10 – Display LCD 20×4 con librería xlcd.h (XC8)

En la publicación #1, de este blog, se explicó como controlar el popular display LCD 16×2 con la librería xlcd.h, a raíz de esto, muchos me han consultado si podemos controlar un display con mas filas y caracteres ya que en ocasiones necesitamos mostrar mas información. Afortunadamente la librería es muy flexible y en efecto nos permite trabajar con otros tipos de display. En concreto, veremos como manipular el también popular LCD 20×4.

Las direcciones.

El código para controlar un display 20×4 es esencialmente el mismo para un display 16×2, la diferencia radica en las direcciones de las filas y las posiciones de los datos en cada una de ellas. La siguiente tabla muestra las direcciones correspondientes:

direcciones 20x4Tomando como base la información de la tabla, si deseamos colocar el caracter “C” en la tercera fila, posición 18, debemos ubicarnos en la dirección 0x25 y posteriormente enviar el caracter:

SetDDRamAddr(0x25);
putsXLCD("C");

El siguiente código de ejemplo muestra información en todas las filas del display 20×4:

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <plib/xlcd.h>
#include <plib/delays.h>

//BITS DE CONFIGURACION.....
#pragma config PLLDIV = 5, CPUDIV = OSC1_PLL2, USBDIV = 2
#pragma config FOSC = HSPLL_HS, FCMEN = OFF, IESO = OFF
#pragma config PWRT = OFF, BOR = OFF, VREGEN = OFF
#pragma config WDT = OFF, WDTPS = 32768
#pragma config MCLRE = ON, LPT1OSC = OFF, PBADEN = OFF
#pragma config STVREN = ON, LVP = OFF, ICPRT = OFF, XINST = OFF

#define _XTAL_FREQ 48000000

//Funciones requeridas por la librería XLCD
void DelayFor18TCY(void);
void DelayPORXLCD(void);
void DelayXLCD(void);

int main() {
//Configurando LCD
OpenXLCD(FOUR_BIT & LINES_5X7);
//Esperar hasta que el display esté disponible.
while(BusyXLCD());
//Mover cursor a la derecha...
WriteCmdXLCD(0x06);
//Desactivando el cursor.
WriteCmdXLCD(0x0C);

while(1)
{
//Primera fila
SetDDRamAddr(0x00);
putrsXLCD("PRIMERA FILA LCD20X4");
//Segunda fila
SetDDRamAddr(0x40);
putrsXLCD("SEGUNDA FILA LCD20X4");
//Tercera fila
SetDDRamAddr(0x14);
putrsXLCD("TERCERA FILA LCD20X4");
//Cuarta fila
SetDDRamAddr(0x54);
putrsXLCD("CUARTA FILA LCD20X4");
}
}

void DelayFor18TCY(void)
{
Delay10TCYx(120);
}

void DelayPORXLCD(void)
{
Delay1KTCYx(180);
return;
}

void DelayXLCD(void)
{
Delay1KTCYx(60);
return;
}

Obtendremos el siguiente resultado:

funcionamiento20x4

Como puede apreciarse siempre que se conozcan las direcciones, es muy sencillo manipular este tipo de display con xlcd.h.

Un saludo,

02 – Modificando la librería XLCD

En el post anterior, expliqué brevemente como utilizar la librería XLCD para controlar un display LCD 16×2. Sin embargo, si tenemos circuitos en donde debido a requerimientos debemos conectar el display a otro puerto, será necesario realizar cambios en las macro de la librería, este es nuestro objetivo: explicar como realizar cambios en la librería xlcd y salir vivos en el intento.

El circuito

En mi caso particular y que utilizaré como ejemplo, dispongo de una placa de desarrollo en donde el conector para el display LCD tiene la siguiente disposición de pines:

Pines LCD

Lo cual se traduce en el siguiente diagrama esquemático:

lcd pic-ek

La nueva asignación de pines para el display LCD respecto al microcontrolador sería:

  • Puerto de datos: Puerto D.
  • Modo de operación: 8 bits (D0:D7).
  • LCD RS: B5
  • LCD RW: B4
  • LCD E: B3

Muy bien, entonces ¿Qué necesitamos para adecuar la librería a nuestra nueva distribución de pines? En esencia, lo siguiente:

  1. Proporcionar permisos de modificación a la carpeta donde se encuentran los archivos de la librerías C18 o ejecutar MPLAB como administrador.
  2. Crear un proyecto en MPLAB X y editar el código del programa (ver el post anterior).
  3. Copiar los archivos fuente de la librería XLCD a nuestro proyecto.
  4. Modificar las macro en el archivo xlcd.h
  5. Compilar y comprobar el funcionamiento.

Teniendo en cuenta todo lo anterior iremos paso a paso.

1. Proporcionando permisos de modificación a las librerías C18.

Las librerías se copian en el directorio de instalación del compilador XC8, si tienen instalado un Windows de 32 bits será:

C:\Program Files\Microchip\xc8\v1.30\include\plib

Si es de 64 bits:

C:\Program Files(x86)\Microchip\xc8\v1.30\include\plib

NOTA: Las rutas pueden cambiar dependiendo del directorio de instalación, la unidad seleccionada durante el proceso de instalación y la versión del compilador.

Una vez ubicada la carpeta, se procede a proporcionar todos los permisos a los usuarios de la computadora sobre la carpeta plib.

Ahora bien, si se nos complica mucho hacer esto, podemos ejecutar MPLAB X como administradores con lo cual tendremos los permisos necesarios. Para hacer que MPLAB X se ejecute siempre como Administrador, se da clic derecho al icono, se selecciona la pestaña Compatibilidad y se marca la casilla “Ejecutar este programa como administrador“.

2. Creando el proyecto en MPLAB X

Incorporamos el código tal cual publiqué en el post anterior, pero debemos hacer una modificación en el modo de datos ya que ahora debe ser de ocho bits, colocaremos:

//Configurando LCD 8 bits mutilínea
 OpenXLCD(EIGHT_BIT & LINES_5X7);

3. Copiando los archivos fuente de la librería.

Los archivos fuente de la librería xlcd.h (y de todas las demás), se encuentran en la siguiente ruta: C:\Program Files\Microchip\xc8\v1.30\sources\pic18\plib\XLCD

Copiamos todas los archivos y los pegamos en la carpeta de nuestro proyecto.

Archivos de la librería

Ahora en MPLAB X, procedemos a agregar los archivos copiados, para lo cual se damos clic derecho en Source Files, y seleccionamos Add Existing Item …

Agregar archivos

Seleccionamos todos los archivos y damos clic en Select.

4. Modificando las macros de la librería xlcd.h

Es momento de modificar las macros, para ello nos ubicamos en en la sentencia #include “plib/xlcd.h”, damos clic derecho, seleccionamos Navigate y posteriormente Go to Declaration.

Declaracion de xlcd

MPLAB X, abrirá el archivo de código de la librería xlcd.h, en donde haremos la primer modificación ajustando el modo de datos a 8 bits, esto lo hacemos quitando el comentario de la línea 26, dejándola así:

/* Interface type 8-bit or 4-bit
 * For 8-bit operation uncomment the #define BIT8
 */
 #define BIT8

A continuación, comentamos las líneas 34 y 35 que definen el puerto de datos y agregamos la asignación al puerto D:

/* DATA_PORT defines the port to which the LCD data lines are connected */
// #define DATA_PORT PORTB
// #define TRIS_DATA_PORT TRISB
#define DATA_PORT PORTD
#define TRIS_DATA_PORT TRISD

Cambiamos la definición de los pines RW y E del LCD, comentando el código por defecto y agregando las nuevas definiciones, dejando el código de la siguiente manera:

/* CTRL_PORT defines the port where the control lines are connected.
 * These are just samples, change to match your application.
 */
 //#define RW_PIN LATBbits.LATB6 /* PORT for RW */
 //#define TRIS_RW TRISBbits.TRISB6 /* TRIS for RW */

 #define RW_PIN LATBbits.LATB4
 #define TRIS_RW TRISBbits.TRISB4

 #define RS_PIN LATBbits.LATB5
 #define TRIS_RS TRISBbits.TRISB5

 //#define E_PIN LATBbits.LATB4 /* PORT for D */
 //#define TRIS_E TRISBbits.TRISB4 /* TRIS for E */

 #define E_PIN LATBbits.LATB3
 #define TRIS_E TRISBbits.TRISB3

5. Compilar y comprobar el funcionamiento.

Procedemos a compilar el proyecto, esto tomará un poco de tiempo ya que se procesará cada uno de los archivos de código incorporados al proyecto. Si no tenemos errores procedemos a comprobar el funcionamiento en PROTEUS.

Prueba

 

El siguiente video muestra la implementación en el circuito.

 

Conclusiones

Modificando las macros de la librería  podemos utilizarla con casi cualquier variante de conexiones de puerto que se diseñe. Aunque no se haya descrito en este post, la librería se puede configurar para que trabaje en modo de 4 bits con lo que se libera la mitad de los bits del puerto D los cuales podrían ser utilizados para otros fines, dejaré esto como una pequeña tarea a todos aquellos a quienes les haya parecido interesante utilizar la librería.

Volveré posteriormente con otro post en donde explicaré como utilizar la librería ADC.h del módulo convertidor Analógico a Digital para que posteriormente podamos integrar las librerías xlcd.h y adc.h para implementar un sencillo voltímetro digital.

Saludos a tod@s desde El Salvador…

01 – Librería XLCD para el manejo de displays LCD

XLCD.h es una librería del compilador C18 de Microchip, que se utiliza para controlar displays LCD. Esta librería puede utilizarse con XC8 para realizar la misma función.

En la guía MPLAB para las librerías del compilador C18 (pág. 75) se explican detalladamente las funciones disponibles así como los argumentos de cada una de ellas. También, proporciona un pequeño ejemplo de implementación. Recomiendo que se revise dicho documento para comprender con mayor facilidad el código que aquí se muestra. El display que vamos a utilizar es un 16×2 basado en el controlador HITACHI HD44780, el cual es ampliamente utilizado en circuitos de visualización microcontrolados.

El circuito.

La librería viene pre configurada (xc8 ver 1.2) de la siguiente manera:

  • Puerto de datos: Puerto B.
  • Modo de operación: 4 bits, parte baja del puerto B (B0:B3). Esto significa que B0 debe conectarse a D4 del display, B1 a D5, B2 a D6 y B3 a D7.
  • LCD RS: B5
  • LCD RW: B6
  • LCD E: B4

Esta configuración es muy eficiente ya que podemos controlar el display con un solo puerto, el circuito de prueba en Proteus sería similar al siguiente:

CIrcuito LCD

En el circuito no se muestra el cristal de cuarzo a utilizar que en este caso será de 20MHZ, de manera que el oscilador se configurará convenientemente para proporcionar un Fosc = 48MHZ. De acuerdo con el datasheet del microcontrolador (pág. 30) PLLDIV debe ser = 5, para proporcionar 4MHZ al circuito PLL y HSPLL debe ser = 2 (96MHZ /2) para asegurar 48MHZ como Fosc. La definición precisa del Fosc es vital cuando se utiliza la librería XLCD por lo tanto, se debe procurar que la Fosc deseada esté correctamente configurada.

Funciones de retardo requeridas.

La librería requiere que el usuario defina los siguientes retardos para el display:

Funciones de retardo de xlcd

Estas funciones deben calcularse manualmente tomando como base la Fosc anteriormente configurada. Veamos en detalle cada una de ellas:

DelayFor18TCY: requiere 18 ciclos de instrucción, hay dos métodos para conseguir este retardo. Un método consiste en repetir secuencialmente unas doce veces la función Nop(). La otra manera es utilizar la función Delay10TCYx() pasándole como argumento un valor entero que represente el retardo equivalente a 18TCY, haciendo unos cálculos se puede decir que este valor anda por 2.5 por MHZ. Entonces, estamos trabajando con un Fosc = 48MHZ tendríamos que 2.5 x 48 = 120, la función nos quedaría Delay10TCYx(120). Personalmente prefiero este segundo método, la función completa sería así:

void DelayFor18TCY(void)
{
 Delay10TCYx(120);
}

DelayPORXLCD: se utiliza para implementar un retardo de 15ms. Para este caso se utiliza la ecuación (15ms x 48MHZ) / 4, que nos da como resultado 180000, tomamos 180 como argumento para el método, de manera que el código sería:

void DelayPORXLCD(void)
{
 Delay1KTCYx(180);
 return;
}

DelayXLCD: se utiliza para implementar un retardo de 5ms, aplicamos la misma ecuación de manera que: (5ms x 48MHZ) / 4, nos da como resultado 60000, tomamos 60 como argumento para el método:

void DelayXLCD(void)
{
 Delay1KTCYx(60);
 return;
}

Utilizando las ecuaciones anteriores, podemos adecuarnos perfectamente o cualquier otro Fosc soportado por el microcontrolador.

El código completo es el siguiente:

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <plib/xlcd.h>
#include <plib/delays.h>

//CON ESTE ORDEN DE CONFIGURACION FUNCIONA RB5.....
#pragma config PLLDIV = 5, CPUDIV = OSC1_PLL2, USBDIV = 2
#pragma config FOSC = HSPLL_HS, FCMEN = OFF, IESO = OFF
#pragma config PWRT = OFF, BOR = OFF, VREGEN = OFF
#pragma config WDT = OFF, WDTPS = 32768
#pragma config MCLRE = ON, LPT1OSC = OFF, PBADEN = OFF
#pragma config STVREN = ON, LVP = OFF, ICPRT = OFF, XINST = OFF

#define _XTAL_FREQ 48000000

//Retardos requeridos por la librería XLCD
void DelayFor18TCY(void);
void DelayPORXLCD(void);
void DelayXLCD(void);

int main() {
 //Configurando LCD 4 bits mutilínea
 OpenXLCD(FOUR_BIT & LINES_5X7);
 //Esperar hasta que el display esté disponible.
 while(BusyXLCD());
 //Mover cursor a la derecha...
 WriteCmdXLCD(0x06);
 //Desactivando el cursor.
 WriteCmdXLCD(0x0C);

 while(1)
 {
 //Primera línea
 SetDDRamAddr(0x00);
 putrsXLCD("HOLA");
 //Segunda línea
 SetDDRamAddr(0x40);
 putrsXLCD("MUNDO");
 }

}
void DelayFor18TCY(void)
{
 Delay10TCYx(120);
}

void DelayPORXLCD(void)
{
 Delay1KTCYx(180);
 return;
}

void DelayXLCD(void)
{
 Delay1KTCYx(60);
 return;
}

Al simular en Proteus veríamos lo siguiente:

Simulacion

Consideraciónes sobre la implementación en el circuito.

Como se puede observar en la configuración de los bits del microcontrolador, he colocado un comentario respecto a RB5, esto se debe a que he notado que algunas veces el puerto B funciona erróneamente cuando se coloca la configuración autogenerada por MPLABX mediante la herramienta “Configuration bits”. Por lo general utilizo esta herramienta, pero en este caso particular para evitar estos “extraños errores” prefiero editar los bits de configuración manualmente, dejándolos tal como se observa en el código anteriormente mostrado. Aclaro que este comportamiento anómalo se da únicamente en el circuito real no en la simulación. El siguiente micro video muestra la ejecución en el circuito:

Conclusiones.

Utilizar la librería XLCD es sencillo, pero que pasaría si ya tenemos un circuito previamente diseñado que no utiliza el puerto B como puerto de datos,  en este caso debemos modificar las macro de la librería y compilarla nuevamente, aprovechando que la placa de desarrollo que estoy utilizando tiene conectado el display al puerto D, explicaré posteriormente como cambiar las configuraciones por defecto.

Librerías XC8 (C18) para microcontroladores PIC18

Con esta entrada, voy a iniciar una serie de mini-guías explicando como utilizar las librerías del compilador XC8 (antes C18) para microcontroladores PIC18. Para estas guías se tomará como base el popular microcontrolador PIC18F4550 de bajo costo y muy buenas prestaciones. Aclaro, que con estas guías no pretendo sustituir ninguna otra existente, ni proponer algoritmos y estrategias de programación ya que no soy programador profesional sino un simple hobbista por lo que los circuitos y códigos propuestos son producto de la experimentación (Si, todos funcionan…) de manera que siempre será posible que se puedan encontrar mejores diseños.

Por otra parte, si bien las librerías facilitan enormemente el trabajo del programador, tienen el inconveniente de hacer que los programadores dejen de conocer los registros de control de los periféricos integrados (timers, ADC, PWM, UART, etc.) del microcontrolador. En mi humilde experiencia, es necesario conocer dichos registros para saber o al menos tener una idea de como configurar “manualmente” dichos periféricos para así comprender lo que las librerías hacen por medio de los métodos que proporcionan.

También es indispensable tener conocimiento del lenguaje C, electrónica analógica y digital, y obviamente de microcontroladores PIC. En otras palabras, estas mini-guías están orientadas a aquellos que ya han trabajado con microcontroladores y buscan una manera mas sencilla de realizar sus programas.

¿Qué se necesita?

  • Compilador XC8. En las versiones mas recientes de XC8, ya no se incluyen las librerías periféricas XC8, por lo que es necesario instalarlas por separado, consulte aquí para mayor información.
  • MPLAB X
  • Un software de simulación de circuitos microcontrolados como PROTEUS.
  • Una placa de desarrollo.
  • Un programador.
  • Microcontrolador PIC18F4550 y su datasheet.
  • Guía de referencia de las librerías del lenguaje C para microcontroladores PIC.

Respecto a la placa de desarrollo, puede ser cualquiera para PIC DIP40 o se puede montar en breadboard, en cuanto al programador yo utilizo bastante el PICKIT3 (se puede adquirir un clon en ebay por USD $30) o el CANAKIT PICKIT2.

También hay un programador buenísimo llamado BRENNER 8, el cual recomiendo para todos aquellos que quieran montar su propio programador profesional, mis alumnos han montado en varias ocasiones este programador por lo que el funcionamiento está garantizado. Eso sí, está en alemán, pero nada que no pueda solucionarse con un buen traductor, al igual que los programadores antes mencionados, el brenner 8 permite programar microcontroladores usando el ICSP.

Por el momento, llegaré hasta acá con esta pequeña introducción volveré posteriormente con la primer mini-guía que estará orientada al manejo de la librería XLCD.

Saludos,