Comunicación Serial con PIC

Uno de los protocolos de comunicación que podemos emplear con nuestros dispositivos electrónicos embebidos, es la utilización de la comunicación serial o comunicación serie para poder interactuar con diferentes dispositivos. Es por eso que en el día de hoy voy a enseñarte como programar e implementar una comunicación serial con PIC utilizando el compilador CCS C Compiler.

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Comunicación UART con PIC

La comunicación serial es una de las más simples que podremos emplear en nuestro microcontrolador PIC para poder visualizar información de interés en nuestro computador.

La comunicación UART o comunicación serial sólo utiliza tres líneas: una para recibir los datos Rx, otra para trasmitir los datos Tx y la línea común GND.

En nuestro caso especifico para el PIC16F887 las lineas TX y RX corresponden a los pines 25 y 26 (Puerto RC6 y RC7 respectivamente) como puede ser observado en la siguiente figura. Para cualquier otro PIC, solo basta con buscar donde están ubicados estos pines con ayuda del datasheet.

NOTA: El pic 16F887 solo tiene un puerto UART fisico, es por eso que solo tiene un solo RX y un solo TX para realizar la comunicación serial. Existen otros PICS que poseen más de un UART facilitando realizar varias comunicaciones con el dispositivo al tiempo. Si necesitamos adicionar mas puertos de comunicación serial con pic, podremos hacerlo con ayuda del PIC C Compiler creando UARTS VIRTUALES, esto sera detallado abajo en el post en el TERCER EJEMPLO, para verlo debes compartir el post.

Cada dato se transmite bit a bit, un bit a la vez, por lo tanto se hace mucho más lenta, pero tiene la ventaja de necesitar menos líneas y las distancias a las cuales se puede transferir la información son mayores, además con el uso de los módem se puede trasmitir a cualquier parte del mundo.

Existen dos formas de comunicación serial:

• Sincrónica?
• Asincrónica

Comunicación Serial Sincrónica

Para realizar esta configuración de la comunicación, se requiere adicionar una linea que contenga pulsos de reloj que indiquen que el dato que viaja en la otra linea de datos es válido; la duración del bit está determinada por la duración del pulso de  sincronismo.

Quizas te pueda interesar ver como configurar El Monitor Serial con Arduino.

Comunicación Serie Asincrónica

En esta comunicación los pulsos de reloj no son necesarios y se utilizan otros mecanismos para realizar la transferencia de datos.

La duración de cada bit esta determinada por la velocidad con la cual se realiza la trasferencia de datos, por ejemplo si se transmite a 1200 bits por segundo (baudios), la duración de cada bit es de 833 micro segundos. 

Las velocidades de transmisión más comunes son 300, 600,1200, 2400, 9600, 14400 y 28800 baudios.

En esta entrada solo se estudia la comunicación asincrónica.

En la figura anterior se muestra la forma como se trasmite un dato cuando se realiza alguna transferencia:

1. La línea del transmisor permanece en alto.
2. Para empezar a transmitir datos esta línea se pone en bajo durante un bit, lo cual se conoce como bit de Start.
3. Se comienza a transmitir los bits correspondientes al dato, empezando por el bit menos significativo (LSB) y terminando con el más significativo (MSB).
4. Al finalizar se agrega el bit de paridad, si está activada esta opción.
5. Por último los bits de stop, que pueden ser 1 o 2, en los cuales la línea regresa a nivel alto. 
   
   En el ejemplo de la figura, después del bit de start se trasmite el dato 01001011 y al final hay un bit de stop.

Esto significa que la configuración de la transmisión serial es: 1 bit start, 8 bits datos, no paridad y 1 bit de stop.

El receptor no está sincronizado con el transistor y no sabe cuando va a recibir datos.

La transición de alto a bajo de la línea del transmisor, activa el receptor y este generan un conteo de tiempo de tal manera que realiza una lectura de la línea medio bit después del evento; si la lectura realizada es un estado alto, asume que la transición ocurrida fue ocasionada por ruido en la línea; si por el contrario la lectura es un estado bajo, considera como válida la transición y empieza a realizar lecturas secuenciales a intervalos de un bit hasta conformar el dato transmitido.

Lógicamente tanto el transmisor como el receptor deberán tener los mismos parámetros de configuración (velocidad, número bits del dato, paridad y bits de parada).

Pasos para trabajar con comunicación serial con pic:

1. En el encabezado del programa incluir la directiva:

#USE RS232(BAUD=BAUDIOS, XMIT=PIN, RCV=PIN)

Baud: Velocidad en baudios (bits por segundo).
Xmit: Bit que transmite (Tx)
RCV: Bit que recibe (Rx)
2. En el programa principal enviar o recibir un carácter.
Para recibir un carácter se usa la instrucción.

C=getc(); // Esta instrucción espera un carácter por el pin RCV del
//puerto RS232 y retorna el carácter recibido.

Hacen lo mismo las instrucciones GETCH() y GETCHAR()

Para enviar un carácter se usa la instrucción

PUTC() //Esta instrucción envía un carácter a la patica XMIT del
//dispositivoRS232.

Hace lo mismo la instrucción PUTCHAR()
NOTA: Entre los paréntesis va el caracter a enviar.

Si deseamos comunicar nuestro microcontrolador con el computador, tenemos que conectar nuestro PIC al puerto serial que traen principalmente los ordenadores de escritorio:

Y para lograr dicha comunicación con nuestro computador, es necesario utilizar un circuito integrado adicional llamado MAX232.

El MAX232 es un circuito integrado de Maxim que convierte las señales de un puerto serie RS-232 a señales compatibles con los niveles TTL de circuitos lógicos. El MAX232 sirve como interfaz de transmisión y recepción para las señales RX, TX, CTS y RTS.

El siguiente esquema es para conectar nuestro pic al computador con ayuda del integrado MAX232 con un cable DB9.

El problema principal que tenemos con este tipo de comunicación, es que el puerto serial de los computadores ya fue abolido hace mucho tiempo, y por eso en computadores actuales, no vamos a encontrar este tipo de puerto. Para dar solución a este problema, podemos usar un conversor SERIAL-USB el cual podemos comprar en cualquier tienda informatica:

O podemos utilizar un circuito integrado, que generalmente se encuentran en estos conversores SERIAL-USB, llamado FT232, este integrado generalmente viene en una placa electronica ya lista para ser usada, y lo unico que debemos hacer es energizarla y conectar los terminales RX y TX de nuestro microcontrolador a esta placa.

Software de Simulación para comunicación serial con pic

Para poder simular la comunicación serial con nuestro microcontrolador, y poder hacer una practica mucho más parecida con la realidad, vamos a utilizar 3 softwares diferentes:

1. Proteus: Como hemos venido trabajando, seguiremos usando el proteus como software principal de simulación.

1. Virtual Serial Port: Este software crea un puerto serial virtual, en nuestro computador. Es decir, le hace creer a nuestro computador que tiene un puerto DB9 (serial) fisico. Para descargar el software, pueden hacerlo a traves de la pagina oficial de Eltima dando click aqui.
2. Hercules: Es un software que permite mostrar en el computador los datos que están siendo enviados por el puerto serial. Es una interfaz grafica de usuario que permite visualizar los datos que nuestro PIC está enviando para nosotros. Puedes descargarlo dando CLICK AQUI.

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En los siguientes ejemplos, veremos como podremos utilizar estos softwares, para ello preparé algunos videos en mi canal de Youtube para enseñarte paso a paso la utilización de cada software y ademas la explicación del puerto serial junto con cada código de programación. No olvides suscribirte a mi canal, para que recibas todas mis actualizaciones.

Comunicación serial ejemplos:

Ejemplo 1: comunicación serial con pic:

En nuestro primer ejemplo, vamos a conectar un LM35 (Sensor de temperatura) al puerto analogo digital del PIC16F887 y vamos a mostrar dicha temperatura en el computador utilizando la comunicación serial y el puerto DB9 del computador. El diagrama del circuito está a continuación:

Codigo de Implementación de comunicación serial con pic:

A continuación se presenta el código para que lo copies y lo pegues en tu compilador y puedas reproducirlo. Recuerda que para ver el código debes compartir o darle me gusta al contenido de este post para que más personas se beneficien de esta información.

#INCLUDE <16f887.h>
#device adc=10
#USE DELAY(CRYSTAL=4000000)
#FUSES XT,NOPROTECT,NOWDT,NOBROWNOUT,NOPUT,NOLVP
#use rs232(baud=9600, xmit=pin_c6, rcv=pin_c7, bits=8)

#BYTE PORTA= 5
#BYTE PORTD= 8

long bits;     //Variable almacena los bits
float tem;     //Almacena la temperatura

void main()
{
   set_tris_a(0b00000001);          //Pongo el RA0 como entrada
   setup_adc_ports(all_analog);     //Pongo todo el puerto a analogo
   setup_adc(adc_clock_internal);   //Selecciono reloj interno para conversion
   
   while(1)
   {
       set_adc_channel(0);          //Selecciono el canal 0 (RA0)
       delay_ms(1);                 //llamo retardo de 1 ms
       bits=read_adc();             //Guarde el dato del LM en tempe
       
       tem=bits*0.4882;              //Conversion de bits a temperatura
       printf("\rLa Temperatura es: %2.3f C\r\n",tem);
       delay_ms(1000);
   }
}

EJEMPLO 2: comunicación serial entre dos PIC:

Realizar una comunicación serial con pic sencilla entre dos microcontroladores, y mostrar en un LCD lo que cada uno esta transmitiendo y/o recibiendo.

El microcontrolador que recibe el dato, debe hacerlo por medio de una interrupcion por recepción serial. A continuación se describen los pasos para activar la configuración de la interrupción serial.

Como primer paso se definen las interrupciones en el programa principal void main(); donde se configura el programa para recibir interrupciones por recepción serial y adicionalmente se activan las interrupciones.

 enable_interrupts(INT_RDA); //Activa interrupción serial
 enable_interrupts(GLOBAL);  //Activa las interrupciones en el PIC

Como segundo paso, se procede a crear la función que se va a ejecutar cuando la interrupción por recepción serial es activada. A la función se le puede colocar cualquier nombre, y dicha función NO recibe parámetros de entrada ni de salida.

La función debe ser creada inmediatamente después de la directiva #int_RDA.

#int_RDA
Rutina_Serial()
{
 ..........
 ..........
}

El esquema del ejemplo es el siguiente:

El código del Primer microcontrolador para comunicación serial con pic:

[sociallocker id=948]

#include <16f887.h>
#fuses xt,nowdt
#use delay(crystal=4000000)
#use rs232(baud=57600,xmit=pin_c6,rcv=pin_c7)
#include <lcd.c>

void main()
{
 int valor,i;
 lcd_init();
 while(1)
 {
  for(valor=0;valor<=10;valor++)
  {
   putc(valor); 
   printf(lcd_putc,"\fEnviando= %1D",valor);
   delay_ms(1000);
  }
 }

}

Código del Segundo Microcontrolador para comunicación serial con pic:

#include <16f887.h>
#fuses xt,nowdt
#use delay(crystal=4000000)
#use rs232(baud=57600,xmit=pin_c6,rcv=pin_c7,bits=8)
#include <lcd.c>


int valor;


#int_RDA
RDA_isr()
{
  valor=getc();
}

void main()
{
 lcd_init();
 enable_interrupts(INT_RDA);
 enable_interrupts(GLOBAL);
 for(;;)
 {
 lcd_gotoxy(1,1);
  printf(lcd_putc,"Recibido= %1D",valor);
 }
}

Ejemplo 3 de comunicación serial con pic:

En este último ejemplo vamos a ver como podremos ampliar los puertos de comunicación serial programando UARTS VIRTUALES.

Para eso basta simplemente seleccionar otros dos pines CUALQUIERAS donde queremos realizar una comunicación serial, uno de estos pines lo configuraremos como el PIN RX y el otro como el PIN TX. Para efectuar esta configuración declaramos en el encabezado del programa lo siguiente:

#use rs232(baud=57600, xmit=PIN_c6,rcv=PIN_c7,stream=PIC,parity=N, bits=8)
#use rs232(baud=9600,xmit=PIN_D0,rcv=PIN_D1,stream=PC, parity=N, bits=8)

Mirando detalladamente esta directiva, nos vamos a dar cuenta que estamos configurando en este caso 2 UARTS, La primera linea está configurando el UART fisico del PIC, que ya sabemos que correspone al RC6 y RC7 para el caso del PIC16f887. La segunda linea está configurando un UART por software, en este caso yo seleccione que el PIN D0 fuera el de transmisión (TX) y el PIN D1 fuera el de Recepción (RX).

Note además que ahora cada UART está identificado con un NOMBRE, este NOMBRE puede ser cualquiera. Para el caso de la primera linea yo lo llame como PIC («stream=PIC») y la segunda linea lo llame como PC («stream=PC»).

Asi, si por ejemplo yo quisiera leer un dato del UART que se llama PIC tendria que leerlo asi:

char c;
c=fgetc(PIC);

Por otro lado, si yo quisiera escribir por ejemplo en el UART que se llama PC, tendria que hacerlo asi:

char c=1;
int d=10;
fprintf(PC,"Caracter= %c, Entero= %d",c); //Muestra el Caracter 1 en el PC
                                          //y el entero 10 en el PC

El siguiente ejemplo es similar al Ejemplo 2. Acá vamos a conectar dos PIC por el puerto UART FISICO, pero en el PIC 1 vamos a crear un UART por Software.

Entonces el PIC 1 va a recibir caracteres por medio de un computador a través del UART virtual (9600 baudios) y los va a mandar al PIC 2 por el UART fisico (57600 baudios). El segundo PIC debe recibir los datos que el PIC 1 le está mandando y mostrarlos en una pantalla LCD.

Codigo del Primer PIC:

#include <16f887.h>
#fuses xt,nowdt
#use delay(crystal=4000000)

#use rs232(baud=57600, xmit=PIN_c6,rcv=PIN_c7,stream=PIC,parity=N, bits=8)
#use rs232(baud=9600,xmit=PIN_D0,rcv=PIN_D1,stream=PC, parity=N, bits=8)


void main()
{
 char c;
 fprintf(PC,"Digite lo que desea mandar al Segundo PIC: \r\n");
 while(1)
 {
  c=fgetc(PC); // lee desde el computador
  fprintf(PC,"%c",c); //Muestra el Caracter recibido en el PC
  fprintf(PIC,"%c",c); //Manda el caracter al segundo PIC
 }

}

Codigo del Segundo PIC:

#include <16f887.h>
#fuses xt,nowdt
#use delay(crystal=4000000)
#use rs232(baud=57600,xmit=pin_c6,rcv=pin_c7,bits=8)
#include <lcd.c>


char valor;
int i=0; //Posicion del dato recibido a mostrar en el LCD
int ban=0; //Bandera que indica que llego un dato

//Define la interrupción por recepción Serial
#int_RDA
RDA_isr()
{
  valor=getc(); //Captura el dato recibido del PIC 1
  ban=1; //Indica que llego un dato
  i=i+1; //Incrementa en 1 la posicion del LCD
  if(i>16)
  {
   i=0;
   LCD_PUTC("\f");   //Borrar el contenido del LCD
   lcd_gotoxy(1,1);
   lcd_putc("Recibido=");
  }
}

void main()
{
 lcd_init();   //Inicializa el LCD
 enable_interrupts(INT_RDA); //HAbilita interrupcion por puerto serial
 enable_interrupts(GLOBAL);  // Habilita las interrupcciones globales
 lcd_gotoxy(1,1);
 lcd_putc("Recibido=");
 for(;;)
 {
  if(ban==1) //Hay datos para mostrar
  {
   lcd_gotoxy(i,2);
   printf(lcd_putc,"%c",valor);
   ban=0; //Sale de la impresion del LCD
  }
 }
}

[/sociallocker]

Eso es todo por la entrada del dia de hoy, espero les haya gustado y hayan aprendido algo nuevo. Si te ha servido el contenido de esta entrada, de los videos y los códigos de implementación y deseas apoyar mi trabajo invitandome a un café super barato, puedes hacerlo en el siguiente link:

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Que esten muy bien, nos vemos en la siguiente entrada.