PIC ploča je gotova ploča koja koristi Microchip PIC mikrokontroler. Uključuje regulaciju napajanja, izvor sata, kolo za resetovanje, ICSP programske igle i osnovne I / O veze. Ovaj članak objašnjava PIC porodice, hardverske blokove, opcije napajanja, zaglavlja za proširenje, MPLAB Ks podešavanje, podršku za otklanjanje grešaka i upoređivanje platforme u jasnim detaljima.
Pregled Odbora PIC-a
PIC ploča je gotova ploča izgrađena oko Microchip PIC mikrokontrolera. To uključuje hardver podrške potreban za stabilan rad, kao što su regulacija snage, izvor sata, reset kolo, programski interfejs, i osnovne ulaz / izlaz veze.
Glavni cilj odbora PIC-a je pojednostavljenje razvoja. Umesto izgradnje svakog pratećeg kola od nule, ploča pruža pouzdanu polaznu tačku za testiranje firmvera, proveru signala i izgradnju prototipova. To čini PIC ploče korisnim za učenje, razvoj proizvoda i testiranje kontrolnog sistema.
PIC mikrokontroler jezgro i porodice koje se koriste na PIC pločama
U središtu svake PIC ploče je PIC mikrokontroler, koji pokreće firmver i kontroliše I / O ploče. PIC uređaji koriste Harvard arhitekturu, gde su programska memorija i memorija podataka odvojeni. Ovo pomaže PIC pločama da isporuče predvidljivo vreme i stabilno ponašanje u kontrolnim aplikacijama. PIC ploče su dostupne sa različitim PIC porodicama u zavisnosti od potrebnog nivoa performansi:
• PIC16 ploče su pogodne za osnovne kontrolne zadatke i jeftine projekte.
• PIC18 ploče pružaju bolju brzinu i više ugrađenih periferija za proširenje.
• dsPIC33 ploče podržavaju napredne tajming i motor/kontrolne funkcije, uključujući digitalnu obradu signala.
• PIC32 ploče nude 32-bitne performanse, veću memoriju i jaču komunikacijsku podršku.
Osnovni hardverski blokovi na PIC ploči
Regulacija snage
PIC ploča uključuje regulaciju snage kako bi napon bio stabilan za PIC mikrokontroler i druge delove na ploči. Uzima napajanje sa USB-a ili eksternog izvora jednosmerne struje i pretvara ga u stabilno napajanje od 3,3 V ili 5 V. Ovo pomaže odboru da radi glatko i sprečava probleme izazvane nestabilnom snagom.
Izvor sata
Izvor sata kontroliše vreme PIC mikrokontrolera. Mnogi PIC ploče koriste kristal ili rezonator da obezbedi stabilan sistem sat. Neke ploče takođe omogućavaju prebacivanje između internog sata i eksternog sata pomoću skakača ili podešavanja, u zavisnosti od PIC-a i dizajna ploče.
Resetovanje (MCLR) kolo
Krug za resetovanje pomaže PIC mikrokontroleru da se pravilno pokrene svaki put kada se primeni napajanje. Često uključuje pull-up otpornik i može uključivati kondenzator i dugme za resetovanje. Ova postavka održava pin za resetovanje stabilnim i omogućava čist priručnik za resetovanje kada je to potrebno.
KSNUMKS ICSP programiranje zaglavlja
Većina PIC ploča uključuje ICSP zaglavlje, što je skraćenica za serijsko programiranje u krugu. Ovo zaglavlje obezbeđuje glavne signale za programiranje i otklanjanje grešaka potrebne za učitavanje koda u PIC mikrokontroler. Igle obično uključuju MCLR / VPP, PGC, PGD, napajanje i uzemljenje, koje se povezuju sa alatima kao što su PICkit, MPLAB Snap ili ICD4.
Ulaz i izlaz osnovne ploče
PIC ploča često ima osnovne ulazne i izlazne delove već instalirane, kao što su LED diode i tasteri. Ovi ugrađeni delovi olakšavaju proveru da li je program pokrenut i da li PIC ispravno čita ulaze, bez potrebe za dodatnim delovima odmah.
Komponente zaštite
Neke PIC ploče dodaju zaštitne delove kako bi se sprečilo oštećenje od uobičajenih električnih problema. To može uključivati diode, osigurače ili privremene komponente zaštite. Oni pomažu u zaštiti ploče od problema kao što su obrnuti polaritet, prenapona ili statičkog pražnjenja na dalekovodima i I / O pinovima.
Porodice odbora PIC-a i uobičajeni tipovi platformi
Radoznalost Nano ploče
Curiositi Nano ploče su male PIC ploče koje pokreće USB. Mnogi uključuju ugrađeni programer i debugger, tako da možete otpremiti kod i testirati PIC ploču bez dodatnog hardvera. Takođe se lako povezuju sa osnovnim kolima.
Radoznalost i ploče u stilu Ekplorera
Ove PIC ploče su veće i podržavaju više igle i funkcije. Imaju dodatne zaglavlja, skakače i konektore za brzo podešavanje. Mnoge verzije podržavaju PIC16 i PIC18 uređaje.
Ekplorer 16/32 razvojni kompleti
Ekplorer 16/32 kompleti podržavaju dsPIC i PIC32 uređaje. Oni koriste plug-in module tako da glavna PIC ploča može da radi sa različitim čipovima. Ovo čini platformu fleksibilnom za testiranje i otklanjanje grešaka.
Kompleti za kontrolu motora i kontrolu napajanja
Ove PIC ploče su izgrađene za zadatke kontrole i napajanja. Oni često uključuju drajvere kapije, delove za senzore struje i ulaze za povratne informacije. Mnogi koriste dsPIC uređaje za stabilno vreme i brzu kontrolu.
Nezavisni PIC odbori
PIC ploče nezavisnih proizvođača su napravljene od strane drugih brendova ili zajednica. Oni mogu dodati dodatne hardverske funkcije dok još uvek podržavaju PIC programiranje kroz MPLAB i ICSP.
Opcije napajanja PIC ploče i izbor napona
Većina PIC ploča može da radi iz više od jednog izvora napajanja. Jedna uobičajena opcija je USB napajanje, gde ploča dobija 5 V sa računara ili USB adaptera. PIC ploča zatim koristi ugrađeni regulator za proizvodnju ispravnog napona potrebnog za PIC mikrokontroler i druge delove na ploči.
Mnogi PIC ploče takođe podržavaju eksterni jednosmernu struju preko cevi priključak ili terminalni blok. Ovo je korisno kada je odboru potreban jači izvor napajanja ili kada podešavanje nije povezano sa računarom. Neke ploče uključuju skakače ili prekidače koji vam omogućavaju da izaberete između USB napajanja i eksternog napajanja. Ove kontrole takođe mogu omogućiti da izaberete 3.3 V ili 5 V logiku, u zavisnosti od toga šta PIC mikrokontroler i povezani delovi zahtevaju.
I / O zaglavlja PIC ploče i priključci za proširenje
• GPIO breakout zaglavlja: Redovi standardnih 0.1" pin zaglavlja donose PIC portove kao što su PORTA i PORTB. Ovo vam omogućava da povežete jumper žice, priključite pin kablove, ili priložite add-on ploče bez lemljenja direktno na PIC čip.
• Komunikacioni zaglavlja: Mnoge PIC ploče uključuju namenske pinove ili konektore za zajedničke komunikacione signale. Oni mogu podržavati UART, SPI, I²C, CAN ili USB, tako da se spoljne ploče mogu povezati sa stabilnim i organizovanim rasporedom ožičenja.
• Analogni ulazni pinovi: Analogni pinovi su označeni svojim imenima ADC kanala i uključuju referentne pinove kada je to potrebno. Ovo vam pomaže da pravilno povežete analogne signale i izbegnete njihovo mešanje sa digitalnim pinovima.
• PIM ili socket interfejsi: Neke vrhunske PIC ploče koriste utičnicu ili slot u PIM-stilu gde plug-in modul drži PIC uređaj. Ovo omogućava promenu PIC modela uz zadržavanje iste osnovne ploče i konektora.
• Konektori za proširenje: Da bi podržali dodatke, neke PIC ploče uključuju zaglavlja za proširenje u standardnim rasporedima, kao što je Arduino stil razmaka pinova. Ovo vam pomaže da ponovo koristite postojeće dodatne ploče i povežete dodatne funkcije koristeći poznati format zaglavlja.
KSNUMKS. Radni tok programiranja PIC ploče u MPLAB Ks
Instalirajte MPLAB KS IDE
MPLAB KS IDE je Microchip-ov glavni softver za pisanje, izgradnju i testiranje koda za PIC ploče. Podržava mnoge porodice PIC-a i drži sve u jednom radnom prostoru projekta.
Instalirajte ispravan KSC kompajler
PIC ploče zahtevaju ispravan KSC kompajler zasnovan na tipu PIC uređaja. XC8 je za 8-bitne PIC-ove, XC16 je za 16-bitne PIC-ove, a XC32 je za 32-bitne PIC-ove. Korišćenje pravog kompajlera pomaže da se kod pravilno izgradi.
Kreiranje novog projekta Odbora PIC-a
Kreirajte novi projekat unutar MPLAB Ks, a zatim izaberite tačan PIC mikrokontroler koji se koristi na vašoj ploči. Nakon toga, izaberite programer ili debugger, kao što su PICkit, Snap, ili ugrađeni debugger ako je dostupan.
Konfigurišite podešavanja PIC-a koristeći MCC
MPLAB Code Configurator (MCC) pomaže u podešavanju potrebnih funkcija bez ručnog kucanja svakog podešavanja. Može konfigurisati sat, pin funkcije, tajmere, ADC i module kao što je UART, a zatim automatski generisati osnovni kod za podešavanje.
Napišite i izgradite firmvare PIC u C
Napišite svoj program u C i izgradite ga u datoteku koju PIC ploča može pokrenuti. Ovaj korak uključuje dodavanje glavne programske logike i kontrolu funkcija koje želite da koristite.
KSNUMKS Program i otklanjanje grešaka preko ICSP-a
Većina PIC odbora podržava programiranje putem ICSP-a. U MPLAB X-u, možete da flashujete kod, pokrenete ga, podesite tačke prekida i proverite vrednosti promenljivih dok je program pokrenut.
PIC Board On-Board Debugging i ICSP podrška
Mnogi PIC ploče podržavaju otklanjanje grešaka preko ICSP-a koristeći alate kao što su PICkit ili ICD uređaji, a neke ploče uključuju ugrađeni hardver za otklanjanje grešaka. Otklanjanje grešaka omogućava dublje testiranje izvan osnovnog programiranja. Sa hardverskim otklanjanjem grešaka, možete:
• Podesite tačke prekida za pauziranje izvršavanja firmvera
• Pokrenite kod korak po korak
• praćenje varijabli i registara u realnom vremenu
• resetovanje i ponovno testiranje ponašanja tokom prekida i vremenskih događaja
KSNUMKS. PIC Board vs Arduino, STMKSNUMKS i Raspberri Pi Pico Poređenje
| Odlika / Aspekt | Odbor PIC-a | Arduino (UNO-stil) | STM32 Dev Board | Raspberri Pi Pico |
|---|---|---|---|---|
| Osnovna arhitektura | 8/16/32-bitni PIC ili dsPIC | Uglavnom 8-bitni AVR (neki koriste ARM) | 32-bitni ARM Cortex-M | Dual-core ARM Cortex-M0+ |
| Alatni lanac | MPLAB X + XC kompajleri + MCC | Arduino IDE + biblioteke | STM32CubeIDE / Keil / ostali alati | C/C++ SDK ili MicroPython |
| Podrška za otklanjanje grešaka | ICSP sa jakim hardverskim opcijama otklanjanje grešaka | Ograničeno otklanjanje grešaka često zahteva dodatne alate | SWD sa naprednim otklanjanjem grešaka | SWD otklanjanje grešaka sa spoljnom sondom |
| Tipične prednosti | Stabilna kontrola, upotreba u industrijskom stilu, jaka tolerancija buke | Jednostavno učenje i brzo postavljanje projekta | Visoke performanse, napredne funkcije kontrole | Niska cena, početnik-prijateljski, fleksibilne opcije kodiranja |
| Fokus zajednice | Profesionalni rad plus napredna upotreba hobija | Veliki proizvođač i početnička zajednica | Profesionalna upotreba sa nekom podrškom za hobi | Veliki hobi i zajednica učenja |
| Dugovečnost / životni ciklus | Često podržan za dug životni vek proizvoda | Dobro za učenje, manje fokusirano na dugoročnu podršku | Uobičajeno u dugoročnom industrijskom snabdevanju | Podržano, ali više vođeno potrošačima |
Raspored odbora PIC-a i provjere kvaliteta izrade
• Stabilan dizajn napajanja: Ploča treba da ima čistu regulaciju i pravilno filtriranje kako bi se izbeglo resetovanje i ADC buka.
• Dobar položaj razdvajanja: Ploče sa pravilnim postavljanjem kondenzatora pružaju pouzdaniji rad tokom prebacivanja opterećenja.
• Čvrsto uzemljenje: Dobar raspored tla pomaže u smanjenju buke u ADC očitavanja i komunikacionih signala.
• Pristupačne ICSP veze: Lako dostupni ICSP pinovi čine programiranje i otklanjanje grešaka bržim i konzistentnijim.
• Jasno označavanje igle i zaglavlja: Jasne nalepnice smanjuju greške u ožičenju i ubrzavaju izradu prototipa.
• Test tačke i podrška za proširenje: Ploče sa testnim pristupom olakšavaju verifikaciju napona, signala i komunikacionih linija.
Zaključak
PIC ploče kombinuju PIC mikrokontroler sa stabilnom snagom, vremenom, resetovanjem, ICSP programiranjem i ugrađenim I / O vezama. Oni podržavaju različite PIC porodice i tipove ploča, nude USB ili eksterne opcije napajanja i obezbeđuju proširenje preko označenih zaglavlja. Sa MPLAB KS, KSC kompajlerima, MCC i ICSP otklanjanjem grešaka, oni omogućavaju stabilno testiranje i rešavanje problema.
Često postavljana pitanja [FAK]
Može li PIC ploča programirati prazan PIC čip?
Da, ako ploča podržava ICSP ili ima utičnicu / modul za taj čip.
Mogu li spojiti 5V module na 3.3V PIC ploču?
Samo ako su PIC I / O pinovi su 5V-tolerantni. U suprotnom, koristite pomeranje nivoa.
Zašto moj PIC odbor program ne može da se poveže čak i sa USB-om?
Uobičajeni uzroci su USB kabl samo za napajanje, pogrešan izbor alata, nestabilan napon ili blokirani ICSP pinovi.
Da li PIC ploče trebaju drajvere za rad u MPLAB X?
Neki to rade. Ploče sa ugrađenim debuggerima mogu zahtevati da se drajveri otkriju.
Kako da dobijem čistija ADC očitavanja na PIC ploči?
Koristite kratko ožičenje, čvrsto uzemljenje i filtriranje ako je potrebno.
Šta čini PIC odbor dobrim za dugoročni razvoj?
Dobra dokumentacija, aktivna MCU podrška, stabilan dizajn napajanja i pouzdano otklanjanje grešaka.