0 del puerto A se pone a 1.
Vamos ahora a escribir un programa con el que el LED parpadeará a
una velocidad, pero si accionamos un conmutador, parpadeará a la
mitad de velocidad. Estamos usando el mismo circuito que antes,
con un conmutador añadido al pin RA0 del PIC y a la línea de
alimentación positiva. Este es el esquema y seguidamente el
código:
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;**********************************************************;
; PROGRAMA LED3.asm FECHA: XX XXXXX 2022 ;
; Programa para hacer parpadear un LED y leer entrada ;
; Usa el puerto RA 1 (Pin 18) ;
; Revisión: 2.1 Programa para PIC16F48A ;
; Velocidad de Reloj: XTAL externo 4Mhz (1Mhz=1us) ;
; WatchDog = OFF Tipo Reloj: Cristal ;
; Autor: XMG Por: XANUR2001/ ACME 2022 ;
; Compilado en : MPLAB X IDE v2.05 (MICROCHIP) ;
; *********************************************************;
;
;*****Establecimiento de constantes *******
STATUS equ 03h ; Dirección del registro STATUS
TRISA equ 85h ; Dirección del registro Puerto A.
PORTA equ 05h ; Dirección del Puerto A.
CONTADOR1 equ 08h ; Primer contador para bucles de retardo.
CONTADOR2 equ 09h ; Segundo contador para bucles de retardo
;****Configuración del Puerto****
bsf STATUS,5 ; Cambiamos al banco 1
movlw 00h ; Ponemos pines del puerto A ...
movwf TRISA ; ...como salidas.
bcf STATUS,5 ; Y volvemos al Banco 0.
;
;****Encendido del LED ****
Inicio movlw 02h ; Encendemos el LED poniendo primero el valor...
movwf PORTA ;... en el registro W y después al puerto
;
;****Comprueba si el conmutador está cerrado ****
btfsc PORTA,0 ; Comprueba el valor del bit 0 del puerto A. Si =0, salta a la siguiente instrucción y continua normalmente.
call Retardo ; Si =1, añade un retardo extra.
;****Añadimos un retardo ****
call Retardo ; Llamada a subrutina.
;****Retardo terminado. Ahora apagamos el Led ****
movlw 00h ; Apaga el Led poniendo primero el valor en el registro W...
movwf PORTA ; y después lo pasa al Puerto A.
;****Comprueba si el conmutador sigue cerrado ****
btfsc PORTA,0 ; Comprueba el valor del bit 0 del puerto A. Si =0, salta a la siguiente instrucción y continua normalmente.
call Retardo ; Si =1, añade un retardo extra.
;****Añadimos otro retardo ****
call Retardo
;****Ahora volvemos al inicio del programa ****
goto Inicio ; Vuelve al Inicio.
;****Aquí está nuestra subrutina ****
Retardo
Bucle1 decfsz CONTADOR1,1 ; Este bucle hace el retardo para el encendido y apagado del LED.
goto Bucle1
decfsz CONTADOR2,1
goto Bucle1
return
;**** Termina el Programa ****
end
;Algunos compiladores necesitan esta instrucción. O por si acaso olvidamos poner la instrucción 'goto'.
Lo que hace el programa es encender el LED. Luego comprobar si el
conmutador está cerrado. Si está cerrado, entonces hacemos una
llamada extra a nuestra subrutina de retardo. De lo contrario solo
hace una llamada, dando el mismo retardo que anteriormente.
Lo mismo pasa cuando el LED está apagado. Si el conmutador no está
cerrado, entonces tenemos nuestros tiempos de encendido y apagado
como antes.
Bueno, de momento solo hemos hecho que el PIC haga parpadear un
LED. Después fuimos capaces de interactuar con nuestro PIC
añadiendo un conmutador, para modificar el ritmo de parpadeo. Y
con solo 10 de las 35 instrucciones del PIC 16F84.
OPERADORES LÓGICOS.
En el código que hemos hecho para el parpadeo del LED
realmente, lo que hacemos primero es cargar nuestro registro
W con 02h, después lo pusimos en nuestro registro
del puerto A para encender el LED. Para apagarlo, cargamos
W con 00h y después lo pusimos en nuestro registro
del puerto A. Y entre ambas rutinas, teníamos que llamar a una
subrutina de retardo para que pudiéramos ver el LED
parpadear.
Así que hemos tenido que mover dos conjuntos de datos dos veces
(una vez al registro W y después al PORTA) y
llamar a la subrutina dos veces (una vez para el encendido y
otra para el apagado).
Esto se puede hacer de una manera más eficiente, utilizando
operadores lógicos, concretamente, una instrucción llamada
XORWF. Esta instrucción, ejecuta una función
OR Exclusiva entre el registro W y el registro que
le pasamos como dato. Para más información sobre
OR Exclusiva, ver la entrada
https://blog-xanur.blogspot.com, pero esto es un resumen de su función:
La OR Exclusiva, la señal de salida se activa cuando tan
SOLO una de las señales de entrada se activa. Equivale a la suma
de dos productos lógicos, de las entradas contrapuestas:
Mantenemos el valor de A igual a 1, y hacemos
OR exclusiva entre él y el valor de la salida anterior,
la salida resultante conmuta:
Valor de salida actual => 0
OR-Ex con la salida y con 1 => 1; 1 es el nuevo valor de
salida.
OR-EX con la salida y con 1 => 0; 0 es el nuevo valor de
salida.
OR-Ex con la salida y con 1 => 1; 1 es el nuevo valor de
salida.
... así sucesivamente.
Así que, teniendo en cuenta esto, para encender y apagar el
LED, tan solo necesitamos dos líneas:
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MOVLW 02h
XORWF PORTA,1
Lo que estamos haciendo aquí es cargar nuestro registro
W con 02h. Después le hacemos una
OR exclusiva a este número que hay en W con lo
que quiera que esté en nuestro registro del puerto A. Si el
bit 1 es 1, cambiará a 0. Si el bit 1 es 0, cambiará a
1.
Así que, vamos a ver el código con esta modificación:
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; PROGRAMA LED4.asm FECHA: XX XXXXX 2022 ;
; Programa para hacer parpadear un LED ;
; Usa el puerto RA 1 (Pin 18) ;
; Revisión: 2.0 Programa para PIC16F48A ;
; Velocidad de Reloj: XTAL externo 4Mhz (1Mhz=1us) ;
; WatchDog = OFF Tipo Reloj: Cristal ;
; Autor: XMG Por: XANUR2001/ ACME 2022 ;
; Compilado en : MPLAB X IDE v2.05 (MICROCHIP) ;
; *********************************************************;
;
;*****Establecimiento de constantes *******
STATUS equ 03h ; Dirección del registro STATUS
TRISA equ 85h ; Dirección del registro Puerto A.
PORTA equ 05h ; Dirección del Puerto A.
CONTADOR1 equ 08h ; Primer contador para bucles de retardo.
CONTADOR2 equ 09h ; Segundo contador para bucles de retardo
;****Configuración del Puerto****
bsf STATUS,5 ; Cambiamos al banco 1
movlw 00h ; Ponemos pines del puerto A ...
movwf TRISA ; ...como salidas.
bcf STATUS,5 ; Y volvemos al Banco 0.
movlw 02h ; Configura W con 2h
;
;****Encendido y Apagado del LED ****
Inicio xorwf PORTA,1 ; Conmutación del estado del LED
;
;****Comprobación si el conmutador está cerrado ****
btfsc PORTA,0 ; Comprueba el valor del bit 0 del PUERTO A. Si =0 salta la siguiente instrucción y continua normalemnte.
call Retardo ; Si =1, añade un retardo extra.
;
;****Añadimos un retardo ****
call Retrado ; Llamada a la Subrutina.
;****Ahora volvemos al inicio del programa.
goto Inicio ; Vuelve al inicio
;
;****Subrutina para el retardo ****
Retardo
Bucle1 decfsz CONTADOR1,1 ; Este bucle hace el retardo para el encendido y apagado del LED.
goto Bucle1
decfsz CONTADOR2,1
goto Bucle1
return
;
;****Fin del Programa ****
end
; Algunos compiladores necesitan esta instrucción. O por si acaso olvidamos poner la instrucción 'goto'.
Con el uso simple instrucción para optimizar el código, hemos reducido el tamaño de nuestro programa a 99 bytes, de los 120 iniciales.
Una vez visto cómo implementar un operador lógico, vamos a ver y explicar los operadores lógicos disponibles en el PIC, esta vez sin ejemplo práctico.
AND
La función AND simplemente compara dos bits y produce un 1 si son iguales, y 0 si son diferentes. Equivale al producto lógico S = A · B y se corresponde con la siguiente tabla de la verdad:
Con respecto al PIC, tenemos dos modalidades para función AND. Estas son ANDLW y ANDWF.
- ANDLW nos permite hace una función AND con los contenidos del registro W, y un número que nosotros especifiquemos. Las sintaxis es:
ANDLW <número>
Donde <número> es con el que haremos AND a los contenidos de W. El resultado de la función AND serán almacenamos de vuelta en el registro W.
- ANDWF nos permite hacer una función AND con los contenidos del registro W y otro registro, como por ejemplo un puerto. Las sintaxis es:
ANDWF <registro>,d
Donde <registro> es en el que estamos interesados, por ejemplo PORTA, y d dice al PIC donde almacenar el resultado. Si d=0, el resultado se almacena en el registro W, y si d=1 el resultado se almacena en ese registro especificado.
Este es un ejemplo en el que comprueba el estado del PORTA, donde necesitamos ver si las entradas son 1100. Pondremos el resultado de vuelta en el registro W:
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movlw 1100 ANDWF 05h,0
Este segundo ejemplo, tan solo comprobará los contenidos del registro W:
1
ANDWF 1100 OR
La función OR llamada IOR, la cual es OR inclusiva. La función produce un 1 si cualquiera de los dos bits es 1, pero también si ambos bits son 1. Equivale a la suma lógica S = A + B y se corresponde con la siguiente tabla de la verdad:
Con respecto al PIC, tenemos la función IOR, la cual es OR inclusiva, que es la función OR. Esta hace la función OR con el contenido del registro W, y el resultado se coloca de nuevo en W.
OPERADORES ARITMÉTICOS.
En esta sección, vamos a ver los operadores disponibles en el PIC.
ADD
"Add" significa sumar, y esta función hace exactamente lo que dice, que es sumar dos números. Si el resultado de sumar dos números excede de 8 bits (255 en decimal), entonces se activará un flag o bandera, llamado CARRY, que es 1 bit localizado en el bit 0 de la dirección de memoria 03h de la memoria del PIC y se usa, para hacer la misma función en una suma de “me llevo una".
En este caso, el PIC dispone de dos modalidades de ADD, que son ADDLW y ADDWF.
- ADDLW suma el contenido del registro W, con un número que le especifiquemos. La sintaxis es:
ADDLW <número>
- ADDWF suma el contenido del registro W a cualquier otro registro que le especifiquemos. La sintaxis es:
ADDWF <registro>,d
Donde <registro> es el que queremos especificar, y d le dice al PIC donde almacenar el resultado. Si d=0, el resultado se almacena en el registro W, y si d=1 el resultado se almacena en ese registro especificado.
SUB
SUB es la abreviación del inglés “Substract”, que es sustraer. Así pues, esta función sustrae o resta un bit a otro. Igual que para la suma, esta también tiene dos modalidades: SUBLW y SUBWF. Y la sintaxis es exactamente la misma que para la función ADD.
INCREMENTO
En el caso de querer añadir 1 a un número en el PIC, podríamos utilizar la función ADD, y usar el número 1. El problema con esto es que primero tenemos que poner el número 1 en el registro W, y después utilizar el comando "ADDLW 1" para incrementarlo. Y si queremos añadir 1 a cualquier otro registro, la cosa se pone peor. Primero tenemos que poner el número 1 en el registro W, y después utilizar "ADDWF <registro>,1". Así que por ejemplo, para añadir 1 a la posición 0Ch, tendríamos que tener la siguiente sección de código:
1
2
movlw 01 addwf 0Ch,1
Por suerte, el PIC nos da la opción de una manera mejor de hacer esto. Utilizando la instrucción INCF. La sintaxis es:
INCF <registro>,d
Donde <registro> es un registro, o posición de memoria en la que estemos interesados, y d le dice al PIC donde almacenar el resultado. Si d=0, el resultado se almacena en el registro W, y si d=1 el resultado se almacena en ese registro especificado. Mediante el uso de esta instrucción, podemos hacer la mitad de código.
Existe otro comando de incremento. Es el INCFSZ. Este comando incrementará el registro que nosotros le especifiquemos, pero si el registro es igual a 0 después del incremento (esto ocurrirá cuando añadamos 1 a 255) entonces el PIC se saltará la siguiente instrucción:
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Bulce incfsz 0Ch goto Bucle::;Resto del programa...
En el ejemplo de código anterior, el registro de la posición de memoria OCh será incrementado en 1. Después la instrucción “goto” nos lleva de vuelta a nuestra etiqueta "Bucle", e incrementa OCh en 1 de nuevo. Y así sucesivamente, hasta que 0Ch sea igual a 255. En este momento, cuando incrementemos OCh en 1, 0Ch será igual a 0. Nuestra instrucción le dirá al PIC que se salte la siguiente instrucción, y por continúe con el resto del programa.
DNCREMENTO
La instrucción DECFSZ ya fue explicada en el capítulo de Bucles de Retardo, por lo que no incidiremos en ella.
COMPLEMENTO
La última instrucción de este grupo, lo que hace es invertir todos los bits de un registro que le especifiquemos. La sintaxis es:
COMF <registro>,d
Donde <registro> es el registro que deseamos invertir, y d le dice al PIC donde almacenar el resultado. Si d=0, el resultado se almacena en el registro W, y si d=1 el resultado se almacena en ese registro especificado.
A modo de ejemplo, si hacemos el complemento de 11001100, tendríamos algo así:
0Ch = 11001100
COMF 0Ch,1
0Ch = 00110011
En la siguiente publicación, continuaremos con las operaciones con Bits:
Microcontroladores Programables PIC (IV)
ENLACES.
Y a continuación, una serie de enlaces útiles sobre lo expuesto:
Hoja de características (Datasheet) del PIC 16F84A®:
Web del Fabricante Microchip®:
MPLAB de Microchip®:
Software PICKit2 Programmer (y otros recursos en Microchip):
NotePad++:
WinPic800:
IC-PROG:
Programador JDM, en Blog Xanur:
Programador PicKit, en Blog Xanur:
Electrónica Digital, en Blog Xanur:
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dudes en compartirla.
© Se permite reproducción total o parcial de este contenido, siempre y cuando se reconozca la fuente de información utilizada y se incluya el enlace a este artículo.
Equipo Xanur©2022.
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