PIC plokštė yra paruošta plokštė, kurioje naudojamas Microchip PIC mikrovaldiklis. Tai apima galios reguliavimą, laikrodžio šaltinį, atstatymo grandinę, ICSP programavimo kaiščius ir pagrindines įvesties / išvesties jungtis. Šiame straipsnyje aiškiai paaiškinamos PIC šeimos, aparatūros blokai, maitinimo parinktys, išplėtimo antraštės, MPLAB X sąranka, derinimo palaikymas ir platformų palyginimai.
PIC plokštės apžvalga
PIC plokštė yra paruošta plokštė, pastatyta aplink Microchip PIC mikrovaldiklį. Tai apima stabiliam veikimui reikalingą palaikymo aparatinę įrangą, pvz., galios reguliavimą, laikrodžio šaltinį, atstatymo grandinę, programavimo sąsają ir pagrindines įvesties / išvesties jungtis.
Pagrindinis PIC plokštės tikslas yra supaprastinti kūrimą. Užuot kūrusi kiekvieną atraminę grandinę nuo nulio, plokštė yra patikimas atspirties taškas programinei įrangai testuoti, signalams tikrinti ir prototipams kurti. Dėl to PIC plokštės yra naudingos mokymuisi, produktų kūrimui ir valdymo sistemos testavimui.
PIC mikrovaldiklio šerdis ir šeimos, naudojamos PIC plokštėse
Kiekvienos PIC plokštės centre yra PIC mikrovaldiklis, kuris paleidžia programinę-aparatinę įrangą ir valdo plokštės įvesties / išvesties. PIC įrenginiai naudoja Harvardo architektūrą, kur programos atmintis ir duomenų atmintis yra atskiros. Tai padeda PIC plokštėms užtikrinti nuspėjamą laiką ir stabilų elgesį valdymo programose. PIC plokštės yra su skirtingomis PIC šeimomis, priklausomai nuo reikalingo našumo lygio:
• PIC16 plokštės tinka pagrindinėms valdymo užduotims ir nebrangiems projektams.
• PIC18 plokštės užtikrina didesnį greitį ir daugiau įmontuotų periferinių įrenginių.
• dsPIC33 plokštės palaiko pažangias laiko ir variklio / valdymo funkcijas, įskaitant skaitmeninį signalo apdorojimą.
• PIC32 plokštės pasižymi 32 bitų našumu, didesne atmintimi ir stipresniu ryšio palaikymu.
Pagrindiniai aparatinės įrangos blokai PIC plokštėje
Galios reguliavimas
PIC plokštėje yra galios reguliavimas, kad PIC mikrovaldiklio ir kitų plokštės dalių įtampa būtų stabili. Jis paima maitinimą iš USB arba išorinio nuolatinės srovės šaltinio ir paverčia jį pastoviu 3,3 V arba 5 V maitinimo šaltiniu. Tai padeda lentai veikti sklandžiai ir apsaugo nuo problemų, kurias sukelia nestabili galia.
Laikrodžio šaltinis
Laikrodžio šaltinis valdo PIC mikrovaldiklio laiką. Daugelis PIC plokščių naudoja kristalą arba rezonatorių, kad užtikrintų pastovų sistemos laikrodį. Kai kurios plokštės taip pat leidžia perjungti vidinį laikrodį į išorinį laikrodį naudojant trumpiklius arba nustatymus, priklausomai nuo PIC ir plokštės konstrukcijos.
Atstatyti (MCLR) grandinę
Atstatymo grandinė padeda PIC mikrovaldikliui tinkamai įsijungti kiekvieną kartą, kai įjungiamas maitinimas. Jame dažnai yra traukiamasis rezistorius, taip pat gali būti kondensatorius ir atstatymo mygtukas. Ši sąranka išlaiko stabilų atstatymo kaištį ir leidžia iš naujo nustatyti švarų vadovą, kai reikia.
ICSP programavimo antraštė
Daugumoje PIC plokščių yra ICSP antraštė, kuri reiškia grandinės nuoseklųjį programavimą. Ši antraštė pateikia pagrindinius programavimo ir derinimo signalus, reikalingus kodui įkelti į PIC mikrovaldiklį. Kaiščiai paprastai apima MCLR/VPP, PGC, PGD, maitinimą ir įžeminimą, kurie jungiami prie tokių įrankių kaip PICkit, MPLAB Snap arba ICD4.
Pagrindinė plokštės įvestis ir išvestis
PIC plokštėje dažnai yra įdiegtos pagrindinės įvesties ir išvesties dalys, tokios kaip šviesos diodai ir mygtukai. Šios įmontuotos dalys leidžia lengviau patikrinti, ar programa veikia ir ar PIC teisingai nuskaito įvestis, nereikia iš karto papildomų dalių.
Apsaugos komponentai
Kai kuriose PIC plokštėse yra apsauginių dalių, kad būtų išvengta žalos dėl įprastų elektros problemų. Tai gali būti diodai, saugikliai arba trumpalaikiai apsaugos komponentai. Jie padeda apsaugoti plokštę nuo tokių problemų kaip atvirkštinis poliškumas, galios viršįtampiai ar statinė iškrova elektros linijose ir įvesties / išvesties kaiščiuose.
PIC plokščių šeimos ir įprasti platformų tipai
"Curiosity" nano plokštės
"Curiosity Nano" plokštės yra mažos PIC plokštės, maitinamos per USB. Daugelyje jų yra įmontuotas programuotojas ir derintuvas, todėl galite įkelti kodą ir išbandyti PIC plokštę be papildomos aparatinės įrangos. Juos taip pat lengva prijungti prie pagrindinių grandinių.
Smalsumo ir tyrinėtojo stiliaus lentos
Šios PIC plokštės yra didesnės ir palaiko daugiau kaiščių ir funkcijų. Jie turi papildomas antraštes, trumpiklius ir jungtis, kad būtų galima greitai nustatyti. Daugelis versijų palaiko PIC16 ir PIC18 įrenginius.
Explorer 16/32 kūrimo rinkiniai
Explorer 16/32 rinkiniai palaiko dsPIC ir PIC32 įrenginius. Jie naudoja įskiepius modulius, todėl pagrindinė PIC plokštė gali dirbti su skirtingais lustais. Dėl to platforma yra lanksti testavimui ir derinimui.
Variklio valdymo ir galios valdymo rinkiniai
Šios PIC plokštės yra sukurtos valdymo ir maitinimo užduotims atlikti. Jie dažnai apima vartų tvarkykles, srovės jutimo dalis ir grįžtamojo ryšio įvestis. Daugelis naudoja dsPIC įrenginius stabiliam laikui ir greitam valdymui.
Trečiųjų šalių PIC plokštės
Trečiųjų šalių PIC plokštes gamina kiti prekių ženklai ar bendruomenės. Jie gali pridėti papildomų aparatinės įrangos funkcijų, tuo pačiu palaikydami PIC programavimą per MPLAB ir ICSP.
PIC plokštės maitinimo parinktys ir įtampos pasirinkimas
Dauguma PIC plokščių gali veikti iš daugiau nei vieno maitinimo šaltinio. Vienas dažnas variantas yra USB maitinimas, kai plokštė gauna 5 V iš kompiuterio ar USB adapterio. Tada PIC plokštė naudoja borto reguliatorių, kad sukurtų reikiamą įtampą, reikalingą PIC mikrovaldikliui ir kitoms plokštės dalims.
Daugelis PIC plokščių taip pat palaiko išorinį nuolatinės srovės maitinimą per statinės lizdą arba gnybtų bloką. Tai naudinga, kai plokštei reikia stipresnio maitinimo šaltinio arba kai sąranka neprijungta prie kompiuterio. Kai kuriose plokštėse yra trumpikliai arba jungikliai, leidžiantys pasirinkti USB maitinimą ir išorinį maitinimą. Šie valdikliai taip pat gali leisti pasirinkti 3.3 V arba 5 V logiką, priklausomai nuo to, ko reikia PIC mikrovaldikliui ir prijungtoms dalims.
PIC plokštės įvesties / išvesties antraštės ir išplėtimo jungtys
• GPIO ištraukimo antraštės: standartinių 0,1 colio kaiščių antraščių eilutės išryškina PIC prievadus, tokius kaip PORTA ir PORTB. Tai leidžia prijungti trumpiklius, prijungti kaiščių kabelius arba prijungti papildomas plokštes be litavimo tiesiai prie PIC lusto.
• Ryšio antraštės: daugelyje PIC plokščių yra specialūs kaiščiai arba jungtys bendriems ryšio signalams. Jie gali palaikyti UART, SPI, I²C, CAN arba USB, todėl išorinės plokštės gali būti prijungtos prie stabilaus ir organizuoto laidų išdėstymo.
• Analoginiai įvesties kaiščiai: analoginiai kaiščiai yra pažymėti ADC kanalų pavadinimais ir, jei reikia, turi atskaitos kaiščius. Tai padeda teisingai prijungti analoginius signalus ir nesumaišyti jų su tik skaitmeniniais kaiščiais.
• PIM arba lizdo sąsajos: kai kurios aukštesnės klasės PIC plokštės naudoja lizdą arba PIM tipo lizdą, kuriame kištukinis modulis laiko PIC įrenginį. Tai leidžia pakeisti PIC modelį išlaikant tą pačią pagrindo plokštę ir jungtis.
• Išplėtimo jungtys: norint palaikyti priedus, kai kuriose PIC plokštėse yra išplėtimo antraštės standartiniuose išdėstymuose, pvz., "Arduino" stiliaus tarpai tarp kaiščių. Tai padeda pakartotinai naudoti esamas priedų plokštes ir prijungti papildomas funkcijas naudojant pažįstamą antraštės formatą.
PIC plokštės programavimo darbo eiga MPLAB X
Įdiekite MPLAB X IDE
MPLAB X IDE yra pagrindinė "Microchip" programinė įranga, skirta PIC plokščių kodui rašyti, kurti ir testuoti. Jis palaiko daugelį PIC šeimų ir viską saugo vienoje projekto darbo vietoje.
Įdiekite tinkamą XC kompiliatorių
PIC plokštėms reikia tinkamo XC kompiliatoriaus, pagrįsto PIC įrenginio tipu. XC8 skirtas 8 bitų PIC, XC16 – 16 bitų PIC, o XC32 – 32 bitų PIC. Tinkamo kompiliatoriaus naudojimas padeda teisingai sukurti kodą.
Sukurkite naują PIC plokštės projektą
Sukurkite naują projektą MPLAB X, tada pasirinkite tikslų PIC mikrovaldiklį, naudojamą jūsų plokštėje. Po to pasirinkite programuotoją arba derintuvą, pvz., PICkit, Snap arba integruotą derintuvą, jei yra.
Konfigūruokite PIC nustatymus naudodami MCC
MPLAB Code Configurator (MCC) padeda nustatyti reikiamas funkcijas neįvedant kiekvieno nustatymo rankiniu būdu. Jis gali sukonfigūruoti laikrodį, kaiščio funkcijas, laikmačius, ADC ir tokius modulius kaip UART, tada automatiškai sugeneruoti pagrindinį sąrankos kodą.
Parašykite ir sukurkite PIC programinę-aparatinę įrangą C formatu
Parašykite savo programą C kalba ir sukurkite ją į failą, kurį gali paleisti PIC plokštė. Šis veiksmas apima pagrindinės programos logikos įtraukimą ir norimų naudoti funkcijų valdymą.
Programuokite ir derinkite per ICSP
Dauguma PIC plokščių palaiko programavimą per ICSP. MPLAB X galite mirksėti kodą, jį paleisti, nustatyti stabdymo taškus ir patikrinti kintamųjų reikšmes, kol programa veikia.
PIC plokštės derinimas ir ICSP palaikymas
Daugelis PIC plokščių palaiko derinimą per ICSP naudojant tokius įrankius kaip PICkit arba ICD įrenginiai, o kai kuriose plokštėse yra integruota derinimo aparatūra. Derinimas leidžia atlikti gilesnį testavimą už pagrindinio programavimo ribų. Naudodami aparatinės įrangos derinimą galite:
• Nustatykite stabdymo taškus, kad pristabdytumėte programinės įrangos vykdymą
• Paleiskite kodą žingsnis po žingsnio
• stebėti kintamuosius ir registrus realiu laiku
• Iš naujo nustatykite ir iš naujo patikrinkite elgesį pertraukų ir laiko įvykių metu
PIC plokštės ir Arduino, STM32 ir Raspberry Pi Pico palyginimas
| Funkcija / aspektas | PIC valdyba | Arduino (UNO stiliaus) | STM32 kūrėjų plokštė | Aviečių Pi Pico |
|---|---|---|---|---|
| Pagrindinė architektūra | 8/16/32 bitų PIC arba dsPIC | Dažniausiai 8 bitų AVR (kai kurie naudoja ARM) | 32 bitų ARM Cortex-M | Dviejų branduolių ARM Cortex-M0+ |
| Įrankių grandinė | MPLAB X + XC kompiliatoriai + MCC | Arduino IDE + bibliotekos | STM32CubeIDE / Keil / kiti įrankiai | C/C++ SDK arba MicroPython |
| Derinimo palaikymas | ICSP su stipriomis aparatinės įrangos derinimo parinktimis | Ribotam derinimui dažnai reikia papildomų įrankių | SWD su išplėstiniu derinimu | SWD derinimas su išoriniu zondu |
| Tipiškos stipriosios pusės | Stabilus valdymas, pramoninio stiliaus naudojimas, stiprus triukšmo toleravimas | Paprastas mokymasis ir greitas projekto nustatymas | Didelis našumas, pažangios valdymo funkcijos | Mažos kainos, patogios pradedantiesiems, lanksčios kodavimo parinktys |
| Dėmesys bendruomenei | Profesionalus darbas ir pažengęs pomėgis | Didelė kūrėjų ir pradedančiųjų bendruomenė | Profesionalus naudojimas su pomėgių pagalba | Didelė pomėgių ir mokymosi bendruomenė |
| Ilgaamžiškumas / gyvavimo ciklas | Dažnai palaikomas ilgas gaminio tarnavimo laikas | Tinka mokymuisi, mažiau dėmesio skiriama ilgalaikei paramai | Paplitęs ilgalaikiame pramoniniame tiekime | Palaikoma, bet labiau orientuota į vartotojus |
PIC plokštės išdėstymo ir konstrukcijos kokybės patikrinimai
• Stabilus galios dizainas: plokštė turi būti švariai reguliuojama ir tinkamai filtruojama, kad būtų išvengta atstatymo ir ADC triukšmo.
• Geras atjungimo išdėstymas: plokštės su teisingu kondensatoriaus išdėstymu užtikrina patikimesnį veikimą perjungimo apkrovų metu.
• Tvirtas įžeminimas: geras įžeminimo išdėstymas padeda sumažinti ADC rodmenų ir ryšio signalų triukšmą.
• Prieinamos ICSP jungtys: lengvai pasiekiami ICSP kaiščiai leidžia programuoti ir derinti greičiau ir nuosekliau.
• Aiškus kaiščių ženklinimas ir antraštės: aiškios etiketės sumažina laidų klaidas ir pagreitina prototipų kūrimą.
• Bandymo taškai ir išplėtimo palaikymas: plokštės su bandymo prieiga leidžia lengviau patikrinti įtampą, signalus ir ryšio linijas.
Išvada
PIC plokštės sujungia PIC mikrovaldiklį su stabilia galia, laiku, atstatymu, ICSP programavimu ir įmontuotomis įvesties / išvesties jungtimis. Jie palaiko skirtingas PIC šeimas ir plokščių tipus, siūlo USB arba išorinio maitinimo parinktis ir suteikia išplėtimą per pažymėtas antraštes. Naudodami MPLAB X, XC kompiliatorius, MCC ir ICSP derinimą, jie leidžia stabiliai testuoti ir šalinti triktis.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Ar PIC plokštė gali užprogramuoti tuščią PIC lustą?
Taip, jei plokštė palaiko ICSP arba turi lizdą / modulį, kad lustas.
Ar galiu prijungti 5 V modulius prie 3.3 V PIC plokštės?
Tik tuo atveju, jei PIC I/O kaiščiai yra atsparūs 5 V. Kitu atveju naudokite lygio perkėlimą.
Kodėl mano PIC plokštė neprogramuoja net prijungus USB?
Dažniausios priežastys yra tik maitinamas USB laidas, neteisingas įrankio pasirinkimas, nestabili įtampa arba užsikimšę ICSP kaiščiai.
Ar PIC plokštėms reikia tvarkyklių, kad galėtų dirbti MPLAB X?
Kai kurie tai daro. Plokštėse su integruotais derintuvais gali reikėti aptikti tvarkykles.
Kaip gauti švaresnius ADC rodmenis PIC plokštėje?
Jei reikia, naudokite trumpus laidus, tvirtą įžeminimą ir, jei reikia, filtravimą.
Kuo PIC plokštė naudinga ilgalaikiam vystymuisi?
Gera dokumentacija, aktyvus MCU palaikymas, stabilus maitinimo dizainas ir patikimas derinimas.