Programação de Microcontroladores PIC: Guia Completo

Introdução aos Microcontroladores PIC

Os microcontroladores PIC (Peripheral Interface Controller) da Microchip são amplamente utilizados na automação industrial devido à sua versatilidade, confiabilidade e custo-benefício. Este guia aborda desde conceitos básicos até técnicas avançadas de programação.

Por Que Escolher PIC?

Baixo consumo: Ideal para aplicações battery-powered
Arquitetura Harvard: Processamento eficiente
Abundante I/O: Muitos pinos disponíveis
Periféricos integrados: ADC, PWM, UART, SPI, I2C
Preço acessível: Relação custo-benefício excelente
Amplo suporte: Ferramentas e documentação

Principais Famílias PIC

PIC10F - Ultra Baixo Custo

6-8 pinos, limitado mas muito barato
Aplicações: sensores simples, controle de LED
Exemplo: PIC10F200

PIC12F - Pequeno Formato

8 pinos, ideal para espaços reduzidos
PWM interno, ADC
Exemplo: PIC12F675, PIC12F1840

PIC16F - Meio de Gama (Mais Popular)

14-64 pinos, equilibrio ideal
Periféricos avançados
Exemplos: PIC16F877A, PIC16F1938

PIC18F - Alta Performance

18-100 pinos, para aplicações complexas
Multiplicador hardware, USB
Exemplos: PIC18F4520, PIC18F46K22

Ambiente de Desenvolvimento

MPLAB X IDE (Recomendado)

IDE oficial da Microchip, baseado no NetBeans:

Gratuito e multiplataforma
Debugger integrado
Simulador completo
Suporte a todos os compiladores

Compiladores Disponíveis

Compilador	Linguagem	Licença	Observações
XC8	C	Gratuito/PRO	Oficial Microchip
MPASM	Assembly	Gratuito	Máximo controle
CCS	C	Comercial	Muitas bibliotecas

Primeiro Programa: "Hello World" com LED

Hardware Necessário:

PIC16F877A ou similar
Cristal 4MHz + capacitores 22pF
LED + resistor 330Ω
Fonte 5V regulada
Programador (PICkit 3/4)

Código em C (XC8):

        // Configuração dos fuses
        #pragma config FOSC = HS // Cristal externo
        #pragma config WDTE = OFF // Watchdog desabilitado
        #pragma config PWRTE = ON // Power-up timer
        #pragma config BOREN = ON // Brown-out reset
        #pragma config LVP = OFF // Low voltage programming

        #include <xc.h>
        #define _XTAL_FREQ 4000000 // Frequência 4MHz

        void main(void) {
        // Configurar porta B como saída
        TRISB = 0x00; // Todos pinos como saída
        PORTB = 0x00; // Inicializar em 0

        while(1) {
        PORTB = 0xFF; // Ligar todos LEDs
        __delay_ms(500); // Aguardar 500ms
        PORTB = 0x00; // Desligar todos LEDs
        __delay_ms(500); // Aguardar 500ms
        }
        }
      

Conceitos Fundamentais

Registradores Essenciais

TRIS: Direção dos pinos (0=saída, 1=entrada)
PORT: Estado atual dos pinos
LAT: Latch de saída (evita read-modify-write)
ANSEL: Seleção analógico/digital
OPTION_REG: Configurações gerais
INTCON: Controle de interrupções

Configuração de I/O

        // Configurar RB0 como entrada e RB1 como saída
        TRISB0 = 1; // RB0 = entrada
        TRISB1 = 0; // RB1 = saída

        // Ou usando máscaras
        TRISB = 0b00000001; // RB0=entrada, resto=saída

        // Ler entrada e controlar saída
        if (PORTBbits.RB0 == 1) {
        LATBbits.LATB1 = 1; // Liga LED
        } else {
        LATBbits.LATB1 = 0; // Desliga LED
        }
      

Trabalhando com Periféricos

ADC (Conversor Analógico-Digital)

        // Configurar ADC para RA0
        void ADC_Init(void) {
        TRISA0 = 1; // RA0 como entrada
        ANS0 = 1; // RA0 como analógica
        ADCON0 = 0b00000001; // Canal 0, ADC ON
        ADCON1 = 0b10000000; // Resultado justificado à direita
        }

        // Ler valor ADC
        unsigned int ADC_Read(void) {
        ADCON0bits.GO = 1; // Iniciar conversão
        while(ADCON0bits.GO); // Aguardar término
        return ((ADRESH << 8) + ADRESL); // Retornar
          resultado
        }
      

PWM (Modulação por Largura de Pulso)

        // Configurar PWM no CCP1 (RC2)
        void PWM_Init(void) {
        TRISC2 = 0; // RC2 como saída
        PR2 = 255; // Período PWM
        CCP1CON = 0x0C; // Modo PWM
        T2CON = 0x04; // Timer2 ON, prescaler 1:1
        }

        // Ajustar duty cycle (0-1023)
        void PWM_SetDuty(unsigned int duty) {
        if (duty < 1024) {
        CCPR1L = duty >> 2; // 8 bits mais significativos
        CCP1CONbits.DC1B = duty & 3; // 2 bits menos significativos
        }
        }
      

Interrupções

Dica Important

Interrupções são fundamentais para sistemas responsivos. Use-as para eventos críticos como comunicação serial ou sinais de emergência.

Configuração Básica de Interrupção

        // Configurar interrupção externa INT0
        void Interrupt_Init(void) {
        TRISB0 = 1; // RB0 como entrada
        INTCON = 0b10010000; // GIE=1, INTE=1
        OPTION_REGbits.INTEDG = 1; // Interrupção na borda de subida
        }

        // Rotina de interrupção
        void __interrupt() ISR(void) {
        if (INTCONbits.INTF) {
        // Código da interrupção aqui
        LATBbits.LATB1 ^= 1; // Toggle LED
        INTCONbits.INTF = 0; // Limpar flag
        }
        }
      

Comunicação Serial UART

        // Configurar UART a 9600 baud (4MHz crystal)
        void UART_Init(void) {
        TRISC6 = 0; // TX como saída
        TRISC7 = 1; // RX como entrada
        SPBRG = 25; // 9600 baud @ 4MHz
        TXSTA = 0x20; // Transmissor habilitado
        RCSTA = 0x90; // Receptor habilitado
        }

        // Enviar um caractere
        void UART_Send(char data) {
        while(!TXSTAbits.TRMT); // Aguardar buffer vazio
        TXREG = data;
        }

        // Receber um caractere
        char UART_Receive(void) {
        while(!PIR1bits.RCIF); // Aguardar recepção
        return RCREG;
        }
      

Projeto Prático: Controle de Temperatura

Vamos criar um sistema que:

Lê temperatura via sensor LM35
Controla ventilador via PWM
Exibe dados no LCD
Envia dados via UART

        #include <xc.h>
        #include <stdio.h>

        #define _XTAL_FREQ 4000000

        // Variáveis globais
        unsigned int temperature;
        unsigned int fan_speed;

        void main(void) {
        // Inicializações
        ADC_Init();
        PWM_Init();
        UART_Init();
        LCD_Init();

        while(1) {
        // Ler temperatura (LM35 em RA0)
        temperature = ADC_Read();
        temperature = temperature * 500 / 1024; // Converter para °C

        // Controlar ventilador baseado na temperatura
        if (temperature < 25) {
        fan_speed = 0; // Desligado
        } else if (temperature < 35) {
        fan_speed = 512; // 50% velocidade
        } else {
        fan_speed = 1023; // 100% velocidade
        }

        PWM_SetDuty(fan_speed);

        // Atualizar display
        LCD_Clear();
        LCD_SetCursor(0, 0);
        LCD_Print("Temp: %d C", temperature);
        LCD_SetCursor(1, 0);
        LCD_Print("Fan: %d%%", (fan_speed * 100) / 1023);

        // Enviar dados via UART
        printf("T:%d,F:%d\r\n", temperature, fan_speed);

        __delay_ms(1000);
        }
        }
      

Dicas de Otimização

Economia de Energia

Use modos sleep quando possível
Desabilite periféricos desnecessários
Reduza frequência do clock
Use watchdog timer para wake-up

Otimização de Código

Evite divisões e multiplicações desnecessárias
Use operações bit-wise quando apropriado
Minimize uso de variáveis float
Prefira lookup tables para cálculos complexos

Debugging e Troubleshooting

Ferramentas de Debug

MPLAB SIM: Simulador integrado
PICkit Debugger: Debug in-circuit
Logic Analyzer: Para sinais digitais
Osciloscópio: Para sinais analógicos

Problemas Comuns

Problema	Causa Provável	Solução
PIC não executa	Configuração de clock incorreta	Verificar #pragma config FOSC
I/O não funciona	TRIS incorreto	Verificar direção dos pinos
ADC lê valores errados	ANSEL não configurado	Configurar pinos como analógicos
PWM não gera sinal	Timer2 desabilitado	Habilitar Timer2

Próximos Passos

Para se aprofundar na programação PIC:

Pratique com projetos reais
Estude protocolos de comunicação (SPI, I2C)
Aprenda sobre RTOS para aplicações complexas
Explore as famílias mais avançadas (PIC24, dsPIC)
Considere migrar para PIC32 para aplicações que exigem mais performance

Conclusão

Os microcontroladores PIC oferecem uma excelente plataforma para automação industrial. Com as técnicas apresentadas neste guia, você pode desenvolver soluções robustas e eficientes para diversas aplicações.

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