PIC16F887 - TMR1 et son LP oscillator

[Toufinet]

Bonjour à tous,

Alors voilà, je cherche la meilleure des solutions pour réaliser ( en gros ), une horloge à l'aide du 16F887.

Je dois à tout prix minimiser la consommation du système global, c'est pourquoi dans un premier temps je configure le PIC avec le LFINTOSC à 31KHz.

Première question : si mon PIC est cadencé à 31KHz, et que j'entre 32,768KHz sur le Timer 1, y-aura-t'il des problèmes ? La réelle question est en fait : es-ce que le Timer 1 est synchronisé avec le PIC lui-même, où es-ce un module à part ?

Autre chose : j'ai remarqué dans la datasheet, que le 16F887 a un "built-in 32,768KHz crystal oscillator" ... mais vraiment très peu d'info sur ça. Quelqu'un l'aurait déjà utilisé ? Le quartz est-il vraiment "built-in", ou bien es-ce juste les portes inverseuses et résistances ?

C'est la première fois que je trouve la doc de microchip un peu floue !

Merci pour vos infos
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[invitef26bdcba]

Salut,

si mon PIC est cadencé à 31KHz, et que j'entre 32,768KHz sur le Timer 1, y-aura-t'il des problèmes ? La réelle question est en fait : es-ce que le Timer 1 est synchronisé avec le PIC lui-même, où es-ce un module à part ?

Oui, c'est un problème :
Timer1 cadencé plus vite que l'oscillateur programme, donc, incompatible...
Ouvre le datasheet aux spécifications électriques (table 15-4), c'est indiqué le minimum possible entre clK prog et clk timer1.

Pour la synchro des deux oscillateurs, c'est toi qui décide avec la config du timer1...

David.

[invitef86a6203]

Première question : si mon PIC est cadencé à 31KHz, et que j'entre 32,768KHz sur le Timer 1, y-aura-t'il des problèmes ? La réelle question est en fait : es-ce que le Timer 1 est synchronisé avec le PIC lui-même, où es-ce un module à part ?

En lisant le datasheet.
Il semblerait que les 3 solutions soient possibles
1)le timer est piloté par le quartz du pic , on ne peut pas faire un timer avec une fréquence plus grande.
En plus il faut compter quelques cycle pour gérer l'int
un cycle est la fréquence quartz /4
Si l'on a un minimum de 10 instructions ça fait 40 coups d'horloge.

2) le "built-in" quartz est activé par T1OSCEN et indépendant du quartz ou RC du pic
La remarque du nombre de cycles est toujours valable il faudra une division minimum suffisante.

3) T1CK est relié au timer1, la fréquence est externe.

Autre chose : j'ai remarqué dans la datasheet, que le 16F887 a un "built-in 32,768KHz crystal oscillator" ... mais vraiment très peu d'info sur ça. Quelqu'un l'aurait déjà utilisé ? Le quartz est-il vraiment "built-in", ou bien es-ce juste les portes inverseuses et résistances ?

"built-in 32,768KHz crystal oscillator"
la phrase est tout a fait clair !
oscillateur à quartz intégré.

(41291D.pdf)

[invite_P89]

LU
LE TMR1 peut fonctionner dans trois modes differents:
1 timer Synchrone(horloge interne)
2 compteur Synchrone(horloge externe)
3 compteur Asychrone (horloge externe)

par TRM1CS et T1SYNC donc pour toi 3 cas

à bientôt

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef26bdcba]

Ouvre le datasheet aux spécifications électriques (table 15-4)

Ce n'est pas le bon datasheet que j'ai ouvert, voici la correction qui ne change rien au problème, c'est impossible d'avoir un timer1 plus rapide que TCY :
Ouvre le datasheet aux spécifications électriques (table 17-5) du ds41291D

David.

[invitef86a6203]

paragraphe 6.2
T1CON sélection le clock/4 ou le T1CK1 pin
et
T1OSCEN Select le "built in"

sans parler du mode capture...

c'est impossible d'avoir un timer1 plus rapide que TCY :

Oui, si le clock n'est pas au moins 4x le 32khz , le résultat n'est pas sur...
je dirais 1Mhz serait bien, 200khz mini , il vaux mieux utiliser le mode sleep pour économiser l'énergie.

[invite9d3f5cd9]

1e viens de visiter la fiche technique du PIC 16F887.
Le schéma du TIMER1 à la section 1 nous permet de s'assurer que la fréquence qu'on peut injecter sur la broche T1CKI peut avoir n'importe quelle fréquence. 10 Hz par exemple ou 10 MHz. Quand T1CKI est une fréquence beaucoup plus grande que celle utilisée par le processeur TOSC, Il faut ne pas la synchroniser avec celle-ci et mettre 1 pour T1SYNC.

[invite9d3f5cd9]

Il y a quelques fautes
Je viens de visiter la fiche technique du PIC 16F887.
Le schéma du TIMER1 à la section 6 nous permet de s'assurer que la fréquence qu'on peut injecter sur la broche T1CKI peut avoir n'importe quelle fréquence. 10 Hz par exemple ou 10 MHz. Quand T1CKI est une fréquence beaucoup plus grande que celle utilisée par le processeur TOSC, Il faut ne pas la synchroniser avec celle-ci et mettre 1 pour T1SYNC.

[RISC]

Toufinet,

Quelques commentaires sur tes questions :

1/ Oscillateur 32.768kHz intégré
Ce serait génial...mais ca n'existe pas dans les microcontrôleurs. La description est effectivement tendancieuse. Ce qui est intégré c'est l'oscillateur (les portes logiques avec la contre-réaction pour faire osciller le quartz EXTERNE).

2/ Problème de synchronisation avec l'horloge interne :
Le TIMER1 a une caractéristique très particulière que n'ont pas les autres timers : il peut fonctionner alors que l'horloge principale est arrétée et réveiller le micro. C'est le seul qui peut faire cela.
La raison est qu'il existe un mode "BYPASS".

Regarde la figure 6-1 page 67 de la dernière datasheet du PIC16F887 :
http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/41291D.pdf

Tu verras, comme l'a dit XOUIRAM, que le bit T1SYNC permet de court-circuiter le mode sleep et d'avoir le timer qui tourne même quand tout le reste est arrété. C'est fait pour cela ;=)

3/ oscillateurs RC intégrés (voir page 61, figure 4-1) :
Tu as a ta disposition 2 oscillateurs intégrés :
a/ le LF INTOSC (Low Frequency Internal oscillator)
b/ le HF INTOSC (High Frequency Internal oscillator)
Respectivement 31250Hz et 8MHz.

Personnellement, je te conseille de choisir le 8MHz. J'ai déjà lu du point de bilan énergétique qu'il vaut mieux aller vite et moins longtemps que plus lentement plus longtemps.

a+

PS : n'oublie pas que pour une horloge le quartz 32768Hz a une dérive relativement importante (erreur de qq mn sur un mois (refais le calcul exact)...de l'ordre de 50 ppm à cause de son comportement en température. Si tu fais un exemplaire unique, prévois un condensateur variable en parallèle sur une des 2 capas du 32768Hz. Tu pourras ainsi l'ajuster avec un fréquencemètre pour réduire (à température ambiante) la dérive...

[invitef26bdcba]

Salut,

En annexe, le tableau 17-5 du PIC16F887 :

Pour le timer1, c'est minimum 1TCY + 40ns...
C'est logique, sinon il y a perte d'info en provenance du timer1.

David.

[invite_P89]

LU
Je ne vois pourquoi on ne peut pas uiliser TMR1 sur F que l'on veut en mode ASYNCHRONE c'est le role de T1SYNC.

Le fonctionnement en mode 3 est la pour cela .
Mais je dois me répeter lol.

[invitef86a6203]

Regarde la figure 6-1 page 67 de la dernière datasheet du PIC16F887 :

Oui , il semblerai que le quartz n'est pas à l'intérieur.
D'ailleurs pourquoi , il y aurait 2 pins utilisées.
On peut alors se poser la questions comment le câbler?
juste un quartz ?
ou avec des capas ?
une résistance ?
Aucun schéma !
pas de doc annexe chez Microchip ! (enfin pas trouvé)

Cela mériterait de leur poser la question.

pour la fréquence du quartz supérieur à mon avis cela dépend de la division du timer1 , il faut que µc ai le temps de traiter entre 2 int.
Quant à la prise en compte de l'int elle se fait après division donc si la division est bonne il aura le temps de la gèrer.
Je pense à l'AN fréquencemètre qui compte jusqu'a 50mhz avec un quartz clock à 4mhz.

Mais je suis du même avis que Risc , il vaut mieux aller vite et se mettre en sleep

[RISC]

Salut,

En annexe, le tableau 17-5 du PIC16F887 :

Pour le timer1, c'est minimum 1TCY + 40ns...
C'est logique, sinon il y a perte d'info en provenance du timer1.

David.

David,

Ce que tu dis est vrai...uniquement pour une horloge externe en mode synchrone (broche T1CKI) et non pas l'oscillateur 32kHz externe (broches T1OSI et T1OSO). En mode asynchrone (le mode qui nous intéresse), la specification est de 60ns pour T1CKI.
En mode asynchrone avec un quartz 32kHz , je ne vois pas de restrictions...

Il semble tout à fait possible d'utiliser comme oscillateur principal le 31kHz intégré (LF INTOSC) et pour le timer1, le 32.768kHz.
(lire cependant le paragraphe sous ATTENTION ci-dessous).

Donc, si on reprend le cahier des charges d'origine, on doit avoir une interruption toutes les secondes, ce qui ne pose aucun problème car le TIMER1 est sur 16bits (32768 Hz / 32768 = 8000h).

Donc toutes les secondes, il y a une interruption qui réveille le micro.

Le point à vérifier est que la routine de traitement de l'horloge (MAJ des secondes, minutes,....) + autres traitements du programme principal durent moins longtemps qu'une seconde, sachant que Tcy = 130us pour Fosc=31000Hz (LF INTOSC).

Mon conseil reste cependant d'utiliser le HF INTOSC.

Au niveau conso, le plus est de faire des essais et de changer la source de fréquence au niveau de l'oscillateur principal (c'est également possible).

!!! ATTENTION !!!!
Il existe une limitation sur le TIMER1 dans la plupart des PIC16 et PIC18 qui fait que l'utilisation de l'oscillateur LF INTOSC est dans la pratique impossible.

Voir l'errata sheet associé :
http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/80329a.pdf

Pour ceux qui ont déjà eu des problèmes avec des horloges temps-réel qui dérivent fait à partir du timer1, c'est probablement la source de leur problèmes...

Ma recommandation :
* oscillateur 32.768kHz EXTERNE pour le TIMER1 (je confirme encore une fois que l'oscillateur n'est pas intégré. J'ai déjà utilisé ce PIC dans ce mode donc j'ai aucun doute la-dessus...). La doc n'est effectivement pas claire sur la connection de l'oscillateur 32.768kHz pour le timer1 (cela dépend essentiellement du fabricant du quartz). Cependant, Microchip montre figure 4-3 page 64, comment connecter un 32.768kHz sur l'oscillateur principal.

La méthode la plus correcte est de regarder les spécifications électriques des broches T1OSI et T1OSO (niveaux de tension Vih et Vil) pour déteminer le type de circuit externe (2 capas ou 2 capas + resistance série). Typiquement des 22pF sont utilisés mais encore une fois vérifier la spécification du quartz utilisé...


* oscillateur principal = HF INTOSC (autre gros avantage, le temps de redémarrage garanti est de 11us MAX sous 5V !!!)
* utilisation du mode SLEEP ou seul le timer tourne avec interruption toutes les secondes

a+

PS :voir aussi la note 1 page 64 avec plusieurs notes d'applications sur les oscillateur 32.768kHz.
La doc est finalement pas si incomplète que cela ;=)

[invitef26bdcba]

Salut Risc,

Oui, je ne discute pas ton dernier post, mais il me semble où alors je lis mal que Toufinet veut faire fonctionner l'oscillateur interne ET le timer1 ensemble :

si mon PIC est cadencé à 31KHz, et que j'entre 32,768KHz sur le Timer 1, y-aura-t'il des problèmes ?

Donc, d'après ce que je comprends, il voudrait travailler avec l'horloge programme à 31Khz et entrer sur le timer1 32Khz pour sa base de temps(horloge) et c'est là que ça coince...

Maintenant, si c'est un simple basculement de l'horloge programme, il n'y evidemment pas de restriction particulière.

David.

[invitef26bdcba]

Après un test en réel sur un 18F2431 (125Khz horloge programme et 10mhz signal carré sur T1CK), le timer1 compte effectivement correctement avec une base plus rapide que TCY en mode Asynchrone. En mode synchrone le timer1 perd les pédalles; ce qui est logique...

En mode asynchrone, le timer1 perd aussi les pédalles si je recharge le timer1 avec une valeur trop juste par rapport au TCY programme, et on ne sort plus de l'int car le comptage est plus rapide que le rechargement du timer1.

David.

[invitef86a6203]

Typiquement des 22pF sont utilisés mais encore une fois vérifier la spécification du quartz utilisé...

Il semblerait que cette valeur soit variable selon le matériel.
J'ai personnellemnt eu des problèmes avec des quartz 20mhz sur des pic16F877 qui pédalaient plus vite que 20mhz (et pas sur toute les cartes) de façon aléatoire bien sur.
Le fait d'augmenter les capas, le problème a disparu.

Pour le schéma , il s'agit de l'oscillateur à quartz de l'horloge pic , pas de celui du timer1.
Le schéma avec la porte inverseuse est idem, on peut en déduire que c'est pareil...
Ils auraient pu l'écrire, car il reste toujours un petit doute.

[RISC]

Donc, d'après ce que je comprends, il voudrait travailler avec l'horloge programme à 31Khz et entrer sur le timer1 32Khz pour sa base de temps(horloge) et c'est là que ça coince...

C'est aussi ce que j'ai compris :

Il semble tout à fait possible d'utiliser comme oscillateur principal le 31kHz intégré (LF INTOSC) et pour le timer1, le 32.768kHz.
(lire cependant le paragraphe sous ATTENTION ci-dessous).

En mode asynchrone, le timer1 perd aussi les pédalles si je recharge le timer1 avec une valeur trop juste par rapport au TCY programme, et on ne sort plus de l'int car le comptage est plus rapide que le rechargement du timer1.
David.

On est d'accord, c'est ce que j'ai mentionné dans mon post précédent :

Le point à vérifier est que la routine de traitement de l'horloge (MAJ des secondes, minutes,....) + autres traitements du programme principal durent moins longtemps qu'une seconde, sachant que Tcy = 130us pour Fosc=31000Hz (LF INTOSC).

Bien lire le point !!! ATTENTION !!! de mon post précédent : l'erratasheet mentionne clairement que la manipulation du timer1 doit se passer après l'incrément du TIMER1L. Il faut donc pouvoir exécuter plusieurs instructions pendant une demi-période (15us) ce qui exclut totalement l'utilisation de l'horloge 31kHz interne dans le cas qui nous intéresse...

a+

[invited006488b]

Il semblerait que cette valeur soit variable selon le matériel.
J'ai personnellemnt eu des problèmes avec des quartz 20mhz sur des pic16F877 qui pédalaient plus vite que 20mhz (et pas sur toute les cartes) de façon aléatoire bien sur.
Le fait d'augmenter les capas, le problème a disparu.

Je confirme, la valeur des capa dépend des caractéristiques du quartz.
C'est pourquoi je prends les quartz 3 pattes de chez Murata avec les capas intégrés (série ceralock) Mais j'en ai jamais vu en 32KHz.
plus d'infos: http://cranor.free.fr/datasheets/Qua...0Resonator.pdf

[RISC]

Il semblerait que cette valeur soit variable selon le matériel.
J'ai personnellemnt eu des problèmes avec des quartz 20mhz sur des pic16F877 qui pédalaient plus vite que 20mhz (et pas sur toute les cartes) de façon aléatoire bien sur.
Le fait d'augmenter les capas, le problème a disparu.

Pour le schéma , il s'agit de l'oscillateur à quartz de l'horloge pic , pas de celui du timer1.
Le schéma avec la porte inverseuse est idem, on peut en déduire que c'est pareil...
Ils auraient pu l'écrire, car il reste toujours un petit doute.

Salut,

Le support technique en ligne de Microchip (support.microchip.com) m'a recommandé il y a déjà quelques années d'utiliser la note d'application AN849 http://ww1.microchip.com/downloads/e...tes/00849a.pdf pour le choix des oscillateurs, des valeurs des condensateurs et résistances à utiliser autour. Cette note d'application est valide pour la plupart des PICs et permet de bien comprendre les problèmes potentiels. Ca permet d'éviter tous les problèmes classiques. Depuis que je suis ces recommendations, je n'ai plus jamais de problèmes avec les oscillateurs

a+

[Toufinet]

Salut à tous !

Désolé, je n'avais pas vu toutes ces réponses ( un problème d'actualisation des pages depuis la nouvelle version ... )

Merci pour toutes vos expériences reportées ici ^^

Très concrètement , le cahier des charges c'est :
- consommation la plus basse possible
- intégration d'une RTC dans le PIC ( évite d'avoir à acheter un composant en +, et réduit la consommation ).

C'est ce cahier des charges qui m'a fait choisir le LF INTOSC , et d'utiliser le timer avec un 32.768 kHz.

D'après ce que tu me dis RISC, la meilleure des solutions serait d'utiliser le plus bas des HF INTOSC pour l'horloge système, et d'utiliser le Timer 1 avec un quartz 32.768 kHz externe ( car si on s'est bien compris, il N'EST PAS intégré dans le PIC ... bizarre ce "built-in 32.768 kHz oscillator" dans la datasheet alors ... ).

Tu me confirmes tout ça ?

[Toufinet]

edit :
Je rajoute au cahier des charges :
- le PIC quasi toujours en mode sleep, réveillé toutes les secondes grâce au Timer1 et son overflow interruption

[RISC]

Toufinet,

Je persiste et signe : le 32.768kHz n'est pas intégré dans les PIC (ni dans aucun autre microcontrôleur sur le marché (à prix comparable bien sûr)).


Donc, mes recommendations tiennent toujours (lis bien mes posts précédents) :
* oscillateur principal = HF INTOSC (sans prescaler) à la PLUS HAUTE FREQUENCE car la conso n'est pas exactement linéaire : à 8MHz la conso est MOINS de 2 fois la conso à 4MHz ;=)
* oscillateur timer1 = 32.768kHz (prévoit un ajustement avec une capa variable en // si tu veux ajuster très précisemment la fréquence pour éviter la dérive typique de 20 à 50 ppm de ces oscillateurs

Niveau conso, la datasheet donne (en respectant bien sûr les conditions sur les E/S) :

* mode run (HF INTOSC activé) -> tableau 17-2, page 242, paramètre D017 :
à 2V : 410uA typ , 700uA max (-40 à +85C)
à 3V : 700uA typ , 1mA max (-40 à +85C)
à 5V : 1.3mA typ , 1.8mA max (-40 à +85C)
note : attention il y a des erreurs dans la datasheet au niveau de l'unité (lire mA au lieu de uA). Les valeurs ci-dessus sont correctes.

* power down (HF INTOSC arrété) -> tableau 17-3, page 243, paramètre D020 :
à 2V : 50nA typ , 1.2uA max (-40 à +85C)
à 3V : 150nA typ, 1.5uA max (-40 à +85C)
à 5V : 350nA typ, 1.8uA max (-40 à +85C)

*mode sleep (conso de l'oscillateur 32kHz seul) auquel tu ajoutes le power down ci-dessus -> même tableau, paramètre D026 :
à 2V : 4.5uA typ , 7.0uA max (-40 à +85C)
à 3V : 5.0uA typ , 8.0uA max (-40 à +85C)
à 5V : 6.0uA typ , 12uA max (-40 à +85C)

Comme tu peux le voir la faible tension permet également d'optimiser la consommation

Si tu fais des calculs, tu vas t'apercevoir que la conso en mode 32kHz est prédominante si ton mode sleep représente 95 à 99% du temps de fonctionnement de ton micro.
Attention à tous les périph style BOR, watchdog reset, LVD, A/D : s'ils fonctionnent leur conso respective doit être ajoutée...et elle est loin d'être négligeable.

Le routage est important. Les broches non utilisées de préférence en ENTREE reliée à Vdd ou Vss directement (pas d'importance au niveau conso.).

Si tu optimise ton soft de mise à jour de l'horloge temps réel (réduire le temps en mode réveil au maximum), tu peux tenir longtemps y compris sur une pile bouton 3V large (type CR2032).

Tu pourrais même envisager des réveils moins souvent que toutes les secondes si cela est possible dans ton application.

a+

[Toufinet]

Mon système complet est alimenté avec une pile bouton 3V style CR2032 ^^

J'ai effectué un bref calcul théorique de la consommation, et avec une telle pile, je tiens plus de 10 ans, en réveillant le système toutes les secondes !

En effet, je peux ( et je VAIS ) réveiller mon PIC non pas toutes les secondes, mais toutes les 2 secondes, et parfois toutes les 4 secondes ( en modifiant le prescaler du timer1 en fonction de certains paramètres ).

Je pense que tu as vraiment raison sur le fait que d'utiliser le HF INTOSC ne changera "rien" à la conso, vu la manière dont je gère les réveils .. D'autant plus que comme tu me l'as fait remarqué, la conso en fonction de la fréquence n'est pas linéaire, et varie en notre faveur !

Sinon pour le réglage des condos du quartz, je ne pense pas que ça soit faisable, car ce sera au final commercialisé ( avec un autre système de "remise à l'heure" ) ... A ce propos, j'ai l'habitude de mettre tous les périphériques sur OFF ( BOR, LVD, etc ... ), mais dans le cas d'une commercialisation, je pense qu'il serait judicieux ( impératif ? ) d'activer le WDT. Par contre, pour tout ce qui est BOR, LVD, etc ... je n'y ai jamais trouvé d'intérêt !

[RISC]

En effet, je peux ( et je VAIS ) réveiller mon PIC non pas toutes les secondes, mais toutes les 2 secondes, et parfois toutes les 4 secondes ( en modifiant le prescaler du timer1 en fonction de certains paramètres ).

Moins tu réveilles souvent le micro et mieux cela vaut ;=)

Sinon pour le réglage des condos du quartz, je ne pense pas que ça soit faisable, car ce sera au final commercialisé ( avec un autre système de "remise à l'heure" ) ...

Evidemment si ton système est industrialisé, le condo variable n'est pas envisageable. Une astuce utilisée dans un de mes projets il y a 15 ans consistait à "meuler" en production un des 2 condensateurs autour du 32kHz avec mesure en temps-réel de sa fréquence pour limiter la dérive (à l'époque il faisait plus de 50ppm...).

Si tu as une possibilité de remettre à l'heure régulièrement (1 fois/mois min) cela devrait être ok. Attention cependant, dès que tu tournes en mode RUN, la conso monte en flèche....donc à limiter le plus possible.

A ce propos, j'ai l'habitude de mettre tous les périphériques sur OFF ( BOR, LVD, etc ... ), mais dans le cas d'une commercialisation, je pense qu'il serait judicieux ( impératif ? ) d'activer le WDT. Par contre, pour tout ce qui est BOR, LVD, etc ... je n'y ai jamais trouvé d'intérêt !

ATTENTION : comme je l'ai précisé dans mon post précédent, si jamais tu actives un de ces périphériques, du dois ajouter leur consommation individuelle à celle du mode SLEEP.

Exemple, si tu ajoutes le Watchdog, il faudra donc AJOUTER à la conso du 32kHz (paramètre D021 page 243) :

à 2V : 1.0uA typ , 2.2uA max (-40 à +85C)
à 3V : 2.0uA typ , 4.0uA max (-40 à +85C)
à 5V : 3.0uA typ , 7.0uA max (-40 à +85C)

Pour les applis sur piles , le watchdog n'est pas toujours nécessaire car normalement tu es dans un environnement avec peu de parasites.
A toi de juger en fonction de la durée de vie de ton système.
Du point de vue robustesse, c'est vraiment un plus ;=)

a+