PIC programmieren

Über PIC Prozessoren und deren Programmierung

Wie geht das denn? / ID-Value und Checksum / OSCCAL / Daten im EEPROM ändern / Mehr Infos ?

In einigen Projekten sind Controller der PIC-Serie zu finden, von mir kurz PIC genannt (gesprochen "pick"). Hierbei handelt es sich um kleine Prozessoren. Um diese zum Leben zu erwecken, müssen sie programmiert werden. Dieser Vorgang wird auch "brennen" genannt.
Hier habe ich mal ein kleines Ablauf-Diagramm gemalt. Daraus sollte eigentlich jeder erkennen, was man für Werkzeuge und Programme benötigt, um einen PIC zu programmieren:

pic-ablauf

Für eine Programmierung wird folgendes benötigt:

Der Code (HEX-File): Auf meiner Homepage kann der Code heruntergeladen werden. Dieses File wird dann in den PIC übertragen.
Eine Programmier-PC-Software. Hiermit wird das HEX-File geladen und dann mit Hilfe des Programmers in den PIC übertragen.
Ein Programmier-Gerät: Im Netz finden sich einige Programmer.
Der richtige PIC

Und noch der Hinweis: das bei Modell-Bahnern bekannte Programmier-Gleis hat hiermit nicht zu tun!

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Wie geht das denn?

Grundsätzlich gibt es 2 Arten, um einen PIC zu programmieren:

Vor dem Verlöten: je nach Programmier-Gerät und PIC-Bauform wird hierzu evtl. ein Programmier-Adapter benötigt. Dies ist z.B. insbesondere für die Weichendekoder interessant.
Nach dem Verlöten: Dies ist meine bevorzugte Variante, da ich das Programm immer wieder sehr einfach ändern kann: Der Prozessor wird unprogrammiert verlötet und dann auf der Platine programmiert. Man spricht dann von einer In-Circuit Programmierung. Hierzu werden die 4 Leitungen DATA, CLOCK, Vpp und GND sowie evtl. Vcc mit dem Programmier-Gerät verbunden. Bei den meisten Projekten habe ich hierfür einen Programmier-Stecker vorgesehen. Bei einigen Dekodern (z.B. Weichendekoder) war dies aus Platzgründen nicht möglich, hier müssen dann die Kabel direkt an den PIC gelötet werden.

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Wozu gibt es den ID-Value und die Checksum?

Nach dem laden des HEX-Files in die Programmier-Software sollte diese den ID-Value und die Checksum (= Prüfsumme) anzeigen.
Bei dem ID-Value handelt es sich um einen Identifizierungs-Code, der in dem HEX-File abgelegt ist. Bei mir kann man daraus erkennen, welche Firmware man den nun wirklich vor sich hat. Die letzten 3 Ziffern entsprechen der Versions-Nummer. Hier eine kleine Übersicht zur Identifizierung:

ID-Values für 12F629
	Firmware	für Platine..
1xxx	wz_spur1	WeichZwei
2xxx	wz_signal_2x2	WeichZwei
3xxx	wz_3wege	WeichZwei
4xxx	wz_signal_1x4	WeichZwei
5xxx	fdekoder_schalten	WeichZwei
6xxx	fdekoder_blink	WeichZwei
7xxx	fdekoder_neon	WeichZwei
8xxx	fdekoder_weiche	WeichZwei
Axxx	weichei	WeichEi
Bxxx	andreas	WeichEi
Cxxx	weichzwei	WeichZwei
Dxxx	wz_schalten	WeichZwei
Exxx	wz_signal_hl	WeichZwei
Fxxx	wz_blinkmuster	WeichZwei

ID-Values für 16F684
	Firmware	für Platine..
1xxx	led_signal_001 (Einfahrsignal erweitert)	LED-Dekoder
2xxx	led_signal_002 (Ausfahrsignal erweitert)	LED-Dekoder
3xxx	led_signal_003 (Signal ÖBB)	LED-Dekoder
4xxx	led_signal_004 (2x Ausfahr-Signal)	LED-Dekoder
5xxx	led_signal_005 (HL-Signal erweitert)	LED-Dekoder
6xxx	led_signal_006 (PKP-Signal)	LED-Dekoder
axxx	sand_ei (Servodekoder 1er)	SAnD-Ei
bxxx	sand_4 (Servodekoder 4er)	SAnD-4
fxxx	Blinkmuster	LED-Dekoder

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Das OSCCAL-Problem

Bei einigen PICs (12F629 / 12F675 / 16F630 / 16F676) gibt es eine Besonderheit, die unter Umständen zu Problemen führen kann: der OSCCAL.

Zweck von OSCCAL

Es handelt sich um einen OSCillator CALibration Wert. Da der PIC mit einem internen Oszillator betrieben werden kann (dies spart einen externen Quarz), wird dieser Wert bereits in der Chip-Fabrik an einer Speicherstelle programmiert. Dadurch können Toleranzen in der Taktfrequenz abgefangen werden.
Der 16F627 besitzt den OSCCAL übrigens nicht!

Warum wird der OSCCAL verwendet?

Die Verwendung des OSCCAL-Wertes wurde notwendig, damit alle Kombinationen von Dekoder und Zentrale zusammen laufen. Denn auch die Zentrale hat gewisse Toleranzen. Wenn nun eine langsame "Scharping"-Zentrale mit einem hektischen "Waalkes"-Dekoder zusammen funktionieren soll, so verstehen sich die beiden nicht mehr. Die Zentrale sendet einfach zu langsam.

Wie funktioniert das?

Der OSCCAL liegt in der letzten Speicherstelle des Programm-Speichers und wurde dort von der Chip-Fabrik einprogrammiert. Beim Start des PIC-Programmes wird dieser Wert dann ausgelesen.

Wie zeigt sich ein fehlender OSCCAL?

Versucht man, den PIC zu programmieren und ist dessen OSCCAL bereits zerstört, so zeigt z.B. IC-Prog dieses Fenster. Allerdings erscheint dieses auch, wenn die Kommunikation zwischen Programmer und PIC nicht korrekt ist oder der Programmer gar nicht mit dem PC verbunden ist.

Bei PBrenner kann man in der Fusszeile erkennen, wenn es mit dem OSCCAL nicht mehr so ganz stimmt. PBrenner setzt dann den Wert auf 124 (dez), also genau "auf Mitte"

Im Normal-Fall wird hier übrigens der echte OSCCAL-Wert angezeigt. Sollte also einmal die Programmierung schieflaufen, schnell den OSCCAL-Wert notieren, bevor man auf etwas anderes klickt!

Wie kommt es zu Problemen?

Beim Brennen des PIC wird der Programmspeicher mit dem eigentlichen Programm geladen. Und genau hier sieht man schon die Gefahr: dort liegt ja schon der OSCCAL rum. Um diesen nicht zu überschreiben, wird dieser von einer guten PC-Programmier-Software zuerst gelesen und dadurch gerettet. Eine schlechte PC-Programmier-Software überschreibt diese Speicherstelle einfach und der OSCCAL ist futsch.
Aber auch mit der guten PC-Programmier-Software kann es vorkommen, das der OSCCAL verloren geht. Wird der Programmier-Vorgang z.B. gestört, so ist evtl. der Speicher schon gelöscht, aber der OSCCAL-Wert noch nicht wieder zurück-programmiert worden. In diesem Fall: OSCCAL schnell notieren und später wieder einprogrammieren.
PBrenner zeigt übrigens bei jedem Programmier-Vorgang den OSCCAL (den PBrenner ja gerade gelesen und somit gerettet hat) in der Fusszeile an.

OSCCAL ist weg - und nun?

Je nach PC-Programmier-Software gibt es meist irgendwo ein Fenster, in dem man einen OSCCAL eintragen kann. Hier einfach mal z.B. die Dezimal-Werte 64, 128, 196 nacheinander Programmieren. Wenn der Dekoder dann auf die Digital-Befehle gehorcht, ist der Fall gerettet.

Hier das Edit-Fenster für den OSCCAL bei PBrenner: Schaltet man auf den Punkt "von Schieberegler" um, kann der Wert verändert werden. Die Anzeige erfolgt hier in dezimal (also von 0 bis 255). Hier rate ich jetzt zu Funktions-Tests mit den Dezimal-Werten 64, 128 und 196. Für den nächsten PIC unbedingt wieder auf "nicht verändern" schalten!, sonst wird hier der korrekte OSCCAL gleich wieder mit Schieberegler-Wert überschrieben!

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Parameter-Änderung im EEPROM

Bei einigen Projekten kann man Parameter anpassen, indem man in einer EEPROM-Zelle einen Wert ändert. Dies sind z.B. das Time-Out bei dem Weichen-Dekodern ( WeichEi / WeichZwei / Weichendekoder Spur1 ) , die Abschaltzeit bei den Schaltdekodern ( WeichZwei Schalten / Relais 8-Dekoder ) oder die Ablauf-Geschwindigkeit einiger Beleuchtungs-Programme ( Hausbeleuchtung ).
Um den Parameter zu ändern, muss in einer EEPROM-Zelle ein Wert geändert werden. Ja, das klingt schon wieder sehr nach einer Aufgabe für Informatik-Studenten, bitte sehen Sie mir nach, das ich (momentan) keine komfortablere Lösung realisiert habe. Aber das ganze ist auch einfacher, als es zunächst scheint! Besonders mit dem Programm ICPROG lässt sich der Wert sehr einfach editieren. Hier ein Beispiel, wie man einen Wert an der EEPROM-Adresse $20 ändert und dann den PIC damit prgrammiert:

PIC-Type einstellen
HEX-File laden
Doppelklick auf die EEPROM-Adresse $20 (also auf die Zahl, die an dieser Stelle steht)
Wert editieren, OK klicken
"Alles Programmieren" (ICPROG muss natürlich richtig konfiguriert sein)

Natürlich könnte man das angepasste HEX-File jetzt auch speichern, um es direkt wieder (z.B. auch mit PBrenner) brennen zu können.

edit_eeprom (77K)

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Mehr Infos ?

Wer sich weiter über die PIC-Controller informieren möchte, kann dies auf der Homepage von Microchip tun. Hier kann auch die Entwicklungsumgebung MPLAB kostenlos heruntergeladen werden.

Link zum Hersteller Microchip:

www.microchip.com

Eine gute Seite für den Einstieg in die PIC-Welt (deutsch):

www.sprut.de

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