Salve a tutti, in questi giorni ho fatto dei test per quanto riguarda la gestione, tramite protocollo USB, di un flusso di dati verso un PIC18F2550, usando un HID class device come firmware e VisualC# come linguaggio per l’applicazione su Windows, e volevo rendere pubblico il mio lavoro (durato più di una settimana).
Partiamo dalla configurazione hardware che ho realizzato su breadboard, schema che è standard per questo tipo di applicazioni, che può essere ampliato a piacimento del progettista (lo schema è uno schema classico preso dalla rete, nulla di innovativo):
Io ho collegato una serie di 8 led con relative resistenze da 220 Ohm sulla PORTB e un led sulla PORTA che lampeggia quando la USB è riconosciuta da Windows. Il firmware che ho fatto, come HID class, è modificabile a piacimento per poter stabilire quanto dev’essere grande il buffer in lettura e in scrittura tramite USB, e per dare un codice di identificazione univoco di modo che non venga confuso con altri dispositivi USB collegati al PC, questo codice è dato dalla coppia VID e PID (Vendor ID e Product ID), che nel mio caso ho scelto 1234 e 0001 (in hex). Scritto e compilato il descrittore HID, accoppiato al main vero e proprio, ovvero quello che stabilisce cosa fare quando arrivano dati dalla USB, si programma il PIC18F2550 con il .hex che è disponibile nei sorgenti che vi metto a disposizione.
La prima volta che si collega l’HW con il FW appena citato all’interno, win installerà in automatico un HID (Human Interface Device) che potrete vedere tra le periferiche (gestione risorse), con assegnati proprio il vostro VID e PID.
Ora abbiamo l’HW collegato e riconosciuto, non resta che aprire la porta di comunicazione USB tramite l’HID class con un vostro linguaggio di programmazione a scelta, in genere si usa il C o il Basic, di base, ma siccome voglio una interfaccia visuale piacevole io uso VisualC# (tramite la programmazione delle Windows Form).
Il programma che ho scritto fa molto semplicemente due cose: si connette al dispositivo con VID e PID 1234 e 0001, e una volta connesso si può inviare un byte al PIC tramite USB digitandolo in una casella, in decimale, e premendo INVIA.
Questo è il primo passo per comunicare da un applicazione win verso l’esterno su un dispositivo interfacciato alla USB, tutto è stato scritto “a mano”, FW e SW, e per questo abbiamo il pieno controllo (o quasi) di tutto quello che succede e di quello che può non funzionare.
Vediamo ora un punto sul quale ho perso un po, ma non molto, tempo.
Per scrivere correttamente il firmware (scritto in C) sul PIC, tramite qualsiasi programmatore, è necessario configurare correttamente i configuration bit del microcontrollore. Il PIC da me scelto ha questa struttura interna a blocchi (come si nota è una pagina del datasheet della Microchip®, che vi invito a leggere):
Dobbiamo settare il comportamento dei multiplexer in base al nostro oscillatore, io ho scelto un quarzo da 4 MHz, quindi i settaggi corretti (trovati dopo varie prove) sono questi:
- 96 MHz PLL prescaler : No Divide (4 MHz input)
- CPU System Clock Postscaler: [OSC1/OSC2 Src: /1][96MHz PLL Src: /2]
- Full-Speed USB Clock Source Selection: Clock src from OSC1/OSC2
- Oscillator: XT: USB-XT
E’ molto importante usare XT oscillator e NON HS se usiamo un quarzo, ed inoltre che la USB lavori a 48 MHz, come stiamo facendo ora, infatti dal multiplexer con selezione siglata USBDIV sta uscendo esattamente una frequenza di 48 MHz, metà di quella generata dal PLL interno.
Se non si settano correttamente questi percorsi interni con i configuration bit, win non riconoscerà proprio niente, ponendo dubbi su tutto l’intero sistema, sarà il FW che ho scritto? Sarà sbagliata qualche connessione nell’HW? …molto probabilmente non sono stati settati correttamente questi bit di configurazione.
Ultima cosa molto importante e abbastanza critica, causa di molti mancati funzionamenti, è il condensatore sulla VUSB da 220nF, il valore non è critico ma è critica la sua mancanza
Vediamo ora alcune immagini dell’HW e poi un video del funzionamento:
Vi fornisco i sorgenti del Firmware, all’interno trovate anche l’.hex già pronto per chi volesse provare
Ecco i sorgenti in VisualC# dell’applicazione che dialoga con il dispositivo, trovate i sorgenti ed anche il programmino già compilato in formato eseguibile:
Se potete provate a leggervi qualche sorgente, modificare, ricompilare per altri PIC, ad esempio 18F4550, e se potete provate anche se l’exe vi gira correttamente con il vostro HW/FW, usate altre porte del PIC, fategli fare altre cose (invece di visualizzare lo stato con gli 8 LED), insomma sbizzarritevi potete fare di questi materiali ciò che volete, è tutto liberamente modificabile e personalizzabile.
Come avrete notato non ho fatto un pcb in quanto questa è sperimentazione, non è uno schema definitivo ma più che altro un “banco di prova” per vari utilizzi, tentativi di far collaborare a livello HW e SW un dispositivo interfacciato alla USB sotto sistema operativo Microsoft Windows.
Tutto il lavoro vero e proprio è stato capire come mandare via USB dei byte da una applicazione Windows ad una porta digitale di una MCU, quindi la maggior parte del tempo è stato impiegato a capire a fondo come scrivere il firmware HID e farlo funzionare, con tutti i problemi reali che si incontrano come settaggi, frequenza, fuses… ecc..
Spero sia stato di vostro gradimento
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