Prof. Rodrigo Ramos

Mdulo CCP

Microcontroladores & Microprocessadores

MCU & MPU ESTRUTURA BSICA DE UM PROGRAMA EM LINGUAGEM C

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Mdulo CCP (Capture/Compare/PWM)

MCU & MPU

Introduo

Mdulos usados para medio e controle de sinais temporais baseados em largura de pulsos.

Formado por registrador de 16 bits, operando como: Registrador de captura Registrador de comparao Registrador de ciclo de trabalho (duty

cycle) no modo PWM

MDULO CCP

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MCU & MPU

Introduo

No PIC16F877A, existem dois mdulos CCP1 e CPP2, que operam de forma idntica, exceto pelo Special Event Trigger.

Divididos nos registradores de 8 bits CCPRxL e CCPRxH, onde x 1 ou 2.

Special Event Trigger gerado no modo comparao quando h concordncia entre os valores do Timer1 e do CCPRx. Resseta Timer1 nos mdulos 1 e 2; Pode comear converso A/D no mdulo 2.

MDULO CCP

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MCU & MPU

Introduo

CCPxCON: Registrador de controle de operao

Recursos de Temporizadores:

MDULO CCP

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MCU & MPU

Introduo

MDULO CCP

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Registradores de Controle CCP1CON e CCP2CON (endereos 17h e 1Dh) Bits 3-0 (bit CCPxM3: CCPxM0 bits de seleo de modo de operao) Estes bits selecionam o modo como operaro os blocos CCP1 e CCP2.

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Introduo

MDULO CCP

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0000 = Modos Captura/Comparao/PWM desligados (reseta mdulo

CCPx )

0100 = Modo captura, a cada transio negativa (10)

0101 = Modo captura, a cada transio positiva (01)

0110 = Modo captura, a cada 4 transies positivas (10)

0111 = Modo captura, a cada 16 transies positivas (10)

1000 = Modo comparao, seta pino de sada (bit CCPxIF setado)

1001 = Modo comparao, reseta pino de sada (bit CCPxIF setado)

1010 = Modo comparao, gera interrupo (bit CCPxIF setado, pino

CCPx no afetado)

MCU & MPU

Introduo

MDULO CCP

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1011 = Modo comparao, ativa Special Event trigger(bit CCPxIF setado, pino CCPx no afetado); CCP1 resseta TMR1; CCP2 resseta TMR1 e inicia uma converso A/D (se mdulo A/D habilitado). 11xx = Modo PWM Bits 5-4 (bits CCPxX:CCPxY bits menos significativos do PWM) Estes bits representam os dois bits menos significativos do valor de duty-cycle do sinal PWM. Modo Captura: No usado Modo Comparao: No usado Modo PWM: Dois bits LSB do duty-cycle do sinal PWM. Os oito MSBs so gravados no registrador CCPRxL.

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Mdulo de Captura

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Captura Espera que um evento ocorra em um pino especfico do

MCU; Eventos:

A cada borda de descida do sinal; A cada borda de subida do sinal; A cada 4 borda de subida do sinal; A cada 16 Borda de subida do sinal.

Evento configurado atravs de CCPxCON Timer1 deve operar no modo temporizador ou contador

sncrono Pinos RC1/CCP2 ou RC2/CCP1 devem ser configurads

como entrada.

MDULO CCP

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MCU & MPU

Captura Quando o evento ocorre, os 16 bits do TMR1

so capturados e colocados em CCPRxH:CCPRxL. Flag CCPxIF setado. Ocorrncia de novo evento sobrescreve CCPRx.

MDULO CCP

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MCU & MPU

Captura

MDULO CCP

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Em quais situaes devo usar esse mdulo? Situaes onde necessrio medir o tempo

percorrido entre dois eventos consecutivos.

Exemplo: Acelermetros: variam o duty cycle de uma

onda quadrada proporcionalmente acelerao do sistema que est sendo medido.

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Captura

MDULO CCP

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Exemplo: Para um clock de 4 MHz, com pre-escalonador do Timer 1 em 1:1, teremos uma freq. de operao de 1 MHz, ou cada incremento do Timer 1 ocorrer a cada 1 us. Assim, se aps uma captura o valor no par de registradores CCPR1L:CCPR1H for igual a 100010, significa que o perodo do sinal aplicado ao pino RC2/CCP1 de 1 ms.

MCU & MPU

Captura

1. Configure os bits de controle CCPxCON para capturar a cada borda de subida;

2. Configure o prescaler do TMR1 levando TMAX em considerao; portanto. sem deixar que o mesmo atinja overflow;

3. Habilite a interrupo de CCP (CCPxIE bit)

MDULO CCP

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Medindo o perodo de uma onda quadrada

MCU & MPU

Captura

4. Quando uma interrupo CCP ocorrer: a) Subtraia o tempo armazenado (t1) do tempo

capturado (t2) e armazene-o. Use o flag do TMR1 para sinalizar overflow;

b) Armazene o t2; c) Ressete o flag do TMR1;

5. O resultado obtido em 4(a) o perodo desejado.

MDULO CCP

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Medindo o perodo de uma onda quadrada

MCU & MPU

Captura

1. Configure os bits de controle CCPxCON para capturar a cada evento de borda de subida;

2. Configure o prescaler do TMR1 considerando WMAX (largura mxima) sem permitir que o mesmo atinja overflow;

3. Habilite a interrupo de CCP (CCPxIE bit).

MDULO CCP

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Medindo largura de pulsos

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Captura

4. Quando uma interrupo CCP ocorrer: a) Armazene t1;

5. Configure CCPxCON para capturar a cada evento de borda de descida;

6. Quando uma interrupo CCP ocorrer: a) Subtraia o tempo capturado (t2) do tempo armazenado

(t1) e armazene-o; b) Use o flag do TMR1 para sinalizar overflow; c) Ressete o flag do TMR1.

MDULO CCP

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Medindo largura de pulsos

MCU & MPU

Captura

Configure os bits de controle CCPxCON para capturar a cada evento de borda de subida;

Configure o prescaler do TMR1 considerando TMAX (perodo mximo), sem permitir que o mesmo atinja overflow;

Habilite a interrupo de CCP (CCPxIE bit);

MDULO CCP

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Medindo o Duty cycle

MCU & MPU

Captura

4. Quando uma interrupo CCP ocorrer: a) Armazene t1;

5. Configure CCPxCON para capturar a cada evento de borda de descida;

6. Quando uma interrupo CCP ocorrer: a) Subtraia o tempo capturado (t2) do tempo

armazenado (t1) e armazene-o; b) Use o flag do TMR1 para sinalizar overflow; c) Ressete o flag do TMR1.

MDULO CCP

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Medindo o Duty cycle

MCU & MPU

Captura

7. Configure os bits de controle CCPxCON para capturar a cada evento de borda de subida;

8. Configure o prescaler do TMR1 considerando TMAX (perodo mx.), sem permitir que o mesmo atinja overflow;

9. Habilite a interrupo de CCP (CCPxIE bit); 10. Quando uma interrupo CCP ocorrer:

a) Armazene t3; b) Subtraia o tempo armazenado (t3) do tempo capturado (t2) e

armazene-o; c) Use o flag do TMR1 para sinalizar overflow.

11. Divida o tempo armazenado em 10 b) por 6 a) para obter o duty cycle (W/T).

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Medindo o Duty cycle

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Mdulo de Comparao

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Comparao

Nesse mdulo, o valor do registrador CCPRx comparado com o registrador do TMR1;

Quando uma coincidncia ocorre, o pino RC1/CCP2 ou RC2/CCP1 ficam: Em nvel lgico 1; Em nvel lgico 0; Fica inalterado;

Tudo vai depender da programao de CCPxCON; Pinos RC1 e/ou RC2 devem ser configurados como

sada. CCPxCON configura o nvel do pino CCPx; O flag CCPxIF setado quando a coincidncia ocorre,

podendo gerar uma interrupo se habilitada.

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Comparao

MDULO CCP

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MCU & MPU

Comparao

MDULO CCP

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MCU & MPU

Comparao

Em quais situaes devo usar esse mdulo? Situaes onde necessrio contar de um tempo inicial

(t0) at um determinado tempo t; Esse mdulo til para gerar aes em intervalos de

tempo muito precisos; Diferente de timers, que necessitam que um certo valor

seja pr carregado em seus registradores a cada vez.

Exemplos: Atualizar LCDs n vezes durante um certo perodo; Gerar interrupes ou perodos de amostragem em

intervalos de tempo fixos para RTOS (Real Time Operating Systems);

Gerar interrupes ou perodos de amostragem de um sinal analgico em intervalos de tempo fixos.

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Mdulo PWM

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PWM

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Sinal PWM (pulse width modulation) ciclo de trabalho de uma forma de onda quadrada peridica alterado.

O mdulo CCPx produz um sinal PWM com uma resoluo de at 10 bits.

Um sinal PWM caracterizado pelo seu perodo e o ciclo de trabalho (duty cycle), que corresponde ao tempo em que o sinal permanece em nvel alto.

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PWM

MDULO CCP

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Quando TMR2 igual a PR2, os seguintes eventos ocorrem: TMR2 apagado;

O pino CCP1 setado (exceto se o duty cycle do PWM = 0%, quando o CCP1 no ser setado);

O duty cycle do PWM copiado de CCPR1L para CCPR1H.

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PWM

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O perodo do sinal PWM especificado pelo registrador PR2:

TPWM = (N + 1) 4 TOSC P

O duty cycle do PWM definido escrevendo no registrador CCPR1L (bits mais significativos) e nos bits 5 e 4 do registrador CCP1CON.

Determinao do perodo de duty-cycle em termos de tempo:

TON (Duty Cycle do PWM) = M TOSC P Duty cycle (%) = (TON/TPWM) 100

N: valor de PR2 P: valor do prescaler TMR2 M: nmero decimal correspondente aos 10 bits CCPRxL:CCPxCON

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PWM

MDULO CCP

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Passos para ajustar o mdulo CCP para funcionar no modo PWM: Ajustar o perodo do sinal PWM, escrevendo um valor

adequado no registrador PR2; Ajustar o duty-cycle do sinal PWM, escrevendo um

valor adequado para o registrador CCPR1L e para os bits 5 e 4 do registrador CCP1CON;

Configurar os pinos RC2/CCP1 ou RC1/CCP2 como uma sada;

Configurar o mdulo CCP1 ou CCP2 para operao no modo PWM;

Ajustar o valor do pr-escalonador e habilitar o Timer 2 configurando o registrador T2CON;

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PWM

Em quais situaes devo usar esse mdulo? Situaes onde necessrio converter informao

em um canal de comunicao; Situaes onde necessrio controlar a potncia

(corrente) entregue a uma carga; Exemplos: Controle de um motor de CC (motor DC); Gerar uma sada analgica (Vrms = duty cycle x

Vmax): conversor D/A; Variar a intensidade de luminosidade de um LED; Telecomunicaes; Efeitos de udio.

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PWM

Princpio: variao do duty-cycle com VRMS.

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!

Vrms =1T v

2 (t)dtt1

t1 +T"

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PWM

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Registradores associados com a operao PWM

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Exerccios

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1) Escreva um programa em assembly para medir o perodo de um sinal aplicado ao pino RC2/CCP1 (use o gerador de sinais). Coloque o resultado nas portas B e D (PORTB e PORTD), acionando leds para mostrar o resultado do perodo (como um nmero binrio). 2) Escreva um programa em assembly para gerar uma forma de onda PWM com 'duty-cycle' de 30% e perodo TPWM = 25 us (use P=1 para prescaler). Utilize o osciloscpio para comprovar o resultado e um clock de 20MHz.

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Exerccios

MDULO CCP

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3) Escreva um programa em C do XC8 para gerar um sinal PWM com TPWM = 25us e duty cycle varivel de 10 a 90%. Utilize duas teclas externas: uma para incrementar e outra para decrementar o valor percentual do duty cycle, com incrementos/decrementos de 10%. Mostre o valor percentual do duty cycle em dois displays de 7 segmentos. 4) Usar o mdulo PWM do PIC16F877A para controlar a intensidade do brilho de um LED. Faa a implementao em hardware do sistema usando o kit AcePic.

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Bibliografia

MCU & MPU BIBLIOGRAFIA

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PEREIRA, F.,Microcontroladores PIC Programao em C, rica, 7 ed., 2009.

Microchip Technology, MPLAB XC8 C Compiler Users Guide, 2012. Microchip Technology, MPLAB XC8 Getting Started Guide, 2013. MPASM User's Guide, Microchip Technology Inc., 2005. PIC16F87xA Data Sheet, Microchip Technology Inc., 2003. PICmicro Mid-Range MCU Family Reference Manual, Microchip

Technology Inc., 1997. M. Predko, Programming and Customizing the PIC Microcontroller,

3rd. Ed., McGraw-Hill, 2008. F. Pereira, Microcontroladores PIC: Tcnicas Avanadas 16F627 e

16F628, 5a. Ed., rica, 2008. Perez, E. V. and Areny, R. P., Microcontrollers: fundamentals and

applications with PIC, CRC Press, 2009.