En algunas ocasiones cuando se está
comenzando a trabajar con algún componente programable y queremos explorarlo
antes de llevar a cabo una inversión monetaria mayor o simplemente si no se
tienen los recursos económicos suficientes para adquirir un programador
original, es bastante útil poder contar con un programador genérico o que sea
de acceso libre y mucho mejor aun si es de fácil construcción.
Este es el caso de un programador para
PSoC 1 que quiero compartir con ustedes, este dispositivo sirve más específicamente para las referencias
CY8C27433 y CY8C29466, es importante aclarar que este proyecto no fue
desarrollado por mí en ningún momento y tampoco lo he probado, lo encontré hace
algún tiempo en una de las tantas discusiones que se pueden encontrar en la
pagina foros de electrónica, aprovecho para recomendarles un hilo de discusión
que tienen abierto sobre PSoC el cual me parece que tiene cosas que pueden ser
de beneficio para todos.
Este programador tiene como ventaja la simplicidad de su diseño, lo cual lo hace de fácil construcción y bajo costo,
sin embargo también tiene como desventaja que la conexión al computador se hace
por medio de un puerto paralelo, lo cual hace que su uso en un computador portátil
sea prácticamente imposible, sin embargo si se cuenta con un equipo de
escritorio esta se convierte en una buena forma de comenzar en la programación
de microcontroladores PSoC de las referencias antes mencionadas. El link de
donde encontré dicho programador es el siguiente:
Dentro de este aporte pueden
encontrar el diagrama del circuito del programador, el software necesario para
llevar a cabo la carga del archivo .hex y posterior programación del PSoC y los
archivos de texto donde explican cómo hacer uso del programador.
(Figura 1. Diagrama programador PSoC)
(Figura 2. Vista del software del programador)
Espero que les sea de ayuda, lo prueben y comenten su experiencia con este proyecto.
Una aplicación utilizada comúnmente en
electrónica son los PWM, para esta publicación de PSoC en Español se va a
presentar como configurar el modulo de usuario PWM de PSoC Designer y la manera
de cambiar el ciclo útil del mismo por medio de una entrada de voltaje análogo.
En primera instancia PSoC Designer dentro
del catalogo de módulos de usuario ofrece módulos PWM de 8 y 16 bits, para este
ejemplo se va a utilizar un modulo de 8 bits, sin embargo si quieren configurar
un modulo de 16 bits no tienen de que preocuparse ya que los parámetros de
configuración son prácticamente los mismos. Para comenzar en sí con el
desarrollo de esta publicación se tienen que mostrar cuales son los parámetros
de configuración de estos módulos y de que consta cada uno.
Clock:
Este parámetro de configuración se
refiere al reloj con el cual se va a alimentar el modulo de usuario, la
velocidad de este reloj es un factor determinante para determinar la frecuencia
a la cual va a trabajar el PWM.
El “clock” se puede escoger entre los
diferentes relojes de los que dispone PSoC como por ejemplo Sysclk*2 (Ya que
estos módulos soportan reloj hasta de 48 MHz), VC2, VC2, VC3, además de relojes
externos que pueden ser conectados por medio de las entradas digitales del
microcontrolador.
Enable:
Con este parámetro se escoge la forma
con la cual se va a activar el PWM, se puede escoger entre 16 fuentes
diferentes entre las que se encuentran, high, low, los comparadores y las
entradas digitales del microcontrolador, en caso de escoger la opción “High”
significara que el modulo PWM permanecerá activo de manera permanente.
CompareOut:
Este parámetro es la salida del
modulo, por lo tanto es de donde se obtiene el PWM que puede ser conectado a
uno de los buses para que pueda estar a disposición de otros módulos de usuario
o para su conexión a alguno de los pines de salida del microcontrolador.
TerminalCountOut:
Es una salida auxiliar a la
“CompareOut”, con esta se puede conectar la respuesta del PWM a otro bus para
futuras conexiones, en caso de no ser necesario se puede dejar deshabilitada.
Period:
Este parámetro permite configurar el
periodo de la señal del PWM, los valores que puede tomar son de (0 - 255) para
el caso de los PWM de 8 bits y de (0 - 65535) para el caso de los PWM de 16
bits.
PulseWidth:
A partir de este parámetro se puede
configurar el ciclo útil del PWM, puede tomar al igual que para el parámetro
“Period” puede tomar valores entre (0 -255 o 0-65535) dependiendo del tipo de
modulo con el cual se esté trabajando, el ciclo útil se puede calcular a partir
de las siguientes ecuaciones:
·Con CompareType = “Less Than”
·Con
CompareType = “Less Than Or Equal”
Lo anterior aplica solamente cuando el
valor de “PulseWidth” es menor al valor del parámetro “Periodo”, en caso de ser
mayor o igual el ciclo útil del PWM es de 100%.
InterruptType:
Este parámetro permite configurar el
tipo de interrupciones con las cuales se va a manejar el modulo.
CompareType:
Este tipo establece el tipo de
comparación que se va a realizar y es el que se mencionaba en el parámetro
“PulseWidth” como parte del cálculo del ciclo útil.
ClockSync:
Indica la fuente de reloj con la cual
se debe sincronizar el modulo.
InvertEnable:
Invierta la señal de entrada que se
había configurado previamente como señal de habilitación del modulo.
Así como estos parámetros pueden ser
configurados de manera grafica sencillamente, también pueden ser configurados
por medio de código ya sea en Assembler o en C mediante comandos que permiten
activar o desactivar el modulo, modificar el periodo, el ancho del pulso, entre
otras características, ejemplos de esto son los siguientes comandos:
PWM8_Start(); //Inicializa el
modulo PWM
PWM8_WritePeriod(Valor del
periodo); //Configura el periodo del PWM
PWM8_WritePulseWidth(Valor del
ancho de pulso);// Configura el ancho de pulso del PWM
PWM8_bReadPulseWidth();// Lee el valor
del ancho de pulso del PWM
PWM8_Stop(); //Detiene
el modulo PWM8
DESARROLLO PRÁCTICA DE PWM CONTROLADO
POR VOLTAJE:
El objetivo principal de esta
publicación es desarrollar un circuito PWM cuyo ciclo útil sea modificado por
medio del valor de una señal de voltaje análogo, para tal fin se va a utilizar
el IDE de desarrollo de PSoC (PSoC Designer), los módulos de usuario ADCINC y
PWM8. El procedimiento para desarrollar esta aplicación fue el siguiente:
1.Ingresar la señal
de voltaje análogo al microcontrolador PSoC y convertirla a un valor digital.
Para tal fin se utiliza con un convertidor análogo a digital (modulo ADCINC),
personalmente antes del modulo convertidor, prefiero utilizar un modulo PGA
para ingresar la señal análoga y de esta manera hacer una especie de acople o
adaptación de la señal, luego de este modulo PGA si procedo a ingresar la señal
análoga al convertidor ADC.
2.Configurar el
modulo PWM según los criterios que se mostraron anteriormente y las necesidades
de frecuencia que tenga cada uno.
3.Utilizando el
valor digital entregado por el convertidor ADC y el comando
“PWM8_WritePulseWidth();” del modulo PWM, se re-escribe el valor del ancho de
pulso y por lo tanto el del ciclo útil del PWM, esta cambio de ciclo útil es
proporcional al cambio de voltaje que se presente en la señal análoga de la
entrada del circuito.
Como se puede apreciar por el
procedimiento descrito, la práctica es bastante sencilla y así mismo el código
también lo es, tal como se puede apreciar a continuación.
El pasado 12 y 13 de diciembre de 2012 se llevo a cabo el PSoC World, este evento fue una exposición virtual organizada por Cypress donde se presentaron avances de la tecnología PSoC y también de las diferentes compañías socias o colaboradoras en el proyecto PSoC como por ejemplo ARM y ARROW.
Además de las conferencias ofrecidas por ingenieros y ejecutivos de las empresas participantes, el PSoC World fue el espacio escogido por cypress para dar a conocer un poco más las nuevas herramientas y mejoras de su IDE de desarrollo para PSoC 1, llamado PSoC Designer 5.3, que aunque había sido lanzada en octubre del 2012 hasta el momento no contaba con una gran difusión.
Dentro de toda la gama de mejoras o de nuevas características, quizás la más llamativa es el auto-ruteo, con esta herramienta es posible visualizar de una manera gráfica (Figura 1) todas las posibles conexiones que puede tener un bloque ya sea digital o análogo, esto facilita y hace más rápido el proceso de conexión de todos los bloques y puertos que componen la aplicación que se esté desarrollando.
(Figura
1. Opciones de Auto-ruteo del puerto RX_Input de un modulo UART)
Para poder desplegar todas las opciones de conexión que tiene un puerto solo es necesario el comandoshift + click sobre el puerto que se quiere conectar y automáticamente aparecerán todas las posibles rutas del puerto como se pudo observar en la figura anterior.
Otras mejoras significativas en esta nueva versión son:
Catalogo de dispositivos: en esta versión el catalogo de dispositivos permite ubicar el chip que se quiere utilizar por medio de una serie de filtros con lo cual se agiliza el proceso de búsqueda (Figura 2).
(Figura 2.
Catalogo de dispositivos)
Personalización de los módulos de usuario: En esta nueva versión es posible clonar los módulos de usuario para luego hacerles modificaciones según lo requieran nuestros proyectos y de esta manera por decirlo de alguna forma crear nuevos módulos de usuario que se ajusten más a las necesidades específicas de cada diseñador. Estos nuevos módulos de usuario personalizados pueden entrar a hacer parte de la biblioteca de PSoC Designer para ser utilizados en cualquier proyecto. Además se pueden exportar los nuevos módulos en un formato .zip para luego ser importados a las librerías de cualquier otro PSoC Designer 5.3 o posterior.
Nuevos módulos de usuario: En esta nueva versión han sido incluidos 8 nuevos módulos de usuario con los cuales se busca simplificar algunas tareas de programación y desarrollo de nuevas aplicaciones, los nuevos módulos son los siguientes:
• VoltajeSequencer
• SMBusSlave
• FanController
• Termistor
• SmartSense2x
• GasSensorAFE
• SwitchCapConfig
• EzADC
Las mejoras que se acabaron de mencionar pueden ser destacadas como las más significativas, aunque no son las únicas ya que también se pueden encontrar otras mejoras en la interacción del usuario con la interfaz gráfica como la posibilidad de hacer zoom con la rueda de desplazamiento del mouse y otros cambios más que hacen posible que la estructura del chip sea más visible.
NOTA: Si inicialmente solo quieren hacer una prueba de esta nueva versión de PSoC Designer pueden instalarla conservado la versión anterior con la cual estén acostumbrados a trabajar, posteriormente cuando hayan tomado una decisión sobre que versión quieren utilizar definitivamente pueden desinstalar la restante.
Como ya se ha recalcado bastante en ocasiones anteriores, uno de los mayores atractivos que tienen los microcontroladores PSoC es la posibilidad de trabajar con algunos elementos análogos (amplificadores operacionales) y la mejor manera de aprovechar al máximo esta cualidad es desarrollando aplicaciones en las que se utilicen estos amplificadores operaciones y en especial los bloques de capacitancias conmutadas, aplicaciones que no sería posible desarrollar con microcontroladores netamente digitales y que de querer hacerlos de manera convencional con amplificadores operacionales, condensadores y resistencias requerirían un espacio físico mayor en su implementación. Un ejemplo que permitiría explotar estos recursos mencionados anteriormente es la implementación de filtros análogos en PSoC y es precisamente este tema el que se va a desarrollar en esta entrada del blog.
Los filtros análogos en PSoC se pueden implementar de distintas maneras, una de estas es la manipulación y configuración directa de los bloques de capacitancias conmutadas que se encuentran dentro de la matriz de bloques análogos y la otra es utilizando los módulos de usuario que ya vienen pre-configurados para tan fin en PSoC Designer. En esta ocasión se van a utilizar los módulos de usuario ya que es la manera más sencilla para configurar los filtros en un comienzo.
PSoC Designer ofrece los siguientes módulos de usuario para implementar filtros análogos:
• BPF2 (Filtro pasa-banda de orden 2)
• BPF4 (Filtro pasa-banda de orden 4)
• ELPF2 (Filtro pasa-bajos elíptico de orden 2)
• ELPF4 (Filtro pasa-bajos elíptico de orden 4)
• LPF2 (Filtro pasa-bajos de orden 2)
• LPF4 (Filtro pasa-bajos de orden 4)
Para el ejemplo de esta entrada del blog se van a utilizar un filtro pasa-bajos y un pasa-banda ambos de segundo orden (LPF2 y BPF2), la frecuencia con la que pueden trabajar estos filtros depende directamente de la potencia con la que se configuren los mismos, llegando a ser hasta de 4MHz en el caso del filtro pasa-bajos configurado como High Power.
Parámetros de configuración:
Estos módulos de usuario cuentan con alrededor de once parámetros para configurar, sin embargo en un principio solo hay que preocuparse por configurar cuatro de ellos los cuales son:
• Input: configura el bloque o pin que se va a utilizar como entrada de señal del filtro.
• AnalogBus: habilita o deshabilita el bus de salida análoga, de esta manera se puede sacar del PSoC la señal resultante del filtro.
• CompBus: habilita o deshabilita la conexión con el bus del comparador y de esta manera permite la conexión con el sistema digital de PSoC.
• Polarity: configura la inversión o no inversión de la señal de la salida del filtro con respecto a la polaridad de la señal de entrada.
Los parámetros de configuración restantes son utilizados para definir las frecuencias de trabajo del filtro, para la configuración de estos se va a utilizar una herramienta muy útil y sencilla llamada wizard (figuras 1 y 2) que se puede encontrar haciendo click derecho sobre el bloque de los filtros, esta herramienta permite seleccionar la clase del filtro que se quiere utilizar (butterworth, chebyshev), la frecuencia de muestreo, la ganancia, la frecuencia de corte para el caso de los pasa-bajos o la frecuencia central y el ancho de banda para el caso de los pasa-banda.
(Figura 1. Wizard del filtro pasa-bajos)
(Figura 2. Wizard del filtro pasa-banda)
Luego de llenar las casillas disponibles en el wizard, se puede observar como cambian los valores de los condensadores los cuales eran los parámetros de configuración restantes, además de esto también se puede ver la gráfica que representa la respuesta esperada con esos valores de configuración.
Para visualizar los resultados ofrecidos por estos filtros, se implementaron un filtro pasa-bajos y un filtro pasa-banda con las especificaciones que se pudieron observar en los wizard presentándonos anteriormente (Figuras 1 y 2). A continuación se presentan una serie de imágenes con los resultados obtenidos para cada filtro donde la señal de color amarillo es la de entrada y la de color azul es la señal de salida del filtro.
Filtro Pasa-bajos:
• Frecuencia de corte = 14 KHz
• Frecuencia de muestreo = 1MHz
• Ganancia (db) = 0
• Clase de filtro = butterworth
(Figura 3. Frecuencia 1 KHz)
(Figura 4. Frecuencia 5 KHz)
(Figura 5. Frecuencia 10 KHz)
(Figura 6. Frecuencia 14 KHz)
(Figura 7. Frecuencia 20 KHz)
Filtro Pasa-banda:
• Frecuencia central = 14 KHz
• Ancho de banda = 6 KHz
• Frecuencia de muestreo = 400 KHz
• Ganancia (db) = 0
(Figura 8. Frecuencia 1 KHz)
(Figura 9. Frecuencia 5 KHz)
(Figura 10. Frecuencia 10 KHz)
(Figura 11. Frecuencia 14 KHz)
(Figura 12. Frecuencia 20 KHz)
(Figura 13. Frecuencia 30 KHz)
Observando los resultados se puede decir que teniendo en cuenta la sencillez de su implementación estos módulos son bastante eficientes, además si se quieren mejorar los resultados se pueden utilizar los módulos de filtros de cuarto orden.
NOTA: No hay que olvidar inicializar los módulos de usuario con los comandos:
LPF2_Start(X);
BPF2_Start(X);
Donde “X” es el valor de configuración de la potencia del modulo.
En esta ocasión se va a trabajar con el modulo COMP el cual hace parte de los módulos de usuario de PSoC designer 5.1 que permiten trabajar con amplificadores operacionales.
El modulo de usuario COMP es un comparador de voltajes que permite distintas maneras de configuración con las cuales se pueden obtener diferentes formas de comparar las señales de entrada, alguna de las configuraciones y sus funciones son las siguientes:
• COMPZ (Detector de cruces por cero): Entrega un valor lógico alto cuando la señal de entrada es superior a cero y un nivel lógico negativo cuando la señal de entrada es inferior a cero.
(Figura 1. Esquema y
diagrama de funcionamiento del COMPZ)
• COMPA (Comparador con referencia variable): Con este comparador se puede escoger un nivel de disparo como punto de referencia (pre-programado), cuando la señal de entrada supere esta referencia se entrega un nivel lógico alto y cuando es menor entrega un nivel lógico bajo.
(Figura 2. Esquema y
diagrama de funcionamiento del COMPA)
• COMPH (Detector de cruce por cero con histéresis variable): Permite determinar un nivel de umbral superior e inferior a cero, cuando la señal de entrada supera el umbral positivo la señal de salida tendrá un valor lógico alto, este nivel se mantiene hasta que la señal de entrada cruce el nivel de umbral inferior con lo cual la señal de salida tendrá un nivel lógico bajo.
(Figura 3. Esquema y
diagrama de funcionamiento del COMPH)
• COMPW (Comparador de ventana): Permite establecer un valor umbral o ventana, cada vez que la señal de entrada cruce por algunos de los límites de la ventana el estado lógico de la señal de salida cambiara.
(Figura 4. Esquema y
diagrama de funcionamiento del COMPW)
• COMPD (Comparador por diferencia de voltaje): Permite establecer una referencia de voltaje por medio de una de las entradas del amplificador operacional, cuando la señal de entrada supera la señal de referencia se obtiene a la salida un nivel lógico alto, por su parte cuando la señal de entrada es menor a la señal de referencia se obtiene un nivel lógico bajo.
(Figura 5. Esquema y
diagrama de funcionamiento del COMPD)
• COMPDH (Comparador por diferencia de voltaje con histéresis): Permite establecer una referencia de voltaje por medio de una entrada del amplificador, además permite establecer un umbral en esta señal de referencia, cuando la señal de entrada supera el límite superior del umbral a la salida se obtiene un nivel lógico alto, por el contrario cuando la señal de entrada es inferior al límite inferior del umbral se obtiene a la salida un nivel lógico bajo.
(Figura 6. Esquema y
diagrama de funcionamiento del COMPDH)
COMP wizard:
Esta es una herramienta bastante útil para observar previamente el funcionamiento del comparador que se quiere implementar, esta herramienta despliega una interfaz grafica en la que se pueden variar los parámetros del comparador y observar la respuesta que se va a obtener (figura 7), esta interfaz se puede observar haciendo clic derecho sobre el bloque que contiene al modulo del usuario y seleccionando la opción COMP wizard.
(Figura 7.Wizard de
un comparador de ventana)
Configuración del modulo:
Al igual que en los módulos expuestos anteriormente es necesario inicializar el modulo de usuario mediante el comando COMP_Start(x), donde el valor de “x” representa la potencia con la que se quiere configurar el modulo teniendo los siguientes valores posibles:
DAC8_LOWPOWER = 1
DAC8_MEDPOWER = 2
DAC8_HIGHPOWER = 3
Los demás parámetros del modulo como son la polaridad, el valor de las ventanas o las referencias se pueden configurar de manera grafica, sin embargo si se quiere realizar mediante código también es posible y se pueden utilizar los siguientes códigos:
COMP_SetPolarity(x);
COMP_SetVTHH(x);
COMP_SetVTHL(x);
Los valores que puede tomar cada parámetro se pueden observar en la hoja de datos del modulo de usuario COMP que contiene PSoC designer.
En algunas ocasiones es necesario tomar y convertir muestras de diferentes tipos de señales análogas, para esto es conveniente utilizar uno de los multiplexores análogos con los que cuenta PSoC, el que se va a presentar en este caso es el “AMUX4” este es un modulo de usuario que permite utilizar un multiplexor análogo de cuatro entradas y una salida. Para el caso del microcontrolador CY8C29466 se puede contar con cuatro multiplexores de este tipo (uno por cada columna), a continuación se muestra la manera de configurar este modulo.
Los parámetros esenciales para la configuración son:
• Analog Column Mux.
• AMUX4_InputSelect.
Analog Column Mux: este parámetro permite escoger cual de los cuatro multiplexores va a ser el escogido para realizar el trabajo, esta opción puede ser configurada de manera grafica y los cuatro valores que puede tomar son AlnMux_0, AlnMux_1, AlnMux_2, AlnMux_3, tal como se puede apreciar en la figura 1.
(Figura
1. Configuración Analog Column Mux)
AMUX4_InputSelect: este parámetro y más específicamente este código permite seleccionar el pin análogo que se va a tomar como entrada en ese instante de
multiplexación, la sintaxis de dicho código es la siguiente:
AMUX4_InputSelect(nombre del puerto a usar);
Por ejemplo para seleccionar el pin 1 del puerto 0 la sintaxis quedaría de la siguiente manera:
AMUX4_InputSelect(AMUX4_PORT0_1);
También hay que tener en cuenta que para cada multiplexor a utilizar existen unos puertos análogos predeterminados, lo cual hay que recordarlo en el momento de configuración del enrutamiento con el código AMUX4_InputSelect(), la disposición de los multiplexores con los respectivos puertos análogos se puede observar en la figura 2.
(Figura 2. Disposición de los multiplexores)
A manera de ejemplo se propone realizar una práctica en la cual en cada una de las cuatro entradas al multiplexor se conecte un potenciómetro configurado como divisor de voltaje con el fin de ir variando el valor de las entradas análogas, la selección de la entrada a multiplexar se va a realizar por medio de un dip-switch, por último la salida del multiplexor se va a conectar a un modulo PGA con ganancia unitaria y la salida de este amplificador nos retorna el valor de la señal por un pin configurado como salida análoga.
A continuación se presenta el código escrito en C de la práctica propuesta.
AMUX4_1_Start();//Inicializacion
del modulo multiplexor
PGA_Start(3); //Iniciación del
modulo PGA
while(1)
{
if(PRT1DR==0x00) //selección con
el dip-switch
{
AMUX4_1_InputSelect(AMUX4_1_PORT0_0);//Selección del
puerto 0_0 para multiplexar
}
if(PRT1DR==0x01)//selección con
el dip-switch
{
AMUX4_1_InputSelect(AMUX4_1_PORT0_2);//Selección del
puerto 0_2 para multiplexar
}
if(PRT1DR==0x02)//selección con
el dip-switch
{
AMUX4_1_InputSelect(AMUX4_1_PORT0_4);//Selección del
puerto 0_4 para multiplexar
}
if(PRT1DR==0x03)//selección con
el dip-switch
{
AMUX4_1_InputSelect(AMUX4_1_PORT0_6);//Selección del
puerto 0_6 para multiplexar
}
}
}
En este ejemplo se utilizo el multiplexor AlnMux_1 el cual corresponde a la segunda columna del sistema análogo del PSoC CY8C29466.
NOTA: El ejemplo anterior, es un ejercicio muy básico solo con el fin de mostrar el funcionamiento de estos multiplexores, pero existen diversas aplicaciones en las que se puede obtener un mayor provecho de este dispositivo.
Teniendo en cuenta que cuando se trabaja con microcontroladores PSoC es posible implementar fases análogas, en algunos momentos puede llegar a ser necesario utilizar niveles de voltaje duales, al hablar de este tipo de voltajes me refiero a tener un nivel de voltaje positivo y un nivel negativo, ambos respecto a un punto de referencia (-5V , 0V, +5V).
PSoC nos ofrece la posibilidad de trabajar con diferentes niveles de voltaje dependiendo de las referencias que sean seleccionadas para dicho trabajo, en un principio se tienen tres niveles de referencia estables con los cuales es posible trabajar, estos valores son denominados AGND, REFHI, REFLO.
AGND: esta es una referencia de tierra análoga, es utilizada cuando se requieren valores de voltaje tanto positivos como negativos, los cuales van referenciados ante este punto de tierra análoga AGND.
REFLO: es el parámetro que simboliza el voltaje negativo.
REFHI: es el parámetro que simboliza el voltaje positivo.
Los valores de voltaje de REFLO y REFHI pueden cambiar dependiendo de la configuración que sea escogida para el RefMux en los parámetros globales del sistema (Figura 1), este parámetro tiene una gran variedad de posibles configuraciones con las cuales se obtienes diferentes valores como se observa en la siguiente tabla:
(Tabla 1. Valores de voltajes según el Ref Mux)
(Imagen 1. Posibles Valores de configuración del Ref Mux)
