USB-HID

La comunicación por el puerto USB a dejado de ser un mito para los electrónicos desde ya hace unos años, sin embargo aun pocos aprovechan esta manera de comunicar los proyectos y prototipos que se llevan a cabo para trabajos escolares, pasatiempo o para trabajos de tesis y residencia profesional, pues bien, ahora empieza la lectura de unos pasos para abrir los conocimientos y romper dichas barreras que, aunque este ejemplo es muy básico da a entender el funcionamiento de escritura de datos, para lo cual se usara un PIC 18F2550 programado con PROTON y Visual BASIC como software de diseño, la finalidad de este proyecto es encender cuatro LED’s conectados al puerto B del PIC, el funcionamiento se detallara a continuación y también puede obtenerse del área de descargas.

1. TIPOS DE COMUNICACIÓN USB

Hoy en día es muy difícil encontrar una computadora personal que cuente con puerto de comunicación tipo serial (RS232)  o paralelo (LPT), por lo tanto hay que actualizar los medios de comunicación y en vista que todas las computadoras cuentan con puertos USB 2.0, se hace una introducción a la comunicación USB, teniendo como conocimientos previos programación de Microcontroladores PIC (PROTON), hay tres maneras posibles de lograr dicho objetivo, las cuales son USB-CDC, esta comunicación es la más sencilla pues emula un puerto serial virtual el cual se concreta en el uso de un “driver” el cual debe ser instalado cuando se desea realizar la comunicación, es la más lenta de las tres maneras, el modo BULK es la manera más veloz de realizar la comunicación de datos masivos, el cual también usa un controlador que se instala en la computadora y finalmente la comunicación en la cual se basa el presente manual, la comunicación USB-HID, este tipo de interfaz inicia su comunicación de manera automática, este protocolo lo realizan las memorias USB, los ratones y los teclados, entre otros que se instalan sin necesidad de driver especifico, para lograr el objetivo se necesitan, como componentes mínimos:

  • PIC 18F2550, 18F4550, 18F2455 o 18F4455
  • Puerto USB 2.0
  • Oscilador de 48 MHz (20 MHz en este ejemplo)
  • Resistencias (una de 4.7 kΩ y cuatro de 220 Ω )
  • 4 LED

Se necesita tener instalado de igual manera el software PROTON PDS, EasyHID, Visual Basic y Proteus ISIS para lograr previamente la simulación necesaría, cabe mencionar que primero se debe de instalar el plugin de Proteus para poder simular el puerto USB, este proceso se detallará en las siguientes paginas del manual.

 

2. CREANDO LA PLANTILLA EN EASYHID

Después de haber instalado el software requerido, se abre el plugin de EasyHID que se encuentra en la siguiente dirección C:\Program Files\ProtonIDE\Plugin\EasyHID al hacerlo se mostrará la ventana de la siguiente figura.

Se rellenan los datos de “Company Name” y “Product Name” con los nombres del proyecto deseado y siguiente, la próxima ventana se deja como esta.

Se pulsa siguiente y de igual manera no se modifican los valores establecidos y nuevamente se pulsa siguiente

En la siguiente ventana que se abre se elige el Microcontrolador a usar, la ruta a guardar y el software en el que se diseñará la interfaz.

Project Name: el Nombre del proyecto, con este nombre se reconocerá y guardara el proyecto, en sistema XP saldrá un globo que diga, controlador “ TU PROYECTO” conectado correctamente, en seven de 32 solo se escuchará el timbre de conexión.

Location: Elijes la ruta a guardar los archivos los cuales serán dos subcarpetas de PROTON PDS y Visual Basic.

Microcontroller: Se elije el PIC con el que se desea trabajar, si es necesario en la aplicación se selecciona el uso de interrupciones.

Compiler: Se dezplega un menú de opciones de los software disponibles, para esta aplicación visual BASIC.

Al pulsar siguiente se ejecuta la generación de las plantillas y se busca la dirección donde se guardaron las plantillas del diseño, en las cuales se encuentran dos carpetas.

3. PROGRAMANDO EL PIC

Una vez creada la aplicación de PROTON PDS se abre y se procede a realizar los ajustes de acuerdo a nuestras necesidades, a continuación se detallan algunas partes del código para encender 4 LED’s desde una aplicación realizada en visual BASIC (6 en este caso, puede ser 5 y 2010).

En los comentarios se logra apreciar detalladamente que hace cada línea del código para el microcontrolador.

Este es el lazo principal que realiza el programa, como ven es bastante sencillo usando solo condiciones para cada caso de recepción de datos.

Finalmente las sentencias que genera EasyHID para el manejo de los puertos, no modifique nada, se compila el archivo y se genera automáticamente las extensiones necesarias para el correcto funcionamiento del dispositivo.

Después de compilar genera los archivos que se usarán, el .HEX y el .Bas para realizar modificaciones futuras.

4. DISEÑO DE LA INTERFAZ EN VISUAL BASIC

El EasyHID genera automáticamente varias extensiones, entre ellas la DLL necesaria para poder comunicar el PIC que cabe recordar que cuando se genera el código pide los datos, los cuales son únicos (en este caso se utiliza el gratuito que da por default EasyHID), en la figura siguiente se aprecian los archivos generados.

Cuando se genera el archivo produce un formulario que no tiene las pestañas acostumbradas, por lo cual recomiendo crear un nuevo formulario, dando click derecho y agregar formulario, copiar todo el código que por default esta se genero y pegarlo en el nuevo formulario.

Para evitar errores se le pondrá el mismo nombre que el formulario anterior o si gustan, modificar el modulo con el nombre a su elección, ahora teniendo todo listo se empieza con la programación de la interfaz. Si hay poca familiaridad con estos lenguajes se recomienda leer conceptos básicos de Visual BASIC.

Como se apreció en la figura anterior la interfaz que se realizo es en base a 4 “image” y cuatro “shapes”, además de un botón y un “shape” extra el cual indicara el estado del puerto, para este caso se le dio un color obscuro y cambiara de color cuando sea activado.

El código que generado en la platilla se modificara de acuerdo a las necesidades que se le quiera dar, para ello se expone a continuación el código de ejemplo. Donde D1-D4 son los “LED” que se desean activar, los cuales son de tipo booleano (0-1) para que cambien de estado de acuerdo a la pulsación que se le dé, teniendo en cuenta que desde el inicio se debe de establecer su valor para iniciar encendido o apagado el valor de las variables D1-D4, teniendo cuidado de no modificar los parámetros establecidos los cuales están comentados en letras verdes.

Para la programación de los botones correspondientes que activaran o desactivaran cada LED según sea el caso.

Cada “image” tiene un código correspondiente al valor del led, el funcionamiento es bastante sencillo, si DX es falso entonces le da un valor a la variable LED, depende de cada LED será el dato enviado, invierte el valor actual de DX para que cambie de estado y sea un control ON/OFF, cambia de color el “shapeX” correspondiente y realiza una sentencia de caso contrario, ahora envía un dato diferente y nuevamente cambia el estado de “imageX” y de color a “shapeX” para darle un aspecto de activado o desactivado, se utilizo la instrucción vBGreen= verde y la QBColor(8)= gris en tonos RGB para dar un aspecto mas agradable, finalmente se guarda en Bufferout(x) el valor de “LED” y se envia.

Para tener los valores iniciales ya sean en falso o verdadero de las variables a usar es necesario usar el siguiente código dándole doble click en el formulario.

Para dar el aspecto de un LED en la pantalla que diga conectado o desconectado solo se implementó el “shape” de color obscuro y se agregaron las siguientes líneas en el lugar adecuado.

Finalmente para el botón “salir” se agrego esta parte de código.

5. SIMULACIÓN EN PROTEUS ISIS

Antes de empezar a simular el circuito hay que “abrir” el puerto USB virtual de ISI, para ello se va a inicio, todos los programas y  busque la carpeta de instalación de Proteus, se busca el puerto virtual y se ejecuta.

Una vez realizado este procedimiento  se siguen los pasos que pide el instalador y se empieza a diseñar el circuito correspondiente.

Se le carga el archivo .HEX generado y se simula, se escuchara como si se conecta una memoria USB de manera física y se abrirá la interfaz de USB virtual, ahora si se empieza la simulación. La interfaz indica con “USB DESCONECTADO”.

Al iniciar la simulación cambia de estado el “shape” y al leyenda a “USB CONECTADO”.

Al presionar el botón correspondiente se activa de manera adecuada.

Al activar todos se observa que funciona bien y es el momento de armarlo de forma física para hacer “HOLA MUNDO” con USB-HID y PIC 18F2550, si no se cuenta con este PIC puede ser remplazado solo seleccionándolo desde el EasyHID y listo, el código seguirá siendo el mismo.

Bueno y eso es todo, espero les sirva de algo y puedan comentar dejando sus dudas o aportes que crean necesarios (disponible en pdf para descarga)

4 comentarios el “USB-HID

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