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Arquitectura de la Familia 18Fxx5x

Prof.Rafael SurgaUNEXPO – Pto. Ordaz. MICROPROCESADORES II


FAMILIA 18FXX5X

• PIC18F2455 • PIC18LF2455• PIC18F2550 • PIC18LF2550• PIC18F4455 • PIC18LF4455• PIC18F4550 • PIC18LF4550



Esta familia de dispositivos ofrece las ventajas de todos los microcontroladores PIC18, a saber, alto desempeño computacional y precio económico, con el agregado de alta resistencia, memoria flash de programa mejorada.

Además de estas características, la familia 18fxx5x introduce mejoras en el diseño que hacen que estos microcontroladores una elección lógica para muchos usos sensibles y de alto rendimiento de la energía.


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xNUEVAS CARACTERÍSTICAS DEL NÚCLEO

1.-TECNOLOGÍA nanoWatt

Todos los dispositivos de la familia 18fxx5x incorporan un rango de características que pueden reducir significativamente el consumo de energía durante su operación. Las características clave son:

Modos alternos de operación: usando como reloj del controlador la fuente del Timer1 o el bloque oscilador interno, el consumo de energía durante la ejecución del código por tanto como 90%.

Múltiples modos Idle: el controlador puede operar también con su núcleo del CPU deshabilitado pero los periféricos aún activos. En estos estados el consumo de energía puede reducirse incluso hasta, tan poco como 4% de los requerimientos normales de operación.

Cambio de modo en la “corrida”: los modos de manejo de energía son invocados por el código durante su operación, permitiendo que el usuario incorpore ideas de ahorro de energía en su diseño de software de aplicaciones.

Bajo consumo en módulos clave: los requerimientos de energía para el timer 1 y el perro guardián están minimizados



2.-BUS SERIAL UNIVERSAL (USB)

Los dispositivos en la familia PIC18FXX5X incorporan un módulo completamente caracterizado de comunicación por bus seria universal que acata la Revisión de Especificación 2.0. El módulo acepta tanto baja velocidad como alta velocidad de comunicación para todos los tipos de transferencia de datos. También incorpora su propio transceptor on-chip y regulador de 3.3V y soporta el uso de transceptores externos y reguladores de voltaje.



3.- MÚLTIPLES OPCIONES Y CARACTERÍSTICAS DEL OSCILADOR

Todos los dispositivos en la familia 18fxx5x ofrecen doce opciones diferentes de oscilador, permitiendo a los usuarios un amplio rango de elección en el desarrollo de hardware de aplicación. Éstas incluyen:

Cuatro modos de Cristal, usando cristales o resonadores cerámicos.Cuatro modos de Reloj Externo, ofreciendo la opción de usar dos pines

(entrada del oscilador y una salida de reloj dividida por 4) o un pin (entrada del oscilador con el segundo pin reasignado como E/S general).

Un bloque de oscilador interno, el cual provee un reloj de 8 MHz y una fuente de reloj interna (aproximadamente 31 KHz, estable por encima de la temperatura y el VDD) también con un rango de 6 frecuencias de reloj seleccionadas por el usuario entre 125KHz a 4MHz, para un total de 8 frecuencias de reloj. Esta opción libera un pin del oscilador para uso como una E/S de propósito general.

Un multiplicador de frecuencia (PLL), disponible para el cristal de alta velocidad y para los modos de oscilador externo, lo cual permite un amplio rango de velocidades de reloj, desde 4MHz hasta 48MHz.

Operación de reloj dual asíncrona, permitiendo al módulo USB correr a una alta frecuencia de oscilador mientras el resto del microcontrolador esta temporizado por un oscilador interno de baja potencia.


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xAdemás de su disponibilidad como una fuente de reloj, el bloque oscilador interno posee una fuente de referencia estable que da a la familia características adicionales para operación robusta:

Control a prueba de averías del reloj: esta opción monitorea constantemente la fuente de reloj principal vs una señal de referencia provista por el oscilador interno. Si ocurre una falla del reloj, el controlador es cambiado al bloque de oscilador interno, permitiendo una operación continuada de baja velocidad o una aplicación segura de clausura.Inicio de dos velocidades: esta opción permite al oscilador interno servir como la fuente de reloj del Power-on Reset, o despertar del modo Sleep, hasta que la fuente de reloj primaria esté disponible.


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xOTRAS CARACTERÍSTICAS ESPECIALES

Resistencia de memoria: Las células flash mejoradas para ambas, memoria de programa y EEPROM de datos están estimadas para durar por mas que miles de ciclos de borrado/escritura – hacia 100.000 para la memoria de programa y 1.000.000 para la EEPROM. La retención de datos sin refrescar estáconservadoramente estimada para ser mayor que 40 años.

Autoprogramabilidad: Estos dispositivos pueden escribir a sus propios espacios de memoria de programa bajo software de control interno. Usando una rutina cargadora de arranque, localizada en el bloque de arranque protegido, en el tope de la memoria de programa, esto hace posible crear una aplicación que pueda actualizarse a sí misma en el campo.

Conjunto de instrucciones extendidas: la familia 18fxx5x introduce una extensión opcional a su conjunto de instrucciones la cual agrega 8 nuevas instrucciones y un modo de direccionamiento indexado con operación de literales. Esta extensión, habilitada como una opción de configuración del dispositivo, ha sido específicamente diseñada para optimizar código de aplicación re-entrante originalmente desarrollado en lenguajes de alto nivel como C.

Módulo CCP mejorado: en modo PWM, este módulo provee 1, 2 o 4 salidas moduladas para controlar manejadores de puente completo e incompleto. Otras características incluyen auto-cierre para deshabilitar las salidas del PWM en interrupcion o en otras condiciones seleccionadas y auto-reinicio para reactivar las salidas una vez que la condición ha finalizado.



USART direccionable mejorado: este módulo de comunicación serial es capaz de operaciones RS-232 estándar y provee un soporte para el protocolo de bus LIN. Otras mejoras incluyen detección automática de Rata de baudios y generador de rata de baudios de 16 bits para resolución aumentada. Cuando el microcontrolador estáusando el bloque de oscilador interno, el EUSART provee operación estable para aplicaciones que hablan con el mundo exterior sin usar un cristal externo (o su requisito de energía acompañante).

Convertidor A/D de 10 bit: este módulo incorpora tiempo de adquisición programable, permitiendo a un canal ser seleccionado y a una conversión ser iniciada, sin esperar por el periodo de muestreo y por lo tanto, reduciendo el código.

Puerto dedicado a ICD/ICSP: estos dispositivos introducen el uso de pines depuradores y programadores que no están multiplexados con otras características del microcontrolador. Ofrecida como una opción al seleccionar el paquete del pic, esta elección permite al usuario desarrollar aplicaciones intensivas de E/S mientras se retiene la habilidad para depurar y programar en el circuito.


DETALLES EN MIEMBROS INDIVIDUALES DE LA FAMILIA

Los dispositivos en la familia PIC18F2455/2550/4455/4550 están disponibles en paquetes de 28 pines y 40/44 pines.

Los dispositivos están diferenciados unos de otros de 6 maneras:

1. Memoria Flash de programa (24 Kbytes para PIC18FX455 devices, 32Kbytes para PIC18FX550).

2. Canales A/D (10 para dispositivos de 28 pines , 13 para dispositivos de 40/44 pines.

3. Puertos de E/S (3 puertos bidireccionales y 1 solo puerto de entrada para dispositivos de 28 pines, 5 puertos bidireccionales en dispositivos de 40/44 pines.

4. Implementación de CCP y CCP mejorado (dispositivos de 28 pines tienen 2 módulos CCP estándar, dispositivos de 40/44 pines tienen un módulo CCP estándar y un módulo ECCP.

5. Puerto paralelo-Streaming disponible sólo en los dispositivos de 40/44 pines.




Como todos los dispositivos Microchip PIC18,los miembros de la familia PIC18F2455/2550/4455/4550 están disponibles como dispositivos estándar y también de bajo voltaje. Los dispositivos estándar con memoria flash mejorada, designados con una “F” en el numero de parte (tal como PIC18F2550), alojan un rango de operación VDD de 4.2V a 5.5V. Las partes de bajo voltaje, designadas por “LF”funcionan sobre un rango extendido de VDD de 2.0V a 5.5V.



Características de losdispositivos



Diagrama de bloques de dispositivos de 40/44 pines.



Descripción de los pines del 18F4550-4455



CONFIGURACIONES DEL OSCILADOR



Los dispositivos en la familia PIC18FXX5X incorporan un oscilador y sistema de reloj del microcontrolador diferente a los anterioresdispositivos. La adición de el módulo USB, con sus requerimientos únicos para una fuente de reloj estable hace necesario proveer una fuente de reloj separada que se corresponda con las especificaciones de baja y alta velocidad del USB.

Para acomodarse a esos requerimientos la familia 18fxx5x incluye una nueva rama de reloj para proveer la velocidad máxima de reloj, de 48 MHz para la operación del USB. Ya que la misma está conducida por la fuente de reloj primaria, un sistema adicional de preescaladores y postescaladores ha sido agregado para acomodarse a un amplio rango de frecuencias de oscilador.

Otras características del oscilador usadas en los microcontroladores mejorados PIC18, tales como el bloque de oscilador interno y conmutación de reloj, se mantienen igual.



CONTROL DEL OSCILADOR

La operación de el oscilador en la familia 18FXX5X es controlada a través de dos registros de configuración y dos registros de control. Los registros de configuración, CONFIG1L y CONFIG1H, seleccionan el modo del oscilador y las opciones de pre-escalador/post-escalador del USB. Como bits de configuración, estos son fijados cuando el dispositivo es programado y se quedan en esa configuración hasta que el dispositivo es reprogramado.

El registro OSCCON selecciona el modo de reloj activo; este es principalmente usado para controlar la conmutación del reloj en los modos de control de potencia.

El registro OSCTUNE es usado para orientar la fuente de frecuencia INTRC tanto como para seleccionar la fuente del reloj de baja frecuencia que maneja varias características especiales.



TIPOS DE OSCILADOR

Los dispositivos PIC18F2455/2550/4455/4550 pueden ser operados en doce distintos modos de oscilador. En contraste con los anteriores microprocesadores mejorados PIC18 , cuatro de estos modos involucran el uso de dos tipos de osciladores a la vez. Los usuarios pueden programar los bits de configuración FOSC3:FOSC0 para seleccionar uno de los siguientes modos.

1. XT Cristal/Resonador2. XTPLL Cristal/Resonador con PLL habilitado3. HS Cristal de alta velocidad/resonador4. HSPLL Cristal de alta velocidad/resonador con PLL habilitado5. EC Reloj externo con salida FOSC/4 6. ECIO Reloj externo con E/S en RA6



7. ECPLL Reloj externo con PLL habilitado y salida FOSC/4 en RA68. ECPIO Reloj externo con PLL habilitado E/S en RA69. INTHS Oscilador interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador HS usado como fuente de reloj USB 10. INTXT Oscilador interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador XT usado como fuente de reloj USB11. INTIO Oscilador interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador EC como fuente de reloj USB, digital E/S en RA612. INTCKO Oscilador interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador EC usado como fuente de reloj USB, salida FOSC/4 en RA6



MODOS DEL OSCILADOR Y OPERACIÓN USB

Debido a los requerimientos únicos del módulo USB, un enfoque diferente para el reloj de operación es necesario. En los dispositivos previos, todos los relojes centrales y periféricos eran controlados por una sola fuente de oscilador; las fuentes usuales eran primarias, secundarias o el oscilador interno. Con los dispositivos de la familia 18fxx5x el oscilador primario se vuelve parte de el módulo USB y no puede ser asociado a ninguna otra fuente de reloj. Por lo tanto, el módulo USB debe ser temporizado de la fuente de reloj primaria; sin embargo, el núcleo del microcontrolador y otros periféricos pueden ser temporizados de manera separada desde el oscilador secundario o osciladores internos como antes.

Gracias a los requerimientos de sincronización impuestos por el USB, un reloj interno de 6 MHz o de 48 MHz es empleado mientras el módulo estáhabilitado. Afortunadamente, el microcontrolador y otros periféricos no requieren de esta velocidad de reloj cuando están usando el oscilador primario. Hay numerosas opciones para conseguir los requerimientos del reloj del módulo USB y aun proveer flexibilidad para temporizar el resto del dispositivo desde la fuente de oscilador primaria.



OSCILADOR DE CRISTAL/RESONADORES CERÁMICOS

En los modos de oscilador HS, HSPLL, XT y XTPLL un cristal o resonador cerámico es conectado al los pines OSC1 y OSC2 para establecer la oscilación.



Una capacitancia más alta incrementa la estabilidad del oscilador pero también incrementa el tiempo de inicio.Cuando se opera debajo de 3V VDD, o cuando se usan ciertos

resonadores cerámicos a cualquier voltaje, puede ser necesario usar el modo HS o cambiar a oscilador de cristal.Ya que cada resonador/cristal tiene sus propias características,

el usuario debería consultarlas para ver los valores apropiados de componentes externos

Rs puede ser requerida para evitar sobrecargar capacitores con especificaciones de nivel bajas. Siempre hay que verificar el desempeño del oscilador sobre el

VDD y el rango de temperatura que es esperado para la aplicación.



Un postescalador interno permite al usuario seleccionar una frecuencia de reloj diferente del cristal o el resonador. La frecuencia de división es determinada con los bits de configuracion CPUDI. Los usuarios pueden seleccionar la frecuencia de reloj de el oscilador en 1/2, 1/3 o 1/4 de la frecuencia. Un reloj externo puede ser usado también cuando el microcontrolador esta en el modo HS. En este caso, el pin OSC2/CLKO es dejado abierto.



ENTRADA DE RELOJ EXTERNA

Los modos EC, ECIO, ECPLL y ECPIO requieren una fuente de reloj externa conectada al pin OSC1. No hay tiempo de despertar del oscilador requerido después de un Power-on Reset o después de salir del modo Sleep. En los modos de oscilador EC y ECPLL la frecuencia del oscilador dividida por 4 está disponible en el pin OSC2. Esta señal puede ser usada para propósitos de prueba o para sincronizar otra lógica.



Los modos ECIO y ECPIO funcionan como los modos EC y ECPLL, excepto que el pin OSC2 se vuelve un pin adicional de E/S. EL pin se convierte en el bit 6 de PORTA.

El oscilador interno para reducir la frecuencia de reloj en los modos XT y HS está también disponible en EC y ECIO.



PLL MULTIPLICADOR DE FRECUENCIA

Los dispositivos de la familia 18Fxx5x incluyen un circuito de lazo cerrado de fase (PLL). Este esta dado específicamente para aplicaciones USB con osciladores de baja velocidad y también puede ser usado como fuente de reloj del microcontrolador.El PLL es habilitado en los modos HSPLL, XTPLL, ECPLL y ECPIO.Está diseñado para producir un reloj de referencia fijo de 96 MHz de una entrada fija de 4MHz. La salida puede ser entonces dividida y usada por el USB y el reloj central del microcontrolador a la vez. Como el PLL tiene una frecuencia de entrada y salida fija, hay 8 opciones de prescalación para igualar la frecuencia de entrada del oscilador con la frecuencia del PLL.Hay también una opción de postescalador separado para derivar el reloj del microcontrolador del PLL. Esto permite al USB, periféricos y microcontrolador usar la misma entrada del oscilador y aun operar a diferentes velocidades de reloj. En contraste al postescalador para los modos XT, HS y EC, las opciones disponibles son 1/2, 1/3, 1/4 y 1/6 de la salida del PLL.



Los modos HSPLL, ECPLL y ECPIO hacen uso del modo de oscilador HS para frecuencias superiores a 48MHz. El prescalador divide la entrada del oscilador por 12 para producir los 4MHz que usa el PLL. El modo XTPLL puede usar sólo una frecuencia de entrada de 4MHz que maneja al PLL directamente.

Diagrama de bloques del PLL en modo HS



BLOQUE DE OSCILADOR INTERNO

Los dispositivos de la familia 18fxx5x incluyen un bloque oscilador interno que genera dos señales de reloj diferentes; cada una puede ser usada como la fuente de reloj del microcontrolador. Si el USB no es usado, el oscilador interno puede eliminar la necesidad de circuitos externos de oscilación en los pines OSC1 y/o OSC2. La salida principal (INTOSC) es una fuente de reloj de 8MHz que puede ser usada directamente para manejar el reloj del dispositivo.

Éste también maneja el postescalador de INTOSC que puede proveer de un rango de frecuencias de 31KHz a 4MHz. La salida INTOSC es habilitada cuando una frecuencia de reloj de 125 kHz a 8MHz es seleccionada.



La otra fuente de reloj es el oscilador interno RC (INTRC) que provee una salida nominal de 31KHz. INTRC es habilitado si es seleccionado como fuente de reloj del dispositivo; es también habilitado automáticamente cuando cualquiera de los siguientes es habilitado:

• Temporizador Power-up • Control a prueba de averías del reloj.• Temporizador Watchdog.• Inicio de dos velocidades.

La frecuencia de la fuente de reloj (INTOSC directo, INTRC directo o INTOSC postescalador) es seleccionada configurando los bits IRCF de el registro OSCCON.



MODOS DEL OSCILADOR INTERNO

Cuando el oscilador interno es usado como fuente de reloj del microcontrolador, uno de los otros modos de oscilador (reloj externo o cristal/resonador externo) debe ser usado como la fuente de reloj USB. La elección de la fuente de reloj de USB esta determinada por el modo particular del oscilador interno.Hay cuatro modos distintos disponibles:

1. INTHS: El reloj USB está dado por el oscilador en modo HS.2. INTXT: El reloj USB está dado por el oscilador en modo XT.3. INTCKO: El reloj USB está dado por una señal de entrada externa en OSC1/CLKI; el pin OSC2/CLKO es una salida de FOSC/4.4. INTIO: El reloj USB está dado por una señal de entrada externa en OSC1/CLKI; el pin OSC2/CLKO funciona como E/S digital.



REGISTRO OSCTUNE

La salida del oscilador interno ha sido calibrada en la fábrica pero puede ser ajustada en la aplicación del usuario. Esto se hace escribiendo al registro OSCTUNE. La sensibilidad de sintonización es constante durante todo el rango de sintonización. Cuando el registro OSCTUNE es modificado, las frecuencias del INTOSC y el INTRC comenzarán a desplazarse a la nueva frecuencia. El reloj INTRC alcanzará la nueva frecuencia hacia 8 ciclos de reloj (aproximadamente 8*32 µs=256 µs). El reloj INTOSC se estabilizará hacia 1ms.

La ejecución del código continúa durante este desplazamiento. No existe indicación de que el desplazamiento haya ocurrido. El registro OSCTUNE también contiene el bit INTSRC que permite a los usuarios seleccionar cual oscilador interno provee la fuentede reloj cuando la opción de frecuencia de 31KHz es elegida.



FRECUENCIA DE SALIDA DEL OSCILADOR INTERNO Y DESVIOS

El bloque oscilador interno esta calibrado de fábrica para producir una frecuencia de salida INTOSC de 8MHz, sin embargo, esta frecuencia puede desviarse mientras VDD o la temperatura cambian, lo cual puede afectar la operación del controlador en una variedad de maneras.

El oscilador de baja frecuencia INTRC opera independientemente de la fuente INTOSC. Cualquier cambio en INTOSC a través de voltaje y temperatura no es necesariamente reflejado con cambios en INTRC y viceversa.


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xOSCTUNE: OSCILLATOR TUNING REGISTER

INTSRC TUN4 TUN3 TUN2 TUN1 TUN0

b7 b0B7: INTSRC: Bit de selección de la fuente de oscilación interna de baja frecuencia.

1 = 31.25 kHz reloj del dispositivo está derivado de INTOSC de 8 MHz (divisor-por-256 habilitado)0 = 31 kHz reloj del dispositivo derivado directamente del oscilador interno INTRC.

B4-0 TUN4:TUN0: Bits de entonación de frecuencia.

01111 = Frecuencia máxima.• •• •0000100000 = Centro de frecuencia. Modulo oscilador está corriendo con la frecuencia equilibrada.11111• •• •10000 = Frecuencia mínima.



COMPENSACION PARA DESVIO DE INTOSC

Es posible ajustar la frecuencia INTOSC modificando el valor en el registro OSCTUNE. Esto no tiene efecto en la frecuencia de la fuente de reloj INTRC. Sintonizar la fuente INTOSC requiere conocer cuando hacer el ajuste, en cual dirección debería ser hecho y en algunos casos, cuán grande es el cambio necesitado.Cuando se usa el EUSART, por ejemplo, un ajuste puede ser requerido cuando este comienza a generar errores de formato o recibe datos con errores mientras está en modo asíncrono. Los errores de formato indican que la frecuencia de reloj del dispositivo es muy alta; para ajustarla, hay que decrementar el valor en OSCTUNE reduciéndola. Por otro lado, los errores en los datos pueden sugerir que la velocidad del reloj es muy baja, para compensar, hay que incrementar el OSCTUNE para incrementar la frecuencia del reloj.


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xTambién es posible verificar la velocidad de reloj del dispositivo vs un reloj de referencia. Dos temporizadores pueden ser usados: un timer es temporizado por el reloj periférico, mientras el otro es temporizado por una fuente de referencia fija, tal como el oscilador del timer1. Ambos timers son borrados pero el timer temporizado por la referencia genera interrupciones. Cuando unainterrupción ocurre, el timer temporizado internamente es leído y ambos timers son borrados. Si el valor del timer temporizado internamente es más grande de lo esperado, entonces el bloque de oscilador interno esta corriendo muy rápido. Para ajustar esto, se decrementa el valor del registro OSCTUNE.Finalmente, un módulo CCP puede usar el timer1 (o timer 3) de corrida libre, temporizado por el bloque oscilador interno y un evento externo conocido como periodo (ejem, frecuencia de potencia AC). El tiempo de el primero de los eventos es capturado en los registros CCPRxH:CCPRxL y es guardado para uso posterior. Cuando el segundo evento cause una captura, el tiempo del primer evento es restado del tiempo del segundo evento. Ya que el periodo del evento externo es conocido, la diferencia de tiempo entre eventos puede ser calculada.Si la medida de tiempo es mucho más grande que la calculada, el bloque de oscilador interno esta corriendo muy rápido; para compensar, se decrementael registro OSCTUNE. Si la medida es mucho menos que la calculada, el bloque de oscilador interno está corriendo muy lento, para compensar se incrementa el OSCTUNE.



AJUSTES DEL OSCILADOR PARA USB

Cuando el PIC18F4550 es usado para conexión USB, debe tener o un reloj de 6MHz o uno de 48MHz para su operación, dependiendo de si se está usando el modo de Baja o el de Alta velocidad. Esto puede requerir alguna premeditación al seleccionar una frecuencia del oscilador y programar el dispositivo. El rango completo de posibles configuraciones del oscilador es mostrado en la Tabla 2-3.

OPERACIÓN A BAJA VELOCIDAD

El reloj USB para el modo de baja velocidad se deriva de la cadena del oscilador primario y no directamente del PLL. Éste es dividido por 4 para producir el verdadero reloj de 6Mhz. Por esto, el microcontrolador puede solo usar una frecuencia de reloj de 24MHz cuando el módulo USB está activo y el la fuente de reloj del controlador está en uno de los modos primarios de oscilador (XT, HS o EC, con o sin PLL). Esta restricción no aplica si la fuente de reloj del microcontrolador es el oscilador secundario o el bloque interno de oscilador.



USANDO DIFERENTES RELOJES PARA EL MICROCONTROLADOR Y EL USB

El módulo USB, en cada modo, puede funcionar asincrónicamente respecto al núcleo del microcontrolador y otros periféricos. Esto significa que las aplicaciones pueden usar el oscilador primario para el USB mientras el microcontrolador funciona de una fuente de reloj separada, a una velocidad más baja. Si es necesario correr la aplicación entera de sólo una fuente de reloj, la operación a velocidad máxima ofrece una gran selección de frecuencias de reloj de el microcontrolador.



Opciones de configuración del oscilador para operación USB



Opciones de configuración del oscilador para operación USB (cont).



FUENTES DE RELOJ Y CONMUTACIÓN DEL OSCILADOR

Como los dispositivos de pic18 anteriores, la familia 18fxx5x incluye una característica que permite que la fuente de reloj sea conmutada del oscilador primario a un reloj alterno de baja frecuencia. Esta familia ofrece dos tipos alternos de fuentes de reloj. Cuando una fuente de reloj alterna es habilitada, los diferentes modos de manejo de potencia están disponibles. Esencialmente, hay tres fuentes de reloj:

Oscilador primarioOsciladores secundariosBloque interno oscilador

El oscilador primario incluye el modo de crystal/resonador externo, los modos de reloj externo y el bloque de oscilador interno. El modo particular esta definido por los bits de configuración FOSC3:FOSC0 Los osciladores secundarios son aquellas fuentes externas no conectadas a los pines OSC1 o OSC2. Estas fuentes pueden continuar operando incluso después de que el controlador es colocado en un modo de potencia controlada.



Los dispositivos de esta familia ofrecen el oscilador del timer1como uno secundario. Este oscilador, en todos los modos de manejo de potencia, es frecuentemente el tiempo base para funciones como un reloj de tiempo real. Más frecuentemente, un cristal de 32.768 kHz es conectado entre los pines RC0/T1OSO/T13CKI y RC1/T1OSI/UOE, como los modos XT y HS, cargando capacitares que están también conectados de cada pin a tierra.

Además de ser una fuente de reloj primaria, el bloque de oscilador interno está disponible como una fuente de reloj para modos de ahorro de potencia. La fuente INTRC es también usada como fuente de reloj para varias características especiales, como el perro guardián y el monitor a prueba de averías.



REGISTRO DE CONTROL DEL OSCILADOR

El registro OSCCON controla varios aspectos de la operación del reloj del dispositivo tanto en modo normal como en modos de ahorro de potencia. Para la selección del reloj del sistema se usan los bits SCS1:SCS0. Las fuentes de reloj disponible son el reloj primario (definido por los bits de configuración FOSC3:FOSC0), el reloj secundario (oscilador del timer1) y el bloque del oscilador interno. La fuente de reloj cambia inmediatamente después de que algún bit es escrito, siguiendo un breve intervalo de transición del reloj. Los bits SCS son borrados en todas las formas de reset

Los bits de selección de la frecuencia de oscilador interno, IRCF2:IRCF0, seleccionan la frecuencia de salida del bloque oscilador interno para manejar el reloj del dispositivo. Las elecciones son la fuente INTRC, la fuente INTOSC o una de las frecuencias derivadas del postescalador de INTOSC. Si el bloque oscilador interno está alimentando el reloj del dispositivo, cambiando los estados de esos bits se cambiaráinmediatamente la salida del oscilador interno. En los Resets del dispositivo, la salida establecida de frecuencia del oscilador interno se coloca a 1MHz.



Cuando una frecuencia de salida de 31KHz es seleccionada (IRCF2:IRCF0 = 000), el usuario puede seleccionar cual oscilador interno actúa como la fuente. Esto se hace con el bit INTSRC en el registro OSCTUNE. Seteando estos bits se selecciona a INTOSC como un reloj de 31.25KHz habilitando la salida dividida por 256 de el postescalador de INTOSC. Borrando INTSRC se selecciona INTRC (31KHz) como la fuente de reloj. Esta opción permite al usuario elegir el sintonizable y más preciso INTOSC como una fuente de reloj, mientras se mantiene el ahorro de energía con una muy baja velocidad de reloj.

A pesar del seteo de INTSRC, INTRC siempre mantiene la fuente de reloj para características como el perro guardián y el monitor a prueba de fallas. Los bits OSTS, IOFS y T1RUN indicant cuál fuente esta actualmente proveyendo el reloj del dispositivo. El bit OSTS indica que el oscilador temporizador de inicio ha finalizado y la fuente de reloj primaria está dando el reloj para el dispositivo en modos de reloj primario. El bit IOFS indica cuando el bloque de oscilador interno se ha estabilizado y esta proveyendo el reloj al dispositivo en modo RC. El bit T1RUN indica cuando el timer1 esta suministrando el reloj del dispositivo en modos de reloj secundario. En modos de manejo de potencia, sólo uno de esos tres bits será seteado en todo momento. Si ninguno de esos bits está seteado, el INTRC esta suministrando el reloj o el bloque oscilador interno ha empezado apenas y no está estable todavía. El bit IDLEN determina si el dispositivo va a modo sleep, o uno de los modos Idle, cuando la instrucción SLEEP es ejecutada.



TRANSICIONES EN EL OSCILADOR

Dispositivos PIC18F2455/2550/4455/4550 contienen circuiteríapara prevenir fallos en el sistema de reloj cuando se cambia entre fuentes. Una corta pausa ocurre en el reloj del dispositivo durante la conmutación de la fuente de reloj. La longitud de esa pausa es la suma de dos ciclos de la vieja fuente de reloj y tres a cuatro ciclos de la nueva fuente. Esta formula asume que la nueva fuente de reloj es estable.


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xOSCCON: OSCILLATOR CONTROL REGISTER

IDLEN IRCF2 IRCF1 IRCF0 OSTS IOFS SCS1 SCS0

b7 b0

B7 IDLEN: Bit de habilitación de Idle

1 = Dispositivo entra a modo Idle con una instrucción SLEEP0 = Dispositivo entra a modo sleep con una instrucción SLEEP

B6-4 IRCF2:IRCF0: Bits de selección de frecuencia del oscilador interno

111 = 8 MHz (INTOSC maneja reloj directamente)110 = 4 MHz101 = 2 MHz100 = 1 MHz011 = 500 kHz010 = 250 kHz001 = 125 kHz000 = 31 kHz (de INTOSC/256 o INTRC directamente)


Arquitectura de la Familia 18Fxx5xOSCCON: OSCILLATOR CONTROL REGISTER

IDLEN IRCF2 IRCF1 IRCF0 OSTS IOFS SCS1 SCS0

b7 b0B3 OSTS: Bit de estado del Oscillator Start-up Time-out

1 = El Oscillator Start-up Timer time-out a expirado ; el oscilador primario está funcionando

0 = El Oscillator Start-up Timer time-out está corriendo; oscilador primario no está listo

B2 IOFS: INTOSC bit de frecuencia estable

1 = INTOSC frecuencia es estable0 = INTOSC frecuencia no es estable

B1-0 SCS1:SCS0: Selección del reloj de sistema

1x = Oscilador interno01 = Oscilador del Timer100 = Oscilador Primario



REGISTRO CONFIG1L: Configuración de registro 1 bajo (300000h)

USBDIV CPUDIV1 CPUDIV0 PLLDIV2 PLLDIV1 PLLDIV0

b7 b0BIT 4-3: CPUDIV1:CPUDIV0 : Bit de selección del post-escalador del reloj

del sistema

Cuando los modos de oscilación son XT,HS,EC y ECIO:

11: Oscilador primario dividido por 410: Oscilador primario dividido por 301: Oscilador primario dividido por 200: Oscilador primario directamente de la fuente de reloj (sin

post-escalador)

Cuando los modos de oscilcion son XTPLL,HSPLL,ECPLL y ECPIO

11: Oscilador de 96 MHz dividido por 610: Oscilador de 96 MHz dividido por 401: Oscilador de 96 MHz dividido por 300: Oscilador de 96 MHz dividido por 2



REGISTRO CONFIG1L: Configuración de registro 1 bajo (300000h)

USBDIV CPUDIV1 CPUDIV0 PLLDIV2 PLLDIV1 PLLDIV0

b7 b0

BIT 2-0: PLLDIV2:PLLDIV0: Bits de selección del preescalador del PLL

111: Dividido por 12 (Salida del oscilador de 48 MHz)

110: Dividido por 10 (Salida del oscilador de 40 Mhz)


100: Dividido por 5 (Salida del oscilador de 20MHz)




000: Sin preescalador (Salida del oscilador de 4 MHz, derivado directamente del PLL)



REGISTRO CONFIG1H: CONFIGURACION DE REGISTRO 1 ALTO (300001h)

IESO FCMEN FOSC3 FOSC2 FOSC1 FOSC0

b7 b0

BIT 7: IESO: Bit de selección del switch del oscilador interno/externo

1: Switch del oscilador interno/externo habilitado

0: Switch del oscilador interno/externo deshabilitado

BIT 6: FCMEN: Bit de habilitación del Fail-State Clock Monitor

1: Fail-State Clock Monitor habilitado

0: Fail-State Clock Monitor deshabilitado

BIT 5:4 : No implementados



REGISTRO CONFIG1H: CONFIGURACION DE REGISTRO 1 ALTO (300001h)

IESO FCMEN FOSC3 FOSC2 FOSC1 FOSC0

b7 b0

BIT 3:0 FOSC3:FOSC0 : Bit de selección del oscilador

111X: Oscilador HS con PLL habilitado (HSPLL)110X: Oscilador HS1011: Oscilador interno, oscilador HS usado por USB (INTHS)1010: Oscilador interno, oscilador XT usado por USB (INTXT)1001: Oscilador interno, función en RA6, EC de CLKO usada por USB (INTCKO)1000: Oscilador interno, función en el pin RA6, EC usada por USB (INTIO)0111: Oscilador EC con PLL habilitado, función de CLKO en RA6 (ECPLL)0110: Oscilador EC con PLL habilitado, función del puerto en RA6 (ECPIO) 0101: Oscilador EC, función CLAK0 en RA6 (EC)0100: Oscilador EC, función del puerto en RA6 (ECIO)001X: Oscilador XT con PLL habilitado (XTPLL)000X: Oscilador XT (XT)



EFECTOS DE LOS MODOS DE AHORRO DE POTENCIA EN LAS DIFERENTES FUENTES DE

RELOJ

Cuando el modo PRI_IDLE es seleccionado, el oscilador primario designado continúa funcionando sin interrupción. Para todos los modos de ahorro de potencia, el oscilador usando el pin OSC1 estádeshabilitado. A menos que el módulo USB esté habilitado, el pinOSC1 (y el pin OSC2 si es usado por el oscilador) dejarán de oscilar.En modos de reloj secundario (SEC_RUN y SEC_IDLE), el oscilador del timer1 está operando y provee el reloj del dispositivo. El oscilador del timer1 puede también funcionar en modos de ahorro de potencia si se requiere para temporizar el timer1 o el timer3.



En modos de oscilador interno (RC_RUN y RC_IDLE), el bloque de oscilador interno suministra la fuente de reloj del dispositivo. La salida del INTRC de 31KHz puede ser usada directamente para suministrar el reloj y puede ser habilitada para mantener varias características especiales a pesar del modo de ahorro de potencia.La salida de INTOSC a 8 MHz puede ser usada directamente para temporizar el dispositivo o puede ser divida por el postescalador. Esta salida es deshabilitada si el reloj se suministra directamente de la salida de INTRC.A pesar de la selección de un modo Idle o de un modo normal, la fuente de reloj del USB continuará operando. Si el dispositivo está operando con un oscilador basado en cristal/resonador, el oscilador continuarátemporizando el módulo USB. El núcleo y otros módulos cambiarán a la nueva fuente de reloj.Si el modo sleep es seleccionado, todas las fuentes de reloj son detenidas. Ya que todas las corrientes de conmutación de los transistores han sido interrumpidas, el modo sleep alcanza el más bajo consumo de corriente del dispositivo (sólo corrientes de fuga).



El modo sleep no debería ser invocado nunca mientras el módulo USB esta operando y conectado. La única excepción es cuando el dispositivo se le ha dado un comando de suspensión sobre el USB. Una vez el módulo ha suspendido su operación y se ha desplazado a un estado de baja potencia, el microcontrolador puede entrar seguramente en el modo sleep.Habilitando cualquier otra característica en el chip que operarádurante el modo Sleep se incrementará el consumo de corriente. El INTRC es requerido para mantener la operación del WDT (perro guardián). El oscilador del timer1 puede operar para mantener un reloj de tiempo real. Otras características pueden estar operando sin requerir una fuente de reloj del dispositivo (ejem, el MSSP esclavo, el PSP, pins de interrupciones y otros).



DEMORAS DE ENCENDIDO

Las demoras de encendido son controladas por dos temporizadores de tal manera que no se requiere circuitería externa para reset en la mayoría de las aplicaciones. Los retardos aseguran que el dispositivo es mantenido en Reset hasta que la fuente de energía sea estable en circunstancias normales y la fuente de reloj primaria esté operando y estable.El primer temporizador es el de encendido o Power-up Timer (PWRT), el cual suministra una demora fija en el encendido. Se habilita limpiando el bit de configuración PWRTEN. El segundo temporizador es el oscilador de inicio Oscillator Start-up (OST), previsto para mantener al chip en reset hasta que el oscilador de cristal esté estable (modos XT y HS). El OST hace esto contando 1024 ciclos de oscilación antes de permitir al oscilador temporizar el dispositivo. Cuando el modo HSPLL es seleccionado, el dispositivo se mantiene en reset por 2ms adicionales a la demora del modo HS, entonces el PLL puede engancharse a la frecuencia de reloj entrante. Hay un intervalo de demora, TCSD, siguiendo al POR, mientras el controlador se prepara para ejecutar instrucciones. Esta demora corre concurridamente con cualquier otra demora. Esta puede ser la unica demora que ocurre cuando cualquiera de los osciladores EC o internos es usado como fuente de reloj primaria.



Estados de los pines OSC1 y OSC2 durante el modo Sleep.


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