Il documento tratta della gestione dei ritardi in microcontrollori utilizzando un generatore di onde quadre e istruzioni di ritardo come 'nop'. Viene fornito un esempio di programma in assembly per il PIC16F628 che utilizza registri e subroutine per creare ritardi e gestire l'accensione e lo spegnimento di LED. Si discute anche la configurazione del timer e delle interruzioni, incluso l'uso di un prescaler per modificare la frequenza dell'interrupt.

1. Gestione dei ritardi

2. Generatore di onde quadre
 Il generatore di onde quadre consiste di un treno di onde luminose caratterizzate da un periodo il cui 50% il livello
logico è alto e il restante 50% è a livello logico basso.
 Fare ciò, significa gestire il tempo e quindi i ritardi sui pic
 Un metodo molto semplice e forse, un po’ banale, è quello di far lavorare la macchina avuoto senza far eseguire alcuna
operazione.
 L’istruzione per non far eseguire operazioni è nop.
 La routine è la seguente:
LIST p=16F628
include "P16F628.inc“ ; libreria dove sono definiti I registri del 16f628
org 0x0000
movlw 0x07
movwf CMCON ;tutti i comparatori sono disattivati. Le porte che sono multiplexate, fungono solo
;da I/O
bsf STATUS, RP0 ; viene posto a 1 il bit RP0 del registro Staus per selezionare il bank1
movlw b'00000000'
movwf TRISB ;portb come output
movwf TRISA ;porta come output
bcf STATUS, RP0 ; viene posto a 0 il bit RP0 del registro Staus per selezionare il bank0

3. Loop del programma
Loop movlw 0xff ; viene caricato il numero
;255 in formato esadecimale che tradotto un binario è 11111111
movwf PORTA ;porta è a livello logico alto
movwf PORTB ;portb è a livello logico alto
nop ; viene inserito un ritardo di 1 microsecondo
;perchè ogni ciclo macchina ha frequenza 1 Mhz
nop ; per 1 us la macchina non esegue operazioni
movlw 0x00 ; viene caricato lo zero
movwf PORTA ;porta e portb sono a livello logico basso
movwf PORTB
nop
nop
goto Loop
end

4. Nop
 Nop è l’istruzione che non fa eseguire alcuna operazione.
 A che cosa può servire?
 Fa lavorare il micro a vuoto per mantenere fisso lo stato di
un microcontrollore e non far cambiare stato.
 Quanto può durare un ritardo?
 Se la frequenza di clock è di 4 MHz, il periodo sarà di 0,25
us e il tempo macchina è 4*Tclock=1us
 Ogni ciclo macchina dura quindi 1 us se la frequenza di
clock è 4 MHz.
 Il ritardo ottenuto è quindi 2 us visto che sono state
introdotte due righe con l’istruzione nop

5. Senza libreria
 Se non avessimo inserito la libreria avremmo dovuto
dare delle direttive al compilatore:
PORTA EQU 0x05
PORTB EQU 0x06
TRISA EQU 0x05
TRISB EQU 0x06
STAUS EQU 0x03
RP0 EQU 0x05 ; bit 5 del registro status
CMCON EQU 0x1F

6. Riga programma Registro interessato Stato deI bit Registro
MOVLW 0X07 accumulatore 0 0 0 0 0 1 1 1
MOVWF cmcon cmcon 0 0 0 0 0 1 1 1
Bsf status,rp0 5 bit registro status 0 0 1 0 0 0 0 0
Movlw 0x00 accumulatore 0 0 0 0 0 0 0 0
Movwf trisa Trisa del bank1 0 0 0 0 0 0 0 0
Movwf trisb Trisb del bank1 0 0 0 0 0 0 0 0
Bcf status, rp0 5 bit registro status 0 0 0 0 0 0 0 0
Movlw 0xff accumulatore 1 1 1 1 1 1 1 1
Movwf porta Porta del bank0 1 1 1 1 1 1 1 1
Movwf portb Portb del bank0 1 1 1 1 1 1 1 1
nop Nessun registro
Movlw 0x00 accumulatore 0 0 0 0 0 0 0 0
Movwf porta Porta del bank0 0 0 0 0 0 0 0 0
Movwf portb Portb del bank0 0 0 0 0 0 0 0 0

7. Ritardo con una routine di ritardo
• Con pochi microsecondi di ritardo non possiamo renderci conto della
differenza tra i due livelli logici e, gestire un ritardo più grande, comporterebbe
la scrittura di un numero enorme di istruzioni nop.
• Un metodo più efficace è quello di inserire un valore in un registro GFR e,
decrementarlo.
• La macchina rimane nel suo stato fino a quando il registro non è zero
• Si passa alla istruzione successiva se tutto è nullo.
• Useremo quindi decfsz salta alla istruzione successiva se il risultato è nullo
• Il programma è il seguente:
LIST p=16F628
include "P16F628.inc“
count1 equ 0x0C ; registro generale
count2 equ 0x0D
org 0x00

8. Ritardo con una routine di ritardo
movlw 0x07
movwf CMCON ;pone I comparatori a 1
bsf STATUS, RP0 ;seleziona bank1
movlw b'00000000'
movwf TRISB
movwf TRISA
bcf STATUS, RP0 ;seleziona banco 0
clrf PORTA ;porta non viene mai usata
clrf PORTB
loop: call Delay
bsf PORTB, 7 ;pone il bit 7 a livello logico alto
call Delay

9. Ritardo con una routine di ritardo:
subroutine di ritardo
Spegni: bcf portb,7 ;pone a livello logico basso il bit 7
goto loop
Delay: movlw 0x0f
movwf conta2 ;pone il valore 15 in un GFR
movlw 0x0f
movwf conta1 ;pone il valore 15 in un GFR
Loop1: decfsz conta1 ;decrementa il registro e salta se zero
goto Loop1
Loop2: decfsz conta2 ;decrementa il registro e salta se zero
goto Loop2
return
end

10. Osservazioni
 Nel programma sono stati settati sia i registri porta e trisa
che non servono; non serve nemmeno il settaggio del
registro comcon che setta i comparatori. Se fosse stato
utilizzato tutto il registro trisa, sarebbe stato utile settare i
comparatori.
 Si noti che il ritardo sul cambio di stato di ogni porta è di
30 us perché il decremento di ciascun registro 0ch e 0dh
dura 15 cicli macchina e, ogni ciclo dura 1 us; 15 cicli durano
15 us. Siccome sono due registri da decrementare, il ritardo
sarà di 30 us
 Per fare un ritardo più grande, si possono settare a 1 al
massimo 8 bit di ciascun registro per un numero di cicli
massimi di decrementi pari a 255 us

11. esercizio
 Scrivere un programma che faccia accendere e
spegnere alternativamente 2 led e ciascuno con un
ritardo di 200 us

12. Osservazioni
 Quando si incontra l’istruzione goto oppure call
subroutine, si ha un salto e si interrompe il flusso del
programma per eseguire la linea programma o la
subroutine. Nella memoria programmi c’è una parte
riservata allo stack pointer in cui si inserisce l’indirizzo
in cui è stato interrotto il programma. Terminate le
istruzioni in cui il programma è saltato, lo stack
pointer fornisce l’indirizzo della memoria programma
dove ritornare

13. Registri
Riga programma Registri Bit
Movlw 0x07 w 0 0 0 0 0 1 1 1
Movwf cmcon Registro comparatore 0 0 0 0 0 1 1 1
Bsf status,rp0 Bit 5 di status 0 0 0 1 0 0 0 0
Movlw 0x00 w 0 0 0 0 0 0 0 0
Movwf trisb trisb 0 0 0 0 0 0 0 0
Bcf status,rp0 Bit 5 di status 0 0 0 0 0 0 0 0
Clrf portb portb 0 0 0 0 0 0 0 0
Call delay
Bsf portb,7 Bit 7 portb 1 0 0 0 0 0 0 0
Call delay
Goto loop

14. Delay
Riga programmi Registri Bit
Movlw 0x02 w 0 0 0 0 0 0 1 0
Movwf conta1 Registro 0x0c 0 0 0 0 0 0 1 0
Movlw 0x02 W 0 0 0 0 0 0 1 0
Movwf conta2 Registro 0x0d 0 0 0 0 0 0 1 0
Decfsz conta1 0x0c 0 0 0 0 0 0 0 1
Goto loop1
Decfsz conta1 0x0c 0 0 0 0 0 0 0 0
Decfsz conta2 0x0d 0 0 0 0 0 0 0 1
Decfsz conta2 0x0d 0 0 0 0 0 0 0 0
Return
Supponiamo di inserire un ritardo molto più piccolo
Ritorna all’ultima chiamata di subroutine.

15. Un tempo di ritardo più lungo
Delay: movlw 0x0f
movwf conta2 ;pone il valore 15 in un GFR
Loop2: movlw 0x0f
movwf conta1 ;pone il valore 15 in un GFR
Loop1: decfsz conta1 ;decrementa il registro e salta se zero
goto Loop1
decfsz conta2 ;decrementa il registro e salta se zero
goto Loop2
return
end
 Questa volta, per ogni decremento di conta2, si ritorna a
loop2
 Ogni decremento di conta2 genera 15 decrementi di conta1
 I decrementi terminano quando conta2 è zero
 Il tempo di ritardo è 255 us=15*15

16. Sorgenti di segnali
 Ogni microcontrollore lavora secondo un certo
sincronismo
 I segnali di sincronizzazione possono essere interni o
esterni
 Se esterni, viene applicato un generatore di impulsi ad
una certa frequenza su un determinato pin.
 Nel caso del pic16f628, il segnale viene applicato sul
pin 3

17. Prescaler e interrupt
Il pic 16f628 è dotato di un timer interno ad 8 bit.
Il registro timer0, registro del bank0 all’indirzzo 01h,
incrementa il proprio contenuto per ogni ciclo macchina
L’oscillatore interno del pic genera una frequenza f=4 MHz;
la frequenza di un qualsiasi segnale proveniente dal pic è
quindi di f/4=1 Mhz, frequenza macchina.
Il registro timer0 incrementa così il proprio contenuto con la
frequenza di 1 MHz
La frequenza di interruzione, frequenza di interrupt, si ha
quando il timer inizia a contare daccapo, cioè quando passa
da overflow a zero. Essendo il timer0 di 8 bit, l’interrupt si
ha ogni 28 -1 cicli macchina+1=256 contando anche il
passaggio da overflow a zero

18. Frequenza di interrupt
 La frequenza fi di interrupt si calcola dividendo la
frequenza macchina per 256: fi=f(osc)/(4*256)
 Si potrebbe cambiare la frequenza di interrupt con due
metodi:
 Inizializzando il timer con un valore Nt diverso da 0.
• È come accorciare la lunghezza del timer così impiegherà
meno tempo per andare in overflow
• La nuova frequenza fi di interrupt sarà: fi=f(osc)/4/(256-Nt)
 La frequenza di interrupt può cambiare se si inserisce un
prescaler, cioè un divisore di frequenza.
• Il prescaler è formato dai tre bit del registro option che si
trova all’indirizzo 81h, è cioè un registro di bank1

19. Esercizi per impostare l’interrupt
senza prescaler
1. Calcolare il periodo di interrupt se Nt=0
2. Calcolare il periodo e la frequenza di interrupt se
Nt=200
3. A quanto bisogna impostare Nt se si chiede che
fi=300 Hz

20. Registro Option
Bit 0 RBPU Disabilita o abilitai resistori interni di
pull up
0 disabilita
1 abilita
Bit 1 INTEDG Seleziona il fronte di salita di interrupt
su RB0/INT
0 fronte salita
1 fronte discesa
Bit 2 TOCS Seleziona il fronte di segnale di clock
del timer
0 clock interno
1 clock esterno
Bit 3 TOSE Seleziona il fronte del segnale per il
clock del timer su RA4/TOCKL
0 fronte di discesa
1 fronte di salita
Bit 4 PSA Assegna il prescaler l timer TMR0 o al
WDT
0 TMR0
1 WDT
Bit 5 PS2 Selezione il fattore di divisione per il TMR0
Bit 6 PS1
Bit 7 PS0

21. Un piccolo schema

22. Prescaler
Ps2 Ps1 Ps0 Divisore
0 0 0 2
0 0 1 4
0 1 0 8
0 1 1 16
1 0 0 32
1 0 1 64
1 1 0 128
1 1 1 256
Se si vuole cambiare la frequenza fi
di interrupt con Np,
il fattore di divisione
di prescaler fi assumerà
la seguente formula matematica:
fi=fosc/4/Np

23. Prescaler
 La frequenza di interrupt può essere cambiata anche
utilizzando sia il prescaler che cambiando il punto di
partenza del timerO.
 La frequenza fi può cambiare nel seguente modo:
fi=fosc/4/Np*(256-Nt)

24. Esempio con il prescaler
• Supponiamo di voler generare un interrupt ogni 3 ms
• Ti=256*Tm=256*4*Tclock=256/fosc/4
• Si inserisce il prescaler per cambiare Ti
• Ti=256*Np/f/4
• Imponendo Ti=3 Np=Ti/256*fosc/4=11.72
• Questo valore non è nelle tabelle del prescaler
• Si può far partire il conteggio del timer da un valore diverso da
zero
• Si deve allora calcolare il valore Nt da dove far partire il timer
• Si può utilizzare la seguente formula per calcolare il periodo di
interrupt Ti=Np*((256-Nt)/fosc/4
• Se si impone Ti=3 ms, Np=64, si calcola Nt=256-
3000/64=209,125=209

25. esempio
 Si vuole accendere e spegnere un led collegato su RA0
di un pic16f628 con periodo di 1 secondo. Si utilizza un
clock di 4 MHz.
 Se si impone un divisore di prescaler pari a 64, la
frequenza di interrupt diventa 15625
 Con un semplice conto, si calcola che per avere 1 Hz
basta far partire il timer da 125

26. Esercizi
 Se Nt=200 e Np=512, per un clock con frequenza 4
MHz, che valore assumeranno fi e ti?
 Se si vuole una frequenza fì pari a 300 con un clock di
4 MHz, come bisogna combinare Np ed Nt?

27. Registro INTCON
GIE Abilitazione di tutti gli interrupt 0 disabilitati
1 abilitati
EEIE Segnala il completamento nella memoria
EEPROM
0 Non completo
1 Completo
TOIE Abilita l’interrupt per il superamento di capacità
del timer0
0 Disabilitato
1 Abilitato
INTE Abilita l’interrupt su RB0/INT 0 Disabilita
1 Abilita
RBIE Abilita l’interrupt per il cambio di livello su RB7-
RB4
0 Disabilita
1 abilita
TOIF Segnala overflow su timer0 0 No Overflow
1 Overflow avvenuto
INTF Segnala la richiesta di interrupt su RB0/INT 0 Nessuna richiesta
1 Richiesta avvenuta
RBIF Segnale di cambio di livello su RB7-RB4 0 Nessun cambio livello
1 Cambio di più livelli

28. Routine di interrupt senza
prescaler
 La routine di interrupt va scritta a partire dalla locazione 004 della
memoria programma
 Se si vuole utilizzare il timer senza inserire il prescaler, bisogna seguire
questa sequenza di passaggi:
 Scrivere una routine di interrupt a partire dalla locazione 004. Nella
routine bisogna dare le seguenti informazioni:
• Si carica il valore dal quale bisogna far partire il timer
• Azzerare il flag di avvenuto interupt, bit 2 del registro INTCON
• Ritornare al programma principale tramite il comando RETFIE
 Nella routine principale bisogna scrivere:
• Porre a zero il bit 5 del registro OPTION, cioè porre in modalità timer
• Caricare il valore iniziale del timer
• Abilitare l’interrupt ponendo a 1 il bit 5 di INTCON
• Abilitare gli interrupt ponendo a 0 il bit 7 del registro INTCON

29. Routine di interrupt con prescaler
• Bisogna scrivere la routine di interrupt e partire dalla locazione
004 della memoria programma
o ricaricare il valore iniziale del timer
o azzerare il flag di avvenuto interrupt tramite il bit 2 del registro
INTCON
o terminare la routine di interrupt tramite l’istruzione RETFIE
• Nel programma principale si scrivono le seguenti istruzioni:
o assegnare il prescaler al timer ponendo a 0 il bit 3 del registro
OPTION
o selezionare il fattore di divisione del prescaler
o assegnare il valore di inizio del timer
o abilitare l’interrupt del timer ponendo a 1 il bit 5 di INTCON
o abilitare tutti gli interrupt ponendo a 1 il bit 7 di INTCON

30. Come settare il prescaler

31. esempio
 Si vuol far accendere e spegnere un led su RA1 con
frequenza 1 Hz. Si utilizzi un quarzo di 4 MHz
 f(clock)=4000000Hz; f(macchina)=1000000 Hz
 Si pone Np=(64) 10=combinazione prescaler 101
 256-Nt=125

32. Lampeggio di un led con frequenza
di 1 Hz
list p=16f628
radix dec
porta equ 5
portb equ 6
Timer equ 1
intcon equ 0x0b
cont equ 0x0c
flag equ 0x0d
toif equ 0x02
toie equ 0x05
gie equ 0x07
goto start

33. Lampeggio led: routine interrupt
org 4
interrupt: incf cont,1
movlw 0x00
movwf timer
bcf intcon, toif
retfie ;ritorno dall’interrupt

34. Lampeggio di un led:routine
principale
start: movlw 0xd5 ; carica il valore 11010101
movwf option
movlw 0xff
tris portb
movlw 0x00
tris porta
RBPU INTEDG TOCS TOSE PSA PS2 PS1 PS0
1 1 0 1 0 1 0 1
Divisore di prescaler=64
Clock interno
Prescaler al timer

35. Lampeggio di un led
movwf timer ;l’accumulatore è ancora azzerato
movwf cont
bsf intcon, toie ;abilita l’interrupt timer
bsf intcon, gie ;abilita gli interrupt
ancora: movlw 125
xorwf cont,0 ;esegue l’operazione logica XOR tra cont e W e pone il risultato in W
skpz ; salta se il risultato è zero. Il conteggio si ferma a 125
goto ancora
avanti: movwf cont
comf flag,1 ;complementa flag e pone il risultatp in flag
btfsc flag,0 ;testa il bit 0 e salta se 0
goto accendi
bcf porta,0
goto ancora
accendi: bsf porta,0
goto ancora
end