Con questo articolo voglio iniziare una rassegna di appuntamenti finalizzati alla progettazione e realizzazione di un semplice robot line follower. Il titolo del progetto, PSRF, indica proprio quello. Di progetti di questo tipo ce ne sono molti, moltissimi, ma credo che questo sia il primo ad essere sviluppato impiegando PIERIN PIC18. Le puntate saranno diverse, illustrando pian piano le varie parti che per il mio progetto ritengo importanti, compreso il sistema di controllo.

Questa prima puntata introduttiva ha come scopo quello di iullustrare il progetto nelle sue linee generali e quello di indicare le specifiche.

Il piccolo robot è illustrato in figura 1 ed è basato, come detto, su PIERIN PIC18. La scheda del Pierin è montata su di una scheda carrier grazie alla quale sono stati portati su connettori a strip le porte di I/O che verranno impiegate. In linea generale, lo schema a blocchi del robot è il seguente:

Si sa, il tempo è tiranno e a disposizione ne abbiamo sempre poco. Molti di noi (compreso il sottoscritto) abbiamo ricevuto una copia di PIERIN PIC18 e, se siamo stati ai patti, abbiamo un progetto in testa. Anch'io e prima di metirmi a capofitto a disegnare il circuito del mio progetto ho pensato che forse un aiuto sarebbe stato più che utile. E chissà, magari è utile anche ad altri!

Prima di mettersi a progettare è utile disporre di un file di libreria con i componenti da impiegare. Beh, PIERIN PIC18 è talmente nuovo che ragionevolmente non si trova nulla. A meno di non crearsi i file di libreria, ad hoc! Ho pensato che fosse utile proporre le librerie per due CAD, FidoCADJ ed EAGLE, strumenti software diffusi e facili da impiegare.

La maggior parte degli schemi di alimentatori sfruttano la collaudata serie 78xx (e 79xx) per generare le tensioni che verranno poi utilizzate dai circuiti a valle. Anch'io ho sempre nel cassetto qualcuno di questi regolatori di tensione, facili da utilizzare, semplicissimi da montare e veloci da installare. Ma si tratta di regolatori di tipo lineare per i quali un importante aspetto è quello legato alla dissipazione termica dovuta alla caduta di tensione. Con questo articolo voglio mostrare una alternativa al 7805, impiegando un regolatore di tensione di tipo switching, non giovanissimo ma che può dare buone soddisfazioni.

Non è mia intenzione fornire una trattazione completa sugli alimentatori switching, con le varie configurazioni e quant'altro. Per questo genere di approccio ci vogliono specifiche competenze. Gli alimentatori switching stanno ormai prendendo piede in moltissime applicazioni, dai caricabatterie dei vari dispositivi in uso (smartphone, lettori mp3, ecc) ai computer (a dire il vero, già da diversi anni) per non parlare delle applicazioni industriali.

Una degli aspetti interessanti per chi sviluppa con i PICMicro è la possibilità di disporre di un numero elevatissimo di risorse di terze parti, in termini di compilatori (C, C++, BASIC, PASCAL, ecc) e di dispositivi di programmazione e debugging. Non tutti gli utenti dei prodotti Microchip, infatti, utilizzano i compilatori ed i programmatori/debugger che la Casa di Chandler ha sviluppato e ha messo sul mercato.

Tanto con MPLAB IDE quanto con il più recente MPLABX è possibile integrare compilatori di terze parti che abbiano in qualche modo preso accordi con Microchip per le modalità di integrazione. Qualcuno lo ha fatto, altri invece, come ad esempio MikroElektronika, no. Chi conosce MikroC PRO sa benissimo che questo compilatore dispone di un proprio IDE e che per programmare i PICMicro MikroElektronika ha sviluppato un proprio programmer/debugger.

Ma in quante salse è stato proposto il fatidico HELLO WORLD? Davvero molte! E come esimersi dal riproporlo in questa sede? La "scusa" è quella di continuare a parlare di MPLABX e dei nuovi compilatori che Microchip sta lanciando, quelli della famiglia XC. Nel 2012 sono stati proposti XC8, XC16, XC32, XC32++, compilatori C (e C++) rispettivamente per le famiglie a 8, 16, 32 bit dei prodotti Microchip. Sono stati sviluppati come derivazione di prodotti già esistenti aggiungendo nuove funzionalità e dando ai prodotti XC una nuova veste non solo esteriore.

I compilatori XC sono disponibili con tre tipologie di licenza: Free, Standard e Pro. Ciò che le distingue sono fondamentalmente soltanto due aspetti: il livello di ottimizzazione del codice ed il prezzo del prodotto. I due aspetti sono strettamente correlati e direttamente proporzionali: tanto più è elevato il prezzo del compilatore tanto maggiore è il livello di ottimizzazione disponibile.

Dopo aver visto la struttura di un display grafico con controller KS0108, si passa ora alla descrizione delle operazioni utili all'accesso al display, per inviare comandi e dati e per leggere valori di stato e dati. Queste operazioni avvengono grazie ai segnali di controllo ed al bus parallelo, tramite i quali è possibile il dialogo tra microcontrollore e display.Le informazioni (istruzioni) che tranistano sul bus vengono quindi suddivisi in due categorie: scrittura e lettura. Ciascuna categoria contiene comandi e dati da e per il display. Si tratta di inviare e ricevere pacchetti a 8 bit, impiegnado tutto il bus parallelo.

Per pilotare correttamente il display i segnali devono seguire delle precise sequenze e temporizzazioni. Nel datasheet del controller sono riportati i valori dei tempi minimi e massimi da rispettare per ciascun segnale (si raimanda alla lettura del datasheet per approfondimenti). Le sequenze, invece, più facilmente individuabili nel codice seorgente del micro che va ad interfacciarsi col display, vengono riportate nelle figure seguenti. Si tratta delle sequenze da rispettare per la scrittura e la lettura di dati e comandi.

Nelle applicazioni a microcontrollore sono sempre più presenti i display grafici. Li si trovano un po' ovunque e, data la loro flessibilità e i costi decisamente abbordabili, stanno soppiantando in diversi casi i display alfanumerici. La scelta offerta dal mercato è ampia sia in termini di controller, quanto di dimensioni dei pannelli LCD, tanto per quanto concerne gli aspetti cromatici. Ad oggi, molti compilatori offrono librerie di interfacciamento con display ma per meglio capire come funzionano e tentare una nuova sfida, si vuole proporre un modo per la realizzazione di proprie routine per la gestione dei display grafici, senza utilizzare tool "preconfezionati". Obiettivo, tra gli altri, è anche quello di permettere la portabilità tra compilatori, così da poter conservare buona parte del lavoro svolto qualora si decida di migrare di piattaforma. Chi fosse interessato ai display alfanumerici, può trovare in questo articolo e quest'altro articolo le informazioni in merito a come pilotare quel tipo di LCD.

Era il 2010 quando, a seguito di un contatto con Microchip, mi fu anticipato che nel giro di pochi mesi la casa di Chandler avrebbe rilasciato le prime versioni di MPLAB con caratteristiche innovative, tra le quali (forse la più ecclatante) il fatto di essere stato scritto in Java per renderlo disponibile per diversi sistemi operativo, Windows, Linux e Mac. L'idea di permettere agli amici del pinguino e della mela morsicata di poter utilizzare tutti gli strumenti Microchip per lo sviluppo dei progetti con i PIC avrebbe permesso di allargare notevolmente la platea di aficionados. Non nascondo il mio interesse verso Linux ma la mancanza di software specifici per la programmazione embedded (come i compilatori ed il supporto dei programmer/debugger) mi aveva frenato dall'utilizzo. Ora le cose stanno diversamente e quindi il passagio a Linux potrà essere meno doloroso e nel contempo compatibile con lo sviluppo embedded. Il nome di questo ambiente? MPLAB X IDE.

Ok, compilato e trasferito. Un rapido controllo e vedo che la scheda non ha un comportamento differente da prima. Bene, il "mio PIC24F" sta facendo il suo "onesto lavoro", benché mi abbia riservato qualche scherzetto. Dovremo modificare il codice oppure sbrogliare differentemente le piste. Accidenti! Vabbé, ci penseremo lunedì, quando col capo (che rientra dalle ferie) ci sarà una conference call per il progetto. Perfetto, l'orario è quello: se chiudo ora dovrei riuscire a salire sul treno fra una quarantina di minuti. Ce la posso fare! Shut down del sistema operativo, sgancio il portatile dalla docking e lo ritiro nel mio zainetto imbottito. Tutto pronto? No, devo riporre la bottiglietta d'acqua nella tasca laterale dello zainetto, così da rendere il "viaggio della speranza" meno caloroso... "Ciao ragazzi, fate un buon fine settimana. A lunedì". Il mio saluto è ricambiato dai pochi colleghi ancora presenti in ufficio.

Uno degli argomenti che fino ad ora non ho ancora affrontato è quello della memorizzazione dei dati in maniera permanente. Molte applicazioni necessitano infatti di mantenere telune informazioni anche nel caso in cui l'alimentazione viene a mancare. Si pensi ad esempio ad un contacicli nelle macchine di produzione oppure alle password di accesso ai sistemi o anche il numero IP di un host. Anche con i PICMicro è possibile

Facciamo un breve excursus. I sistemi informatici si basano principalmente su questo tipo di memorie: memorie volatili;memorie non volatili;memoria di massa

Rientrano in questa categoria principalmente le memorie RAM, acronimo di Random Access Memory. La RAM è costituita da una serie di celle in grado di memorizzare le informazioni solamente se tali celle vengono mantenute alimentate.