PIC-Lernbeispiel: Power-Sequencer

Ein Bekannter suchte eine einfache Lösung, um in seinem PowerGamer-PC, beim Einschalten die einzelnen Komponenten (Wasserkühlung, Lüfter, PC, Lautsprecherverstärker) nacheinander einzuschalten. Normalerweise kann man das durch eine Reihe von Verzögerungsschaltungen (mit RC-Gliedern) oder mit einem langsam getakteten Schieberegister lösen. Die einfachste Lösung ist aber ein kleiner PIC.
Mir ist völlig klar, das dabei 90% der Recourcen des PIC verschwendet werden, das spielt bei einem Preis von unter 3,- € aber keine Rolle.

Außerdem eignet sich das Ganze gut als Lernbeispiel für den 8-pin-PIC12F629.

Schaltung
 

Um möglichst viele Portpins als Schaltausgänge nutzen zu können, verwende ich den internen 4-MHz-Oszillator des PIC. In der richtigen Schaltung sind alle benutzten I/O-Pins mit Treibertransistoren versehen, die Relais ansteuern. Zum Testen und Lernen genügt es, die I/O-Pins mit LEDs zu verbinden, die über 1 kOhm Widerstände mit Masse verbunden sind. Damit zeigen die LEDs die Ausgangspegel des Ports an. Es eignet sich z.B. die 12F6xx-Testplatine .

Der PIC12F629/675
Die niedlichen 12F6xx mit ihren 8 Pins weisen einige Besonderheiten auf.

• Sie besitzen nur ein I/O-Port, und das heißt nicht PORTA sondern GPIO.
• Das Pin GPIO3 lässt sich nur als Eingang betreiben.
• Die Frequenz des internen 4-MHz-Oszillator lässt sich mit dem Register OSCAL 'kalibrieren'. Den dafür nötigen Kalibrierwert schreibt der Hersteller als RETLW-Befehl in die Programmspeicher-Flash-Zelle mit der Adresse 0x3FF.

Programmablauf
Um der Reihe nach die Pins GPIO0, 1, 2, 4 und 5 einzuschalten, muss man:

1. Alle Bits des GPIO auf "0" setzen (alles ist aus)
2. Port GPIO in Ausgabe-Mode schalten
3. den internen 4-MHz-Oszillator kalibrieren
4. Timer0 auf 125 Interrupts pro Sekunde einstellen, in einer Schleife jeweils 256 Interrupts abwarten
5. nächtes IO-Pin einschalten
6. Schritt 4 und 5 wiederholen, bis alle Pins an sind
7. PIC in den Sleep-Modus setzen

interner Taktgenerator
Um möglichst viele Anschlusspins als I/O-Pins nutzen zu können, und um den Hardwareaufwand zu minimieren, benutze ich den internen 4-MHz-Taktgenerator des PIC12F6xx. Die Frequenz des Oszillators unterliegt exemplarabhängigen Schwankungen. Der Hersteller misst diese aber aus, und ermittelt einen Kalibrierwert (OSCAL). der in das Register OSCAL geschrieben werden muss, um den Oszillator auf 4 MHz abzustimmen. Dieser Kalibrierwert liegt als RETLW-Befehl auf der Adresse 0x3FF.
 

; interner Taktgenerator         bsf     STATUS, RP0             ; Bank 1         call    0x3FF         movwf   OSCCAL                  ; 4-MHz-Kalibrierung         bcf     STATUS, RP0             ; Bank 0

Nun weicht der interne Oszillator um weniger als 1% von den vorgegebenen 4 MHz ab. Für die Anwendung als Power-Sequenzer wäre ein so genauer Takt eigentlich nicht nötig.

Power on Timer
In der Regel aktiviere ich den Power-up-Timer der PICs. Der 'weckt' den PIC erst ca. 72ms nach dem Zuschalten der Betriebsspannung. Da ich in diesem besonderen Fall aber unmittelbar nach dem Einschalten die Kontrolle über die Treiberstufen haben möchte (die in der echten Anwendungs-Schaltung anstelle der LEDs angeschlossen sind) habe ich den Power-up-Timer deaktiviert.
 

; Configuration festlegen: ; kein Power up Timer, kein Watchdog, int-Oscillator, kein Brown out         __CONFIG        _MCLRE_OFF & _PWRTE_OFF & _WDT_OFF & _INTRC_OSC_NOCLKOUT & _BODEN_OFF

Bei einem Nachbau hatte das zur Folge, dass der PIC nicht sicher startete. Ursache war ein prellender Betriebsspannungsschalter, der ein ordnungsgemäßes Power-On-Reset des PIC vereitelte. Um das zu vermeiden kann man die Betriebsspannung am PIC mit einem kleinen ELKO sieben, oder den Power-up-Timer doch aktivieren.
 

; Configuration festlegen: ; Power up Timer, kein Watchdog, int-Oscillator, kein Brown out         __CONFIG        _MCLRE_OFF & _PWRTE_ON & _WDT_OFF & _INTRC_OSC_NOCLKOUT & _BODEN_OFF

Timer0
Der Timer0 soll die Zeitbasis liefern. Dazu wird er mit dem Zyklustakt (1/4 des 4-MHz-PIC-Taktes) über einen 32:1 Vorteiler gespeist. Dadurch beträgt sein Eingangstakt 31,25kHz (1 MHz / 32). Da der Timer0 nur 8-Bit breit ist, läuft er immer nach 256 Eingangstakten über, und setzt das T0IF-Bit im INTCON-Register. Das passiert also 122 Mal pro Sekunde (32,125 kHz / 256 = 122).
 

;********************************************************** ; Initialisierung des Timer0         ; TIMER0 muss eingestellt sein!          ; 32:1 bei 4 MHz -> 31 kHz         ; Überlauf nach ca 8 ms         ; 256 int in s Sekunden         bsf     STATUS, RP0             ; Bank 1         bcf     OPTION_REG, T0CS        ; interner Takt/4         bcf     OPTION_REG, PSA         ; Vorteiler am Timer0         bsf     OPTION_REG, PS2         bcf     OPTION_REG, PS1         bcf     OPTION_REG, PS0         ; Vorteiler 32:1         bcf     STATUS, RP0             ; Bank 0         ; Interrupt         bcf     INTCON, T0IF            ; Int-Flag löschen         bsf     INTCON, T0IE            ; Timer0-Int ein         bsf     INTCON, GIE             ; Int aktiviert

Die I/O-Pins sollen im Abstand von ca. 2 Sekunden aktiviert werden. Ich benutze dazu eine Interruptroutine, die vom Timer0 122 mal pro Sekunde aufgerufen wird. Diese Routine erhöht den Wert eines 8-Bit-Registers (Counter) jeweils um 1.
 

;***********************************************************************         org     0x04 InterruptServiceVector         movwf   W_save                  ; save W         swapf   STATUS,W         bcf     STATUS, RP0             ; Bank 0         movwf   Status_save         incf    counter, f         btfsc   STATUS, Z         bsf     weiter         bcf     INTCON, T0IF         ; End ISR, restore context and return to the main program         swapf   Status_save, w         movwf   STATUS         swapf   W_save,f                ; restore W without corrupting STATUS         swapf   W_save,w         retfie

Immer wenn dieses 8-Bit Register (Counter) überläuft (also immer nach 256 Zyklen) wird ein bestimmtes Bit ('weiter') gesetzt. Das passiert alle 2 Sekunden (256 / 122 Hz = 2,09 s)

Das Hauptprogramm fragt das 'weiter'-Bit ständig ab. Immer wenn es gesetzt ist, schaltet es ein weiteres Output-Pin ein, und löscht das 'weiter'-Bit wieder.
Wenn alle Output-Pins aktiv sind, geht der PIC in den Schlafmodus.
 

loop0         btfss   weiter         goto    loop0         bcf     weiter         bsf     GPIO,0          ; erste Leitung  loop1         btfss   weiter         goto    loop1         bcf     weiter         bsf     GPIO,1          ; nächste Leitung . . .         sleep

Programmlisting

• Assemblerlisting & Hex-File (2 kByte)

Autor: sprut
erstellt 06.06.2003
letzte Änderung: 17.03.2004