Microchip: MPLAB X e MPLAB XC – parte 2

No artigo anterior apresentamos as ferramentas da Microchip para o desenvolvimento de projetos com sua linha de microcontroladores de 8 bits, a qual apresentamos no primeiro artigo dessa série.

Neste artigo vamos apresentar como criar um projeto desde o inicio utilizando a IDE MPLAB X juntamente com o compilador MPLAB XC8.

Explicaremos passo a passo como configurar o ambiente e, no final, apresentaremos um exemplo em linguagem C para piscar um LED utilizando o PIC12F675, assim como utilizar o simulador para debug do código desenvolvido.

Iniciando um novo projeto no MPLAB X

Para iniciar um novo projeto deve-se escolher a opção: File->New Project onde será aberta uma janela para escolha do tipo de projeto, conforme exibido na figura 1:

Selecione as opções Microchip Embedded -> Standalone Project e clique no botão Next.

O próximo passo será a escolha do microcontrolador alvo do seu projeto. No nosso caso vamos escolher o PIC12F675 para o nosso primeiro exemplo. Esse é um microcontrolador da família Mid-Range, fácil de achar no mercado, com poucos periféricos e recursos e bem interessante para entender a estrutura dos microcontroladores PIC. A figura 2 abaixo exibe a seleção do mesmo. Após a escolha clique no botão Next novamente.

A próxima janela será a escolha do debug header, como apresentado na figura 3. Em nosso caso não utilizaremos este recurso e deixaremos a opção None selecionada. Pressione o botão Next nessa janela.

Agora vamos escolher a ferramenta de DEBUG. Como este será apenas um exemplo para simulação, escolheremos a opção Simulator, conforme exibido na figura 4 a seguir:

Nesta janela é feita a seleção do compilador que será utilizado no projeto. Escolheremos a opção XC8, conforme figura 5 a seguir:

Por último, vamos dar um nome ao projeto e selecionar a pasta onde o mesmo será salvo. Dê um nome apropriado ao projeto e escolha um diretório para o mesmo, conforme figura 6 abaixo. Para finalizar clique no botão Finish:

Pronto! O nosso projeto foi criado e deverá exibir uma tela inicial conforme a figura 7 a seguir:

Criando o código fonte

Com a estrutura do projeto criada, é necessário criar o código fonte para o mesmo. Existem várias formas para criar o código fonte, porém vamos apresentar a forma mais fácil de fazer isso: utilizando a IDE MPLAB X. Para criar o código fonte em linguagem C, basta clicar com o botão direito do mouse no nome do projeto, e escolher a opção New -> C Source File, conforme exibido na figura 8 a seguir:

Será exibida uma janela para criar o novo código fonte em C, conforme figura 9. Vamos dar o nome de “main” para este arquivo e depois clicar em Finish:

Será aberto um arquivo em branco no editor de código fonte conforme Figura 10. Para iniciar a programação, vamos inserir as seguintes linhas de código:

A estrutura de código apresentada é o mínimo necessário para poder compilar o programa. A diretiva #include<xc.h> é necessária em todos os projetos com o compilador XC independente do microcontrolador utilizado no projeto. Nesse arquivo header, o compilador terá acesso às características do microcontrolador, como nome de registradores e demais estruturas. A função main() é a função principal do nosso código fonte.

Para que o microcontrolador PIC funcione corretamente, além da lógica do programa, é necessário também fazer a correta configuração dos Configurations bits, também conhecidos como Fuse bits. No MPLAB X existe uma interface gráfica que auxilia nessa tarefa. O acesso a esse recurso é feito em: Window -> PIC Memory Views -> Configurations Bits, conforme exibido na figura 11, a seguir:

Será aberta uma janela para a configuração dos bits, conforme exibido na figura 12 seguir:

Selecione as opções de Configurations bits conforme apresentados na figura 12. Este microcontrolador apresenta poucos bits de configuração, porém é necessária a correta seleção para que tudo funcione conforme o esperado. Após a configuração, pressione o botão Generate Source Code to Output, e será gerado o código, conforme figura 13:

O código gerado deverá ser inserido no código fonte do projeto. Para isso selecione e copie todo o código gerado e depois cole no código fonte, que deverá ficar da seguinte forma:

#include <xc.h>

// CONFIG
#pragma config FOSC = INTRCIO  // Oscillator Selection bits (INTOSC oscilLator: 
                               //I/O function on GP4/OSC2/CLKOUT pin, I/O function on GP5/OSC1/CLKIN)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = OFF      // Power-Up Timer Enable bit (PWRT disabled)
#pragma config MCLRE = OFF      // GP3/MCLR pin function select (GP3/MCLR pin function is digital I/O, MCLR internally tied to VDD)
#pragma config BOREN = OFF      // Brown-out Detect Enable bit (BOD disabled)
#pragma config CP = OFF         // Code Protection bit (Program Memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Code Protection bit (Data memory code protection is disabled)

void main(void)
{



}

Para fazer a compilação do projeto existem algumas formas dentro do MPLAB X, porém há também ícones para rápido acesso a essa função. A figura 14 exibe esses ícones. Pressione o ícone Build Project.

Exemplo

Para teste e simulação do nosso projeto, vamos fazer um exemplo para piscar um LED. O esquema elétrico na figura 15 servirá como base para nossa aplicação. Note que temos um LED ligado ao pino GP5, com o devido resistor para limitação de corrente:

O nosso exemplo ligará e desligará o LED em intervalos de 1 segundo. Para isso precisamos digitar a seguinte sequência de código em nosso projeto:

#include <xc.h>

// CONFIG
#pragma config FOSC = INTRCIO   // Oscillator Selection bits (INTOSC oscillator: I/O function on GP4/OSC2/CLKOUT pin, 
                                // I/O function on GP5/OSC1/CLKIN)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = OFF      // Power-Up Timer Enable bit (PWRT disabled)
#pragma config MCLRE = OFF      // GP3/MCLR pin function select (GP3/MCLR pin function is digital I/O, MCLR internally tied to VDD)
#pragma config BOREN = OFF      // Brown-out Detect Enable bit (BOD disabled)
#pragma config CP = OFF         // Code Protection bit (Program Memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Code Protection bit (Data memory code protection is disabled)

#define _XTAL_FREQ 4000000      //define para utilizar funções de tempo

void main(void)
{
  GPIO	= 0x00;                 //desliga todos os pinos
  TRISIObits.TRISIO5 = 0;       //configura GPIO5 como saída
  CMCON	= 0x07;                 //desliga o comparador analógico

  while(1)                      //loop principal
  {
      GPIObits.GP5 = ~GPIObits.GP5;  //inverte estado lógico do pino do LED
      __delay_ms(1000);              //aguarda 1 seg
  }
}

Note que o código apresentado acima está dividido em 3 partes. Na primeira parte temos a inclusão dos arquivos externos através da diretiva #include. Temos também as configurações dos bits para o correto funcionamento do microcontrolador através das diretivas #pragma. Temos ainda a definição de uma constante, _XTAL_FREQ, através da diretiva #define. Esta constante é necessária para o uso da macro de temporização __delay_ms(). O valor definido deve ser igual ao valor a frequência, em Hz, do oscilador principal do microcontrolador. A seguir é exibido o código de criação dessa macro, que encontra-se no arquivo pic.h, dentro da pasta include, no diretório de instalação do XC8:

/****************************************************************/
/* Built-in delay routine					*/
/****************************************************************/
#pragma intrinsic(_delay)
extern __nonreentrant void _delay(unsigned long);
// NOTE: To use the macros below, YOU must have previously defined _XTAL_FREQ
#define __delay_us(x) _delay((unsigned long)((x)*(_XTAL_FREQ/4000000.0)))
#define __delay_ms(x) _delay((unsigned long)((x)*(_XTAL_FREQ/4000.0)))
#endif

Outra parte do código encontra-se na função main(), onde estão as configurações do registradores de funções especiais (SFR). Inicialmente foram desligados todos os pinos, através do registrador GPIO. Para que se possa utilizar o pino GP5 como saída, configurou-se o bit TRISIO5 do registrador TRISIO com o nível lógico ‘0’. A última configuração foi desligar o comparador analógico para que não interferisse no funcionamento dos pinos de I/O digitais, já que não foi utilizada a função de comparação.

A última parte é o loop principal do programa dentro do laço while(). Note a presença de um loop infinito, pois a condição sempre será verdadeira, igual a 1. Nesse loop o estado do pino é invertido a cada segundo. Para inversão do estado utilizou-se o operador ~ (not, bit a bit) e para temporização a função __delay_ms(), que aguarda o tempo passado em milissegundos baseada na frequência definida em _XTAL_FREQ, que no caso foi 4MHz.

Após a compilação deverá ser exibida a mensagem da figura 16, a seguir:

Simulação

Para Debugar/Simular nosso projeto, deve-se clicar no ícone Debug main Project, veja o ícone na figura 17:

Após alguns segundos será iniciada a simulação com a parada na primeira linha da função main(), conforme exibido na figura 18:

Para simular passo a passo seu projeto, use os botões de Debug que são exibidos na figura 19 a seguir:

Outro recurso interessante da simulação é a visualização de registradores e variáveis durante cada passo, sendo possível mudar os seus valores durante a simulação. Para acessar esse recurso basta acessar: Window -> Debugging. Confira figura 20,  para ver esse caminho:

Conclusão

O MPLAB X, juntamente com o compilador XC, são ótimas ferramentas para o desenvolvimento de projetos com os microcontroladores PIC. Conforme apresentado nesta série de artigos, essas ferramentas vieram para agilizar o processo de desenvolvimento, substituindo a antigo MPLAB IDE e apresentando um ótimo compilador C integrado. O desenvolvedor possui agora ótimos recursos com a possibilidade de trabalhar em diferentes sistemas operacionais e com facilidade de configuração dos projetos.

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