PIC16C5X MICROCONTROLLER

ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ชิพ PIC16C5X จะมีคุณลักษณะพิเศษคือ ช่วยลดต้นทุนของระบบและประหยัดไฟ ทั้งยังมีเครื่องมือ (tool) มากมายคอยสนับสนุน ได้แก่ แอสเซมเบลอร์ (assembler), ซอฟแวร์ซิมูเลเตอร์ (software simulator),in-circuit emulator และ production quality programmer โดยที่เครื่องมือเหล่านี้สามารถใช้ได้บนเครื่อง IBM PC

PIC16C5X เหมาะสำหรับใช้งานในเครื่อง จักรกลที่ต้องการความเร็วสูง (high-speed automotive) และ เครื่องใช้ ที่ควบคุมด้วยมอเตอร์

เทคโนโลยี EPROM ทำให้การใช้งานโปรแกรมประยุกต์ (transmitter codes, motor speeds, receiver frequencies, etc.) เป็นไป อย่างรวดเร็วและสะดวกสบาย

เนื่องจากแพ็คเก็จที่ใช้ชิพ PIC16C5X มีขนาดเล็ก จึงเหมาะสำหรับงานที่ต้องใช้เนื้อที่จำกัด และด้วยราคาที่ถูก อีกทั้ง ยังกินไฟน้อย จึงเป็นการง่ายที่จะใช้ ชิพ PIC16C5X แม้ในงานที่ๆไม่เคยมีการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ มาก่อนเลยก็ตาม

• เป็น CPU แบบ RISC ที่มีสมรรถนะในการทำงานสูง
  
  • มีคำสั่งเดี่ยวๆเพียง 33 คำสั่ง
  • ทุกคำสั่งใช้เพียง 1 ไซเคิล (200 นาโนวินาที) ยกเว้นคำสั่งที่กระโดดข้ามโปรแกรมจะใช้ 2 ไซเคิ ล
  • คำสั่งแต่ละคำสั่งมีความกว้า ง 12 บิต
  • ส่วนของข้อมูลมีความกว้าง 8 บิต
  • มีหน่วยความจำ EPROM เป็นชิพ 12 ตัว ขนาด 512-2048 ไบต์
  • มีรีจิสเตอร์ใช้งานทั่วไป 8 ตัวขนาด 25-72 ไบต์
  • มีรีจิสเตอร์พิเศษสำหรับฮาร์ดแวร์ 7 หรือ 8 ตัว
  • มีสแตร็ค (stack) 2 ระดับ
  • มีโหมดการเข้าถึงแอดเดรส 3 แบบ คือ ไดเร็ก (direct),อินไดเร็ก(indirect) และรีเลทีฟ(relative)
  
  
• คุณลักษณะภายนอก
  
  • มีขาอินพุต/เอาท์พุต 12-20 ขา สำหรับการควบคุมงานเฉพาะทางในแต่ละขา
  • รับกระแสได้สูง คือ รับได้สูงสุด 25 มิ ลลิแอมแปร์ ต่อ 1 ขา
  • กินไฟสูงสุด 20 มิลลิแอมปร์ ต่อ 1 ขา
  • 8 bit real time clock/counter (TMRO) with 8-bit programmable prescaler
  • Power on reset
  • Power up timer Oscilator start-up timer
  • Watchdog timer (WDT) with its own on-chip RC oscillator for reliable operation
  • Programmable code protection
  • Power saving SLEEP mode
  • EPROM/ROM fuse selectable oscillator options :
    • RC oscillator: RC
    • Standard Crystal or resonator: XT
    • High speed crystal or resonator: HS
    • Power saving low frequency crystal: LP
  
  
• ใช้เทคโนโลยีซีมอส (CMOS)
  • กินไฟน้อย,ความเร็วสูง
  • มีการออกแบบในลักษณะ static
  • มีช่วงแรงดันกว้าง สำหรับการทำงานต่างๆ
  • EPROM การค้า/อุตสาหกรรม : 2.5 โวลต์ ถึง 6.25 โวลต ์
  • ROM การค้า/อุตสาหกรรม : 2.0 โวลต์ ถึง 6.25 โวลต ์
  • EPROM/ROM สำหรับเครื่องจักรกล : 2.5 โวลต์ ถึง 6.0 โวลต์
  
  
• กินไฟน้อย
  • โดยปกติน้อยกว่า 2 มิลลิแอมแปร์ที่ 5 โวลต์ ความถี่ 4 เมกกะเฮิร์ต
  • โดยปกติ 15 แอมแปร์ที่ 3 โวลต์ ความถี่ 32 เมกกะเฮิร์ต
  • โดยปกติน้อยกว่า 3 แอมแปร์ (เป็นกระแสสำรองเมื่อ WDT disabled) ที่ 3 โวลต์ อุณหภูมิ 0 - 70 องศาเซลเซียส

รีจิสเตอร์ นี้สามารถถูกเขียนและอ่านภายใต้การควบคุมข องโปรแกรมเหมือนกันรีจิสเตอร์ไฟล์ คำสั่งอ่าน เช่น MOVE, PORTB, W โดยปกติจะอ่านจากขาอินพุต/เอาต์พุต โดยไม่สนใจว่าขานั้นจะกำหนดให้เป็นขา อินพุตหรือเอาต์พุต
เมื่อเริ่มต้นรีเซตเครื่องใหม่พอร์ต ทั้งหมดจะถูกกำหนดให้เป็นอินพุต (โหมด ความต้านทานสูง) และรีจิสเตอร์ควบคุมอินพุต/เอาต์พุต (TRISA, TRISB, TRISC) จะถูกเซ็ตค่าเป็น "1" ทั้งหมด
คำสั่ง TRISf จะนำค่าที่เก็บในรีจิ สเตอร์ W ไปเซ็ตรีจิสเอตร์พอร์ตอินพุตเอาต์พุตทั้ง 3 พอร์ต ตัวกำหนดให้ W เป็น "0" คำสั่ง TRISf จะทำให้ขาที่ถูกเซ็ตเป็นขาเอาต์พุตโดย f คือค่าของพอร์ต A,B และ C

• พอร์ต A เป็นรีจิสเตอร์อินพุต/เอาต์พุตขนาด 4 บิต ซึ่งจะใช้เฉพาะ 4 บิตล่างเท่านั้น (RA0-RA3) บิต 4-7 จะไม่ใช้เมื่ออ่านค่าบิตเหล่านี้ จะได้ค่าเป็น "0"
  
• พอร์ต B เป็นรีจิสเตอร์อินพุต/เอาต์พุตขนาด 8 บิต (RA0-RA7)
  
• พอร์ต C ในชิพ PIC16C55/C57 จะเป็นรีจิสเตอร์ขนาด 8 บิต ส่วนใน PIC16C54/C56 จะเป็นรีจิสเตอร์ใช้งานทั่วไป
  

W

(working register) เก็บค่าโอเปอแรนด์ ที่สองในคำสั่งที่มี 2 โอเปอแรนด์ (และ/หรือ สนับ สนุนการเคลื่อนย้ายข้อมูลภายใน)

TRISA

ควบคุมอินพุต/เอาต์พุต สำหรับพอร์ต A บิต 0 ถึง 3 เท่านั้นที่ใช้ได้ ใช้เพื่อให้สอดคล้องกับพอร์ต อินพุต/เอาต์พุต (f5) ที่มีแค่ 4 บิต

TRISB

ควบคุมอินพุต/เอาต์พุต สำหรับพอร์ต B

TRISC

ควบคุมอินพุต/เอาต์พุต สำหรับพอร์ต C

รีจิสเตอร์ควบคุมพอร์ตอินพุต/เอาต์พุต

จะถูกโหลดด้วยค่าในรีจิสเตอร์ W เมื่อมีการทำคำสั่ง TRISf โดยค่า "1" ที่ใส่ในรีจิ สเตอร์ควบคุมจะทำให้ขาอินพุต/เอาต์พุต อยู่ในสถานะความต้านทานสูงทำหน้าที่เป็นขา อินพุต และค่า "0" ที่ใส่ในรีจิสเตอร์ ควบคุมจะทำให้ขาอินพุต/เอาต์พุ ตที่ถูกเลือกของพอร์ตนั้นมีสถานะเป็นขาเอาต์พุต

รีจิสเตอร์ออปชั่น (OPTION), RTCC, ปรีสเกลเลอร์

รีจิสเตอร์ออปชั่นใช้กำหนดว่าปรีสเกลเลอร์จะใช้กับรีจิ สเตอร์ RTCC หรือ WDT, กำหนดค่าในตัวตั้งค่า, กำหนดรูปแบบของสัญญาณ และขอบขาของสัญญาณที่ป้อนให้แก่ RTCC รีจิสเตอร์ออปชั่น มีขนาด 6 บิต เมื่อมีการทำคำสั่ง OPTION ค่าในรีจิสเตอร์ W จะถูกเคลื่อนย้ายเข้าในรีจิสเตอร์ออปชั่นนี้

การเปลี่ยนการใช้งานปรีสเกลเลอร์ที่ใช้กับ RTCC ให้ไปใช้กับตัว WDT

จำเป็น คำสั่งดังต่อไปนี้จะต้องถูกเอ็ก ซีคิวต์ เมื่อต้องการเปลี่ยนการใช้งานปรีสเกลเลอร์ ที่ใช้กับ RTCC ให้ไปใช้กับ WDT

1. MOVLW B 'xxx0x0xx' : เลือกใช้สัญญาณนาฬิกาภายในและเลือกค่าใหม่ให้ ปรีสเกลเลอร์
2. OPTION : ถ้าค่าใหม่เป็น "000" หรือ "001" ให้เลือกค่าสำหรับปรีสเกลเลอร์เป็นค่าอื่นชั่วคราว
3. CLRF 1 : เคลียค่าใน RTCC และปรีสเกลเลอร์
4. MOVLW B ''xxxx1xxx' : เลือก WDT โดยไม่เปลี่ยนค่าสำหรับปรี สเกลเลอร์
5. OPTION
6. CLRWDT : เคลียค่า WDT และปรีสเกลเลอร์
7. MOVLW B 'xxxx1xxx' : เลือกค่าใหม่ให้แก่ปรีสเกลเลอร์
8. OPTION

จะทำขั้นตอนที่ 1 และ 2 ในขณะที่ RTCC ใช้สัญญาณนาฬิกาจากภายนอกในขั้นตอนที่ 7 และ 8 จะต้องทำก็ต่อเมื่อค่าในปรีสเกลเลอร์ ที่ต้องการเป็น "000" หรือ "001"

การเปลี่ยนปรีสเกลเลอร์ที่ใช้งานกับ WDT ให้ไปใช้กับ RTCC

การเปลี่ยนปรีสเกลเลอร์ที่ใช้กับ WDT ให้ไปใช้ กับ RTCC ต้องใช้ขั้นตอนดังนี้

1. CLRWDT : เคลียค่า WDT และปรีสเกลเลอร์
2. MOVLW B 'xxxx0xxx' : เลือก RTCC ค่าใหม่สำหรับปรีสเกลเลอร์ และแหล่งกำเนิดสัญญาณนาฬิกา
3. OPTION

ถ้าต้องการช่วงคาบเวลาที่ยาวนานมากขึ้น สามารถทำได้โดยการกำหนดค่าในปรีสเกลเลอร์ ให้มีอัตราส่วนเป็น 1:128 ซึ่งทำได้โดยใช้ซอฟแวร์ มาควบคุมตัววอตช์ด็อกไทเมอร์ ซึ่งจะเขียนค่าลงในรีจิสเตอร์ OPTION ดังนั้น ช่วงคาบเวลาสูงสุดจะมีค่าได้ถึง 2.5 วินาที

คำสั่ง CLRWDT และ SLEEP จะลบค่าในวอตช์ด็อกไทเมอร์ และค่าในปรีสเกลเลอร์ การใช้คำสั่งนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้เกิดการสร้างสัญญาณไทม์เอาต์และทำให้ชิปอยู่ในส ภาวะรีเซต บิตสถานะ TO ในรีจิสเตอร์สถานะจะถูกลบเมื่อ WDT เกิดไทม์เอาต

การเลือกใช้ตัวเก็บประจุ (C1,C2) สำหรับวงจรรีโซเนเตอร์แบบเซรามิก จะคำนึงถึงความถี่ต่างๆที่ใช้ ดังแสดงในตาราง

ชิปแบบ XT เป็นออสซิลเลเตอร์คริสตอลแบบมาตรฐาน ซึ่งอาจต้องการคริสตอลแบบสตริปคัต AT (AT strip-cut) เพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์ไดรฟ์ (overdrive)

ส่วนชิปแบบ HS เป็นออสซิลเลเตอร์คริสตอลชนิดความเร็วสูง ซึ่งอาจจะต้องใช้ตัวต้านทานต่อเชื่อมด้วยใ นกรณีที่ต้องการให้เกิดความถี่ออสซิลเลชั่น ที่น้อยกว่า 20 เมกกะเฮิร์ตซ

จากรูปแสดงถึงวิธีการเชื่อมต่ออุ ปกรณ์ R/C เข้ากับ PIC16C5X สำหรับค่า Rext ที่น้อยกว่า 2.2 กิโลโอห์ม สัญญาณออสซิลเลเตอร์ ที่ได้อาจจะไม่คงที่หรือหยุดนิ่งสำหรับค่า Rext ที่มีค่าสูงมากๆ (เช่น 1 เมกะโอห์ม) ออสซิลเตอร์ จะมีความไวต่อสัญญาณรบกวนความชื้นและสภาวะ แวดล้อมภายนอก ดังนั้น เราจะต้องรักษาค่า Rext ให้มีค่าอยู่ในช่วง 5 กิโลโอห์ม ถึง 100 กิโลโอห์ม

ถึงแม้ว่าออสซิลเลเตอร์ จะทำงานได้โดยไม่ต้องต่อตัวเก็บประจุภายนอก (Cext=0 พิโกฟารัด) แต่ควรใส่ค่าตัวเก็บประจุที่มากกว่า 20 พิโกฟารัด เพื่อลดสัญญาณรบกวนและให้สัญญาณมีความคงที ่ ถ้าไม่มีตัวเก็บประจุหรือตัวเก็บประจุภายน อกมีค่าน้อยเกินไปจะทำให้ความถี่ออสซิ ลเลเตอร์มีการเปลี่ยนแปลงอย่างกระทันหัน เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงที่ตัวเก็บประจุภายนอก เช่นที่แผ่นวงจรพิมพ์บริเวณตัวเก็บประจุหรือตัวนำของตัวเก็บประจุ

การเลือกตัวเก็บประจุสำหรับออสซิลเล เตอร์ชนิดคริสตอล สามารถพิจารณาได้ดังตาราง

วงจรรีเซตขณะเปิดเครื่อง และวงจรเริ่มต้นออสซิลเลเตอร์ มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด เมื่อเริ่มป้อนไฟเลี้ยงวงจรคงค่าการรีเซต< wbr>จะได้รับการเซตและวงจรจับเวลาจะถูกรีเซต วงจรจับเวลาจะเริ่มต้นนับในทันที ที่ตรวจจับได้ว่า MCLR มีค่า ลอจิกสูงหลังจากที่เกิดช่วงไทม์เอาต์ (ประมาณ 18 มิ ลลิวินาที)

จากรูปข้างต้น แสดงการเริ่มป้อนไฟเลี้ยงซึ่งค่า VDD จะมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ค่า VDD จะมีค่าเพิ่มขึ้นจนกระทั่งคงที่ก่อนที่ค่า ที่ขา MCLR จะมีค่าลอจิกชิปจะมีค่าช่วงเวลา OST ตามจริง หลังจากที่ MCLR มีค่าลอจิกสูง

จากรูปเป็นการใช้วงจรรีเซตบนชิ ป (ขา MCLR กับ VDD ต่อเข้าหากัน) ขา VDD จะมีค่าคงที่ก่อนที่วงจรจับเวลาเริ่ม ต้นจะเกิดไทม์เอาต์ ซึ่งจะทำให้ไม่มีปัญหาใดๆ ในการรีเซตนี้

จากรูป แสดงให้เห็นถึงปัญหาเกี่ยวกับ แรงดันไฟฟ้าในกรณีที่ VDD มีค่าเพิ่มขึ้นช้าเกินไป ในสถานะการณ์นี้เมื่อวงจรจับเวลาเริ่มต้นเ กิดไทม์เอาต์ ค่า VDD จะมีค่าไม่ถึงค่า VDD ต่ำสุดและเป็นผลให้ไม่สามารถรับประกันได้ว ่าฟังก์ชั่นต่างๆในชิปจะทำงานอย่างถูกต้อง

โดยสรุปวงจรรีเซตกำลังไฟฟ้าในช ิปจะรับประกันได้ว่าทำงานได้อย่างถูกต้อง ถ้าอัตราเร็วในการเพิ่มค่า VDD ไม่น้อยกว่า 0.05 โวลต์ ต่อมิลลิวินาที และมีความจำเป็นที่ค่า VDD ควรจะมีค่าเริ่มจาก 0 โวลต์ วงจรรีเซตกำลังไฟฟ้าในชิปจะไม่สามารถใช้ กับคริสตอลความถี่ต่ำที่ต้องใช้เวลานานกว่า 18 มิ ลลิวินาที เพื่อใช้ในการเริ่มต้นและทำให้คงที่ ในกรณีดังกล่าวควรใช้วงจร RC ภายนอกเพื่อใช้กับ วงจรรีเซตกำลังไฟฟ้าที่ใช้เวลานาน

• Microchip Technology
• เจาะสถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ตระกูล PIC16C5CX ตอนที่ 2
  โชคชัย ลอรัตนเรืองกิต วารสารเซมิคอนดักเตอร์ ฉบับที่166 ธันวาคม 2539
• เจาะสถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ตระกูล PIC16C5CX ตอนจบ
  โชคชัย ลอรัตนเรืองกิต วารสารเซมิคอนดักเตอร์ ฉบับที่167 มกราคม 2540