PIC (microcontrollore): differenze tra le versioni
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[[File:PIC1655A GI.jpg|thumb|PIC1655A della General Instrument]]▼
'''PIC''' è una famiglia di [[circuito integrato|circuiti integrati]] a [[semiconduttore]] con funzioni di [[microcontrollore]] prodotto dalla [[Microchip Technology]]. Il termine PIC non è usato come un acronimo: il suo nome aziendale è "PICmicro". Anche se generalmente sta per "Programmable Interface Controller", il suo primo produttore (la "[[General Instrument]]") usava l'acronimo per "Programmable Intelligent Computer".<br />Inizialmente sviluppato nel [[1975]], è in grado di svolgere un set di istruzioni ridotto ([[Reduced instruction set computer|RISC]]): la versione più piccola ha 33 istruzioni [[assembly]]. I dispositivo programmatore ufficiale per i microcontrollori PIC è il [[Pickit]].▼
▲'''PIC''' è una famiglia di [[circuito integrato|circuiti integrati]] a [[semiconduttore]] con funzioni di [[microcontrollore]] prodotto dalla [[Microchip Technology]]. Il termine PIC non è usato come un acronimo: il suo nome aziendale è "PICmicro". Anche se generalmente sta per "Programmable Interface Controller", il suo primo produttore (la "[[General Instrument]]") usava l'acronimo per "Programmable Intelligent Computer"
Inizialmente sviluppato nel [[1975]], è in grado di svolgere un set di istruzioni ridotto ([[Reduced instruction set computer|RISC]]): la versione più piccola ha 33 istruzioni [[assembly]]. I dispositivo programmatore ufficiale per i microcontrollori PIC è il [[Pickit]].
Ad oggi, sono disponibili microcontroller PIC a 8 bit (serie PIC10, PIC12, PIC16 e PIC18), a 16 bit (serie PIC24 e dsPIC) e a 32 bit (PIC32), quest'ultimi di architettura radicalmente diversa, poiché basati su un core [[Architettura MIPS|MIPS32]] M4K.
▲[[File:PIC1655A GI.jpg|thumb|PIC1655A della General Instrument]]
== Versioni a 8 bit ==
[[File:PIC16CxxxWIN.JPG|thumb|Vari PIC finestrati]]
Nell'arco del tempo, ne è stata resa disponibile una ampia varietà di versioni dei PIC a 8 bit, diverse per tecnologia costruttiva, forma fisica (numero di [[Piedino (elettronica)|piedini]]), quantità o tipo di [[memoria (informatica)|memoria]], oltre alle funzioni di ingresso e uscita.
Per quanto riguarda la memoria di programma, ne esistono versioni con programma su [[Read only memory|ROM]] mascherata, quindi non riprogrammabili, versioni [[CMOS]] programmabili una sola volta [[OTP (memoria)|OTP]], versioni [[EPROM]] con finestra per cancellazione tramite raggi [[Radiazione ultravioletta|UV]] e versioni con [[memoria flash]].
Le versioni CMOS hanno all'interno del nome del componente una ''C'' (es. PIC16C505), le versioni ROM hanno ''CR'' (es. PIC16CR57A) e le versioni flash hanno una ''F'' (es. PIC18F452). Si noti che la serie C è ormai obsoleta, per cui le versioni più usate sono quelle con memoria di tipo FLASH, che si possono programmare tantissime volte in breve tempo per mezzo di un programmatore [[ICSP]] (In-Circuit Serial Programming)
Il PIC più conosciuto è il PIC16F84: ormai è stato soppiantato dal più completo PIC16F88, con il quale è quasi completamente compatibile (occorre solo cambiare l'inizializzazione delle periferiche e ricompilare il codice per la corretta mappatura dei registri). Il 16F88 al suo interno ospita numerose periferiche come l'[[USART]], 3 [[temporizzatore|temporizzatori]], 2 [[comparatore (elettronica)|comparatori]] e un [[Convertitore analogico-digitale|A/D]] a 7 canali. Ha anche un [[oscillatore]] interno e quindi le porte OSC1 e OSC2 possono essere usate come ingressi o uscite (RA6, RA7); la porta di [[Reset (informatica)|reset]]/[[Deployment|programmazione]] (MCLR), se non serve può essere utilizzata come ingresso generico (RA5), ma non come uscita. Inoltre si può leggere e scrivere la memoria di programma (e non solo la [[EEPROM]] dati) direttamente da codice.
Con la stessa piedinatura del 16F84, oltre al già citato 88 (e 87, uguale all'88 ma senza A/D), ci sono i 627/628/648A, 716 e 818/819. Esistono poi altre versioni simili, ma con maggiori piedini di ingresso e di uscita (ad esempio le versioni 16F876 e 16F877). Quest'ultima serie garantisce un set di periferiche molto più esteso, consumi minori e soprattutto costi minori. Il diretto equivalente del 16F84 è il 18F1220, che comprende anche una USART, una MSSP, ingressi analogici ed altro.▼
▲Con la stessa [[piedinatura]] del 16F84, oltre al già citato 88 (e 87, uguale all'88 ma senza A/D), ci sono i 627/628/648A, 716 e 818/819. Esistono poi altre versioni simili, ma con maggiori piedini di ingresso e di uscita (ad esempio le versioni 16F876 e 16F877). Quest'ultima serie garantisce un set di periferiche molto più esteso, consumi minori e soprattutto costi minori. Il diretto equivalente del 16F84 è il 18F1220, che comprende anche una USART, una MSSP, ingressi analogici ed altro.
La serie speciale 18FJ, non disponendo di EEPROM a bordo, è la serie più economica prodotta da Microchip. Utilizzando infatti microcontrollori con più memoria di programma rispetto a quanta effettivamente necessaria, è possibile scrivere su quest'ultima riservandosi una zona ad uso simil-EEPROM.
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Vi sono poi microcontroller PIC che spiccano per l'impiego in una specifica applicazione: ad esempio, i 16F1455 e i 18F2550 hanno supporto hardware allo stack [[USB 2.0]], così come i PIC18F67J60 integrano un controller [[Ethernet]] mentre i 16F1933 sono spesso utilizzati nel controllo di display fino a 60 segmenti grazie ad un driver integrato.
Le serie più recenti, le cosiddette "Enhanced" e "Enhanced Mid-Range" (12F1xxx, 16F1xxx, 18F1xxx) aumentano ancor di più il numero di periferiche a disposizione: il PIC 16F1769, ad esempio, aggiunge [[Convertitore digitale-analogico|DAC]], [[Dispositivo logico programmabile|celle logiche programmabili]], [[Amplificatore operazionale|amplificatori operazionali]] integrati sul
== Istruzioni ==
Il [[set di istruzioni]] del PIC ne comprende 33 nelle versioni di bassa potenza e fino a 77 in quelli con prestazioni più elevate.
Per essere eseguita, ogni istruzione impiega 4 cicli di [[clock]], tranne le istruzioni che comportano un salto all'interno della memoria ([[GOTO]], [[Subroutine|CALL]],
== Architettura interna ==
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== Memorie ==
A causa dell'architettura [[Reduced instruction set computer|RISC]], dove nell'istruzione oltre al significato è compreso anche l'indirizzo di memorizzazione o di salto, la [[memoria (informatica)|memoria]] viene [[Segmentazione (memoria)|segmentata]]. Per cambiare segmento in uso occorre agire su appositi registri, fatto che complica la programmazione dei PIC tramite linguaggio [[assembly]], ma non quella con linguaggi di alto livello.
=== RAM ===
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=== Di programma ===
La larghezza della parola di programma varia da 12 bit (ad esempio, nel PIC16C54) a 14 bit (ad esempio, nel PIC16F628) a 16 bit (ad esempio, nel PIC18F4520). La sua profondità varia da 512
=== Stack ===
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La funzione di ingresso e uscita di dati digitali è stata la prima funzione implementata. Nei PIC è divisa in porte da 8 o meno bit ognuna. È possibile programmare ogni bit come ingresso o come uscita singolarmente.
In alcuni casi è possibile attivare dei [[resistore|resistori]] interni (weak [[Rete di pull-up|pull-up]]) per facilitare il collegamento con pulsanti ed interruttori.
I PIC più recenti dispongono inoltre di celle logiche programmabili alla stregua di un [[Complex Programmable Logic Device|CPLD]] di dimensioni ridotte.
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=== I/O seriali ===
Può essere presente una grande varietà di porte seriali: [[I²C]], [[UART|USART]], [[Serial Peripheral Interface|SPI]], [[Controller Area Network|CAN]]/LIN, [[USB]] ed [[Ethernet]].
=== I/O analogici ===
Vi sono PIC con [[Comparatore di soglia|comparatori]], [[Convertitore analogico-digitale|ADC]], [[Convertitore digitale-analogico|DAC]], generatori di rampa (PRG), rivelatori di zero-crossing (ZCD), [[Generatore di forme d'onda|generatori di forma d'onda]] complementare (CWG/COG), amplificatori operazionali integrati e altro ancora.
=== PWM ===
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Su tutte le versioni è implementato almeno un temporizzatore da 8 bit. Si arriva fino a 5 temporizzatori con larghezze a 8 o 16 bit. Su tutte è inoltre implementato un temporizzatore speciale chiamato WDT ([[Watchdog|Watch Dog Timer]]), che serve (se utilizzato) a far ripartire il microcontrollore in caso di blocco del programma.
Il timer funziona in base alla [[frequenza]] di lavoro del PIC e/o può utilizzarne, tramite un apposito piedino, una diversa da quella di lavoro tramite un [[oscillatore]] esterno.
Ad ogni timer, inoltre, può essere associato un [[divisore di frequenza]] integrato chiamato
== Particolarità dell'architettura ==
La RAM è trattata totalmente come fosse un registro ed ogni suo membro è chiamato ''file register'' o più semplicemente ''file''.
Non esiste un [[accumulatore (informatica)|accumulatore]] vero e proprio ma un registro chiamato W (Working register) e i risultati di tutte le operazioni logico aritmetiche possono essere messi indifferentemente nel file operando o in W.
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