PORTB

PORTB

Anche PORTB è un registro a 8 bit per uso generico (GPIO - General Purpose IO) a cui sono associate molte funzioni alternative. 

In particolare PORTB supporta:

• GPIO

• funzioni analogiche

• interrupt esterni

• moduli CCP

• ICSP-ICD

Nello schema di principio del controller, mettiamo in evidenza il PORTB e i circuiti associati:

Fisicamente i pin si trovano qui:

Microchip mantiene un ragionevole senso nella disposizione delle funzioni cercando di porle in modo successivo in corrispondenza dei pin. Va notato che RB7 e RB6 fanno parte del sistema di In Circuit Debug (ICD) e In Circuit Serial Programming (ICSP) essendo: RB7 - PGD - dati RB6 - PGC - clock

Nei chip a 28 e 40 pin PORTB è presente al completo con tutti gli 8 bit, da RB0 a RB7. 
Dal punto di vista elettrico, la struttura dei PORTB è analoga a quella vista per i PORTA.
Sono diverse le funzioni accessorie programmabili oltre il GPIO. Tutti i pin hanno in uscita una coppia MOSFET P/N e quindi sono in grado di azionare carichi sia alla Vdd che alla Vss (sink e source).

La tabella seguente riporta il quadro completo di queste possibilità. Da notare che, a seconda della funzione programmata, possono esserci disponibili diversi tipi di buffer collegato al pin: ad esempio, il pin relativo al INT0  è uno Schmitt Trigger (allo scopo di squadrare al meglio il segnale) quando opera in questa funzione è un gate a livello logico TTL quando agisce come pin di ingresso GPIO.

Pin	Funzione	TRIS	I/O	Tipo	Descrizione
RB0 INT0 FLT0 AN12	RB0	0	O	DIG	LATB<0> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<0> ingresso digitale
	INT0	1	I	ST	ingresso interrupt esterno 0
	FLT0	1	I	ST	ingresso enhanced PWM (modulo ECCP1)
	AN12	1	I	ANA	ingresso analogico canale 12
RB1 INT1 AN10	RB1	0	O	DIG	LATB<1> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<1> ingresso digitale
	INT1	1	I	ST	ingresso interrupt esterno 1
	AN10			ANA	ingresso analogico canale 10
RB2 INT2 AN8	RB2	0	O	DIG	LATB<2> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<2> ingresso digitale
	INT2	1	I	ST	ingresso interrupt esterno 2
	AN2	1	I	ANA	ingresso analogico canale 8
RB3 AN9 CCP2	RB3	0	O	DIG	LATB<3> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<3> ingresso digitale
	AN9	1	I	ANA	ingresso analogico canale 9
	CCP2	0	O	DIG	uscita  CCP2 compare e PWM
		1	I	ST	ingresso cattura CCP2
RB4 KBI0 AN11	RB4	0	O	DIG	LATB<4> uscita digitale
		1	i	TTL	PORTB<4> ingresso digitale
	KBI0	1	I	ST	ingresso interrupt on change 0
	AN11	1	I	ANA	ingresso analogico canale 11
RB5 KBI1 PGM	RB5	0	O	DIG	LATBB<5> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<5> ingresso digitale
	KBI1	1	I	ANA	ingresso interrupt on change 1
	PGM	1	I	ST	ingresso programmazione low voltage LVP
RB6 KBI2 PGC	RB6	0	O	DIG	LATB<6> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<6> uscita digitale
	KBI2	1	I	TTL	ingresso interrupt on change 2
	CLKO	-	I	ST	clock input per ICSP e ICD
RB7 KBI3 PGD	RB7	0	O	DIG	LATB<7> uscita digitale
		1	I	TTL	PORTB<7> uscita digitale
	KBI3	1	I	DIG	ingresso interrupt on change 2
	PGD	-	I	ST	dati seriali per ICSP e ICD

- = non dipende dal registro TRIS
DIG = uscita digitale
TTL = buffer di ingresso livello logico
ST = ingresso con trigger di schmitt
ANA = ingresso (uscita) analogico

I pin di PORTB posso assumere le seguenti funzioni :

• GPIO (RB7:0)
  Si tratta della funzione generica di ingresso/uscita (GPIO General Purpose IO), dove la direzione è stabilita dal solito registro TRIS. PORTB è il registro dello stato della porta (in lettura e scrittura), mentre LATB è il registro del latch della porta in uscita.
   

• ADC (AN12:8)
  La funzione ADC (Analog to Digital Converter) coinvolge i pin RB4:0.
  
  La sua operatività dipende dal registro ADCON1. (ved. Modulo AD).
  Inoltre è possibile stabilire a priori nella configurazione (bit PBADEN  del registro CONFIG3H) lo stato di default che avranno questi pin dopo il POR  :
  
  PBADEN = ANA  abilita la funzione analogica come default al POR
  I bit 0:3 di ADCON1 a livello 0 confermano la funzione analogica (default al POR).                               Se posti a 1, riportano i pin ad una funzione GPIO 
  
  PBADEN = DIG disabilta  la funzione analogica al POR.  

E' possibile stabilire la funzione dei pin agendo sui corrispondenti bit di ADCON1.  Ad esempio, per abilitare PB4:0 come GPIO digitali , le istruzioni tipiche sono :
            movlw   0x07
      movwf   ADCON1
 

• external interrupt  (INT2:0)
  Alcuni pin di PORTB (RB2:0) possono assumere la funzione di generatori di chiamata ad interrupt sul fronte di salita o discesa di un segnale esterno . (ved. Interrupt non periferici).
   

• interrupt on change (KBIO3:0)
  Alcuni pin di PORTB (RB7:4) possono assumere la funzione di generatori di chiamata ad interrupt sulla variazione di stato . (ved. Interrupt non periferici).
   

• enhanced PWM fault del modulo ECCP1
  Il pin RB0 può essere dedicato come ingresso di Fault del modulo ECCP1
   

• CCP e out PWM del modulo CCP2
  Il pin RB3 può essere dedicato come uscita del modulo CCP2. La funzione di RB3 come uscita /ingresso per il modulo CCP2 è alternativa a quella di RC1, che è il default del POR ed è stabilita in fase di configurazione dal bit CCP2MX del registro CONFIG3H .
   

• PGD/PGC/PGM di ICD/ICSP
  Come comune per i PIC, RB7:6 sono dedicabili alla programmazione in circuit (ICSP) e al debug (ICD). Le funzioni sono stabilite esclusivamente in fase di configurazione dai bit !DEBUG e LVP del registro CONFIG4L.  In modo debug il  funzionamento di RB7:6 non dipende dal registro TRISB ed esclude qualsiasi altra assegnazione. Ad esempio, impostando il PORTB Change interrupt, in modo debug solamente PB5:4 saranno operativi.
   

• Pull-up  : Sul PORTB è inclusa la possibilità di attivare un pull up interno denimonato weak pull-up.. 
  
  Anche per PORTB il default del POR fa assumere ai registri particolari valori pre definiti e questo rende indispensabile, nelle prime fasi di inizializzazione dell' hardware, dedicare una parte alla corretta definizione delle funzioni di questi pin. 

 

ATTENZIONE: Anche per PORTB il default del POR fa assumere ai registri particolari valori pre definiti e questo rende indispensabile, nelle prime fasi di inizializzazione dell' hardware, dedicare una parte alla corretta definizione delle funzioni di questi pin.

 

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I registri associati a PORTB

A causa delle numerose funzioni implementabili, svariati registri sono associati associati all' uso di PORTB sono i seguenti :

Nome	bit 7	bit 6	bit 5	bit 4	bit 3	bit 2	bit 1	bit 0
PORTB	RB7	RB6	RB5	RB4	RB3	RB2	RB1	RB0
LATB	Data latch
TRISB	Data direction - 1 = input / 0 = output
INTCON				INT0IE	RBIE		INT0IF	RBIF
INTCON2	!RBPU	INTEDG0	INTEDG1					RBIP
INTCON3	INT2IP	INT1IP		INT2IE	INT1IE		INT2IF	INT1IF
ADCON1					PCFG3	PCFG2	PCFG1	PCFG0
CONFIG3L							PBADEN
CONFIG4L	!DEBUG					LVP

I bit non indicati non sono usati dalla gestione di PORTB.

 

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Situazione al POR

Al POR:

• TRISB = 11111111, ovvero la direzione generale dei pin è come ingresso.

• PORTB e LATB hanno contenuto indeterminato.

• In ADCON1 il valore dei bit PCFG<3:0> è determinato dal valore di PBADEN :
  - se PBADEN = 1 ,  PCFG3:0 = 0000, ovvero AN12:0 programmati come input analogici
  - se PBADEN = 0 ,  PCFG3:0 = 0111, ovvero AN7:0  programmati come input analogici

Per quanto riguarda i registri di controllo dell' interrupt, al POR:

• !RBPU = 1 , ovvero pull-up disabilitati

• INTEDG1:0  = 1 , ovvero direzione del fronte di salita (rising edge)

• RBIP/INT2IP/INT1IP  = 1 , ovvero priorità alta

Tutti gli Interrupt sono disabilitati

Nei registri di configurazione, per default :

• PBADEN = 1 , ovvero PORTB<4:0> come ingressi analogici al POR

• !DEBUG e LVP = 1 , ovvero entrambi disabilitati

Per quanto riguarda le funzioni speciali (ADC, Interrupt INT e PORTB Change, CCP, ICSP , ICD e LVP) consultare i capitoli relativi.

Si può riassumere la situazione del POR in questo modo :

• I pin sono configurati come ingressi digitali e, in parte, analogici, se PBADEN non viene nominato nella configurazione.  La funzione può essere modificata con ADCON1.
   

• Se nella configurazione PBADEN viene programmato a 0, tutti i pin di PORTB saranno GPIO digitali. La funzione può essere modificata con ADCON1.
  Ne consegue che , in ogni caso, è opportuno inserire  nel sorgente una riga di configurazione per PBADEN in modo da avere ben chiara la situazione dei PORTB<4:0>.
   

• I pull-up sono disabilitati e, se richiesti, occorre abilitarli da programma
   

• Nessun interrupt è abilitato. I bit di livello della priorità assegnano  per default la priorità elevata. L' abilitazione e una diversa attribuzione di livello deve essere fatta da programma.
   

• Le funzioni DEBUG e LVP sono disabilitate e, se richieste, vanno abilitate con opportune linee di configurazione nel sorgente.
   

• Nessuna funzione speciale è abilitata per default sul PORTB

 

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Inizializzazione di PORTB

Una sequenza di inizializzazione come GPIO digitale può essere questa: 

 

; Inizializza PORT B         clrf    LATB                ; clear PORTB latch        movlw   0x07                ; tutti i pin come digital GPIO        movwf   ADCON1              ; (richiesto se PBADEN è abilitato)        movlw   b'11001111'         ; set RB7:6 e RB3:0 come input        movwf   TRISB               ; e RB5:4 come out

 

Anche qui alcuni punti sono importanti in quanto l' errata inizializzazione sia del TRIS che dei registri di configurazione e del registro ADCON1 impedisce l' uso dei pin nel modo voluto.
Il default al POR configura i PORTB<4:0> come ingressi analogici e i PORTB<7:5> come ingressi digitali.

Per evitare l' assegnazione analogica occorre configurare PBADEN = 0  oppure agire sull' ADCON1  come nell' esempio precedente. 

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I pull-up

PORTB dispone di un set di pull up che possono essere attivati sotto controllo del programma.
La loro presenza rende inutili pull up esterni in molte situazioni. Principalmente sono pensati come supporto alla funzione PORTB Change per un uscita dal modo sleep a causa di un segnale esterno (tastiera) e prendono il nome di weak pull-up.

Il bit di controllo è  !RBPU (INTCON2<7>) . Va osservato che la posizione di questo bit è diversa nei mid range, dove fa parte dell' OPITION register , che non esiste più nei PIC18 ; quindi si richiede una modifica nella conversione di un sorgente da mid-range a enhanced.

In ogni modo la logica di funzionamento è analoga per cui :

•  !RBPU = 0  pull up abilitati

•  !RBPU = 1  pull up disabilitati

Nella famiglia PIC18F43xx i pull up sono abilitati e disabitati su tutti i pin contemporaneamente. Altri PIC consentono il controllo di ogni singolo pin.

Dal data sheet non risulta un valore specifico per i weak pull-up, in quanto non si tratta di resistenze fisiche, ma di sorgenti di corrente FET a canale P ad alta resistenza, il cui valore varia con la temperatura e le caratteristiche costruttive.  Il foglio dati indica un range di corrente tra 50 e 400uA (tipico 200 uA) a 5V, equivalenti ad una resistenza tra 12k e 100k (typ. 25k).
Nel caso in cui vengano usati pull-up esterni, quelli integrati vanno disabilitati.

I pull-up integrati sono disabilitati automaticamente per i pin configurati come output.
Al POR i pull-up sono per default disabilitati.

 

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NOTE: Per default al POR i registri che interessano PORTB assumono valori ben definiti, che possono non essere quelli richiesti dal programma   TRISB configura al POR tutti i pin come ingressi   Per default la configurazione attiva PBADEN e quindi le funzioni di ingresso analogico. Se non sono richieste occorre agire nel' inizializzazione della porta con ADCON1 oppure nel CONFIG disabilitando PBADEN (PBADEN=DIG).    Al POR i pull-up sono disabilitati. Se necessario occorre abilitarli da programma   Occorre verificare con cura il valore da attribuire a TRIS per avere disponibile la funzione voluta: ad esempio i pin usati come ingressi dell' interrupt esterno vano configurati come input. Dimenticando questi particolari si potranno avere problemi nel funzionamento dei pin

 

 

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