Pic Donanım Mimarisi: A Portu

aportu1

Giriş çıkış portlarının özellikleri
PIC mikrokontrolcüsünün giriş/çıkış pinleri, dış dünyadaki devrelerin çalışmasını kontrol etmesine yardımcı olmak için kullanılır. PIC 16f84 ‘de 13 giriş çıkış pini vardır. Bunlardan 5 tanesi A portu, 8 tanesi B portu olarak adlandırılır. A ve B portarı sırasıyla PortA PortB yazmaçlarına bağlı çalışırlar. Her yazmaç her pini ifade eden 8 bitlik yapıdan oluşur. A portu 5 pin olduğu için 0-4 arası PortA yazmacının 5 biti kullanılır, 5-7 arası 3 biti kullanılmaz. PortB için ise 8 bitin tamamı 8 giriş çıkış pinini kontrol eder. Kullanılcak pinin girişmi çıkışmı olacağı sırasıyla TRISA ve TRISB yazmaçları ile kontrol edilir. Örneğin herhangi bir TRISX yazmaçlarında hangi bit 0 yapılırsa o bitin kontrol ettiği pin çıkış, ‘1’ yapılırsa giriş olarak ayarlanmış olur. PortA ve PortB yazmaçları ile yapılan kontrol ile A portunun 5 pininin tamamı ve B portunun da 8 pininin tamamı aynı anda giriş veya çıkış olarak ayarlanabilir. Porttan çıkış işlemi, çıkışa gonderilmek için W (work register) yazmacına konulan 8 bitlik bilginin MOVWF komutu ile PortA yada PortB yazmacına yazılması ile gerçekleştirilir. Dışarıdan bilgi okuma işlemi, giriş olarak tanımlanmış pinlerce yapılır. Okuma süreci pinlerden gelen bilgilerin yer aldığı PortA ve PortB yazmaçlarının içeriklerini MOVF komutu ile W yazmacına alınması ile olur. Burada dikkat edilmesi gereken husus pin bazında değilde bütün olarak PortA yada PortB olarak okuma işlemi yapılıyorsa daha önce çıkış olarak tanımlanan pinlerdeki mevcut çıkış bilgileri bu sefer giriş bilgisi olarak okunmasıdır. A ve B portları devre ve fonksiyon olarak oldukça farkladırlar ayrıca A portunun RA4 pini TMR0 zamanlayıcısı için harici saat girişi olarak kullanılabilir. B portunda ise RB4 ve RB7 arası pinlerde durum değişikliği kesmesi RB0 pininde ise dış kesme özellikleri vardır.

A portu özellikleri (RA0-RA3)

aportu3Yandaki şemada A portundaki RA0,RA1, RA2 ve A3 pinlerine ait devre şeması verilmiştir Bilgi çıkartma devresi çıkışları, dışa aktarılacak bilgiyi tutan yazmaç ve cmosfet sürücülerinden oluşmuştur. Cmos devresi, gelen bilgiyi çıkışlardan dışarı aktarır ve bunu yaparken de TRISA yazmacı tarafından çıkış olarak ayarlanmış pinlerini kullanır. Giriş için ayrılmış pinlerin durumunu değiştirmeyerek olabilecek karışılıkları da engellemiş olur.

Çıkış devresi işlemleri

Burada PIC mikrodenetleyicisinin pinlerinden nasıl ‘1’ yada ‘0’ verildigi açıklanmıştır. Bunun için ilk olarak Fetlerin yapıları ve çalışmaları hakkında kısaca bilgi verilecektir.

(Not: L= low -0- , H= high -1- , ff=flip flop)

aportu2PIC mikrodenetleyicisinin portlarında yer alan CMOS devresi N-kanal ve P-kanal mosfetlerden oluşmuştur. P kanal fet için gate’ine L’ verilirse çalışır, çıkış verir. H verilirse de kesime gider, çıkış vermez. N kanal için ise durum tam tersidir yani gate ‘ine H verilirse iletime geçer L verilirse kesime gider. Benzetme yapmak gerekirse N kanal fet NPN transistör, P kanal fet ise PNP transistör gibi çalışır.

İlk olarak mikrodenetleyicinin pin çıkışından ‘1’ verilmek istendiginde yukarıdaki şekilde Out Data Latch ff ‘in Q’ ucunda lojik 0 görülür. Kaynağın ‘+’ ucuna bağlı P-FET ‘ON’ durumuna geçer, şase tarafındaki NFET kesime gider ‘OFF’ olur. Bu transistör durumlarına göre çıkış pini kaynak voltajına eşit hale gelerek çıkışa ‘1′ verilmiş olur.

Çıkıştan ‘0’ gönderildiğinde ise Out Data Latch ff ‘in Q’ çıkışı lojik 1 olur ve kaynağın ‘+’ tarafındaki P-FET kesime giderek ‘OFF’ olur. Kaynağın şaşe tarafındaki NFET ise iletime geçerek ‘ON’ olur ve bu durumda pin çıkışı şase potasiyeline gelerek ‘0′ olur.

Giriş / çıkış seçme devresi işlemi

Her pinin modu TRISA yazmacı ile belirlenir. Programcı tarafından TRISA yazmacına atanan değerler TRIS Latch ff ‘e kaydedilir. Bu ff ‘in ya da diğer adıyla bir bitlik yazmacın Q çıkışı ile Output Data Latch ff ‘in Q’ çıkışı VEYA kapısıyla toplanarak P-FET transistöre bağlanır. Output Data Latch ff ‘in Q’ çıkışı ile TRIS Latch Q’ çıkışı VE kapısıyla NFET transistore bağlanmıştır.

Çıkış anındaki işlemler

aportu4Çıkış moduna geçmek için ilgili pini ifade eden TRISA biti ‘0’ yapılır. TRIS Latch ff ‘in Q aportu4.gifçıkışı lojik 0 olur, Fet ile arada VEYA kapısı bulunduğundan, Output Data Latch ff ‘in Q’ çıkışı doğrudan P-FET transistöre bağlanmış olur. Aynı şekilde gene TRIS Latch ff ‘in Q’ çıkışı sürekli lojik ‘1’ olacağından, Output Data Latch ff ‘in Q’ çıkışı N-FET transistor girişinde aynen görülür.

Bu durumlara göre çıkıştan ‘1’ gönderilirse Output Data Latch ff ‘in Q’ çıkışı lojik ‘0’ olur ve P-FET iletimde N-FET kesimde olur ve çıkış kaynak voltajına yükselir. Çıkışın ‘0’ olması istendiğinde ise tersi durumlar gerçekleşerek çıkış şase seviyesine iner.

Giriş anındaki işlemler

aportu5Giriş moduna geçmek için ilgili pini ifade eden TRISA biti ‘1’ yapılır. Bu durumda TRIS aportu5.gifLatch ff ‘in Q çıkışı lojik ‘1’ olur, bu nedenle de VEYA kapısının çıkışı her zaman ‘1’ olacağından P-FET kesime gider çalışmaz. VE kapısının bir ayağına bağlanmış olan TRIS Latch ff ‘in Q’ çıkışı lojik ‘0′ olacağından dolayı bu lojik kapının çıkışı ‘0’ olur, N-FET transistor her zaman kesimde kalır. Yani bu durumda her iki transistor N-FET ve P-FET kesimindedir. Entegre pini çıkış sürücülerinden izole edilmiş ve sadece giriş modu için işlem yapacak duruma gelmiştir.

Giriş devresi işlemleri
İlgili pin çıkış olarak ayarlanmış olsa dahi giriş devresi her zaman I/O pine bağlıdır. Giriş sinyali TTL tamponlarından doğru İnput Data Latch yazmacı ff ‘e alınır.

Giriş Çıkış Zamanlamaları

aportu6İçerideki bilginin Output Data Latch yazmacına transferi, TRIS Latch yazmacına veri yazma, İnput Data Latch yazmacına dışarıdaki bilginin alınması gibi işlemler data bus hattıyla olur. Data bus hattı 8 pinden oluşur ve pinlere bilgi aktarımı paralel olarak gerçekleştirilir. Data bus ‘ın bu ortak kullanımı nedeniyle bilginin transferi her yazmaca ait kontrol sinyalleriyle gerçekleştirilir.
PORTA yazmacının içeriği dışarı gönderilmek istendiğinde ilk olarak yazmaçtaki bilgi data bus ‘a konulur. Daha sonra Output Data Latch yazmacının kontrol sinyali (WR PORT) lojik 1′ den lojik 0′ a değiştirilirek hattaki bilgi Data Latch yazmacına kaydedilir. Çıkışa gönderilecek bilginin aynısı pinlerde gözükür yani bilgi çıkışa aktarılmış olur. Daha sonra data bus ‘taki bilgi değişse bile kontrol sinyalinde lojik 1′ den lojik 0′ a geçiş olmadığı sürece çıkışlarda değişiklik olmaz.
Aynı durum TRIS Latch yazmacında da geçerlidir. İlk olarak TRISA yazmacının içeriği data bus ‘a konulur. Daha sonra TRIS Latch yazmacının içeriğinin okunması (WR TRIS) kontrol sinyali lojik 1′ den lojik 0′ a değiştiğinde data bus ‘taki pin durum bilgileri TRIS Latch yazmacına alınır.
Gate Ucundaki inverter TRIS Latch yazmacının içeriğinin okunması için kullanılır. TRIS Latch yazmacının içeriği RD TRIS lojik 1 olduğu zaman data bus hattına konulur.

Bilgiyi içeri alma işlemi aşağıdaki gibi olur:

aportu7İnput Data Latch yazmacı ile Data Bus hattı arasındaki Gate tamponu bilgi okuma sinyali olan RD PORT lojik 0′dan lojik 1′e geçtiğinde açılır. Eş zamanlı olarak İnput Data Latch yazmacının kontrol terminali olan EN durumu lojik 0′dan lojik 1′e değişir, portun durumu İnput Data Latch yazmacındaki bilgiyle aynı olarak Gate aracılığıyla Data Bus ‘a aktarılmış olur. Okuma esnasında pindeki bilgide değişiklik olsa bile hattaki bilgiyi etkilememek için İnput Data Latch yazmacı kullanılmıştır.

A portu özellikleri (RA4)

aportu8

A portunda yer alan RA4 pini özel bir fonksiyona sahip olup devre şeması aşağıda verilmiştir. Devreden de görüleceği üzere diğer pinlerden farklı olarak çıkış işlemi için sadece N-FET kullanılmıştır. Bilgi okuma işlemi için ise S.T. (Schmitt trigger) tipi yapı giriş tamponu olarak kullanılır.

RA4 pini schmitt tipi giriş yapısı sayesinde, dış dünyadaki lojik 1, lojik 0 durum değişiklikleri daha hassas olarak algılar bu nedenle de TMR0 zamanlayıcısı için giriş pini olarak kullanılır.

Çıkış sürücü devresinde P-FET bulunmadığı için bu pin Open Drain yapıya dönüşmüştür ve dış dünyaya lojik 1 verilemez. Bu yapıdan lojik 1 okunması istendiğinde kaynağın “+” ucu ile pin arasına pull-up direnci bağlanmalıdır.

Bu yazı Pic Donanım kategorisine gönderilmiş ve , , , , ile etiketlenmiş. Kalıcı bağlantıyı yer imlerinize ekleyin.

Bir Cevap Yazın