{"id":661,"date":"2019-12-22T19:44:53","date_gmt":"2019-12-22T19:44:53","guid":{"rendered":"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/?p=661"},"modified":"2020-11-04T15:19:18","modified_gmt":"2020-11-04T15:19:18","slug":"arduino-entradas-y-salidas-manipulacion-de-puertos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/arduino-entradas-y-salidas-manipulacion-de-puertos\/","title":{"rendered":"Arduino: Entradas y salidas – Manipulaci\u00f3n de puertos"},"content":{"rendered":"

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NOTA:<\/strong> Para ver el uso de los pines del ATmega328P en Arduino recomiendo leer el art\u00edculo Arduino UNO R3 \u2013 Conect\u00e1ndolo al mundo exterior<\/strong><\/a>.<\/p><\/blockquote>\n
Programaci\u00f3n avanzada de puertos<\/strong><\/p>\n
En principio, es importante recordar que los puertos de un microcontrolador de 8 bits tienen esa misma cantidad de entradas\/salidas, o sea ocho l\u00edneas. Esto nos har\u00eda pensar que el ATmega328P, que posee tres puertos (B, C y D), dispone de 3 x 8 = 24 l\u00edneas de entrada\/salida disponibles. Sin embargo, utilizado en un Arduino no es as\u00ed, como veremos.<\/p>\n
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La mayor\u00eda de los bits de los puertos de los microcontroladores son de uso m\u00faltiple, es decir que se comportan de una forma u otra de acuerdo con su configuraci\u00f3n. Varias l\u00edneas de puertos cumplen funciones vitales en la operaci\u00f3n de un Arduino, funciones que no son l\u00edneas de entrada\/salida de uso general.<\/p>\n
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El PORTB<\/strong> (puerto B) tiene ocupadas dos l\u00edneas de entrada\/salida que se utilizan para conectar el cristal oscilador. Estos pines, el PORTB<\/strong> bit-6<\/strong> y PORTB<\/strong> bit-7<\/strong>, pueden quedar libres si se configura al chip para utilizar el oscilador interno, pero esta opci\u00f3n no podemos utilizarla en el Arduino debido a que ya tiene su sistema basado en la velocidad de cristal de 16 MHz, adem\u00e1s de que el cristal est\u00e1 soldado a esos pines en el circuito de la placa.<\/p>\n
El PORTC<\/strong> tiene dos bits que no est\u00e1n disponibles, uno de ellos, el PORTC<\/strong> bit-6<\/strong> se utiliza como entrada de reinicio (RESET<\/strong>), y el otro bit (7<\/strong>) no est\u00e1 cableado hacia el exterior del ATmega328P con c\u00e1psula PDIP<\/a><\/strong> que viene enchufado en el z\u00f3calo del Arduino Uno R3, porque no posee suficientes l\u00edneas disponibles en su encapsulado de 28 patas. Y cuando se trata de un chip con encapsulado de montaje superficial TQFP<\/strong> de 32 pines (como en el Arduino Nano<\/strong> y en algunos clones de Arduino Uno<\/strong>), las dos l\u00edneas faltantes est\u00e1n dedicadas al convertidor anal\u00f3gico digital (ADC6<\/strong> y ADC7<\/strong>) y no son pines de entrada\/salida digital.<\/p>\n
Dos bits del PORTD<\/strong>, el PORTD<\/strong> bit-0<\/strong> y el PORTD<\/strong> bit-1<\/strong>, se utilizan durante la programaci\u00f3n del Arduino, ya que est\u00e1n conectados a la interfaz USB<\/strong>, adem\u00e1s de ser los pines TX<\/strong> y RX<\/strong> utilizados para la comunicaci\u00f3n serie<\/a>. Estos pines se pueden utilizar para comunicaci\u00f3n serie asincr\u00f3nica hacia el exterior, y tambi\u00e9n como entradas o salidas cuando no se est\u00e1 grabando un programa. Pero no deben tener conexiones instaladas mientras se programa el Arduino.<\/p>\n
En consecuencia, no se llega a disponer de la cantidad de 24 entradas\/salidas que ofrecer\u00edan tres puertos de 8 bits.<\/p>\n
El ATmega328P, como cualquier otro microcontrolador, tiene registros para cada puerto con los cuales se define si cada bit del puerto ser\u00e1 usado como entrada o como salida, y en varios casos otra funci\u00f3n. El ATmega328P tiene tres puertos: PORTB<\/strong>, PORTC<\/strong> y PORTD<\/strong>, por lo cual hay tres bancos de registros de configuraci\u00f3n, uno para cada puerto.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
Bancos y puertos de ATmega 328p<\/caption>\n
Banco<\/th>\n 2^{7<\/sup><\/th>\n} 2^{6<\/sup><\/th>\n} 2^{5<\/sup><\/th>\n} 2^{4<\/sup><\/th>\n} 2^{3<\/sup><\/th>\n} 2^{2<\/sup><\/th>\n} 2^{1<\/sup><\/th>\n} 2^{0<\/sup><\/th>\n<\/tr>\n}
PORTB<\/td>\n <\/td>\n <\/td>\n Digital 13<\/td>\n Digital 12<\/td>\n Digital 11<\/td>\n Digital 10<\/td>\n Digital 9<\/td>\n Digital 8<\/td>\n<\/tr>\n
PORTC<\/td>\n <\/td>\n <\/td>\n A5<\/td>\n A4<\/td>\n A3<\/td>\n A2<\/td>\n A1<\/td>\n A0<\/td>\n<\/tr>\n
PORTD<\/td>\n Digital 7<\/td>\n Digital 6<\/td>\n Digital 5<\/td>\n Digital 4<\/td>\n Digital 3<\/td>\n Digital 2<\/td>\n Digital 1<\/td>\n Digital 0<\/td>\n<\/tr>\n
Valor<\/th>\n 128<\/th>\n 64<\/th>\n 32<\/th>\n 16<\/th>\n 8<\/th>\n 4<\/th>\n 2<\/th>\n 1<\/th>\n<\/tr>\n<\/table>\n
Registros<\/strong><\/p>\n
El ATmega328P tiene tres registros de 8 bits con los que administra estos tres puertos:<\/p>\n
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DDRx<\/strong> (donde x<\/strong> es B<\/strong>, C<\/strong> o D<\/strong> en este caso) determina si un bit es entrada (fij\u00e1ndolo en 0<\/strong>) o salida (fij\u00e1ndolo en 1<\/strong>)<\/li>\n
PORTx<\/strong> controla si el pin est\u00e1 en nivel ALTO<\/strong> (HIGH) o BAJO<\/strong> (LOW). Tambi\u00e9n define la existencia o no de un resistor de polarizaci\u00f3n a Vcc (pull-up<\/strong>, en ingl\u00e9s) si es una entrada.<\/li>\n
PINx<\/strong> permite leer el estado de los pines de un puerto (solo es para lectura)<\/li>\n<\/ul>\n
$\"\"$ <\/a><\/p>\n
Antes de entrar de lleno a explicar el uso de los registros, veamos primero para qu\u00e9 podr\u00eda servir este esfuerzo.<\/p>\n
Ventajas de usar registros:<\/p>\n
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Cada instrucci\u00f3n de m\u00e1quina necesita un ciclo de reloj a 16 MHz. Las funciones digitalRead()<\/strong> y digitalWrite()<\/strong> se componen cada una de ellas de varias instrucciones de m\u00e1quina<\/a>, lo que puede influir negativamente en aplicaciones muy dependientes del tiempo. El uso de los registros PORTx<\/strong> puede hacer el mismo trabajo en muchos menos ciclos de reloj.<\/li>\n
Si es necesario cambiar de estado varios pines simult\u00e1neamente en lugar de ir haci\u00e9ndolo de a uno con un ciclo for<\/strong>, que tomar\u00eda mucho tiempo, es posibles escribir directamente al registro y establecer los valores de varios pines de una sola vez.<\/li>\n
Si el c\u00f3digo est\u00e1 llegando al l\u00edmite de memoria de programa disponible (memoria Flash<\/strong>), es posible usar este m\u00e9todo para hacer que el c\u00f3digo use menos bytes de programa.<\/li>\n<\/ul>\n

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Banco<\/th>\n	2^{7<\/sup><\/th>\n}	2^{6<\/sup><\/th>\n}	2^{5<\/sup><\/th>\n}	2^{4<\/sup><\/th>\n}	2^{3<\/sup><\/th>\n}	2^{2<\/sup><\/th>\n}	2^{1<\/sup><\/th>\n}	2^{0<\/sup><\/th>\n<\/tr>\n}
PORTB<\/td>\n	<\/td>\n	<\/td>\n	Digital 13<\/td>\n	Digital 12<\/td>\n	Digital 11<\/td>\n	Digital 10<\/td>\n	Digital 9<\/td>\n	Digital 8<\/td>\n<\/tr>\n
PORTC<\/td>\n	<\/td>\n	<\/td>\n	A5<\/td>\n	A4<\/td>\n	A3<\/td>\n	A2<\/td>\n	A1<\/td>\n	A0<\/td>\n<\/tr>\n
PORTD<\/td>\n	Digital 7<\/td>\n	Digital 6<\/td>\n	Digital 5<\/td>\n	Digital 4<\/td>\n	Digital 3<\/td>\n	Digital 2<\/td>\n	Digital 1<\/td>\n	Digital 0<\/td>\n<\/tr>\n
Valor<\/th>\n	128<\/th>\n	64<\/th>\n	32<\/th>\n	16<\/th>\n	8<\/th>\n	4<\/th>\n	2<\/th>\n	1<\/th>\n<\/tr>\n<\/table>\n Registros<\/strong><\/p>\n El ATmega328P tiene tres registros de 8 bits con los que administra estos tres puertos:<\/p>\n \n DDRx<\/strong> (donde x<\/strong> es B<\/strong>, C<\/strong> o D<\/strong> en este caso) determina si un bit es entrada (fij\u00e1ndolo en 0<\/strong>) o salida (fij\u00e1ndolo en 1<\/strong>)<\/li>\n PORTx<\/strong> controla si el pin est\u00e1 en nivel ALTO<\/strong> (HIGH) o BAJO<\/strong> (LOW). Tambi\u00e9n define la existencia o no de un resistor de polarizaci\u00f3n a Vcc (pull-up<\/strong>, en ingl\u00e9s) si es una entrada.<\/li>\n PINx<\/strong> permite leer el estado de los pines de un puerto (solo es para lectura)<\/li>\n<\/ul>\n $\"\"$ <\/a><\/p>\n Antes de entrar de lleno a explicar el uso de los registros, veamos primero para qu\u00e9 podr\u00eda servir este esfuerzo.<\/p>\n Ventajas de usar registros:<\/p>\n \n Cada instrucci\u00f3n de m\u00e1quina necesita un ciclo de reloj a 16 MHz. Las funciones digitalRead()<\/strong> y digitalWrite()<\/strong> se componen cada una de ellas de varias instrucciones de m\u00e1quina<\/a>, lo que puede influir negativamente en aplicaciones muy dependientes del tiempo. El uso de los registros PORTx<\/strong> puede hacer el mismo trabajo en muchos menos ciclos de reloj.<\/li>\n Si es necesario cambiar de estado varios pines simult\u00e1neamente en lugar de ir haci\u00e9ndolo de a uno con un ciclo for<\/strong>, que tomar\u00eda mucho tiempo, es posibles escribir directamente al registro y establecer los valores de varios pines de una sola vez.<\/li>\n Si el c\u00f3digo est\u00e1 llegando al l\u00edmite de memoria de programa disponible (memoria Flash<\/strong>), es posible usar este m\u00e9todo para hacer que el c\u00f3digo use menos bytes de programa.<\/li>\n<\/ul>\n \n