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Arquitectura de un PIC18F

La arquitectura Harvard

Arquitectura Harvard Los µC PIC siguen la arquitectura Harvard. Esto significa que tienen buses separados para instrucciones y datos, lo que permite acceder a ambos simultáneamente.

En el diagrama de bloques del Q10 encontrarás el bus de datos (en rojo) y el de instruccione (en verde) separados. Por esto, se dice que es una arquitectura Harvard.

FamilyBlockDiagram_Q10
Diagrama de bloques de la familia PIC18F27/47Q10 1

Lo mismo pasa con el Q43, pero no te voy a colorear la diferencia. Lo que sí, es importante destacar las aparentes diferencias que en realidad no lo son. Por ejemplo, el bus de datos del Q10 va conectado a sus periféricos de entrada/salida (PORT) y demás módulos, mientras que el del Q43, a pesar de también hacerlo, lo obvia en su diagrama.

FamilyBlockDiagram_Q43
Diagrama de bloques de la familia PIC18F27/47/57Q43 2

Memoria y registros

Dado que el Q10 y Q43 son de 8 bits, su bus de datos es de 8 bits, lo que implica que sus registros y memoria también son de 8 bits (1 byte ⁓ hexadecimal de 2 dígitos). A continuación, se detalla la división de memoria de ambos µC:

Distribución de memoria en los Q43 y Q10
Tipo de Memoria Tecnología Uso Principal 18F57Q43 18F47Q10
Program Flash No Volátil Almacenamiento del código (instrucciones) 128 KB 128 KB
Data SRAM Volátil Variables dinámicas y Software Stack 8 KB ⁓3,5 KB
Data EEPROM No Volátil Almacenamiento de datos persistentes 1 KB 1 KB

Uso del EEPROM

A pesar de su encanto, no veremos cómo manejar la EEPROM en este curso. Y, a fines prácticos, se entenderá como un periférico de almacenamiento.

Memoria de programa

La memoria de programa es donde se almacenan las intrucciones que componen el programa que ejecuta el µC. Siempre es no volátil (no se borra al apagar el dispositivo) y, para el caso del Q10 y Q43 es tipo Flash.

En la tabla anterior se muestra que ambos µC tienen 64 kW (1 word \(=\) 2 bytes) de memoria de programa, que puede guardar hasta \(65 536 = 1 024\times 64\) instrucciones. Esto se debe a que, las instrucciones ocupan, por lo general, una palabra de la memoria de programa. Para el Q10, las excepciones son las instrucciones MOVFF, GOTO, CALL y LFSR, que ocupan dos palabras. En adición de esas intrucciones, el Q43 tiene la instrucción MOVFFL que ocupa tres palabras.

En el Q10, la memoria de programa abarca el rango de direcciones desde 00 0000h hasta 01 FFFFh. Y, como se muestra en la tabla siguiente, también incluye los vectores de interrupción y el vector de reset. El vector de reset es la dirección a la que el µC salta para iniciar la ejecución del programa después de un reinicio. En la mayoría de los casos (el Q10 y Q43 inclusive), esta dirección es 00 0000h. Por esto, es común colocar una instrucción de salto en 00 0000h que redirija a la dirección donde realmente se encuentra el programa. Pero, ¿dónde debería empezar el programa? Al menos, no debe de interponerse con los vectores de interrupción. Por lo tanto, el programa del Q10 puede empezar a partir de 00 001Ah o más allá. En pic-as (ensamblador), esto se traduce en: 

  ORG 00h ; La siguiente instrucción estará en el vector de reset
  bra 1Ah ; Salto a donde empieza el programa
O sea, que en la dirección 00h (vector de reset) se coloca la instrucción de salto (bra) que redirige a la dirección 1Ah, donde realmente empieza el programa. Aunque, por razones de estilo, algunos profesores prefieren colocar el programa a partir de 00 0020h o 00 0100h. Además, se puede usar una etiqueta para marcar el inicio del programa, como inicio, y luego usar esa etiqueta en la instrucción de salto: 
  ORG 00h ; La siguiente instrucción estará en el vector de reset
  bra main ; Salto a donde empieza el programa
  ORG 1Ah ; La siguiente instrucción estará en la dirección 1Ah 
main:
  ; Aquí va el código del programa

Mapa de memoria de programa y datos del Q10 3
Rango de Direcciones Sección de Memoria Detalles / Tamaño
00 0000h Reset Vector Inicio del programa
00 0008h Interrupt Vector High Interrupciones de Alta Prioridad
00 0018h Interrupt Vector Low Interrupciones de Baja Prioridad
00 001Ah - 01 FFFFh Program Flash Memory 64 KW (Espacio de código)
30 0000h - 30 000Bh Configuration Words 6 Words (Configuración de Fusibles)
31 0000h - 31 00FFh Data EEPROM 1024 Bytes (Datos No Volátiles)

Referencias

  1. Microchip Technology Inc. (2020). PIC18F27/47Q10 Microcontroller Data Sheet. Sección 2.3, "Details on Individual Family Members". Ver PDF (Pág. 18). ↩

  2. Microchip Technology Inc. (2021). PIC18F27/47/57Q43 Microcontroller Data Sheet. Sección 7, "PIC18 CPU". Ver PDF (Pág. 28). ↩

  3. Microchip Technology Inc. (2020). PIC18F27/47Q10 Microcontroller Data Sheet. Sección 11.1, "Program Memory Organization". Ver PDF (Pág. 108). ↩