PIC plošča je že izdelana vezja, ki uporablja mikrokrmilnik Microchip PIC. Vključuje regulacijo moči, vir ure, vezje za ponastavitev, programske pine ICSP in osnovne vhodno-izhodne povezave. Ta članek podrobno pojasnjuje družine PIC, strojne bloke, možnosti napajanja, razširitvene glave, nastavitev MPLAB X, podporo za razhroščevanje in primerjave platform v jasnih podrobnostih.
Pregled upravnega odbora PIC
PIC plošča je že izdelana vezja, zgrajena okoli mikrokrmilnika Microchip PIC. Vključuje podporno strojno opremo, potrebno za stabilno delovanje, kot so regulacija moči, vir ure, vezje za ponastavitev, programski vmesnik in osnovne vhodno/izhodne povezave.
Glavni cilj odbora PIC je poenostaviti razvoj. Namesto da bi vsako podporno vezje gradili iz nič, plošča zagotavlja zanesljivo izhodišče za testiranje vdelane programske opreme, preverjanje signalov in izdelavo prototipov. To naredi PIC plošče uporabne za učenje, razvoj izdelkov in testiranje krmilnih sistemov.
Jedro PIC mikrokrmilnika in družine, uporabljene na PIC ploščah
V središču vsake PIC plošče je mikrokrmilnik PIC, ki poganja vdelano programsko opremo in nadzoruje vhodno/izhodne sisteme plošče. Naprave PIC uporabljajo arhitekturo Harvard, kjer sta programski pomnilnik in podatkovni pomnilnik ločena. To pomaga PIC ploščam zagotavljati predvidljivo časovno usklajenost in stabilno vedenje v krmilnih aplikacijah. PIC plošče so na voljo z različnimi družinami PIC, odvisno od potrebne ravni zmogljivosti:
• PIC16 plošče so primerne za osnovne krmilne naloge in nizkocenovne projekte.
• PIC18 plošče omogočajo boljšo hitrost in več vgrajenih perifernih naprav za razširitev.
• DSPIC33 plošče podpirajo napredne funkcije časovnega usklajevanja in motorja/krmiljenja, vključno z digitalno obdelavo signalov.
• PIC32 plošče ponujajo 32-bitno zmogljivost, večji pomnilnik in močnejšo komunikacijsko podporo.
Osnovni strojni bloki na PIC plošči
Regulacija moči
PIC plošča vključuje regulacijo moči, ki ohranja stabilno napetost za PIC mikrokrmilnik in druge dele na plošči. Napaja se iz USB ali zunanjega DC vira in ga pretvori v stalno napajanje 3,3 V ali 5 V. To omogoča gladko delovanje plošče in preprečuje težave zaradi nestabilne moči.
Vir ure
Vir ure nadzoruje časovno usklajevanje mikrokrmilnika PIC. Veliko PIC plošč uporablja kristal ali resonator za zagotavljanje stalne sistemske frekvence. Nekatere plošče omogočajo tudi preklapljanje med notranjo in zunanjo uro z uporabo skakalnikov ali nastavitev, odvisno od PIC in zasnove plošče.
Vezje za ponastavitev (MCLR)
Ponastavitevno vezje pomaga, da se PIC mikrokrmilnik pravilno zažene vsakič, ko se priključi napajanje. Pogosto vključuje upor, ki se dviga navzgor, lahko pa tudi kondenzator in gumb za ponastavitev. Ta nastavitev ohranja stabilno ponastavitveno zatičnico in omogoča čist priročnik za ponastavitev, ko je to potrebno.
ICSP programska glava
Večina PIC plošč vključuje ICSP glavo, kar pomeni In-Circuit Serial Programming. Ta glava zagotavlja glavne programske in razhroščevalne signale, potrebne za nalaganje kode v PIC mikrokrmilnik. Pini običajno vključujejo MCLR/VPP, PGC, PGD, napajanje in ozemljitev, ki se povezujejo z orodji, kot so PICkit, MPLAB Snap ali ICD4.
Osnovni vhod in izhod plošče
PIC plošča ima pogosto že nameščene osnovne vhodne in izhodne dele, kot so LED diode in gumbi. Ti vgrajeni deli olajšajo preverjanje, ali program teče in ali PIC pravilno bere vhode, brez potrebe po dodatnih delih takoj.
Zaščitne komponente
Nekatere PIC plošče dodajo zaščitne dele, da preprečijo poškodbe zaradi pogostih električnih težav. Te lahko vključujejo diode, varovalke ali komponente za zaščito pred prehodnimi pojavnostmi. Pomagajo zaščititi ploščo pred težavami, kot so obratna polariteta, sunki napajanja ali statični izpust na električnih vodih in vhodno-izhodnih pinih.
Družine plošč PIC in pogoste vrste platform
Radovedne Nano plošče
Curiosity Nano plošče so majhne PIC plošče, ki jih napaja USB. Veliko jih vključuje vgrajen programer in razhroščevalnik, tako da lahko naložite kodo in testirate PIC ploščo brez dodatne strojne opreme. Prav tako jih je enostavno povezati z osnovnimi vezji.
Plošče v slogu Radovednost in raziskovalec
Te PIC plošče so večje in podpirajo več pinov ter funkcij. Imajo dodatne kolektorje, jumperje in konektorje za hitro namestitev. Številne različice podpirajo naprave PIC16 in PIC18.
Razvojni kompleti Explorer 16/32
Kompleti Explorer 16/32 podpirajo naprave dsPIC in PIC32. Uporabljajo vtične module, da lahko glavna PIC plošča deluje z različnimi čipi. To platformo naredi prilagodljivo za testiranje in odpravljanje napak.
Kompleti za nadzor motorja in moč
Te PIC plošče so zasnovane za krmilne in napajalne naloge. Pogosto vključujejo gonilnike vrat, dele za zaznavanje toka in povratne signale. Mnogi uporabljajo naprave dsPIC za stabilno časovno usklajenost in hitro upravljanje.
Upravni odbori tretjih oseb
PIC plošče tretjih oseb izdelujejo druge blagovne znamke ali skupnosti. Lahko dodajo dodatne strojne funkcije, hkrati pa še vedno podpirajo PIC programiranje prek MPLAB in ICSP.
Možnosti napajanja PIC plošče in izbira napetosti
Večina PIC plošč lahko deluje na več kot en vir napajanja. Pogosta možnost je USB napajanje, kjer plošča dobi 5 V iz računalnika ali USB adapterja. PIC plošča nato uporablja vgrajen regulator za proizvodnjo ustrezne napetosti, potrebne za PIC mikrokontroler in druge dele na plošči.
Veliko PIC plošč podpira tudi zunanjo enosmerno napajanje preko barrel vtičnice ali terminalnega bloka. To je koristno, kadar plošča potrebuje močnejši vir napajanja ali kadar postavitev ni povezana z računalnikom. Nekatere plošče imajo jumperje ali stikala, ki omogočajo izbiro med USB napajanjem in zunanjim napajanjem. Ti krmilniki vam lahko omogočajo tudi izbiro logike 3,3 V ali 5 V, odvisno od zahtev PIC mikrokrmilnika in povezanih delov.
Vhodno/izhodne glave PIC plošče in razširitvene povezave
• GPIO izločevalne glave: Vrstice standardnih 0,1" pin headerjev omogočajo PIC priključke, kot sta PORTA in PORTB. To vam omogoča, da povežete jumper žice, priključite pin kable ali pritrdite dodatne plošče brez neposrednega spajkanja na PIC čip.
• Komunikacijske glave: Veliko PIC plošč vključuje namenske pine ali konektorje za skupne komunikacijske signale. Ti lahko podpirajo UART, SPI, I²C, CAN ali USB, tako da se zunanje plošče lahko povežejo s stabilno in organizirano ožičeno postavitvijo.
• Analogni vhodni pini: Analogni pini so označeni z imeni ADC kanalov in vključujejo referenčne pine, kadar je to potrebno. To pomaga pravilno povezati analogne signale in se izogniti zamenjavi z digitalnimi pini.
• PIM ali vtični vmesniki: Nekatere višje zmogljive PIC plošče uporabljajo vtičnico ali režo v slogu PIM, kjer vtični modul drži PIC napravo. To omogoča spremembo modela PIC ob ohranjanju iste osnovne plošče in konektorjev.
• Razširitveni konektorji: Za podporo dodatkom nekatere PIC plošče vključujejo razširitvene glave v standardnih postavitvah, kot je razmik med pini v slogu Arduino. To vam pomaga ponovno uporabiti obstoječe dodatne plošče in povezati dodatne funkcije z uporabo znanega formata glave.
Delovni tok programiranja PIC plošče v MPLAB X
Namestitev MPLAB X IDE
MPLAB X IDE je glavna programska oprema podjetja Microchip za pisanje, izdelavo in testiranje kode za PIC plošče. Podpira več družin PIC-ov in vse ohranja v enem projektnem delovnem prostoru.
Namestitev pravilnega XC prevajalnika
PIC plošče potrebujejo ustrezen XC prevajalnik glede na tip PIC naprave. XC8 je za 8-bitne PIC-e, XC16 za 16-bitne PIC-e, XC32 pa za 32-bitne PIC-e. Uporaba pravega prevajalnika pomaga pri pravilni sestavi kode.
Ustvariti nov projekt upravnega odbora PIC
Ustvari nov projekt znotraj MPLAB X, nato pa izberi točno tisti PIC mikrokrmilnik, ki se uporablja na tvoji plošči. Nato izberite programer ali razhroščevalnik, kot so PICkit, Snap ali vgrajeni razhroščevalnik, če je na voljo.
Nastavitev PIC z uporabo MCC
MPLAB Code Configurator (MCC) pomaga nastaviti potrebne funkcije brez ročnega vnašanja vsake nastavitve. Lahko konfigurira uro, funkcije pinov, časovnike, ADC in module, kot je UART, nato pa samodejno generira osnovno nastavitveno kodo.
Pisanje in gradnja PIC programske programske opreme v C-ju
Napiši svoj program v C-ju in ga vgradi v datoteko, ki jo lahko poganja PIC plošča. Ta korak vključuje dodajanje glavne programske logike in nadzor nad funkcijami, ki jih želite uporabljati.
Program in odpravljanje napak preko ICSP
Večina PIC plošč podpira programiranje prek ICSP. V MPLAB X lahko naložiš kodo, jo zaženeš, nastaviš točke prekinitve in preverjaš vrednosti spremenljivk med izvajanjem programa.
Odpravljanje napak na plošči PIC in podpora ICSP
Veliko PIC plošč podpira odpravljanje napak prek ICSP z orodji, kot sta PICkit ali ICD naprave, nekatere pa vključujejo vgrajeno strojno opremo za odpravljanje napak. Odpravljanje napak omogoča globlje testiranje onkraj osnovnega programiranja. S strojno razhroščevanjem lahko:
• nastavi prelomne točke za prekinitev izvajanja programske opreme
• izvajanje kode korak za korakom
• v realnem času spremlja spremenljivke in registre
• ponastavitev in ponovno testiranje vedenja med prekinitvami in časovnimi dogodki
Primerjava PIC plošče z Arduino, STM32 in Raspberry Pi Pico
| Značilnost / Vidik | Odbor PIC | Arduino (v slogu UNO) | STM32 razvojna plošča | Raspberry Pi Pico |
|---|---|---|---|---|
| Osnovna arhitektura | 8/16/32-bitni PIC ali dsPIC | Večinoma 8-bitni AVR (nekateri uporabljajo ARM) | 32-bitni ARM Cortex-M | Dvojedrni ARM Cortex-M0+ |
| Orodjarna veriga | MPLAB X + XC prevajalniki + MCC | Arduino IDE + knjižnice | STM32CubeIDE / Keil / druga orodja | C/C++ SDK ali MicroPython |
| Podpora za odpravljanje napak | ICSP z močnimi strojnimi možnostmi razhroščevanja | Omejeno odpravljanje napak pogosto zahteva dodatna orodja | SWD z naprednim odpravljanjem napak | Razhroščevanje SWD z zunanjo sondo |
| Tipične prednosti | Stabilen nadzor, industrijska uporaba, močna odpornost na hrup | Preprosto učenje in hitra postavitev projekta | Visoko zmogljive, napredne funkcije upravljanja | Nizke stroške, prijazne za začetnike in prilagodljive možnosti kodiranja |
| Osredotočenost na skupnost | Profesionalno delo plus napredna uporaba hobija | Skupnost velikih proizvajalcev in začetnikov | Profesionalna uporaba z nekaj podpore za hobi | Velika hobi in učna skupnost |
| Dolgoživost/življenjski cikel | Pogosto podprto za dolgo življenjsko dobo izdelka | Dobro za učenje, manj osredotočeno na dolgoročno podporo | Pogosto v dolgoročni industrijski dobavi | Podprta, a bolj usmerjena v potrošnike |
Pregledi postavitve in kakovosti izdelave plošče PIC
• Stabilna zasnova napajanja: Plošča mora imeti čisto regulacijo in ustrezno filtriranje, da se prepreči ponovni zagon in hrup ADC-ja.
• Dobra postavitev razvezljanja: Plošče s pravilno nameščenimi kondenzatorji zagotavljajo bolj zanesljivo delovanje med preklopnimi obremenitvami.
• Trdna ozemljitev: Dobra ozemljitev pomaga zmanjšati šum v odčitvah ADC in komunikacijskih signalih.
• Dostopne ICSP povezave: Enostavno dostopni ICSP pini omogočajo hitrejše in bolj dosledno programiranje in odpravljanje napak.
• Jasno označevanje pinov in headerji: Jasne oznake zmanjšujejo napake pri ožičenju in pospešujejo prototipiranje.
• Testne točke in podpora razširitve: Plošče s testnim dostopom olajšajo preverjanje napetosti, signalov in komunikacijskih linij.
Zaključek
PIC plošče združujejo PIC mikrokrmilnik s stabilno napajanjem, časovnim usklajevanjem, ponastavitvijo, ICSP programiranjem in vgrajenimi vhodno-izhodnimi povezavami. Podpirajo različne družine PIC in tipe plošč, ponujajo USB ali zunanje možnosti napajanja ter omogočajo razširitev preko označenih priključkov. Z MPLAB X, XC prevajalniki, MCC in ICSP odpravljanjem napak omogočajo stabilno testiranje in odpravljanje težav.
Pogosta vprašanja [FAQ]
Ali lahko PIC plošča programira prazen PIC čip?
Da, če plošča podpira ICSP ali ima podnožje/modul za ta čip.
Ali lahko 5V module povežem na 3.3V PIC ploščo?
Samo če so PIC vhodno-izhodni pini odporni na 5V. V nasprotnem primeru uporabi premikanje nivojev.
Zakaj moja PIC plošča ne programira niti z USB priključkom?
Pogosti vzroki so USB kabel, ki priključuje samo napajanje, napačna izbira orodja, nestabilna napetost ali zamašeni ICSP pini.
Ali PIC plošče potrebujejo gonilnike za delovanje v MPLAB X?
Nekateri to počnejo. Plošče z vgrajenimi razhroščevalniki lahko zahtevajo zaznavanje gonilnikov.
Kako dobim čistejše ADC odčitke na PIC plošči?
Uporabite kratke ožičenje, trdno ozemljitev in filtriranje, če je potrebno.
Kaj naredi PIC odbor primeren za dolgoročni razvoj?
Dobra dokumentacija, aktivna podpora za MCU, stabilna zasnova napajanja in zanesljivo odpravljanje napak.