Práctica 5.a Interrupciones externas (External interrupts pic32)

Práctica 5.a Interrupciones externas

El objetivo de esta práctica es que el estudiante experimente con el uso de las interrupciones. El CPU, en todo momento está ejecutando un programa, y las interrupciones son un mecanismo para que se detenga y atienda a algún dispositivo. Por ejemplo en la PC existen interrupciones (IRQ), que atienden a dispositivos como el teclado con la IRQ=1, el disco duros con IRQ=5, etc. En el caso de los microcontroladores, las interrupciones se pueden encontrar en el UART, temporizadores, PWM, etc. También puede disponer de interrupciones externas generadas cuando cambia el nivel de voltaje que recibe una patita asociada a una interrupción.

El controlador de interrupciones es responsable de procesar las solicitudes de interrupción (IRQ) y presentarlas en el orden apropiado al CPU. El controlador de interrupción está diseñado para recibir hasta 96 IRQ desde periféricos en el chip capaces de generar Interrupciones, y cinco entradas externas. Todas las IRQ se muestrean en el flanco ascendente de SYSCLK y se pone a uno la bandera correspondiente en los registros IFSx. Solo las interrupciones externas se pueden configurar para que se activen en el flanco ascendente o en en el descendente de la señal de la interrupción. Una IRQ pendiente se indica cuando el bit que le corresponde en un registro IFSx es igual a “1”. El IRQ pendiente no causará más procesamiento si el bit correspondiente en el registro de habilitación de interrupción (IECx) está en cero (cleared). En otras palabras, los bits IECx actúan para habilitar las interrupciones. Todas las IRQ se codifican en un de vector con una longitud igual a 64. Dado que hay más IRQ que los números de vectores disponibles, algunos IRQ comparten números de vectores comunes. A cada entrada del vector se le asigna un número de prioridad de interrupción y número de conjunto registros sombra (SRS=Shadow Registers Set).

Registros Sombra(SRS)

Cuando el CPU atiende una interrupción, abandona la tarea que estaba realizando y ejecuta la rutina asociada a la interrupción. Cuando termina de ejecutar la rutina de la interrupción regresa a continuar la ejecución anterior. Para que el CPU pueda regresar a continuar con la ejecución de la tarea que estaba realizando antes de ser interrumpido, se guarda información como variables locales y registros del CPU, este proceso de guardar y restaurar el estado de ejecución se le conoce como cambio de contexto y puede consumir bastantes ciclos de CPU. En el caso de los PIC32, se tienen los SRS para reducir la cantidad de ciclos de CPU necesarios para realizar los cambios de contexto. Los SRS son registros adicionales a los que posee el CPU y que no requieren ser salvados. Por lo tanto cuando el CPU abandona la tarea que estaba realizando no se requiere que se salven los registros del CPU, pues al ejecutar el código asociado a la interrupción se usa otro juego de registros, los registros sombra, cuando regresa a la tarea anterior solo continua usando los registros originales del CPU y los SRS usados ya no son necesarios. 

 

Nivel de prioridad

El nivel de prioridad está determinado por la configuración del registro IPCx del vector asociado. En el modo Multi-Vector, el usuario puede seleccionar un nivel de prioridad para recibir un conjunto de registro sombra dedicado. En el modo de un solo vector, todas las interrupciones pueden recibir un conjunto de sombras dedicado. El controlador de interrupción selecciona la IRQ de mayor prioridad entre todas las IRQs pendientes y presenta el número de vector asociado, el nivel de prioridad y el número de conjunto de registros sombras al CPU. La sub-prioridad es para que el controlador de interrupciones pueda elegir que interrupción presentar al CPU en caso de que se generaran interrupciones con el mismo nivel de prioridad.

El modulo de interrupciones dispone de los siguientes registros SFR(Special Function Registers):

• INTCON    Registro de control de interrupciones

• INTSTAT   Registro de estatus

• TPTMR      Registro de proximidad temporal del timer (ver DS61108E-p24)

• IFSx            Registro de la bandera de estatus

• IECx           Registro del control de habilitación

• IPCx           Registro del control de prioridad

Modo mono-vector y multi-vector

Después de un “reset” el controlador de interrupciones está configurado para funcionar como mono-vector. En este modo todas las fuentes de interrupción tienen un número único de vector y para identificar la fuente se usa la ecuación: “Single Vector Address = EBase + 0x200”, para mas detalles ver capítulo 8.6.2 del documento DS61108E. Cuando se usa el modo multi-vector cada fuente de interrupción posee su propio número de vector, este modo aunque consume mas RAM, es mucho más rápido y fácil de usar. En esta práctica es el que se usará.

Interrupciones externas

En esta familia de microcontroladores se pueden tener hasta 5 interrupciones externas, sin embargo cada microcontrolador en particular dispone de un número igual o menor debido a la cantidad de patitas disponibles. En el caso del PIC32MX220F032B solo se dispone de una interrupción externa, la INT0.

Figura 5.1 Segmento de la Tabla 7.1 de la hoja de datos de la familia PIC32 (DS61168D-p88)

Pasos para configurar las interrupciones

1. Elegir modo, ya sea mono ó multi-vector, si es multi-vector se pone a uno el bit MVEC(12) del registro INTCON
2. Se establecen las propiedades de la interrupción. En la figura 5.1, se puede ver que la interrupción cero (INT0) Tiene el vector 3, su bandera se encuentra en el bit 3 de IFS0, el bit de habilitación se encuentra en el bit 3 de IEC0 y su prioridad se fija en los bits 28, 27 y 26 del registro IPC0 y la sub-prioridad en los bits 25 y 24 del mismo registro IPC0.
3. Se define la función que se ejecutará cuando se active la interrupción (DS51686E-p133). Esta función ya se encuentra predefinida y esta definición es la misma para todas las interrupciones, tanto internas como externas. Esta función es: void __ISR(3, IPL7AUTO) invierte_led(void){

void      No regresa parámetros

__ISR            Nombre función (Interrupt Service Routine)

3                      Número de vector de INT0

IPL7 IPL7  Interrup Priority Level 7,

AUTO      Se elige de forma automática el uso de los SRS, si el microcontrolador dispone de ellos

apaga_led(void) Nombre de función definida por el usuario, no recibe parámetros

Para establecer la fuente de interrupción se puede usar una macro ya definida,  que para el caso de INT0 es “_EXTERNAL_0_VECTOR”. En este manual se prefiere usar el número del vector de interrupción.

Equipo

• Computadora personal
• Fuente de poder de laboratorio
• Osciloscopio digital
• Programador ICD3, PICkit3 o equivalente

Material:

Cantidad Descripción

1 PIC32MX220F032B

1 Resistencia de 10kΩ

2 Resistencia de 1 kΩ

2 Diodo Emisor de luz (Led)

1 Tablilla para prototipo (Protoboard)

Figura 5.1 Este “push button” está conectado a la patita 16.

Para construir el circuito para la práctica, se agrega el circuito de la figura 5.1 al circuito del sistema mínimo.

El programa

/*

* x32_05a.c

* Autor: Jesus Acosta

* 11 Abril 2019

* Ejemplo de interrupci'on externa

* Usa oscilador FRCPLL

* Micro = PIC32MX220F032B

* No requiere el uso de plib.h

*/

#include <p32xxxx.h>

#include <sys/attribs.h>         //Para las macros de Interrupciones

#pragma config ICESEL = ICS_PGx2 //PGEC = pin 22

                                                                  //PGED = pin 21

#pragma config JTAGEN = OFF      // Deshabilita JTAG

#pragma config FSOSCEN = OFF     // Deshabilita oscilador secundario

#pragma config FWDTEN = OFF      // Deshabilita watchdog timer

#pragma config FNOSC=FRCPLL      // Usa oscilador FRC con PLL [8MHz]]

//#pragma config FPLLIDIV=DIV_4  // Pero con PLL FPLLIDIV no lo divide

                                                                  // Entonces entran 4MHZ

#pragma config FPLLMUL=MUL_16    // Multiplica por 16 [Ahora 64MHz]

#pragma config FPLLODIV=DIV_8    // Divide entre 8 [Ahora 8MHz]

#pragma config FPBDIV = DIV_1    // Divide entre 1 el reloj a los perif'ericos

#pragma config DEBUG = OFF       // Se pone a On para depuraci'on usando ICD3

void __ISR(3, IPL7AUTO) invierte_led(void); //Prototipo funci'on

int main(void);                             //Prototipo funcion main

//************** Programa principal **********************

int main(void){

    TRISACLR = 0x0010; //Se pone a cero bit 4 de TRISA (Output)

    LATASET = 0x0010; //Se pone a uno bit LATA4

    __builtin_disable_interrupts(); //Deshabilita todas las interrupciones

    IEC0bits.INT0IE = 0; // Inhabilita interrupci'on externa INT0

    INTCONbits.MVEC = 1; // Multivector habilitado

    INTCONbits.INT0EP = 0; // Se activa en flanco negativo

    IPC0bits.INT0IP = 7; // Prioridad, 7 la mas alta

    IPC0bits.INT0IS = 3; // Sub-prioridad

    IFS0bits.INT0IF = 0; // Se baja bandera

    IEC0bits.INT0IE = 1; // Habilita interrupci'on INT0

    __builtin_enable_interrupts(); //Habilita todas las interrupciones

    //Ciclo infinito haciendo nada

    while(1){

       asm("nop"); //Un periodo Tcy Haciendo nada

    }

}

//Funci'on que se ejecuta cuando se activa INT0

//void __ISR(_EXTERNAL_0_VECTOR, IPL7AUTO) invierte_led(void){

void __ISR(3, IPL7AUTO) invierte_led(void){

    LATAINV = 0x0010;    //Invierte estado bit 4 (0000 0000 0001 0000)

    IFS0bits.INT0IF = 0; //Se baja bandera de INT0

}

Descripción del programa:

Esta práctica consiste en un programa donde el CPU está ejecutando un ciclo infinito en cuyo interior solo se encuentra la instrucción “nop” que es un periodo Tcy inactivo del CPU. Cuando se presiona el “push-button” que se encuentra conectado a la patita 16, se dispara la INT0 y esto fuerza a que el CPU abandone el ciclo infinito y ejecute la rutina(función) asociada a la INT0. Esta función solo cambia el estado del bit RA4. Si tenía un uno, cambia a cero, y si tenía un cero cambia a uno. Después regresa al ciclo infinito