Descripción: Archivo PDF que explica la elaboracion de retardos por software para PIC en lenguaje ensamblador de manera ...
2009 GRUPO ESTUDIANTIL INVENTRONICA Joel Oswaldo Campos Pérez
[CURSO BÁSICO DE PIC RETARDOS POR SOFTWARE] En este segmento se abordara el tema de retardos por software en ensamblador, se aprenderá la estructura de un retardo, el uso de subrutinas y trucos que facilitaran la utilización de retardos en cualquier programa.
Curso básico de PIC
Retardos por software
Contenido: 1) Retardos por software………………………..3 1.1 Ejemplos……………………………………..5 1.2 Preguntas y Respuestas……………….6 2) Bucles anidados…………………………………..7 2.1 Ejemplos………………………….…………..8 2.2 Ejercicio…………………………….…………9 3) Retardos como subrutinas………….……..10 4) Retardos como supresores de ruido…..11 5) Trucos………………………….…………………….12 6) Practicas para compilar y probar……….13
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Retardos por software
A menudo es necesario que nuestros programas usen demoras o retardos, por ejemplo, si deseamos hacer parpadear un led cada segundo evidentemente necesitaremos usar un retardo de 1s. Los retardos son prácticamente omnipresentes en nuestros programas. Y hay dos formas de hacerlos: -Por software -Por TMR0 Retardo por Software Los retardos por Software consisten en que el pic se quede “enciclado” durante un tiempo. Es decir, es necesario usar uno o varios contadores que deberán ser decrementados, cuando dichos contadores lleguen a 0 habrá concluido el retardo. Ejemplo con flujo-grama:
Inicio de retardo
CONTA_1 n
NO CONTA_1 (CONTA_1 – 1) CONTA_1 = 0 ?
SI
FIN
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Observe en el diagrama anterior como a una variable CONTA_1 se le asigna un numero n, posteriormente esta variable se decrementa y se pregunta si ha llegado a 0, si no ha llegado a 0 entonces se vuelve a decrementar, y asi sucesivamente hasta que llegue a 0 en cuyo caso es el FIN del retardo. El programa se quedo “perdiendo el tiempo” encilado dando vueltas n veces. Veamos la traducción a ensamblador, para esto consideremos que n=100.
Inicio_retardo
;etiqueta para dar nombre al retardo
movlw
d’100’
; W 100
movwf
CONTA_1
; CONTA_1 W
decfsz
CONTA_1,F
; CONTA_1 CONTA_1 -1 y salta si ya llego a 0
goto
$-.1
;NO ha llegado a 0, entonces vuelve a decrementar
------
--------
;SI llego a 0 entonces FIN del retardo,sigue el programa
Observe que tenemos una instrucción nueva decfsz, esta instrucción es equivalente a decir: Decrementa el registro f y salta si ha llegado a 0 Es una instrucción muy útil y sumamente utilizada principalmente en procesos que se repiten n numero de veces, tales como lo son los retardos. Muy bien, en este punto entendemos el concepto de un retardo por software, sin embargo surge una duda obvia e importante: ¿Cómo calculo el tiempo que durará un retardo? Muy bien, observemos esta parte del código ensamblador: decfsz
CONTA_1,F
; CONTA_1 CONTA_1 -1 y salta si ya llego a 0
goto
$-.1
;NO ha llegado a 0, entonces vuelve a decrementar
Nótese que esta parte es la que se ejecuta n veces hasta que CONTA_1 llega a 0, asi que solo debemos saber cuánto tardan en ejecutarse estas dos instrucciones, luego lo multiplicamos por n y el resultado es el tiempo que dura el retardo. La instrucción decfsz dura 1us y la instrucción goto dura 2us, asi que entre ambas duran 3uS, asi pues el retardo durará:
Retardo = 3uS x n
si n= 100 entonces
Retardo = 300uS
Nota: La parte del código que se ejecuta repetitivamente hasta que CONTA_1 llega a 0 se llama BUCLE.
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EJEMPLO: Deseamos hacer un retardo de 100uS, entonces usamos el mismo código: Inicio_retardo
;etiqueta para dar nombre al retardo
movlw
d’n’
;Wn
movwf
CONTA_1
; CONTA_1 W
decfsz
CONTA_1,F
; CONTA_1 CONTA_1 -1 y salta si ya llego a 0
goto
$-.1
;NO ha llegado a 0, entonces vuelve a decrementar
------
--------
;SI llego a 0 entonces FIN del retardo,sigue el programa
Solo que ahora no sabemos cuánto valdrá n. Para calcular n usamos la formula anterior: Retardo = n x 3uS Despejamos n y tenemos: n = Retardo / 3uS n = 100uS / 3uS = 33.333… Entonces sabemos que debemos cargar a la variable CONTA_1 con el numero 33 para lograr un retardo aproximado a 100uS: Retardo = n x 3us = 33 x 3us = 99uS.
EJEMPLO 2: Deseamos hacer un retardo de 100uS, para esto ahora hacemos un pequeño cambio al código en ensamblador del retardo: Inicio_retardo
;etiqueta para dar nombre al retardo
movlw
d’100’
; W 100
movwf
CONTA_1
; CONTA_1 W
decfsz
CONTA_1,F
; CONTA_1 CONTA_1 -1 y salta si ya llego a 0
goto
$-.2
;NO ha llegado a 0, entonces salta 2 instrucciones atras
------
--------
;SI llego a 0 entonces FIN del retardo,sigue el programa
nop
Observe que ahora tenemos una instrucción nueva: nop, esta instrucción dura 1uS y la operación que realiza es nula, es decir, no hace nada, entonces ¿para que la usamos? Observe esta parte del código: nop decfsz
CONTA_1,F
; CONTA_1 CONTA_1 -1 y salta si ya llego a 0
goto
$-.2
;NO ha llegado a 0, entonces salta 2 instrucciones atras
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Note que esta parte del código es la que se repite n veces hasta que CONTA_1 llegue a 0 (bucle). El bucle ahora tiene 3 instrucciones: nop (1uS), decfsz (1uS) y goto (2uS), que entre las tres suman 4uS, entonces la fórmula para nuestro retardo cambio: Retardo = 4uS x n Despejamos n y tenemos: n = Retardo / 4uS n = 100uS / 4uS = 25 Vemos como usando la instrucción nop el numero que cargamos a CONTA_1 es más exacto y menor. Se puede ver la utilidad de esta instrucción que aparentemente era ociosa.
PREGUNTAS: 1) Realice un retardo que dure 1mS 2) ¿Cuanto es el Tiempo máximo que se genera sin la instrucción nop y cuanto con la instrucción nop de los ejemplos anteriores? 3) ¿Es posible generar un retardo mayor agregando mas instrucciones nop? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Respuestas 1) Inicio_retardo
;etiqueta para dar nombre al retardo
movlw
d’250’
; W 250
movwf
CONTA_1
; CONTA_1 W
decfsz
CONTA_1,F
; CONTA_1 CONTA_1 -1 y salta si ya llego a 0
goto
$-.2
;NO ha llegado a 0, entonces salta 2 instrucciones atras
------
--------
;SI llego a 0 entonces FIN del retardo,sigue el programa
nop
n = Retardo / 4 uS
n = 1000uS / 4uS = 250
2) Sin el nop = 765uS, con el nop = 1025uS. 3) Si es posible generar retardos más grandes de esa manera paro hay métodos más efectivos para hacer retardos prolongados.
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Bucles anidados Como hemos visto el retardo máximo que se puede generar de las formas enunciadas anteriormente son apenas mayores a 1mS. Para generar retardos mucho mayores necesitamos usar BUCLES ANIDADOS. Estos bucles anidados consiten generar un Retardo base que se repetirá n veces, el retardo base se hace de la manera anteriormente mencionada usando un bucle que llamamos bucle interno, y al repetir este retardo base n veces estamos formando un bucle mayor o bucle externo. Veamos el ejemplo en flujo-grama:
Inicio de retardo
CONTA_2 m
CONTA_1 n
NO CONTA_1CONTA_1-1 CONTA_1=0?
CONTA_2 (CONTA_2 – 1)
NO
CONTA_2 = 0 ?
SI
FIN
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Observe como primero se carga a la variable CONTA_2 con m, luego CONTA_1 se carga con n, luego se decrementa CONTA_1 hasta que llegue a 0 en cuyo caso decrementa CONTA_2, si CONTA_2 no es 0 entonces vuelve a cargar CONTA_1 con n y se vuelve a repetir el ciclo de decrementar CONTA_1 hasta 0, el ciclo se repite m veces hasta que CONTA_2 llegue a 0 en cuyo caso será el fin del retardo. Recuerde que la fórmula para el retardo simple de un solo bucle usando la instrucción nop era: Retardo = n x 4uS Utilizando dos bucles anidados la fórmula del retardo sería la siguiente: Retardo = m x (n x 4uS) Muy simple verdad. Veamos como se traduce a ensamblador:
Inicio_retardo movlw
d’m’
;Wm
movwf
CONTA_2
; CONTA_2 W
movlw
d’n’
;Wn
movwf
CONTA_1
;CONTA_1W
nop
;no opera
decfsz
CONTA_1,F
;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0
goto
$-.2
;NO es 0, entonces salta al nop
decfsz
CONTA_2,F
;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0
goto
$-.6
;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1
------
--------
;Si es 0, entonces fin del retardo
EJEMPLO: Realizar un retardo de 10mS. Recuerde que para un retardo de 1 mS usábamos un retardo simple de un bucle y la variable CONTA_1 le asignábamos 250: Retardo interno= 4uS x 250 = 1000uS = 1mS Usaremos este retardo como reatrdo base y lo repetiremos 10 veces para hacer un retardo final de 10ms: Retardo = m x (4uS * 250) = 10 x (1mS) = 10mS Es decir, m = 10 y n = 250, con eso logramos el retardo de 10mS
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Retardo de 10mS en ensamblador: Inicio_retardo movlw
d’10’
;Wm
movwf
CONTA_2
; CONTA_2 W
movlw
d’250’
;Wn
movwf
CONTA_1
;CONTA_1W
nop
;no opera
decfsz
CONTA_1,F
;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0
goto
$-.2
;NO es 0, entonces salta al nop
decfsz
CONTA_2,F
;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0
goto
$-.6
;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1
------
--------
;Si es 0, entonces fin del retardo y sigue con el programa
EJERCICIO: Genere el código para hacer un retardo de 1 segundo. Solución: 1 segundo = 1000 mS, notamos de inmediato que será necesario un tercer bucle ya que el numero 1000 no podrá ser cargado al CONTA_2 ya que supera el máximo de 255. Asi que nuestra formula con un tercer bucle seria así: Retardo = p x ( m x (n x 4uS) ) O bien: Retardo = CONTA_3 x ( CONTA_2 x (CONTA_1 x 4uS) )
Inicio_retardo movlw movwf movlw movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto decfsz goto ------
d’10’ CONTA_2 d’100’ CONTA_2 d’250’ CONTA_1 CONTA_1,F $-2 CONTA_2,F $-6 CONTA_3,F $-10 --------
;Wm ; CONTA_3 W ;Wm ; CONTA_2 W ;Wn ;CONTA_1W ;no opera ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 ;NO es 0, entonces salta al nop ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;Si es 0, entonces fin del retardo y sigue con el programa
Retardo = 10 x (100 x (1mS)) = 1000mS = 1 segundo Curso básico de microcontroladores –
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Note la facilidad para hacer retardos, Es muy conveniente usar retardos base redondos con base en 10 es decir, que el retardo base sea de 1mS o 10mS etc para que solo se repita n veces para calcular y obtener los retardos que deseemos fácilmente y no tener que calcular tanto.
Retardos como subrutinas Supongamos que deseamos hacer un programa para un led parpadeante, que encienda y apague cada 1 segundo. El código en ensamblador seria asi:
Inicio_principal bsf
LED
;encendemos el LED
call
Retardo_1s
;Llamamos a la subrutina Retardo_1s
bcf
LED
;apagamos el LED
call
Reatrdo_1s
;llamamos a la subrutina Retardo_1s
goto
Inicio_principal
;Subrutina Retardo_1s
Retardo_1s movlw movwf movlw movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto decfsz goto return
;Repetimos el ciclo
d’10’ CONTA_2 d’100’ CONTA_2 d’250’ CONTA_1 CONTA_1,F $-.2 CONTA_2,F $-.6 CONTA_3,F $-.10
;Wm ; CONTA_3 W ;Wm ; CONTA_2 W ;Wn ;CONTA_1W ;no opera ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 ;NO es 0, entonces salta al nop ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;Si es 0, entonces fin del retardo y regresa
Las subrutinas son segmentos de código que se pueden ejecutar cada vez que el programa principal las llame y cuando terminen de ejecutarse regresan a la siguiente posición de donde fueron llamadas. La instrucción que las manda a llamar es CALL y la instrucción que regresa a la siguiente posición de donde fueron llamadas es RETURN. Las subrutinas deben tener un nombre para poder ser llamadas. Son una herramienta muy útil que ahorra espacio de memoria y facilita la programación.
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Retardos como supresores de rebote Sabemos que los elementos mecánicos como los pulsadores producen un efecto llamado rebote. Cuando se presiona un botón este no se cierra idealmente, sino que antes de cerrarse completamente “rebota” produciendo varios pulsos antes de cerrarse completamente. El efecto de rebote suele durar menos de 20 ms. Los pulsos falsos debido al rebote suelen ser un problema si se desea hacer un contador, ya que cuando se pulsa el botón para incrementar el contador el contador no se incrementa en 1, sino en varias unidades, ¿Por qué? Pues porque cuenta los pulsos falsos producidos por el rebote. Los retardos son útiles supresores de rebote. Cuando se pulsa un botón se llama a un retardo de aproximadamente 20ms, después del retardo de 20ms continua el programa, de esta manera los pulsos de rebote no desaparecen pero son completamente omitidos. EJEMPLO:
Explorar_boton BTFSS GOTO CALL INCF MOVF MOVWF GOTO
Retardo_20ms movlw movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto return
PUSH explorar_boton Retardo_20ms CONTADOR,F CONTADOR,W PORTB explorar_contador
d’20’ CONTA_2 d’250’ CONTA_1 CONTA_1,F $-.2 CONTA_2,F $-.6
;exploramos el boton ;no se presiono, entonces sigue explorarndo ;si se pulso, entonces demora de 20ms ;incrementa la variable CONTADOR ;enviamos CONTADOR a PORTB para ver cuenta ;repetir el ciclo
;Wm ; CONTA_2 W ;Wn ;CONTA_1W ;no opera ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 ;NO es 0, entonces salta al nop ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;Si es 0, entonces fin del retardo y sigue con el programa
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TRUCOS Existe un truco muy util llamado multiplicación de retardos base. Este truco consiste en usar uno o unos pocos retardos base y solo invocarlos y multiplicarlos por X para tener tantos retardos como queramos. Asi se puede hacer un retardo base de 1ms y generar cuando queramos retardos desde 1ms hasta 255ms sin necesidad de hacer 255 retardos diferentes. La formula que usaríamos seria la siguiente: Retardo = W X Retardo_base Por ejemplo, si se desea un retardo de 10 ms solo se haría lo siguiente: movlw call
d’10’ Retardo_x1ms
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ejemplo: . . movlw call . . Retardo_x1ms movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto
d’10’ ;W10 Retardo_x1ms ;Asi tendriamos un retardo de 10 x 1mS = 10mS
CONTA_2 d’250’ CONTA_1 CONTA_1,F $-.2 CONTA_2,F
; subrutina Retardo x 1 ms ; CONTA_2 10 ; W 250 ;CONTA_1W ;no opera ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 ;NO es 0, entonces salta al nop ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0
$-.6
return Lo que hace lo anterior es primero mover a W el 10, luego llama al reatardo, en donde a CONTA_2 se le asigna lo que tiene W, como el retardo base es de 1ms entonces el retardo total es W x 1ms. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Podemos hacer 5 retardos base de 1ms de 10ms de 100ms de 1seg y de 10seg y asi hacer combinaciones para poder hacer todos los retardos posibles desde 1ms hasta 2550 segundos. Por ejemplo, si deseamos un retardo de 362ms entonces escribiríamos lo siguiente: movlw call movlw call
d’3’ Retardo_x100ms d’62’ Retardo_x1ms
;Retardo de 3 x 100ms = 300ms ;Retardo de 62 x 1ms = 62ms
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PRACTICAS DE EJEMPLO PARA COMPILAR Y PROBAR:
LED PARPADEANTE: Enciende y apaga un led conectado a RB0 con una duración de 1 segundo. list p=16f877a ; list directive to define processor #include ; processor specific variable definitions __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_OFF & _XT_OSC & _WRT_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF CBLOCK CONTA_1 CONTA_2 CONTA_3 ENDC #define LED ORG Goto ORG
0X20
PORTB,0
;definimos las variables que usaremos
;definimos PORTB,0 con el nombre LED para facilitar el programa
0 inicio 5
Inicio Bsf Bcf Movlw Movwf Clrf Bcf
STATUS,RP0 STATUS,RP1 d’7’ ADCON1 TRISB STATUS,RP0
;Vamos al banco 1 para configurar puertos
;Limpiamos TRISB, es decir, PORTB todo como salidas ;Regresamos al banco 0 de trabajo.
Inicio_principal Bsf Call BCF Call Goto
LED Retardo_1s LED Retardo_1s Inicio_prinicpal
;encendemos led ;esperamos 1 segundo ;apagamos led ;esperamos 1 segundo ;repetimos el ciclo
Retardo_1s movlw movwf movlw movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto decfsz goto return
d’10’ ;Wm CONTA_2; CONTA_3 W d’100’ ;Wm CONTA_2; CONTA_2 W d’250’ ;Wn CONTA_1;CONTA_1W ;no opera CONTA_1,F ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 $-.2 ;NO es 0, entonces salta al nop CONTA_2,F ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 $-.6 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 CONTA_3,F ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 $-.10 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;Si es 0, entonces fin del retardo y regresa
;Asignamos 7 a ADCON1, es decir, todas digitales
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LED PARPADEANTE 2: Enciende un led el 20% del tiempo, el led conectado a RB0. Periodo de 1 segundo, frecuencia de 1Hz. Usando el truco de multiplicación de retardo base. list p=16f877a ; list directive to define processor #include ; processor specific variable definitions __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_OFF & _XT_OSC & _WRT_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF CBLOCK CONTA_1 CONTA_2 CONTA_3 ENDC #define LED ORG Goto ORG
0X20
PORTB,0
;definimos las variables que usaremos
;definimos PORTB,0 con el nombre LED para facilitar el programa
0 inicio 5
Inicio Bsf Bcf Movlw Movwf Clrf Bcf
STATUS,RP0 STATUS,RP1 d’7’ ADCON1 TRISB STATUS,RP0
;Vamos al banco 1 para configurar puertos ;Asignamos 7 a ADCON1, es decir, todas digitales ;Limpiamos TRISB, es decir, PORTB todo como salidas ;Regresamos al banco 0 de trabajo.
Inicio_principal Bsf Movlw Call BCF Movlw Call Goto
LED d’2’ Retardo_x100ms LED d’8’ Retardo_x100ms Inicio_prinicpal
Retardo_x100ms movwf movlw movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto decfsz goto return
CONTA_2; CONTA_3 W d’100’ ;Wm CONTA_2; CONTA_2 W d’250’ ;Wn CONTA_1;CONTA_1W ;no opera CONTA_1,F ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 $-.2 ;NO es 0, entonces salta al nop CONTA_2,F ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 $-.6 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 CONTA_3,F ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 $-.10 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;Si es 0, entonces fin del retardo y regresa
;encendemos led ;esperamos 200ms ;apagamos led ;esperamos 800 ms ;repetimos el ciclo
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CONTADOR: Incrementa un contador binario que se visualiza en PORTB presionando un botón conectado a RA0. list p=16f877a ; list directive to define processor #include ; processor specific variable definitions __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_OFF & _XT_OSC & _WRT_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF CBLOCK CONTA_1 CONTA_2 ENDC #define PUSH ORG Goto ORG
0X20
PORTA,0
;definimos las variables que usaremos
;definimos PORTA,0 con el nombre PUSH para facilitar el programa
0 inicio 5
Inicio Bsf Bcf Movlw Movwf Clrf Bcf
STATUS,RP0 STATUS,RP1 d’7’ ADCON1 TRISB STATUS,RP0
;Vamos al banco 1 para configurar puertos ;Asignamos 7 a ADCON1, es decir, todas digitales ;Limpiamos TRISB, es decir, PORTB todo como salidas ;Regresamos al banco 0 de trabajo.
explorar_boton BTFSS GOTO CALL INCF MOVF MOVWF GOTO
PUSH explorar_boton Retardo_20ms CONTADOR,F CONTADOR,W PORTB explorar_boton
Retardo_20ms movlw movwf movlw movwf nop decfsz goto decfsz goto return
d’20’ ;Wm CONTA_2; CONTA_2 W d’250’ ;Wn CONTA_1;CONTA_1W ;no opera CONTA_1,F ;CONTA_1CONTA_1-1 y salta si llego a 0 $-.2 ;NO es 0, entonces salta al nop CONTA_2,F ;SI es 0, entonces CONTA_2CONTA_2 -1 y salta si llega a 0 $-.6 ;No es 0, entonces regresa a cargar conta_1 ;Si es 0, entonces fin del retardo y regresa
;exploramos el boton ;no se presiono, entonces sigue explorarndo ;si se pulso, entonces demora de 20ms ;incrementa la variable CONTADOR ;enviamos CONTADOR a PORTB para ver cuenta ;repetir el ciclo
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Aclaración de dudas respecto al tema tratado en este trabajo al correo:
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