Guia Osciladores Pic18f4550

GUIA DE OSCILADORES

Estimado amigo lector:

El presente texto nació con el afán de poder programar pics con seguridad, sabiendo de

antemano que es lo que estamos haciendo, entendiendo que es cada bit de configuración, pudiendo así

interpretar cada uno de los fuses, sin tener que limitarnos a copiar y pegar un ejemplo descargado de la web

y hacerlo funcionar por arte de magia o de casualidad.

Si bien la mayor parte del texto es básicamente la traducción del inglés al español del

capítulo 2 del datasheet de los PIC18F2455/2550/4455/4550 confeccionado por la empresa Microchip en el

cual se tratan las distintas configuraciones de osciladores para dichos microcontroladores, me he esforzado

para que sea más fácil de comprender el tema en cuestión ampliando las tablas, figuras, y el texto en si y

agregando luego de algunos párrafos las figuras que están disgregadas por todo el datasheet que va

citando el texto para poder tenerlas más a mano, como así también ejemplos exhibiendo las configuraciones

en C18. Por lo que la traducción no ha sido respetada al 100%, tanto en el texto como en el contenido. Vale

aclarar que es sólo una guía de estudio y así debe ser interpretada, pudiendo contener muchos errores.

No me hago responsable por el uso del presente texto.

Todo el contenido ha sido exclusivamente sacado de sitios públicos de Internet..-

Mi mayor deseo es que sirva para aclararle los conceptos a quien lo necesite.

.. Saludos cordiales

Jukinch

2.0 CONFIGURACIONES DE OSCILADORES

2.1 Resumen: La familia de los PIC18F2455/2550/4455/4550 incorporó un sistema diferente de oscilador

frente a sus antecesores PIC18F. Al haberles agregado el módulo USB , el cual tiene como único

requerimiento una fuente estable de reloj, se hizo necesario proveer a estos nuevos microcontroladores de

una fuente separada de reloj, que fuese estable, y que cumpla con las especificaciones técnicas del USB,

para que puedan trabajar tanto en baja como en alta velocidad.

Para cumplir con estos requisitos los PIC18F2455/2550/4455/4550 incluyen una nueva

rama de fuente de reloj que provee la frecuencia necesaria para operar el módulo USB sea a baja (6 MHz) o

alta velocidad (48 MHz).

Desde que el módulo USB toma la frecuencia de trabajo de una fuente primaria de reloj,

para ello se les ha agregado un sistema de prescalers y postscalers , para poder conseguir un amplio

rango de frecuencias de oscilador. Otras características de la estructura de los osciladores de la familia de

los PIC18, como el bloque de reloj interno, o la conmutación de fuentes de reloj (clock switching), siguen

siendo las mismas.

Mas abajo en la Figura 2.1 se exhibe un esquema de la estructura del oscilador.

Básicamente hay tres fuentes de reloj para esta familia de dispositivos:

Oscilador Primario

Oscilador Secundario

Bloque de Oscilador Interno

2.1.1 CONTROL DEL OSCILADOR El funcionamiento del oscilador de los PIC18F2455/2550/4455/4550 es controlado por:

2 Registros de Configuración.

y 2 Registros de Control.

Los Registros de Configuración , CONFIG1L y CONFIG1H, seleccionan el modo de

oscilador y las opciones del USB prescaler/postscaler .

Como Bits de Configuración , estos parámetros son seteados en el momento en que la

memoria de programa del pic es grabada con un programador y quedan guardados hasta que el pic es

reprogramado.

Registros de Control: OSCCON y OSCTUNE

El registro OSCCON (register 2-2) permite seleccionar el modo activo de oscilador. Dicho registro es

usado ante todo para controlar el cambio de fuente de reloj en los modos de alimentación controlada (son 7 modos, los

cuales proveen una gran variedad de opciones de alimentación del PIC para conservar la energía). Este supuesto será

tratado más adelante (ver datasheet Sección 2.4.1 “Oscillator Control Register”.)

El registro OSCTUNE (register 2-1) es utilizado para hacer ajustes de precisión o para “afinar” la

fuente de frecuencia INTRC, como también para seleccionar la fuente de baja frecuencia para manejar características

especiales. Su uso será descripto más adelante (ver sección 2.2.5.2 “OSCTUNE Register”).

2.2 TIPOS DE OSCILADORES Los PIC18F2455/2550/4455/4550 cuentan con tres tipos de osciladores, uno primario (usa

cristal o señal externa), otro secundario (utiliza el timer1), y un bloque de oscilador interno (utiliza el

oscilador interno o el INTRC), pudiendo seleccionar 12 modos de configuración de fuente de oscilador.

4 de estas configuraciones usan dos tipos de osciladores al mismo tiempo (INTHS, INTXT,

INTIO e INTCKO (son los modos 9 a 12 de la siguiente tabla).

Mediante los bits de configuración FOSC3:FOSC0 del Registro de Configuración

CONFIG1H se puede seleccionar uno de estos 12 modos. En C18 se utiliza la directiva #pragma config

FOSC como se ejemplifica en la siguiente taba:

N° Fuente de reloj

NOMBRE TIPO DE OSCILADOR/ES CONFIGURACIÓN EN C18

1 Cristal o Resonador

XT Crystal/Resonator #pragma config FOSC = XT_XT


XTPLL Crystal/Resonator con PLL activado #pragma config FOSC = XTPLL_XT


HS

High-Speed Crystal/Resonator #pragma config FOSC = HS


HSPLL

High-Speed Crystal/Resonator con PLL activado #pragma config FOSC = HSPLL_HS

5 Señal externa

EC

External Clock como fuente de clock para la CPU con salida de Frecuencia/4 en RA6

#pragma config FOSC = EC_EC

6 Señal externa

ECIO

External Clock como fuente de clock para la CPU con pin de Input/Output en RA6

#pragma config FOSC = ECIO_EC

7 Señal externa

ECPLL

External Clock con PLL activado con salida de Frecuencia/4 en RA6

#pragma config FOSC = ECPLL_EC

8 Señal externa

ECPIO

External Clock con PLL activado, con pin de Input/Output en RA6

#pragma config FOSC = ECPLLIO_EC

9 Oscilador interno y Cristal

INTHS

Internal Oscillator como fuente de clock para la CPU, oscilador HS como fuente de oscilador para el módulo USB

#pragma config FOSC = INTOSC_HS

10 Oscilador interno y Cristal

INTXT

Internal Oscillator como fuente de clock para la CPU, oscilador XT como fuente de oscilador para el módulo USB

#pragma config FOSC = INTOSC_XT

11 Oscilador interno y Señal externa

INTIO Internal Oscillator como fuente de clock para la CPU, señal externa EC como fuente de oscilador para el módulo USB, con pin de Input/Output digital en el pin RA6

#pragma config FOSC = INTOSCIO_EC

12 Oscilador interno y Señal externa

INTCKO Internal Oscillator como fuente de clock para la CPU, señal externa EC como fuente de oscilador para el módulo USB, con salida de frecuencia dividida por 4 (FOSC/4) en RA6

#pragma config FOSC = INTOSC_EC

Los modos XT, HS, EC, y ECIO pueden utilizar el Oscillator Postcaler (CPUDIV) para dividir la frecuencia de entrada del Oscilador Primario, por 1, por 2, por 3 o por 4.

Los modos INTHS, INTXT, INTIO, e INTCKO pueden utilizar el INTOSC Postcaler para dividir la frecuencia de salida de la fuente del Oscilador interno de 8mhz , para lograr una frecuencia de 8Mhz (sin dividir), de 4Mhz, de 2Mhz, de 1Mhz, de 500Khz, de 250 Khz, de 125 Khz, o de 31 Khz, o directamente la de 31Khz si se utiliza como fuente el INTRC.

(Los ejemplos en c18 se citan en páginas subsiguientes)

2.2.1 MODOS DE OSCILADORES Y MODULO USB

Un diferente enfoque es necesario efectuar con estos nuevos PICs con módulo USB.

En los PICs antecesores una única fuente de oscilador alimentaba el núcleo de

microcontrolador (CPU) y los periféricos. La fuente usual de oscilador era la primaria, la secundaria o la

interna. Con los PICS 18F2455/2550/4455/4550 el oscilador primario forma parte del módulo USB y por ello

el módulo USB no puede ser asociado con ninguna de las otras fuentes de reloj. Así el módulo USB debe

recibir la señal de reloj únicamente desde la fuente primaria de oscilador. Sin embargo el núcleo del

microcontrolador (CPU) y los periféricos también pueden recibir señal de reloj desde la fuente de reloj

primaria como también desde la fuente secundaria o del oscilador interno al igual que en los PICs

antecesores.

Cuando el módulo USB es activado para conectividad USB, necesita una fuente de reloj

interna de 6 MHz o 48 MHz (esto a causa del requerimiento del estandard del protocolo USB) dependiendo

del modo de velocidad que se use, sea Baja-Velocidad o Alta-Velocidad. Afortunadamente el

microcontrolador y los periféricos no requieren que se ejecuten a la misma velocidad que el módulo USB

cuando se utiliza el oscilador primario. Hay numerosas opciones de configuración para brindarle la

frecuencia necesaria al módulo USB y a su vez proveer un amplio rango de diferentes frecuencias desde el

oscilador primario al núcleo del microncontrolador y a los periféricos. (el concepto será ampliado más abajo

en la sección 2.3 “AJUSTES DEL OSCILADOR PARA EL USO DEL MÓDULO USB”).

OSCILADOR PRIMARIO

2.2.2 OSCILADOR a CRISTAL / RESONADOR CERAMICOEn los modos de oscilador HS, HSPLL , XT y XTPLL un cristal o resonador cerámico se

conecta a los pines del PIC OSC1 (PIN 13 en el 18F4550 de 40pines) y OSC2 (PIN 14 en el 18F4550 de

40pines) para establecer oscilación.

Esta configuración es la que se utilizará en la mayoría de los proyectos iniciales en los que

no sea utilizado el módulo USB. Normalmente se usará el modo de oscilador n°1 XT para cristales de 4 mhz

y la configuración n°3 HS para cristales de más de 4mhz.

De acuerdo al cristal que se elija se deberán conectar en paralelo diferentes capacitores:

En modo XT con cristal de 4.0 MHz 33 pF 33 pF

En modo HS con cristal de 8.0 MHz 27 pF 27 pF

En modo HS con cristal de 16.0MHz 22 pF 22 pF

En modo HS con cristal de 20.0MHz 15 pF 15 pF

Mediante el uso de un postscaler interno se puede reducir la frecuencia de reloj que entrega el

cristal para hacer funcionar al CPU a diferentes velocidades dividiendo dicha frecuencia.

Para ello se debe utilizar uno de los modos de oscilador que no utilice el PLL.

La división de la frecuencia estará determinada por los bits de configuración de CPUDIV. Pudiendo

seleccionar mediante el uso del Oscillator Postcaler (CPUDIV) la frecuencia directa de reloj del oscilador o

1/2, o 1/3 o 1/4 de dicha frecuencia,conforme se detalla en la siguiente tabla.

Frecuencia

del Oscilador

Divisor CPUDIV1:CPUDIV0

Oscillator Postcaler

Configuración en c18 para los modos:

FOSC = XT_XT o FOSC = HS

Frecuencia de trabajo del CPU

4 Mhz Sin división #pragma config CPUDIV = OSC1_PLL2 4 Mhz

4 Mhz / 2 #pragma config CPUDIV = OSC2_PLL3 2 Mhz

4 Mhz / 3 #pragma config CPUDIV = OSC3_PLL4 1,33 Mhz






























En el modo HS también se puede usar ENTRADA EXTERNA DE FRECUENCIA DE RELOJ

(HS OSC CONFIGURATION). En este caso se deja desconectado el pin OSC2/CLKO.

En la siguiente figura se indica en amarillo el recorrido que hace la señal desde que sale del

oscilador primario, pasando por el Oscillator Postcaler CPUDIV que divide la frecuencia, hasta llegar al

núcleo del microcontrolador (CPU CLock).

2.2.3 ENTRADA DE CLOCK EXTERNO

En los modos de oscilador EC, ECIO, ECPLL y ECPIO se requiere una fuente de reloj

externa para ser conectada al pin OSC1 (PIN 13 en el 18F4550 de 40pines). No se requiere tiempo de

espera para que el oscilador arranque luego de un Power-on Reset o luego de que el microcontrolador salga

del modo Sleep.

En los modos de oscilador EC y ECPLL , la frecuencia externa que ingresa al

microcontrolador está disponible para el uso en el pin OSC2 (PIN 14 en el 18F4550 de 40pines) pero

dividida por 4. Esta señal puede ser usada para testeos, para sincronismo, etc.

Los modos de oscilador ECIO y ECPIO funcionan como los modos EC y ECPLL , excepto en

cuanto que el pin OSC2 (PIN 14 en el 18F4550 de 40pines) se convierte en un pin l/O adicional de

propósito general, más precisamente, se convierte en el bit 6 del PORTA (RA6) .

El postscaler interno (Oscillator Postcaler CPUDIV) para reducir la frecuencia de clock de

los modos XT y HS también está disponible para los modos EC y ECIO.

2.2.4 MULTIPLICADOR DE FRECUENCIA PLL

Los PIC18F2455/2550/4255/4550 incluyen un circuito PLL (Phase Locked Loop). Este ha

sido previsto específicamente para aplicaciones USB con osciladores de baja velocidad y también para ser

usado como fuente de reloj para el CPU del microcontrolador.

El PLL se activa en los modos de osciladores HSPLL , XTPLL , ECPLL y ECPIO.

El PLL ha sido diseñado para producir una frecuencia de reloj fija de referencia de 96 MHz

desde una entrada fija de 4 Mhz. La salida de 96Mhz puede ser dividida y utilizada por ambos, tanto por el

módulo interno USB como por el CPU o núcleo del microcontrolador para correr los programas. Y atento

que el PLL tiene una entrada de 4mhz y una salida de 96mhz, ambas de frecuencia fija, hay ocho opciones

de prescaling para que la frecuencia del oscilador primario pueda alcanzar la entrada del PLL. Dividiendo la

frecuencia que entrega el oscilador /1, /2, /3, /4, /5, /6, /10 / 12. mediante el uso del PLL Prescaler.

Frecuencia

del Oscilador

divisor

PLL

Poscaler

Configuración en C Frecuencia de entrada al

PLL

4 Mhz / 1 #pragma config PLLDIV = 1 = 4 Mhz








También hay una opción separada de postcaler para derivar frecuencia de reloj desde el

PLL al CPU del microcontrolador, mediante el uso del PLL-Postcaler CPUDIV. Esto permite que el módulo

USB y la CPU del microcontrolador usen una misma fuente de entrada de oscilador y operar a diferentes

velocidades de frecuencias de reloj. Es decir, el módulo USB a una velocidad y el CPU a otra.

Por ejemplo con un cristal de 4Mhz podemos hacer funcionar el módulo USB a 48Mhz y

ejecutar nuestros programas a 24Mhz.

En contraste con el Oscillator Postcaler CPUDIV que se utiliza para los modos de oscilador

XT, HS y EC, las opciones disponibles de división de frecuencia del PLL-Postcaler CPUDIV son de 1/2, 1/3,

1/4 y 1/6 de la frecuencia de salida del PLL.

Salida

del PLL

Divisor

PLLPostcaler

CPUDIV

Configuración en c18 para modos que usan el PLL Frec uencia de

trabajo para el CPU

extraida del PLL

96 Mhz / 2 #pragma config CPUDIV = OSC1_PLL2 = 48 Mhz




Los modos de oscilador HSPLL , ECPLL y ECPIO hacen uso del modo de oscilador HS para

frecuencias de hasta 48 MHz.

Para ello el PLLprescaler divide la frecuencia de entrada del oscilador hasta por 12 para

producir los 4MHz que se necesitan para hacer funcionar el PLL .

El modo XTPLL sólo puede usar una entrada de frecuencia de 4 MHz la cual hará funcionar

directamente al PLL, sin hacer divisiones.

En la siguiente figura se indica en amarillo el recorrido que hace la señal desde que sale del

oscilador primario, pasando por el PLL Prescaler que divide la frecuencia para lograr los 4Mhz que requiere

el PLL para generar 96Mhz. Luego la señal de 96Mhz generada por el PLL tomará 2 caminos. Una rama

seguirá hacia el módulo USB, siendo dividida por 2 para alcanzar 48Mhz necesarios para el USB Clock y la

otra rama se dirigirá hacia el PLL Postcaler que nos permite elegir la frecuencia de trabajo del CPU hasta

llegar al núcleo del microcontrolador (CPU Clock).

2.2.5 BLOQUE DEL OSCILADOR INTERNOLa familia de PIC18F2455/PIC18F2550/PIC18F4455/PIC18F4550 tiene un oscilador interno

que genera dos señales de reloj diferentes (fuente de 8Mhz INTOSC y fuente de 31Khz INTRC); cualquiera

de las dos se puede utilizar como fuente de frecuencia de reloj del microcontrolador. Si el módulo USB no se

va a utilizar se puede ahorrar el uso del oscilador externo y utilizar las fuentes de reloj internas para así

conseguir liberar los pines OSC1 (PIN 13 en el 18F4550 de 40pines) y/o OSC2 (PIN 14 en el 18F4550 de

40pines)para usarlos para otras aplicaciones.

La salida principal de frecuencia del oscilador interno es una fuente de reloj de 8MHz

llamada INTOSC que se puede utilizar como fuente de señal de reloj directa para el CPU del

microcontrolador.

Esta señal de 8Mhz gobierna el INTOSC Postscaler, el cual puede proporcionar un rango de

frecuencias de 31kHz a 4MHz.

La salida INTOSC se activará cuando se seleccione una frecuencia de reloj de 125kHz a

8MHz.

La otra frecuencia que genera el oscilador interno es la llamada INTRC que brinda una

salida nominal de 31kHz. INTRC estará activa si se la selecciona como fuente de reloj para el CPU del

microcontrolador. Además también se activará automáticamente cuando alguno de los siguientes módulos

esté activo:

• Temporizador de encendido (Power-Up Timer)

• Monitor de reloj de seguridad (Fail-Safe Clock Monitor)

• Temporizador perro guardián (Watchdog Timer)

• Dos velocidades de inicio (Two speed Start-Up)

La fuente de frecuencia de reloj (Frecuencia INTOSC directa, INTRC directa, o INTOSC con

postcaler) se elige configurando el bit IRCF del registro OSCCON.

2.2.5.1 MODOS DE CONFIGURACIÓN DEL OSCILADOR INTERN O

Cuando se utilice el módulo USB y el oscilador interno se active como fuente de frecuencia

de reloj para el CPU del microcontrolador, al menos alguno de los otros modos (Señal de reloj externa o

Cristal/Resonador externo) deberá utilizarse como fuente de frecuencia de reloj para brindarle señal al USB

Clock. La elección de la fuente de reloj para dicho módulo USB estará determinada por el modo de oscilador

interno seleccionado.

Hay disponibles 4 modos de configuración del oscilador interno los cuales se pueden seleccionar

mediante las directivas de preprocesado #pragma o mediante la modificación de los registros de

configuración config1L y config1H. :

4 modos de configuración del OSCILADOR INTERNO

DESCRIPCION Configuración en c18 mediante directivas pragma config

9. INTHS La fuente de frecuencia de reloj para el módulo USB es provista por el oscilador en modo HS

#pragma config FOSC = INTOSC_HS

10. INTXT La fuente de frecuencia de reloj para el módulo USB es provista por el oscilador en modo XT

#pragma config FOSC = INTOSC_XT

11. INTCKO La fuente de frecuencia de reloj para el módulo USB es provista por una señal en la entrada externa en OSC1/CLKI. En el pin OSC2/CLKO tendremos como salida la frecuencia de entrada dividida por 4 FOSC/4.

#pragma config FOSC = INTOSC_EC

12. INTIO La fuente de frecuencia de reloj para el módulo USB es provista por una señal en la entrada externa en OSC1/CLKI. El pin OSC2/CLKO funcionará como un pin I/O digital I(RA6).Este es el único de los 4 modos de oscilador interno que libera un pin del puerto A. (OSC2/CLKO/RA6) para uso de

#pragma config FOSC = INTOSCIO_EC

I/O.Una vez elegido el modo de configuración del oscilador interno con las directivas pragma de la tabla antes

citada, desde el código principal del programa se puede cambiar la frecuencia con el INTOSC Postcaler

modfiicando los bits del registro OSCCON (Registro 2-2 del datasheet pág. 32) Puntualmente los bits

IRCF2, IRCF1 e IRCF0.

IRCF2:IRCF0: Internal Oscillator Frequency Select bits (Bits de selección de Frecuencia del

Oscilador Interno )

111 = 8 MHz (INTOSC drives clock directly)

110 = 4 MHz

101 = 2 MHz

100 = 1 Mhz (3) this is the default. Valor por defecto.

011 = 500 kHz

010 = 250 kHz

001 = 125 kHz

000 = 31 kHz (from either INTOSC/256 or INTRC directly)

PASOS A SEGUIR PARA CONFIGURAR EL OSCILADOR INTERNO

// en los bits de configuración elegir el modo de oscilador

#pragma config FOSC = INTOSC_EC // ejemplo

// dentro del código Setear la frecuencia de trabajo

IRCF2 = 1; IRCF1 = 1; IRCF0 = 0; // ejemplo a 4mhz

/*programa: prueba oscilador interno pic: 18f4550crystal: NO CPU: 1Mhz (valor por defecto)

CONEXIONES:1 led en port D1 con una resistencia en serie de 470ohms*/

/*Includes globales*/

#include <p18f4550.h>#include <delays.h>

/*Includes locales*/

/* Bits de configuración*/

#pragma config FOSC = INTOSCIO_EC // Oscilador interno, uso de pin RA6 activado, El USB usa Clock Externo.#pragma config WDT = OFF //desactivamos watchdog timer#pragma config PWRT = ON // activamos power up timer

/*declaración de funciones*/

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Programa Principal ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void main(){

ADCON0 = 0X00,ADCON1 = 0X0F,CMCON = 0X07; //puerto A con todos los pines digitalesTRISA = 0X00; // puertos A B y C como salida. Recordar Tip: el 0 es una o de ouput y el 1 una I de input!!!TRISB = 0X00;TRISC = 0X00;LATA = 0X00; // ponemos los puertos en ceroLATB = 0X00;LATC = 0X00;

TRISDbits.TRISD0 = 0; // Seteamps el pin D1 como salida para el LED TRISDbits.TRISD1 = 0; // Seteamps el pin D1 como salida para el LED LATDbits.LATD0 = 1; // Encendemos el led0

LATDbits.LATD1 = 0; // Apagamos el led1

while(1) { LATDbits.LATD0 = ~LATDbits.LATD0; // Intercambiamos el estado del pin del led (Toggle LED)

LATDbits.LATD1 = ~LATDbits.LATD1; // Intercambiamos el estado del pin del led (Toggle LED) Delay10KTCYx(25); //Delay de 250K ciclos (1 segundo a 1MHz. Ya que cada instrucción toma 4 ciclos) }

}

2.2.5.2 REGISTRO OSCTUNELa salida del oscilador interno viene calibrada de fábrica pero puede ser reajustada por el

usuario en sus aplicaciones escribiendo en el registro OSCTUNE. La sensibilidad de la afinación es

constante durante todo el rango de ajuste.

Cuando el registro OSCTUNE es modificado la frecuencia INTOSC e INTRC comenzarán a

desplazarse hasta llegar a la nueva frecuencia.

La frecuencia de reloj INTRC alcanzará su nueva frecuencia en 8 ciclos de reloj

(aproximadamente 8*32us=256us).

La frecuencia de reloj INTOSC se estabilizará aproximadamente en un plazo de hasta 1ms.

La ejecución del programa continuará efectuándose durante el tiempo en que es reajustada

la frecuencia. No existe indicador de que la frecuencia ya haya sido reajustada.

El registro OSCTUNE también contiene el bit INTSRC. Este bit permite al usuario

seleccionar que fuente de oscilador interno proveerá de señal de reloj cuando la opción de frecuencia de

31khz es seleccionada. Esto se tratará más adelante (section 2.4.1 Oscillator Control Register).

2.2.5.3 FRECUENCIA DE SALIDA DEL OSCILADOR INTERNO y DESFASE

El bloque del oscilador interno está calibrado de fábrica para producir en la salida INTOSC

una frecuencia de 8MHz. Sin embargo, esta frecuencia se puede desfasar si Vdd o la temperatura cambian,

pudiendo en este caso afectar la operación normal del microcontrolador de muchas formas.

El oscilador de baja frecuencia INTRC opera independientemente de la fuente INTOSC.

Cualquier cambio en INTOSC por tensión o temperatura no tiene porqué reflejarse en INTRC ni viceversa.

En la siguiente página se adjunta figura en donde se describe el registro OSCTUNE.

2.2.5.4 COMPENSACION POR DESFASE en INTOSCEs posible ajustar la frecuencia de INTOSC modificando el valor en el registro OSCTUNE.

Esto no producirá ningún cambio en la fuente de frecuencia de reloj de INTRC.

El ajuste de la fuente de INTOSC requiere saber cuando debe hacerse dicho ajuste, como

así también en que dirección debe hacerse (si la frecuencia es baja o es alta), y en algunos casos, cuan

grande debe ser el cambio.

Por ejemplo:

Módulo EUSART: cuando usamos la EUSART en modo Asíncrono, en el caso en que

comiencen a generarse errores de framing o a recibirse datos con errores, deberá hacerse un ajuste.

Los errores de framing indican que la frecuencia de reloj del dispositivo es muy alta. Para

corregir esto se debe reducir la frecuencia de reloj decrementando el valor en OSCTUNE.

En el otro extremo, si aparecen errores en los datos, esto nos sugiere que la frecuencia de

reloj del dispositivo es muy baja. Para elevar la frecuencia de reloj se deberá incrementar el valor en

OSCTUNE.

También es posible verificar la velocidad en la que está trabajando el oscilador de dos

maneras:

a) comparándola con una señal de referencia . Para ello deben utilizarse dos

temporizadores: Un timer que fijará su frecuencia de reloj desde la señal que recibe el

periférico mientras que el otro fijará su frecuencia de reloj desde una fuente de referencia

fija como el oscilador del Timer1. Ambos temporizadores son borrados pero el timer que fija

su frecuencia de reloj desde una fuente de referencia fija es el que genera interrupciones.

Cuando ocurre una interrupción, se lee el valor del otro timer (el que trabaja con la

frecuencia de reloj interna) y luego se borran los dos temporizadores. Si el valor del Timer

interno es más grande de lo esperado, entonces significa que el bloque del oscilador interno

está funcionando muy rápido. Para ajustarlo hay que decrementar el valor del registro

OSCTUNE.

b) Utilizando un módulo CCP (Capture, Compare, PWM), y el Timer1 o el Timer3 (los

cuales ajustarán su frecuencia de reloj desde el bloque del oscilador interno) y un evento

externo con un periodo conocido (por ejemplo, la frecuencia de la corriente alterna, 50 o 60

ciclos por segundo dependiendo el país). El tiempo del primer evento es capturado en los

registros CCPRxH:CCPRxL y es guardado para su posterior utilización. Cuando un

segundo evento causa una captura, se resta el tiempo del primer evento al tiempo del

segundo evento. Como el periodo del evento externo es conocido, la diferencia de tiempo

entre los dos eventos se puede calcular. Si el tiempo medido es mucho mayor que el

tiempo calculado significa que el bloque del oscilador interno está funcionando muy rápido.

Para compensarlo, hay que decrementar el registro OSCTUNE. Si el tiempo medido es

mucho menor que el tiempo calculado, significa que el bloque del oscilador interno está

funcionando muy lento; para compensarlo se deberá aumentar el registro OSCTUNE.

2.3 AJUSTES DEL OSCILADOR PARA EL USO DEL MÓDULO US B CUANDO el PIC18F4550 es usado para conectividad USB, el módulo USB necesitará una

fuente de reloj de 6 MHz o 48 MHz dependiendo el modo de velocidad que se use, sea de Baja-Velocidad o

de Alta-Velocidad. Esto requerirá cierta planificación en la selección del oscilador y de la frecuencia de

trabajo a utilizar como así también en la programación.

¿Y esto de las frecuencias de 6Mhz y de 48 Mhz por qué?

Porque la transferencia de datos en el modo de alta velocidad se trabaja por

estandarización del protocolo USB a 12.00Mb/s y en baja velocidad a 1.50Mb/s.

Y como un Ciclo Maquina está compuesto por 4 ciclos de reloj, para poder procesar datos a

velocidades de 12.00Mb/s o de 1.50Mb/s será necesario que el módulo trabaje a una frecuencia de trabajo

que sea 4 veces más rápida para poder ejecutar 1 instrucción por dato (4 ciclos de reloj por instrucción).-

Entonces tenemos 12.0 Mhz * 4 = 48 mhz: Full speed data is clocked at 12.00Mb/s

Así tenemos 1.5 Mhz * 4 = 6 Mhz: Low speed data is clocked at 1.50Mb/s

En la tabla (OPCIONES DE CONFIGURACION DEL OSCILADOR PARA USO DEL

MODULO USB) que se adjunta más abajo se exhibirá el amplio rango de configuraciones de osciladores

compatibles con la operación del módulo USB.

2.3.1 USB en modo Baja-Velocidad Como la frecuencia de reloj para el modo Baja-Velocidad es derivada directamente del

oscilador primario y no del PLL. El PIC 18F4550 toma la señal del cristal y usa el Oscillator Postcaler para

dividir dicha señal por un numero (que puede ser /1, /2, /3, /4) alcanzando una frecuencia de 24MHz, los

cuales serán divididos nuevamente por 4 para producir los 6Mhz que se requieren como señal de entrada

para operar el módulo USB a Baja Velocidad. (ver recorrido resaltado en amarillo en la siguiente figura).

Por ello cuando se utilicen como fuente de reloj uno de los siguientes modos del oscilador

primario: XT , HS, o EC con o sin PLL y el modo de USB a Baja-Velocidad esté activo , la CPU del

microcontrolador solamente podrá usar como frecuencia de trabajo la de 24Mhz, ya que esos 24 Mhz que

salen derivados del Oscilator Postcaler hacia el divisor por 4 de la entrada del Módulo USB a baja-velocidad

continúan también hacia la CPU del Pic. Esta restricción no se aplica si el microcontrolador toma de fuente

de reloj el oscilador secundario o el bloque de oscilador interno.

ADVERTENCIA! . lo explicado precedentemente no quiere decir que sólo se pueda usar un

cristal de 24Mhz para usar el PIC18f4550 en modo USB a baja velocidad, sino que la frecuencia de entrada

del oscilador primario debe cumplir con ciertos requisitos para que sirva como alimentación de frecuencia

para el módulo USB en modo baja-velocidad para que al final de todo el recorrido que hace la frecuencia

desde que ingresa al oscilador primario hasta que llega a la entrada del Módulo USB se puedan obtener los

6Mhz.

Para operar el módulo USB a baja velocidad la frecuencia del oscilador primario deberá ser

divisible por 1, o por 2, o por 3 o por 4 y a su vez ser múltiplo de 24, ya que la frecuencia del cristal primero

pasará por el Oscillator Postcaler (CPUDIV 1/1, 1/2, 1/3, 1/4) y luego será dividida nuevamente por 4 para

entrar al módulo USB a baja-velocidad.

Estos requisitos hacen que existan pocas posibilidades de combinaciones de frecuencias de

entrada en el modo USB a baja velocidad.

Estas restricciones no se aplican si la fuente de reloj del microncontrolador es el oscilador

secundario o el bloque de oscilador interno.

2.3.2 EJECUTANDO tareas con diferentes fuentes de r eloj para el

módulo USB y para la CPU del Microcontrolador. El módulo USB, en cualquiera de los modos, puede ser ejecutado asincrónicamente con

respecto a la CPU del núcleo del microncontrolador como así también con respecto a otros periféricos. Esto

significa que las aplicaciones pueden utilizar el oscilador primario para dar señal de reloj al módulo USB

mientras que la CPU del microcontrolador es ejecutada desde una fuente de reloj diferente a baja velocidad.

Si es necesario ejecutar toda la aplicación desde una única fuente de reloj, la operación en modo Alta-

Velocidad (Full-speed) provee una gran variedad de diferentes configuraciones de frecuencias de reloj, en

contraste con las pocas posibilidades que otorga el modo de operación a baja-velocidad.

OPCIONES DE CONFIGURACION DEL OSCILADOR PARA USO DE L MODULO USB

TABLA 2-3 OPCIONES DE CONFIGURACION DEL OSCILADOR P ARA UTILIZAR EL MODULO USB

INPUT

OSCILLATOR

FREQUENCY

PLL DIVISION

PLLDIV2:DIV0)

PLL-Prescaler

Clock Mode

FOSC3:FOSC0

MCU CLOCK

DIVISION

CPUDIV1:CPUDIV0

Oscillator

Postcaler

or PLL -

Postcaler

Microcontroller

Clock

Frequency

48 MHz PLL-Prescaler

N/A(1)

EC, ECIO 48 ÷ None(00) Osc. Postcaler 48 Mhz

48 ÷ 2 (01) Osc. Postcaler 24 Mhz



48 Mhz PLL-Prescaler

+12(111)

48/12=4

EC, ECIO 48 ÷ None (00) Osc. Postcaler 48 Mhz




ECPLL, ECPIO 96 ÷ 2 (00) PLL postcaler 48 Mhz

96 ÷ 3 (01) PLL postcaler 32 Mhz



40 Mhz PLL-Prescaler EC, ECIO 40 ÷ None (00) Osc. Postcaler 40 Mhz

+10(110)

40/10=4


40 ÷ 3 (10) Osc. Postcaler 13.33 Mhz


ECPLL, ECPIO 96 ÷ 2 (00) PLL postcaler 48 Mhz





+6(101)

24/6=4

HS, EC, ECIO 24 ÷ None (00) Osc. Postcaler 24 Mhz




HSPLL, ECPLL, ECPIO 96 ÷ 2 (00) PLL postcaler 48 Mhz





+5(100)



20 ÷ 3 (10) Osc. Postcaler 6,67 Mhz







+4(011)

16/4+4



16 ÷ 3 (10) Osc. Postcaler 5,33 Mhz







+3(010)

12/3=4









8 Mhz PLL-Prescaler

+2(001)

8/2=4









4 Mhz PLL-Prescaler

+1(000)



4/1=4







NOTA: todas las frecuencias de salida excepto la de 24Mhz son asociadas con el funcionamiento del módulo USB en modo Alta-Velocidad (Fulll-Speed) USB clock 48Mhz.En azul se remarcan los modos compatibles con el modo Baja-Velocidad (Low-Speed) System clock 24Mhz. Usb Clock 6 Mhz.

2.4 INTERCAMBIO DE FUENTES DE RELOJ Y OSCILADORES

Como en el caso de los PIC18 antecesores, la familia de PIC18F2455/2550/4455/4550

incluye una característica que les permite cambiar la fuente de frecuencia de reloj desde el oscilador

principal a una fuente alternativa de baja frecuencia de reloj.

Los PIC18F2455/2550/4455/4550 ofrecen 2 fuentes alternativas de reloj. Cuando se activa

una fuente de reloj alternativa, están disponibles los modos de alimentación controlada de ahorro de energía

(power-managed operating modes).

Básicamente hay tres fuentes de frecuencia de reloj para estos dispositivos:

• Osciladores Primarios (Primary oscillators)

• Osciladores Secundarios (Secondary oscillators)

• Bloque de Oscilador Interno (Internal oscillator block)

El oscilador primario incluye el modo de Cristal Externo y de Resonador (External Crystal and

Resonator modes), el modo de Frecuencia de Reloj Externa (the External Clock modes) y el bloque de

oscilador interno (the internal oscillator block). El modo de uso será definido por los bits de configuración

FOSC3:FOSC0.

Los osciladores secundarios (secondary oscillators) son aquellas fuentes externas de

frecuencia de reloj que no se conectan al par de pines OSC1 y OSC2. Estas fuentes pueden continuar

operando aún después de que el microcontrolador se coloque en un modo de alimentación controlada

(power-managed mode).

Los PIC18F2455/2550/4455/4550 ofrecen el Timer1 oscillator como un oscilador secundario

(secondary oscillator). Este oscilador, en todos los modos de alimentación controlada (power-managed

modes), es a menudo la base de tiempo para funciones como el reloj de tiempo real (Real-Time Clock). Muy

a menudo, un cristal de reloj de 32.768 kHz es conectado entre los pines RC0/T1OSO/T13CKI (PIN 15 en el

18F4550 de 40pines) y RC1/T1OSI/UOE (PIN 16 en el 18F4550 de 40pines).

Como los circuitos de los modos de oscilador XT y HS, también será necesario conectar

capacitores desde cada pin a tierra o gnd.

Además de poder ser utilizado como fuente de reloj primaria, el bloque de oscilador interno

(internal oscillator block) está también disponible como fuente de reloj para los modos de alimentación

controlada (power-managed mode clock source). La fuente de reloj INTRC también es usada como fuente

de reloj para varias funciones especiales como ser el Wacht dog Timer y el Fail-Safe Clock Monitor.

2.4.1 REGISTRO DE CONTROL DEL OSCILADOREl registro OSCCON (Register 2-2) controla varios aspectos de la operación de la frecuencia

de reloj del microcontrolador, tanto en los modos de alimentación total (full power operation) como en los

modos de alimentación controlada (power-managed mode).

Los bits de selección de sistema de reloj (System Clock Select bits), SCS1:SCS0,

seleccionan la fuente de reloj (clock source). Las fuentes de reloj disponibles son el reloj primario (primary

clock) (definido por los bits de configuración FOSC3:FOSC0), el reloj secundario (secondary clock) (Timer1

oscillator) y el bloque de oscilador interno (the internal oscillator block). La fuente de reloj cambia

inmediatamente después de que uno o mas bits son escritos, siguiendo el reloj un breve intervalo de

transición. Los bits SCS son borrados en todas las formas de Reset.

Los bits de selección de frecuencia del oscilador interno (Internal Oscillator Frequency

Select bits), IRCF2:IRCF0, eligen la frecuencia de salida del bloque de oscilador interno para controlar la

frecuencia de reloj del microcontrolador. Las opciones son la fuente del INTRC, la fuente del INTOSC (8

MHz) o uno de las frecuencias derivadas del INTOSC postscaler (31 kHz to 4 MHz). Si el bloque de

oscilador interno está abasteciendo al microcontrolador, cambiando el estado de estos bits tendremos un

inmediato cambio en la salida del oscilador interno. En los casos de Resets, la salida de frecuencia por

defecto del bloque de oscilador interno es establecida a 1 MHz.

Cuando se selecciona la salida de frecuencia de 31 kHz (IRCF2:IRCF0 = 000), los usuarios

podrán elegir que oscilador interno actuará como fuente. Esto se realiza con el bit INTSRC en el registro

OSCTUNE (OSCTUNE<7>). Estableciendo este bit selecciona INTOSC como fuente de reloj de 31.25 kHz

(8Mhz INTOSC / 256 = 31.25Khz) mediante la activación de la salida del INTOSC postscaler divide_por_256

(divide-by-256 output). Borrando INTSRC seleccionaremos como fuente de reloj a INTRC (nominalmente 31

kHz). Esta opción permite a los usuarios seleccionar el ajustable y más preciso INTOSC como fuente de

reloj, mientras se mantiene el ahorro de energía con una muy baja velocidad de reloj. Sin importar el seteo

de INTSRC, INTRC siempre queda activa la fuente de reloj para características como el Watchdog Timer y

el Fail-Safe Clock Monitor.

Los bits OSTS, IOFS y T1RUN indican que fuente de reloj está actualmente proveyendo de

señal de reloj al microcontrolador.

El bit OSTS indica que el timer de arranque (Start-up Timer) ha cumplido su tiempo y el reloj

primario (primary clock) está proveyendo de señal de reloj en los modos de reloj primarios (primary clock

modes).

El bit IOFS indica cuando el bloque del oscilador interno ha sido estabilizado y se encuentra

proveyendo señal de reloj al microcontrolador en los modos de reloj RC. El bit T1RUN (T1CON<6>) indica

cuando el oscilador del Timer1 está proveyendo de señal de reloj al microcontrolador en los modos de

relojes secundarios. En los modos de alimentación controlada (power-managed modes), solo uno de estos 3

bits podrá ser seleccionado al mismo tiempo. Si ninguno de estos bits se ha seteado, implicará que INTRC

está proveyendo de señal de reloj o el bloque de oscilador interno ha comenzado a funcionar y todavía no

está estable. El bit IDLEN determina si el microcontrolador se ha puesto a funcionar en modo Sleep, o uno

de los modos Idle, cuando la instrucción SLEEP es ejecutada. El uso de la bandera (flag) y bits de control en

el registro OSCCON será discutido en mayor detalle en la Sección 3.0 “Power-Managed Modes”.

NOTA 1: El oscilador Timer1 debe ser activado para poder seleccionar la fuente secundaria de reloj. El

oscilador del Timer1 se activa seteando el bit en T1OSCEN en el registro Timer1 Control register

(T1CON<3>). Si el oscilador Timer1 no está activo, cualquier intento de seleccionar la fuente secundaria de

reloj será ignorado.

NOTA 2: Es recomendable que el oscilador Timer1 se encuentre operativo antes de seleccionarlo como

fuente de reloj principal; de lo contrario un muy largo delay podrá ocurrir mientras el oscilador Timer1

oscillator arranque.

2.4.2 TRANSICIONES DEL OSCILADORLos PIC18F2455/2550/4455/4550 contienen circuitería para prevenir malfuncionamientos en

el reloj cuando se hacen intercambios de diferentes fuentes de señales de reloj. Una breve pausa en el reloj

ocurre cuando se intercambia de reloj. La medida de esta pausa es la suma de 2 ciclos de la vieja fuente de

reloj y 3 a 4 ciclos de la nueva fuente de reloj. Esta fórmula asume que la nueva fuente de reloj es estable.

Las transiciones de relojes serán discutidas en mayor detalle en la sección 3.1.2 “Entering Power-Managed

Modes”.

2.5 EFECTOS DE LOS MODOS DE ALIMENTACIÓN CONTROLADO S EN LAS DISTINTAS FUENTES DE RELOJ

Cuando el modo PRI_IDLE es seleccionado, el oscilador primario designado continuará

funcionando sin interrupción. Para todos los otros modos de alimentación controlada, el oscilador que se

encuentre usando el pin OSC1 será desactivado. A menos que el módulo USB se encuentre activado, el pin

OSC1 (y el pin OSC2 si es usado por el oscilador) no oscilará más.

En los modos de reloj secundario (SEC_RUN y SEC_IDLE), funcionará el oscilador Timer1

proveyendo de fuente de reloj al microcontrolador. El oscilador Timer1 podrá también funcionar en todos los

modos de alimentación controlada si es requerido como señal de reloj para el Timer1 o el Timer3.

En los modos de oscilador interno (RC_RUN and RC_IDLE), el bloque de oscilador interno

proveerá de señal de reloj al microcontrolador.

La salida de 31 kHz de INTRC podrá ser utilizada directamente para proveer de señal de

reloj y podrá ser activada para dar soporte a varias de las características especiales, sin importar en que

modo de alimentación controlada se encuentre (see Section 25.2 “Watchdog Timer (WDT)”, Section 25.3

“Two-Speed Start-up” and Section 25.4 “Fail-Safe Clock Monitor” for more information on WDT, Fail-Safe

Clock Monitor and Two-Speed Start-up).

La salida de INTOSC de 8 Mhz puede ser usada directamente para dar señal de reloj al

microcontrolador o puede ser dividida para obtener una menor frecuencia por el postscaler. La salida de

INTOSC es desactivada si la señal de reloj es provista directamente desde la salida de INTRC.

Sin importar que modo de ejecución se encuentre seleccionado, sea modo Run o modo Idle,

la fuente de reloj del módulo USB continuará operando. Si el microcontrolador opera desde un oscilador

basado en cristal o resonador, ese oscilador continuará dando señal al módulo USB. El núcleo o CPU y

todos los otros módulos cambiarán a la nueva fuente de reloj.

Si se selecciona el modo Sleep todas las fuentes de reloj serán detenidas.

Dado que todas las corrientes de conmutación de los transistores son detenidas, el modo

Sleep consigue el más bajo consumo de corriente en el microcontrolador (solo corrientes de fuga). El modo

Sleep nunca debe ser invocado mientras el módulo USB esté operando y esté conectado. La única

excepción se da cuando el microcontrolador ha emitido un comando “Suspend” sobre el USB. Una vez que

el módulo ha suspendido la operación y se ha desplazado hacia un estado de bajo consumo, el

microcontrolador puede ser puesto sin peligro en modo Sleep. Activando cualquiera de los periféricos que

posee el microcontrolador durante el modo Sleep hará incrementar el consumo de corriente en dicho modo.

EL INTRC es requerido para dar soporte a la operación del Watch Dog Timer o WDT.

El oscilador Timer1 oscillator puede ser utilizado para hacer funcionar un Reloj de Tiempo

Real (Real-Time Clock).

Otras funciones del microcontrolador pueden funcionar sin requerir una fuente de reloj (Por

ejemplo: MSSP slave, PSP, INTn pins etc).

Los periféricos que pueden agregar significante consumo de corriente son enumerados en

la Sección 28.2 (Peripherals that may add significant current consumption are listed in Section 28.2 “DC

Characteristics: Power-Down and Supply Current”).

2.6 Power-up DelaysLos delays durante el encendido del microcontrolador son controlados por 2 timers. De esta

manera no se requiere el uso de un reset externo para la mayoría de las aplicaciones, ahorrando el uso de

componentes externos.

Los delays aseguran que el microcontrolador se mantenga en estado de reset hasta que la

fuente de alimentación del dispositivo es estable bajo circunstancias normales y el reloj primario se haya

establizado y esté funcionando.

Para información adicional de los delays de encendido (power-up delays), ver la sección 4.5

(Section 4.5 “Device Reset Timers”).

El primer timer es el Power-up Timer (PWRT), que provee un delay fijo durante el encendido

(parameter 33,Table 28-12). El timer se activa borrando (= 0) el bit de configuración de PWRTEN.

El segundo timer es el Oscillator Start-up Timer (OST), el cual se ha concebido para

mantener el chip en estado de Reset hasta que el oscilador a cristal sea estable (modos XT y HS). El OST

cuenta 1024 ciclos de reloj antes de permitirle al oscilador que haga de fuente de reloj para el

microcontrolador.

Cuando se selecciona el modo de oscilador HSPLL el microcontrolador es mantenido en

estado de reset por un período adicional de 2 ms luego del delay del HS OST delay, así el PLL puede

generar correctamente los 96khz fijos según la frecuencia de entrada.

Hay un retraso de intervalo TCSD CPU Start-up Time (parameter 38, Table 28-12), que

sigue al Power On Reset (POR), para permitirle al microcontrolador que esté listo para ejecutar

instrucciones. Este delay comienza junto con cualquiera de los otros delays. Esta puede ser la única demora

que se produce cuando alguno de los modo CE o de los modos de oscilador interno se utilizan como fuente

primaria de reloj.

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