요술고양이의 Digital Life


연초부터 기나긴 포스트 릴레이를 하고 있는 요술고양이 입니다.
방문해주시는 분도 많고 격려해주시는 분도 많아...

취미전자 활성화를 위해..
네이버 블로그 -> 네이버 카페에서 진행했던 마이크로프로세서 기초 강좌를..

티스토리에서 다시 한번 포스팅합니다.
지난 포스팅을 그냥 스크랩해도 되겠지만 워낙 기간이 지난 포스트들의 내용이고
스스로 불만족스러운 부분을 계속 수정하여 작성하려고 합니다.

3번째 revision 강좌로써~
많은 분들이 전자에 관심을 갖고 정보를 나누었으면 좋겠습니다.

1. 강좌 취지

저는 본래 전자전공이 아니었습니다. C언어도 잘 못하는 어중이떠중이 컴퓨터공학도였을 뿐이었지요..
그런데 무슨 바람이 들었는지 모르겠지만 갑자기 군대 다녀오고 하드웨어가 하고 싶었습니다.

그래서 걍 하드웨어 공부하면서 흥미를 얻어 전과를 해버렸습니다. 하하
하지만 독학을 하다보니 그 어려움은 말로 못하더군요..

그래서 최소한 저와 같은 어려움을 겪는 학생에게 도움이 되고자..
그리고 이쪽과 전혀! 무관한 전공이지만 취미공작을 하고 싶으신 분들을 위해서..

최대한 쉽게 접근할 수 있도록 글을 작성하려고 합니다.

칭찬해주신 것 만큼 실력은 없지만! 요런 것이라도 나누는 정으로 블로그를 꾸려나갈까 합니다.

참고로 나 전자 좀 할줄 알고 마이크로프로세서 좀 만질줄 아신다 하시는 분은
요 강좌 카테고리에 그리 신경쓰지 않으셔도 됩니다.

강좌의 대부분은 저처럼 초보시절을 겪고계신 분들을 위한 포스트가 될 것 입니다.

2. 마이크로프로세서란 무엇인가?

여러분께 가장 먼저 알려드려야 하는 대목인 것 같습니다.
마이크로프로세서란 무엇인가?

여기서 프로세서의 아키텍쳐가 어떻고 내부 구조는 어떠하며, 동작 원리, 전압 특성 등을 나열하면..
골치만 아프겠지요~ 그래서 그런 이야기는 모두 싹 패스합니다.
지금 설명하는 저도 자신있게 설명하기 힘들고.. 이 글을 보실 분들에게도 이해만 안되는 글일 뿐입니다. 

그래도 간단하고 쉽게 이해를 해보도록 합니다!

자 그럼! 마이크로프로세서란 무엇일까요? 

마이크로가 주로 쓰이는 뜻 처럼 말 그대로 소형 프로세서입니다. TTL이나 CMOS IC들은 정해진 특성대로만 움직이는 데 비해.. 마이크로 프로세서는 프로세서 내에 프로그램을 주입해서 자신이 원하는 동작 특성을 구현 할 수 있습니다.

참고로 마이크로프로세서 내부에는 ROM, RAM 그리고 각종 컨트롤러가 내장되어 있기 때문에..
펌웨어라고 하는 프로그램을 작성하여 내부 ROM에 기입을 하면, 내부 RAM 사용하여 연산을 하고 명령어를 처리하여, 각 명령에 맞는 동작 특성을 보여주게 됩니다.

 우리가 쓰는 많은 전자제품에는 이러한 마이크로프로세서가 거의 다 들어가 있으며, 다양한 역할을 수행하는 만큼 정말 수많은 마이크로프로세서가 존재를 합니다. 이러한 마이크로프로세서를 제어하는 것은 매우 어렵고 복잡할 수 있으나 그 원리를 이해하면, 간단한 리모콘이라던가 무선자동차 같은 것도 개조하여 제어할 수도 있고, 밝기를 제어할 수 있는 조명, 디지털 시계, 게임 조이스틱, 무선 통신 등등 우리가 상상하는 대부분의 것들을 직접 제어하거나 또는 만들어 볼 수 있습니다.

저는 그 중 수많은 프로세서 중에서..

Microchip사의 PIC 시리즈 프로세서를 중심으로 여러분께 원리를 설명하고, 강좌를 이어가고자 합니다.
참고로 MCU의 동작은 대동소이하므로 어느 프로세서를 하나 습득하신다면 다른 프로세서를 사용하는 것에는 큰 차이가 없음을 밝힙니다. 

3. PIC 마이크로 프로세서는 무엇인가?

 이미 앞서 언급한 것 처럼 마이크로프로세서라는 것은 종류가 꽤 많이 있습니다. 우리가 쓰는 일반 PC도 인텔, AMD, VIA 등 각기 다른 종류의 CPU 제조업체가 있는 것 처럼 마이크로프로세서 또한 여러 회사마다 각기 다른 여러가지 프로세서를 제조하고 있습니다.

그 중 PIC는 Microchip사에서 제조하는 마이크로프로세서로서 PICxxxxxxxx 와 같은 이름으로 시작합니다.
PIC는 그 자체로도 종류가 많으며 간략하게 설명을 드리자면 다음과 같습니다.

PIC10 시리즈 - 극 소형 8비트 프로세서
PIC12 시리즈 - 베이스 8비트 프로세서 (일부 미드레인지)
PIC16 시리즈 - 미드레인지 8비트 프로세서 (일반적으로 많이 사용)
PIC18 시리즈 - 하이엔드 8비트 프로세서 (고급 성능 및 컨트롤러 내장)
PIC24 시리즈 - 16비트 프로세서
dsPIC30, 33 시리즈 - 16비트 dsp코어 내장 빠른 처리속도의 고급 프로세서
PIC32 시리즈 - MIPS 코어를 이용한 32비트 프로세서

기타 PIC14, PIC17도 있음(일부 제한적인 모델)

여기서 일단 모르는 용어는 가볍게 읽고 넘어가시거나..
궁금하시다면 인터넷에서 용어사전을 찾아보시면 될 것 같습니다. 

4. 8비트와 16비트, 32비트 그리고 MCU와 MPU

 보통 이런 프로세서를 처음 접하면 8비트 프로세서, MCU, MPU라는 말을 많이 접하게 됩니다. 먼저 MCU와 MPU는 Micro Controller Unit와 Micro Processor Unit의 약자로서 컨트롤 위주의 성향이 짙은가 연산 위주의 성향이 짙은가로 구분을 짓습니다. 여기서 언급하는 마이크로프로세서는 MCU라고 대부분이 인식을 하고 있기에 별다른 이유가 없다면 앞으로 마이크로 프로세서는 MCU라고 통칭하겠습니다.

그럼 8비트와 16비트, 32비트의 차이는?
 간단하게 한번의 명령어로 처리할 수 있는 처리단위 입니다.

좀 더 쉽게 풀어쓰자면..
8비트는 2진수로 11111111로서 10진수로는 0 ~ 255를 표현할 수 있습니다.
8비트 프로세서는 즉, 255를 넘는 수를 덧셈하거나 기타 연산을 할 때 한번의 명령어 사이클에 처리 가능하지 못하다는 말이됩니다. 그러나 16비트 프로세서는 65535까지 가능하므로 65535만 넘지 않는다면 그 이하의 수는 한번의 명령어 사이클에 처리가 가능하다는 의미가 됩니다.

5. 마이크로프로세서의 동작

먼저 간단하게 디지털 개념을 집고 넘어갑시다.
컴퓨터는 1과 0 밖에 몰라라는 말을 기억하시나요?

왜 컴퓨터는 2진수를 기본으로 사용할까요?
기본 디지털 개념은 간단합니다.

1 이면 전압이 인가되어 전류가 흐르고 0 이면 흐르지 않는다가 되고
논리로 참 아니면 거짓이 됩니다.

그럼 전압이란 것을 기준으로 논리 참(1)과 거짓(0)을 구분 짓겠습니다.

MCU의 동작 전압은 다양하지만.. 3.3V와 5V가 많이 사용됩니다.
그럼 여기서는 MCU 동작 전압을 5V라고 볼 때
전압이 인가되면 논리가 1이고 아니면 0이라고 했기 때문에..

여기에서 논리 로직은 5V 전압인가를 1로 보고 0V를 0이 됩니다. 

[그림 1] PIC16F84A 핀 다이어그램


자 위에는 16F84A라는 PIC의 한 종류이고 핀 배열을 나타낸 그림입니다.
핀 다리에 이것저것 많이 씌여 있는데 MCLR, VSS, VDD, OSC1/CLKIN, OSC2/CLKOUT 등은 차후에 설명하기로 하고 일단 RAx와 RBx를 봐주세요... 

위 PIC16F84A의 경우에는 실제적으로 우리는 RA0~4, RB0~7를 제어하거나 이용할 것입니다.

보통은 RA부분을 포트A(PORTA), RB부분을 포트B(PORTB)라고 합니다.
(보실 때 구분을 하기 쉽게 포트A는 분홍을 포트B엔 하늘색으로 표시하겠습니다.)

위 포트를 입출력(Input/Output)포트라고 부르거나 GPIO(General Purpose Input Output)포트라고 부릅니다.
입출력 포트라고 부르는 이유는 우리는 임의의 프로그램을 작성하여..
위의 I/O 핀을 입력이 가능한 핀(스위치나 센서를 연결할 때)으로 만들거나  출력이 가능한 핀(LED 불을 켜거나, 모터 등을 제어)으로 만들 수 가 있기 때문입니다.

일반적으로 입출력 핀은 어느 핀이던 상관없이 입출력을 사용자 임의대로 설정할 수 있습니다.

그럼 여기서 하나의 예를 들어보도록 하겠습니다.
(여기서 부터는 정신 바짝! 차리시고 천천히 음미하면서 읽으시길 바랍니다.)



[그림 2] 예시 구성도


 그럼 RA0 ~ 3에 우리는 스위치를 각각 연결했다고 봅시다.
그리고 만약 스위치가 눌리면 [그림 2]와 같이 전압원과 연결되어 5V의 전압이이 MCU로 흘러들어들어가게 될 것입니다. 
(위 그림은 예시를 위한 그림일뿐입니다.)

그리고 RB0~3에는 순서대로 빨강, 노랑, 녹색, 파랑색 불이 들어오는 LED 연결하여 회로구성을 했다고 가정해봅시다.
(참고로 RA4, RB4~7엔 아무것도 연결하지 않은 상태입니다.)

그리고 프로그램을 작성니다.

프로그램에서 먼저 RA0 ~ 3 부분은 스위치를 달았기 때문에 입력으로 설정하고..
RB0~3 부분은 출력으로 설정합니다.
 
그 다음에는 RA0핀을 조사하여 전압이 감지되면 RB0 핀에 전류(전압출력)가 흐르게 하고 다른 핀들도 RA1핀은 RB1핀에.. RA2핀은 RB2핀에.. RA3핀은 RB3핀에.. 위와 같이 매치가 되도록 프로그래밍을 합니다. 

그리고 프로그램을 모두 작성하면 컴파일 합니다.
문제없이 프로그래밍 되었다면 hex란 파일이 생성 될 것이고.. 우리는 이 hex 파일을 MCU 내부에 주입합니다.

참고!

프로그램 주입은 보통 프로그래머란 장비가 있습니다.. (직접 자작도 가능합니다.)
요즘 대부분의 MCU는 내부 롬이 플래시로 되어 있어.. 수만번 쓰기가 가능합니다.

 그렇게 프로그램 주입까지 완료가 되었으면, 동작을 위해서 전원을 켭니다. 그러면 RA0~3중 RA0핀에 연결된 버튼을 눌러봅니다. 그럼 RA0 핀은 전압이 인가되고 전류가 안흐르다가 흘렀으므로 논리적으로는 0에서 1로 값이 변했습니다.

마이크로 프로세서는 논리적으로 1이 되었음을 인지 합니다. 우리는 프로그램을 작성 시 스위치가 눌렀을 경우에 불이 켜지게 했으니.. RB0에 연결된 빨간 LED에 불이 들어 올 것 입니다.

간단하게 본다면 즉 RA0핀이 전압이 인가되어 변화(스위치가 눌렸음)가 생겼으니..
RB1의 핀에 전압 출력을 하여 전류가 흐르게 하여라 라고 명령한 것과 같게되는 겁니다.^^

MCU의 가장 간단한 사용법을 쉽게 생각해보면 RA0~4, RB0~7와 같은 입출력(I/O) 핀에 임의대로 어떻게 전압. 전류를 흐르게 하느냐 마느냐를 프로그래밍으로 제어하는거라고 생각하시면 되겠습니다.

이해가 되셨나요?
조금더 고급? 제어를 해본다면 RA0을 누르면 1초뒤에 불이 켜지고 꺼지게 한다던가..
RA1를 누르면 순차적으로 불이 켜지게 한다던가..
사용자 프로그래밍에 따라 얼마든지 제어를 할 수 있으며...
이런 기본적인 포트 제어를 통하여..
우리는 모든 전자 주변기기를 제어할 수 있게 되는 겁니다.

이번 포스트는 최대한 이해를 위한 포스트였는데..
제대로 설명을 했는지 모르겠습니다.
질문은 대부분 네이버 카페에서 해결하고 있으니, 모르는 부분은 카페에 질문을 해주시면 좋겠네요~

http://cafe.naver.com/micropic

그럼 이번 포스트는 여기까지 하겠습니다.
다음은 마프를 배우기 위해서 필요한 것들에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

Comment +8

  • soulbeam 2009.01.02 06:10 신고

    좋은 블로그군요. 공학을 전공했던 한 사람으로서, 이런 좋은 글들이 전자/컴퓨터 공학쪽에 많이 학생들이 관심을 갖게 되는 계기가 되었으면 좋겠군요. 앞으로도 꾸준한 블로깅 부탁드립니다....

  • 저는 전산학과를 졸업했지만 모니터를 벗어 나는 프로그램에 대한 욕심으로 8051 / AVR을 독학하고 있답니다.
    회로 이론에 대해서 하나도 아는게 없다 보니 이래저래 힘드네요 ^^

  • 필링이 2009.10.12 09:37 신고

    저도 컴퓨터공학과에 재학중이지만 임베디드쪽에 대한 관심만 많았던차에 조금이나마 알아갈수있을꺼같아좋네요^^
    정말감사드려요^^

  • 와 감사합니다 재밌네요~ 마이크로 초짜인 저에게도 쏙쏙들어옵니다^-^

  • 김신현 2010.01.04 12:23 신고

    감사합니다~ ㅜ_ㅡ 컴공 전공 하다 이번에 기울기 센서를 사용하려고 하니 정보가 하나도 없어 막막했는데..

    감사합니다~!

  • 이승철 2011.01.21 10:52 신고

    올해 전자과 3학년올라가는데 정말 이해가잘되네요 감사합니다!

  • BlogIcon jsh 2016.11.16 15:48 신고

    고양이님 질문 드리고 싶은게 있어서요 ..


 스타터분들께서 시작할 때 항상 부딛히는 문제나 트러블을 보자면 대부분 비슷 비슷한 문제를 겪는 것 같습니다. 가장 먼저 겪는 문제는 이쪽 분야에 아는게 없거나 또는 어디서 부터 어떻게 시작을 해야할지 모른다는 것이지요.. 그래서 제가 주로 사용하고 제가 운영하는 카페에서 작성하였던 가이드를 블로그에 수정하여 옮겨보고자 하였습니다.

 Micrcochip社의 PIC 프로세서를 이제 막 접해서 사용하거나 스터디를 하실 분들을 위한 초심자 가이드 입니다.

1. Microchip PIC란?

[그림 1] picMicro 시리즈

 (1) PIC(Peripheral Interface Controller) 개요 

 PIC란? Microchip社에서 개발한 RISC 프로세서로 내부에 롬과 램 및 컨트롤러를 탑재한 단일 마이크로프로세서입니다. 참고로 이와 같은 프로세서를 총칭하여 MCU(마이크로 컨트롤러 유닛)이라고 많이 부르며, PIC는 크게 8비트, 16비트, 32비트 계열로 제품군이 형성되어 있습니다. 8비트는 PIC10, 12, 14, 16, 17, 18 시리즈가 있으며, 16비트는 PIC24H, PIC24F, dsPIC30F, dsPIC33F 시리즈가 있고 32비트는 최근에 나온 것으로 현재 PIC32MX 계열이 있습니다.

 특히 8비트 제품군에서는 PIC10, 12는 소형 베이스 라인 PIC16은 미드레인지 PIC18은 하이엔드로 나뉘고, 16비트 제품군에서는 일반 컨트롤용 PIC24 시리즈와 DSP코어가 내장된 dsPIC 시리즈가 있습니다. (PIC14, 17은 특수하게 나왔던 디바이스로 현재는 찾아보기 힘듭니다.)

 (2) PIC 프로세서의 성능 및 장, 단점

 PIC의 일반적인 처리속도는(크리스탈, 레조레이터 사용 경우) 8비트 계열이 1 ~ 12MIPS, 16비트 계열이 30 ~ 40MIPS
32비트 계열이 최대 80 MHz, 1.53 DMIPS/MHz를 갖고 있습니다. 여기서 DMIPS는 Dhrystone Million Instructions Per Second의 약자로서 드라이스톤이라는 것은 프로세서의 종합적인 벤치마킹 기준입니다. MIPS라는 것은 각 프로세스마다 명령어 사이클에 상대적인 것이라 절대적일 수 없지만 대체로 PIC는 평균 이상의 처리속도를 보여주고 있습니다. 그리고 PIC의 철학(?)이 무조건 고성능 지향이 아닌 상황에 맞는 처리 능력과 용량을 갖는 프로세서를 지향하다 보니 ROM과 RAM 용량은 수 바이트 ~ 수 십K 정도로 다양하게 분포하고 있습니다. 

 이러한 PIC의 다양한 제품군은 프로세서 선택에 있어 어플리케이션에 따른 선택권이 있고, 각각 프로세서들간 핀호환이나 기타 컨트롤러가 비교적 호환이 잘 되는 편이라서 마이그레이션이 용이한 장점이 있습니다. 그리고 다른 회사와 달리 딱 한번 프로그래밍이 가능한 C 타입 양산용 디바이스가 있습니다. 

 PIC 학생들이 공부하기에도 부담이 없는 편이고, 마이크로칩 본사 홈페이지에서 샘플 신청이 가능하니 샘플을 신청하여 스터디 및 테스트 할 수 있습니다.

(2) PIC 중에서 자주 접할 수 있는 디바이스

 PIC 프로세서는 비교적 보급?이 잘 된 ATMEL社의 AVR 처럼 왠만한 전자부품 사이트에서 팔지 않으므로 접하기 힘든 프로세서중 하나였으나 최근 전자부품 사이트에서 구입이 용이해졌습니다. 이 중 처음 시작하시는 분들이 자주 보았을 만한 디바이스로는 PIC12F675, PIC16F84(A), PIC16F877(A), PIC18F452 정도입니다. 위에 열겨한 디바이스의 공통점이라면 8비트 계열의 베이스, 미드레인지, 하이엔드 부분에서 평균적인 성능을 보이는 디바이스들 입니다. 다시 말하자면 General Purpose(일반적인 목적용 - 기본 디바이스)인 것이죠, 이 중 스타터 분들께는 최소 PIC16F877A 정도로 시작을 하시는 편이 좋습니다. 국내에선 책도 많이 발간된 PIC16F84A가 있긴 하지만 솔직히 너무 오래된 프로세서이고 기능이 적으므로(어느 정도 스터디하면 금새 밑천이 다 드러나는?) 시작은 PIC16F877A 부터 시작하시고 어느정도 익히셨으면 PIC18 시리즈 그 다음에 16비트 계열 순으로 접하시는 것이 도움이 될 것 같습니다. 그 이유는 상위로 갈 수록 같은 내부 컨트롤러라도 설정 및 개념이 조금씩 확장되기 때문입니다. 간단히 말해 PIC16, 18, dsPIC에서 SPI와 같은 동일한 컨트롤러를 내장하고 있더라도 상위 모델에선 하위 모델보다 세부설정이 가능합니다.

(3) 피해야 할 것들

 커뮤니티에서 간혹 PIC 시리즈 중에 PIC16F가 아닌 PIC16C 계열을 판매하거나 초보에게 좋은 디바이스라며 추천하는 사람이 있는데, 대부분 구형 프로세서가 많은 편이고 해당 C 타입은 OTP(one-time programmable)이라고 하여 딱 한번 밖에 프로그래밍이 가능한 디바이스이니 무턱대고 구입해서 낭패를 보지 마시길 바랍니다. 


2. 컴파일러와 개발 툴 및 개발 장비

2.1 개발환경 
 
(1) MPLAB IDE


[그림 2] MPLAB IDE 실행화면


 MPLAB IDE는 Microchip社에서 제공하는 무료 IDE 입니다. IDE란 통합 개발 환경(Intergrated Developement Environment)의 약자로 MPLAB IDE는 컴파일러가 아닌 코드 작성 및 컴파일을 도와주는 통합 개발 환경입니다. MPLAB IDE는 PIC 관련 컴파일러와 대부분 연동 사용 가능하며, 시뮬레이션 기능, 롬 및 램 사용량 확인, 상용 RTOS 및 시뮬레이션과 같은 서드 파티 툴과 연동을 통하여 다양한 기능을 수행할 수 있습니다. 단, MPLAB IDE를 사용하면서 주의할 점은 MPLAB IDE에서는 유니코드 관련 언어 지원이 미비하여, 윈도우 계정이 한글로 되어 있거나 프로젝프 파일 또는 경로에 한글이 있을 경우 정상 동작을 하지 않으니 꼭 유의하시어 윈도우즈 계정을 영문으로 사용하시길 바랍니다. MPLAB IDE에 자세한 기능 설명 및 다운로드는 아래 링크를 참고 하시길 바랍니다. 

관련 홈페이지:
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en019469&part=SW007002 

간단한 사용 방법:
http://cafe.naver.com/micropic/59 (가입필요)


2.2 컴파일러 

(1) MPASM, MPASM30, MPASM32

  MPLAB IDE 설치 시 자동으로 설치되는 PIC용 어셈블리어 컴파일러입니다. 순서상으로 8비트, 16비트, 32비트용이며, 어셈블리어로 프로그램 작성 시 해당 디바이스에 맞게 컴파일러를 선택하시면 됩니다. 

(2) MPLAB C18, C30, C32

 Microchip社에서 제작한 PIC 전용 C언어 컴파일러 입니다. C18은 PIC18 시리즈 전용이며, C30은 16비트 계열, C32는 32비트 계열을 지원합니다. 이 컴파일러는 MPLAB IDE와 연동하며 사용하며, 보통 다른 컴파일러와 달리 링커 스크립트라고 하는 디바이스별 기본 설정이 되어있는 파일을 필요로 합니다.(C32는 제외) 그러므로 컴파일 시 MPLAB IDE 프로젝트에 꼭 포함시켜야 하며, 링커 스크립트 수정을 통하여 디바이스에 대한 컴파일러 설정을 변경해줄 수 있습니다. 위 컴파일러는 스튜던트 버젼이 무료로 제공되며, C18과 C30은 60일은 정품과 동일 그 이후는 옵티마이징 레벨이 떨어지는 버젼이며, C32는 코드 제한이 있는 무료 버전으로 제공되고 있습니다. 

관련 홈페이지:
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=81

(3) CCS-C


[그림 3] CCS-C

 CCS社에서 제작한 C 컴파일러로 Microchip社에서 나온 컴파일러 외 양대산맥(?)중 하나 입니다. CCS-C는 PCB, PCM, PCH, PCD로 나누어 최근 출시된 32비트 계열을 제외한 대부분 PIC 디바이스를 지원합니다. 그 중 PCB는 8비트 계열 중 베이스라인을 지원하는 컴파일러로 PIC12, 16(일부)를 지원하며, 무료로 MPLAB IDE와 함께 제공되고 있습니다. CCS-C는 다른 컴파일러와는 달리 자체적으로 라이브러리를 제공하여, PIC 내부 컨트롤러를 쉽게 사용할 수 있으며, 어느 디바이스를 막론하고 동일한 라이브러리 함수 명령어로 내부 컨트롤러를 설정하고 제어 할 수 있다는 큰 장점이 있습니다. 이러한 특성으로 인해 결과물을 빠르게 작성할 수 있는 컴파일러이고 가격도 다른 컴파일러에 비해 저렴한 장점이 있습니다. 다만, 몇몇 버그성 오류로 인해 사용자 선호도가 약간 극과 극으로 나뉘는 경향이 있지만 빠른 업데이트를 보여주고 있습니다.

관련 홈페이지: http://ccsinfo.com

(4) HiTECH-C


[그림 4] HiTECH-C

 
 Hi Tech社에서 제작한 C 컴파일러로 CCS-C와 양대산맥에 있는 컴파일러입니다. PIC 전 시리즈 컴파일러를 제공하고 있고, 각각 계열별로 컴파일러가 나뉘어 있습니다. CCS-C처럼 특별한 기능이나 특징은 없지만 PIC 컴파일러 중 안정성이 뛰어난 편이라 많은 개발자들이 선호하는 컴파일러이기도 합니다. 마이크로칩에서 제공하는 예제 코드 중에서 HiTECH-C 코드도 많은 편인점을 고려할 때 마이크로칩사에서도 서드 파티 컴파일러중 가장 신뢰하는 컴파일러가 아닐까 생각이 듭니다. MPLAB C 시리즈와 HiTECH C는 비슷해서 코드도 일부만 수정하면 거의 호환이 잘 되는 편입니다.

관련 홈페이지:
http://www.htsoft.com


2.3 개발툴

(1) PICkit2 & 3, ICD2 & 3, Real ICE


[그림 5] Microchip社 개발툴


 Microchip社에서 제공하는 대표적인 PIC용 프로그래머 및 디버거로써 가장 일반적으로 많이 사용되는 툴입니다. 이 중 ICD2(또는 ICD3)가 가장 많이 사용되고 있으며, 모두 USB 인터페이스로 동작합니다. 위의 툴을 기능순으로 나열해보면 PICkit 시리즈 -> ICD 시리즈 -> Real ICE 순이며, 각각 특별하게 기능차이가 큰 것은 아니고 디버그의 능력 및 내부 롬 프로그래밍 속도 차이에 기인합니다. 예를 들어, ICD시리즈는 모든 디바이스 디버그가 가능하지만 Real ICE 보다 디버그 능력(하드웨어 브레이킹 포인트 갯수 등)이 떨어집니다. 스타터 분들께는 심플한 PICkit 시리즈 정도로 충분하며 최근에 업데이트로 32비트 디바이스도 지원하게 되었습니다. 일반적으로 PICkit나 ICD 정도면 새로운 디바이스가 나올 때 마다 내부 프로그램 등이 업데이트가 되기 때문에 향후 지속적으로 사용이 가능합니다.

(2) 공개 개발 프로그램 및 툴

 IC-Prog

 PIC 롬라이팅 프로그램으로 많이 사용되는 프로그램입니다. 특히 JDM 프로그래머와 함께 PIC16F84A, PIC16F877A 롬 프로그래밍에 많이 사용하는 프로그램이 아닐까 싶습니다. 단, 지원하는 디바이스가 PIC16 및 PIC18 일부 디바이스만 지원하며 처음 시작하시는 분들이 사용하기에 간편한 프로그램 입니다.

관련 홈페이지: http://www.ic-prog.com
사용방법: http://cafe.naver.com/micropic/5


WINPIC

 다양한 디바이스를 지원하는 PIC 롬라이팅 프로그램입니다. 그외 다양한 프로그래머를 지원하고 프로그래머에 관한 설정을 세세히 할 수 있기 때문에 공개 프로그램중 활용성이 높은 프로그램입니다.

관련 홈페이지: http://freenet-homepage.de/dl4yhf/winpicpr.html
사용방법: http://cafe.naver.com/micropic/150


PICer

 일본의 Y.Onodera라는 분이 제작한 프로그램 입니다. 패러럴 포트를 사용하며, 전용 프로그래머 회로도와 같이 공개한 프로그램 입니다. 비교적 많은 PIC 디바이스를 지원하며, 현재 USB 버젼으로 새로 개발 중인데 공개로 할 지 미공개(라이센스?)로 할 지 고민하시는 것 같습니다. 만약 USB 버젼을 공개로 내놓을 경우(하드웨어의 경우 FT232를 쓴 버젼입니다.) 16비트의 dsPIC까지 지원 예정이니 심플하고 성능이 훨씬 좋은 프로그램을 기대해봐야겠습니다.

관련 홈페이지: http://einst.hp.infoseek.co.jp
일어번역: http://j2k.naver.com/j2k_frame.php/korean/einst.hp.infoseek.co.jp/PICer/PICer4.html
사용방법: http://cafe.naver.com/micropic/6


PIC-PG1, PIC-PG2, PIC-PG3

 올리멕스社에서 공개한 프로그래머로 PIC-PG1의 경우 제가 아래 링크로 소개한적이 있습니다. 이중 PG1과 PG2는 시리얼 방식이고 PG3는 패러럴 방식으로 비교적 간단한 부품으로 롬라이터 기기를 제작해볼 수 있습니다. PICkit2나 ICD2의 구입이 어려우신분들은 아래의 홈페이지에서 해당 회로도를 참고하여 제작해보시길 바랍니다.

관련 홈페이지: http://www.olimex.com/dev/index.html
사용방법: http://cafe.naver.com/micropic/7


3. PIC 특징 및 사용상 유의할 점

(1) PIC 입출력 설정

 PIC의 포트 입출력은 TRISx 레지스터 설정을 통해 이루어 집니다. 입출력 설정이야 0 또는 1로 하니까 특별할 것은 없지만 요로코롬 설명하는 이유는 AVR 쓰시는 던 분들 때문인데, 입출력 설정이 AVR과는 반대이기 때문입니다. PIC에서는 포트 입출력 설정시 AVR과 반대로 0은 출력, 1은 입력 입니다. 쉽게 외우는(?) 방법은 '0'utput과 '1'nput이라고 외우는 것이지요~ 혼동하지 마시길 바랍니다.

(2) SPI 모듈 핀 설정

 PIC에서 SPI 모듈을 사용하기 위해선 해당 핀을 입출력 설정을 해줍니다. SDO(MSIO) 핀은 출력으로 SDI(MOSI)는 입력으로 먼저 설정을 해주어야 합니다. 그런데 또 요로코롬 설명하는 이유는 AVR과 SPI 핀의 연결방법이 다르기 때문입니다. 아래 그림을 일단 살펴보도록 합니다.


[그림 6] ATMEGA128 SPI 모듈



[그림 7] PIC dsPIC33FJ256GP710 SPI 모듈


 [그림 6, 7]에서 푸른색으로 칠한 부분을 잘 보시면, AVR은 같은 핀끼리 PIC는 크로스 연결을 한 것을 볼 수 있습니다. 이는 AVR에서는 SPI 설정 시 AVR MCU가 마스터냐 슬레이브냐에 따라 입출력 방향이 달라지기 때문이고, PIC는 마스터, 슬레이브에 관계없이 SDO(MISO)는 데이터 출력, SDI(MOSI)는 데이터 입력으로만 동작 되기 때문입니다. 기존 AVR 사용자 분들 께서는 혼동하지 마시고 데이터 시트를 꼭 확인하시길 바랍니다.

4. 트러블 슈팅 가이드 및 FAQ

(1) 프로그램 및 컴파일러 관련

Q. MPLAB IDE를 실행하면 로고만 뜨고 바로 꺼져 버립니다.

A. MPLAB IDE는 한글을 제대로 지원하지 않습니다. XP 사용자 계정이 한글일 경우 실행이 안되는 경우가 있습니다. XP 계정을 영문으로 수정해주세요.

Q. MPLAB IDE에서 파일을 찾을 수 없다고 나오면서 컴파일이 되지 않습니다.

A. MPLAB IDE에서는 한글을 제대로 지원하지 않습니다. 프로젝트 및 소스 파일이 한글이거나 또는 경로에 한글이 들어가 있으면 안됩니다. 영문으로 변경해주세요. 예) c:\프로젝트\test.mcp (x)

Q. MPLAB IDE에서 C18 또는 C30, C32의 라이브러리 및 인클루드 헤더 파일을 찾을 수 없다고 나오면서 컴파일이 되지 않습니다.

A. C18 또는 C30, C32의 설치 경로를 먼저 확인해주시고, 메뉴 - Project - Set Language Tool Location을 선택하여 해당 컴파일러의 위치나 라이브러리 디렉토리 위치를 수동으로 설정해주세요.

Q. MPLAB IDE에서 C18 또는 C30 컴파일러의 위치를 설정해주었는데, 라이브러리를 찾을 수 없다고 나오면서 컴파일이 되지 않습니다.

A. MPLAB C에서는 특별하게 링커스크립트라는 파일이 필요합니다. 해당 컴파일러의 설치 폴더에서 lnk 또는 gld 라는 확장자를 가진 파일이 있습니다. 해당 디바이스와 동일한 이름을 갖고 있는 파일을 프로젝트에 추가시켜주세요.

Q. C18에서 큰 용량의 배열 변수를 선언할 수 없습니다. 어떻게 해야하나요?

A. 이럴경우엔 링커스크립트를 수정해주어야 합니다. 만약을 위해서 링커스크립트를 프로젝트 폴더에 복사해서 프로젝트에 추가하여 사용하시길 바라구요 아래와 같이 변경해주시면 해당 크기 만큼 배열 변수를 선언할 수 있습니다.

예) PIC18F4550

#pragma
udata bigdata
u08 buffer[512];
#pragma udata

먼저 buffer[512]와 같이 대용량 변수 취급 시 필요한 작업으로 먼저 #pragma udata bigdata 같이 섹션을 만들어 줍니다.
여기서 udata 정의되지 않은 램데이터를 뜻하고 bigdata는 임의로 정한 이름입니다.

<변경 전 PIC18F4550 링커스크립트>

// File: 18f4550.lkr
// Sample linker script for the PIC18F4550 processor

LIBPATH .
FILES c018i.o
FILES clib.lib
FILES p18f4550.lib

CODEPAGE   NAME=vectors    START=0x0            END=0x29           PROTECTED
CODEPAGE   NAME=page       START=0x2A           END=0x7FFF
CODEPAGE   NAME=idlocs     START=0x200000       END=0x200007       PROTECTED
CODEPAGE   NAME=config     START=0x300000       END=0x30000D       PROTECTED
CODEPAGE   NAME=devid      START=0x3FFFFE       END=0x3FFFFF       PROTECTED
CODEPAGE   NAME=eedata     START=0xF00000       END=0xF000FF       PROTECTED
ACCESSBANK NAME=accessram  START=0x0            END=0x5F

DATABANK   NAME=gpr0       START=0x60           END=0xFF
DATABANK   NAME=gpr1       START=0x100          END=0x1FF
DATABANK   NAME=gpr2       START=0x200          END=0x2FF

DATABANK   NAME=gpr3       START=0x300          END=0x3FF
DATABANK   NAME=usb4       START=0x400          END=0x4FF          PROTECTED
DATABANK   NAME=usb5       START=0x500          END=0x5FF          PROTECTED
DATABANK   NAME=usb6       START=0x600          END=0x6FF          PROTECTED
DATABANK   NAME=usb7       START=0x700          END=0x7FF          PROTECTED
ACCESSBANK NAME=accesssfr  START=0xF60          END=0xFFF          PROTECTED
SECTION    NAME=CONFIG     ROM=config
STACK SIZE=0x100 RAM=gpr3

 변경전 내용입니다. 위에서 gpr1, gpr2 영역을 합치면 512바이트 크기나 나오므로 합쳐서 큰 램 영역으로 선언을 해주도록 하겠습니다. 

<변경 후 PIC18F4550 링커스크립트>

// $Id: 18f4550.lkr,v 1.3 2004/08/23 18:08:22 curtiss Exp $
// File: 18f4550.lkr
// Sample linker script for the PIC18F4550 processor

LIBPATH .
FILES c018i.o
FILES clib.lib
FILES p18f4550.lib

CODEPAGE   NAME=vectors    START=0x0            END=0x29           PROTECTED
CODEPAGE   NAME=page       START=0x2A           END=0x7FFF
CODEPAGE   NAME=idlocs     START=0x200000       END=0x200007       PROTECTED
CODEPAGE   NAME=config     START=0x300000       END=0x30000D       PROTECTED
CODEPAGE   NAME=devid      START=0x3FFFFE       END=0x3FFFFF       PROTECTED
CODEPAGE   NAME=eedata     START=0xF00000       END=0xF000FF       PROTECTED
ACCESSBANK NAME=accessram  START=0x0            END=0x5F

DATABANK   NAME=gpr0         START=0x60           END=0xFF
DATABANK   NAME=largebank       START=0x100          END=0x2FF  PROTECTED
DATABANK   NAME=gpr3       START=0x300          END=0x3FF
DATABANK   NAME=usb4       START=0x400          END=0x4FF          PROTECTED
DATABANK   NAME=usb5       START=0x500          END=0x5FF          PROTECTED
DATABANK   NAME=usb6       START=0x600          END=0x6FF          PROTECTED
DATABANK   NAME=usb7       START=0x700          END=0x7FF          PROTECTED
ACCESSBANK NAME=accesssfr  START=0xF60          END=0xFFF          PROTECTED
SECTION    NAME=CONFIG     ROM=config
SECTION NAME=bigdata RAM=largebank
STACK SIZE=0x100 RAM=gpr3

 위처럼 gpr1과 gpr2 영역을 하나로 합쳐서..
largebank라는 임의의 이름을 지어주고 큰 영역으로 만듭니다. 그리고 하단에 섹션을 아까 변수 선언 시 임의로 정했던 bigdata로 설정해줍니다. 그러면 buffer 변수는 앞으로 위에 largebank로 설정 된 램 영역에 위치하게 됩니다. 

(2) 개발 툴 관련

Q. ICD2 사용 시 ICD0019: Communications:  Failed to open port: (Windows::GetLastError() = 0x0, '작업을 완료했습니다.')라는 메세지가 나오면서 동작 하질 않습니다.

A. 위의 메세지는 ICD2를 사용하는 USB 포트를 중복 접속할 때 생기는 오류로 간단하게 해볼 수 있는 방법으로는 프로그래머를 none으로 놓고 ICD2를 연결 해제한 후 다시 연결하고 ICD2를 선택하여 정상동작하는지 확인 하는 방법입니다. 자세한 사항은 아래 링크를 참고해주세요. http://cafe.naver.com/micropic/247

Q. PICkit2를 사용하는데 MPLAB IDE에서 컴파일 후 프로그래밍 하면 디바이스가 동작이 잘 되는데, PICkit2 전용 프로그램으로 hex 파일을 라이팅 하면 디바이스가 정상동작 하지 않습니다.

A. hex 파일에 건피그레이션 비트 설정이 포함되지 않아서 hex 파일만 라이팅 하면 정상 동작하지 않는 것입니다. 그러나 MPLAB IDE에서 라이팅 시에는 정상 동작하는 이유는 MPLAB IDE에서 라이팅을 하게 되면 컨피그레이션 비트 설정을 포함하여 롬 라이팅을 시도하기 때문입니다. 이럴 때는 일단 먼저 컴파일 후 메뉴 - File - Export.. 를 선택하여 컨피그레이션 비트 내용을 포함하여 hex 파일을 내보내기를 하고 PICkit2 전용 프로그램으로 그 내보낸 hex 파일을 라이팅하면 정상 동작 될 것 입니다.

(3) 하드웨어 관련
(4) 기타



< Revision >

2008.12.27 이전 - PIC32 추가, ICD3, Pickit3 내용 추가
2008.12.27 DMIPS 내용 수정 및 추가
2009.01.16 전반적인 내용 수정 및 추가

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