PIC32MX4 MultiMedia Board Manual de usuario

MultiMedia Board
para PIC32MX4
Todos los sistemas de desarrollo de MikroElektronika son unas
herramientas insustituibles para la programación y el desarrollo de los
dispositivos basados en microcontroladores. Las componentes elegidas
con atención debida y el uso de las máquinas de la última generación
para montarlas y probarlas son la mejor garantía de alta fiabilidad de
nuestros dispositivos. Gracias a un diseño simple, gran número de los
módulos complementarios y ejemplos listos para ser utilizados todos
nuestros usuarios, sin reparar en su experiencia, tienen la posibilidad
de desarrollar sus proyectos en una manera fácil y eficiente.
Manual de
usuario
Sistema de desarrollo
Si tiene alguna pregunta, comentario o propuesta de negocio, póngase en contacto con nosotros en [email protected]
Si tiene problemas con cualquiera de nuestros productos o sólo necesita información adicional,
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TÉRMINOS Y CONDICIONES
ESTIMADOS CLIENTES,
Querría darles las gracias por estar interesados en nuestros productos y por tener confianza en
MikroElektronika.
Nuestro objetivo es proporcionarles con los productos de la mejor calidad. Además, seguimos mejorando
nuestros rendimientos para responder a sus necesidades.
Nebojsa Matic
Director general
Todos los productos de MikroElektronika son protegidos por la ley y por los tratados internacionales de
derechos de autor. Este manual es protegido por los tratados de derechos de autor, también. Es prohibido
copiar este manual, en parte o en conjunto sin la autorización previa por escrito de MikroElektronika. Se
permite imprimir este manual en el formato PDF para el uso privado. La distribución y la modificación de su
contenido son prohibidas.
MikroElektronika proporciona este manual “como está” sin garantías de ninguna especie, sean expresas
o implícitas, incluyendo las garantías o condiciones implícitas de comerciabilidad y aptitud para fines
específicos.
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Los productos de MikroElektronika no son tolerantes a fallos y no están diseñados, fabricados o pensados
para su uso o reventa como equipo de control en línea en entornos peligrosos que requieran un funcionamiento sin fallos, como en instalaciones nucleares, en la navegación aérea o en sistemas de comunicaciones, de tráfico aéreo, máquinas de auxilio vital o sistemas de armamento, en los que un fallo del software
podría conducir directamente a la muerte, lesiones corporales o daños físicos o medioambientales graves
(“Actividades de alto riesgo”). MikroElektronika y sus proveedores niegan específicamente cualquier garantía expresa o implícita de aptitud para Actividades de alto riesgo.
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Los productos y los nombres corporativos utilizados en este manual son protegidos por la ley de los
derechos de autor, sin reparar en la ausencia de notas adicionales. Las marcas registradas son utilizadas
exlusivamente con el propósito de identificar y explicar los conceptos correspondientes y en beneficio de
sus respectivos propietarios, sin intención de infringirlas.
EL nombre y logotipo de la Microchip®, PIC® y dsPIC® son marcas comerciales registradas de Microchip Technology Incorporated en
los EE.UU. y otros países. Todas las demás marcas aquí mencionadas son propiedad de sus respectivas compañías y se utilizan para
fines de redacción, en beneficio de sus propietarios sin intención de infringir sus derechos.
Copyright© 2003 – 2010 por MikroElektronika. Todos los derechos reservados.
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MultiMedia Board
TABLA DE CONTENIDO
Introducción al MultiMedia Board ..................................................................................................... 4
Prestaciones principales .................................................................................................................. 5
1.0. Fuente de alimentación ............................................................................................................ 6
2.0. Microcontrolador PIC32MX4 ..................................................................................................... 8
3.0. Interfaz de comunicación RS-232 ............................................................................................ 9
4.0 Acelerómetro ........................................................................................................................... 10
5.0 Sensor de temperatura...............................................................................................................11
6.0. Módulo ZigBee.......................................................................................................................... 12
7.0. Palanca manual de control (joystick) ........................................................................................ 13
8.0. Pantalla táctil ............................................................................................................................ 14
9.0. Memoria Flash .......................................................................................................................... 15
10.0. Memoria EEPROM serial .......................................................................................................16
11.0. Conector MMC/SD .................................................................................................................17
12.0. Diodos LED .............................................................................................................................18
13.0. Entrada de micrófono .............................................................................................................19
14.0. Salida de audio....................................................................................................................... 20
15.0. Conectores USB .....................................................................................................................21
16.0. Programador ICD ....................................................................................................................22
MikroElektronika
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MultiMedia Board
Introducción al MultiMedia Board
El MultiMedia Board es un sistema de desarrollo compacto que proporciona una plataforma conveniente para desarrollar los dispositivos
con un contenido multimedia. La parte principal del sistema es un microcontrolador PIC32MX4XXL de 32 bits que está programado
utilizando los programadores externos ICD2 y ICD3 de Microchip. El MultiMedia Board dispone de módulos integrados tales como
el módulo de comunicación inalámbrica ZigBee, el módulo de comunicación serial RS-232, el visualizador de pantalla táctil TFT de
320x240 píxeles, dos conectores USB para la comunicación con el microcontrolador, el sensor de temperatura, etc.
El sistema Multimedia board
se puede utilizar como
un dispositivo de control
autónomo
El visuallizador TFT 320X240
proporciona una paleta de
262.000 colores. Se utiliza
para visualizar los contenidos
gráficos.
Panel táctil integrado en el
visualizador TFT. Juntos
forman un módulo de
pantalla táctil.
Comunicación ZigBee
basada en el estándar IEEE
802.15.4
Palanca manual de control
es una parte integral de este
sistema multimedia
El programa MPLAB de Microchip se utiliza para programar el microcontrolador.
Una lista actualizada de los microcontroladores soportados se puede encontrar
en el sitio web de Microchip en www.microchip.com.
El paquete contiene:
MikroElektronika
Sistema de desarrollo: CD:
Cables:
Documentación:
MultiMedia Board
CD del producto con el software apropiado
cable USB
manual MultiMedia Board, y Esquema électrico del sistema
Especificación del sistema:
Fuente de alimentación:
Consumo de corriente:
Tamaño:
Peso:
por un conector DC (7-23V AC o 9-32V DC)
o por un cable USB (5V DC)
50mA en estado inactivo (los módulos
incorporados están inactivos)
12,6 x 8,9cm (4,9 x 3,5 pulgadas)
~200g (0.5lbs)
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MultiMedia Board
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15
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14
8
9
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12
11
10
Prestaciones principales
1.
2.
3. 4. 5. 6. 7. 8. Conector de auriculares
Conector de micrófono
Conector USB A HOST
Conector USB MINI-B
Sensor de temperatura
Indicador de actividad de la tarjeta MMC/SD
Diodos LED de señal
Palanca de navegación
9. Puntos de soldadura
10. Conector de programadores ICD2 e ICD3
11. Módulo opcional ZigBee
12. Conector de comunicación RS-232
13. Conector AC/DC
14. Visualizador TFT 320x240
15. Puntos de soldadura
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MultiMedia Board
1.0. Fuente de alimentación
Para conectar el MultiMedia Board a una fuente de alimentación se utiliza un conector AC/DC marcado con POWER. Inserte un cable
AC/DC de la fuente de alimentación apropiado (A) en el conector AC/DC POWER (B), como se muestra en la Figura 1-1.
2
1
B
A
Figura 1-1: Inserción del cable de la
fuente de alimentación
Figura 1-2: Cable AC/DC está insertado
Alimentar una PC por un conector USB puede ser una fuente de alimentación alternativa. En este caso, es necesario tener un cable
USB proporcionado con un conector USB de tipo A en una punta del cable y un conector USB de tipo MINI-B en la otra. Hay un
conector USB hembra de tipo MINI-B proporcionado en el MultiMedia Board. Si el sistema se alimenta por conector USB, tiene que
estar conectado a una PC por un cable USB apropiado.
2
1
A
B
Figura 1-3: Inserción del conector USB
Figura 1-4: Conector USB está insertado
Conector USB de tipo A
conectado a una PC
Conector USB de tipo MINI-B
conectado a un MultiMedia Board
Figura 1-5: Cable USB para conectar a una PC
NOTA: Un cable USB con un conector USB de tipo MINI-B no viene con el sistema.
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MultiMedia Board
El sistema MultiMedia Board puede utilizar una de dos fuentes de alimentación:
1. Fuente de alimentación externa conectada a un conector AC/DC proporcionado en la placa;
2. Fuente de alimentación de +5V desde el PC por el cable USB;
El regulador de voltaje MC34063A y el rectificador Gretz habilitan una fuente de alimentación externa AC (en el rango de 7V a
23V) o DC (en el rango de 9V a 32V). Después de estabilización de voltaje el circuito MCP36063A proporciona un voltaje de +5
V de salida. Tan pronto como se le suministre el voltaje de la fuente de alimentación al conector DC, el MultiMedia Board está
listo para ser utilizado. Se necesita un cable USB con un conector apropiado para alimentar el sistema por un conector USB de
tipo MINI-B. La función del rotro egulador de voltaje MCP1825 es de bajar el voltaje de la fuente de alimentación de 5V a 3.3V.
El sistema está listo para ser utilizado otra vez tan pronto como se le suministre el voltaje de alimentación. El sistema MultiMedia
Board puede estar conectado a las dos fuentes de alimentación al mismo tiempo.
Conector AC/DC
Regulador de
voltaje de la fuente
de alimentación
Figura 1-6: Fuente de alimentación
Figura 1-7: Conector USB de tipo MINI-B
Figura 1-8: Esquema de conección de la fuente de alimentación
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MultiMedia Board
2.0. Microcontrolador PIC32MX4
En la placa hay un microcontrolador PIC32MX460F512L que pertenece a la familia PIC de 32 bits de Microchip. El microcontrolador
dispone de un gran número de módulos integrados, lo que permite utilizarlo en numerosas aplicaciones. Por ser eficaz en procesar los
datos, el microcontrolador PIC32MX460F512L es una opción perfecta para desarrollar los dispositivos con contenido multimedia.
Figura 2-1: Microcontrolador PIC32MX4
Este microcontrolador proporcionado en el sistema utiliza dos osciladores de cristal de cuarzo. El oscilador de 8MHz es el principal
estabilizador de frecuencia de reloj, mientras que el otro se utiliza por el reloj de tiempo real incorporado. El PIC32MX460F512L
dispone de memoria flesh de 512 KB y la RAM de 32KB. Además, está provisto de otros módulos integrados como son los módulos
de comunicación SPI e I2C, canales DMA, terminales de E/S (en total 85), RTC, oscilador interno etc.
La función del microcontrolador es de controlar módulos en el MultiMedia Board. El acceso a los terminales apropiados está habilitado
por los puntos de soldadura colocados a lo largo de dos lados opuestos de la placa. Cada punto de soldadura está marcado con el
terminal al que está conectado. La ventaja de estos puntos es que permiten el acceso a los terminales del microcontrolador no utilizados
por los módulos del MultiMedia Board. De esta manera, el microcotnrolador de 32 bits se puede utlizar a plena capacidad.
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MultiMedia Board
3.0. Interfaz de comunicación RS-232
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) - transmisor/receptor asíncrono universal es una de las formas más
frecuentes de intercambiar los datos entre la PC y los periféricos. La comunicación serial RS-232 se realiza por medio de un
conector SUB-D de 9 terminales y el módulo UART del microcontrolador. El MultiMedia Board proporciona una sola puerta RS232. Los terminales utilizados en esta comunicación están marcados de la siguiente manera: RX (receive data) - recibir datos y
TX (transmit data) - transmitir datos. La velocidad de transmisión de datos es hasta 115 kbps.
Para que el módulo UART del microcontrolador reciba las señales de entrada con diferentes niveles de voltaje de una PC, es
necesario disponer de un convertidor de nivel de voltaje como MAX3232CDR.
Conector RS-232
Figura 3-1: Módulo RS-232
Figura 3-2: Esquema de conexión del módulo RS-232
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MultiMedia Board
4.0. Acelerómtro
El circuito ADXL345 le permite al MultiMedia Board medir aceleración, orientación espacial, gravitación etc. Una de sus funciones
principales en la placa es de determinar orientación de los contenidos gráficos representados en el visualizador TFT. La comunicación
entre el circuito ADXL345 y el microcontrolador se realiza por la interfaz serial SPI.
El circuito ADXL345 es un acelerómetro con tres ejes capaz de realizar una medición con una resolución de 13 bits. Debido a su
diseño compacto y bajo consumo de corriente, este circuito es perfecto para embeberlo en los dispositivos portables.
Figura 4-1: Circuito ADXL345
Figura 4-2: Esquema de conección del acelerómetro al microcontrolador
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MultiMedia Board
5.0. Sensor de temperatura
La medición de temperatura es una de las operaciones de medición realizadas con más frecuencia. El MultiMedia Board es
capaz de medir temperatura dentro de rango de -40oC a +125oC con exactitud de +/-2oC por medio del circuito MCP9700A
proporcionado en la placa. El principio de su funcionamiento está basado en la conversión de temperatura en una señal de
voltaje analógica. El terminal del microcontrolador RB8 se alimenta con una señal de voltaje analógica cuyo valor depende del
valor de temperatura. Entonces, esta señal se convierte en un número digital utilizando el módulo A/D incorporado dentro del
microcontrolador.
Figura 5-1: Sensor de temperatura MCP9700A
Figura 5-2: Esquema de conección del MCP9700A al microcontrolador
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MultiMedia Board
6.0. Módulo ZigBee
El MultiMedia Board sigue el desarrollo de la comunicación inalámbrica, por lo que proporciona una interfaz al módulo ZigBee.
El funcionamiento del módulo ZigBee está basado en el estándar IEEE 802.15.4-2003 que se refiere a transmisión de datos inalámbrica a
cortas distancias con un bajo consumo de corriente. El ZigBee proporcionado en el MultiMedia Board es un módulo opcional marcado
con MRF24J40MA. Algunas de las prestaciones principales son las siguientes: velocidad de transmisión de datos hasta 250kbps,
frecuencia de operación de 2.4GHz, consumo de corriente de ~20mA, rango de cobertura hasta 400m etc. El microcontrolador se
comunica con este módulo por la interfaz serial SPI.
Figura 6-1: Módulo ZigBee
MRF24J40MA
Figura 6-2: Antena del
módulo ZigBee
Figura 6-3: Esquema de conección del módulo ZigBee MRF24J40MA al microcontrolador
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MultiMedia Board
7.0. Palanca manual de control (joystick)
Un joystick es una palanca móvil que se puede mover en cuatro direcciones. Cada movimiento de palanca se registra por
software. El MultiMedia Board proporciona una palanca manual utilizada como un botón de presión. Su función se determina
mediante el programa escrito por el usuario y cargado en el microcontrolador. No obstante, a la palanca se le pueden asignar
varias funciones. En este caso, se utiliza con más frecuencia para navegación por el menú de usuario.
Figura 7-1: Palanca manual de control (joystick)
Figura 7-2: Esquema de conección de la palanca al microcontrolador
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MultiMedia Board
8.0. Pantalla táctil
El MultiMedia Board dispone de un visualizador TFT con resolución de 320x240, cubierto con un panel táctil (un panel sensible a
toque). El visualizador es capaz de visualizar 262.000 colores diferentes. El visualizador TFT y el panel táctil juntos forman una unidad
funcional denominada pantalla táctil. La pantalla táctil se puede utilizar para visualizar imágenes, vídeos u otros contenidos gráficos,
para una navegación por menús etc. Al escribir un programa para el microcontrolador, es posible crear aplicaciones interactivas tales
como un teclado virtual. La luz de fondo de pantalla táctil se puede ajustar por software por la línea LCD-BLED.
Figura 8-1: Pantalla táctil
Figura 8-2: Esquema de conección de pantalla táctil al microcontrolador
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MultiMedia Board
9.0. Memoria Flash
Como las aplicaciones multimedia se vuelven más exigentes, es necesario proporcionar un espacio de memoria adicional que
se utilizará para almacenar programas por el microcontrolador. El circuito M25P80 le permite al microcontrolador utilizar memoria
flash de 8Mbit adicional. Esta memoria está conectada al microcontrolador por la interfaz serial SPI.
Figura 9-1: Circuito M25P80 y memoria flash de 8Mbit
Figura 9-2: Esquema de conección de memoria flash al microcontrolador
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10.0. Memoria EEPROM serial
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) - ROM programable y borrable eléctricamente, es un módulo
de memoria incorporado utilizado para almacenar los datos que deben estar guardados al apagar la fuente de alimentación.
El circuito 24LC01 puede almacenar datos hasta 1Kbit y utiliza la comunicación serial I2C por los terminales RA14 y RA15 del
microcontrolador.
Figura 10-1: Circuito 24LC01 y memoria EEPROM de 1Kbit
Figura 10-2: Esquema de conección de memoria EEPROM serial al microcontrolador
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MultiMedia Board
11.0. Conector MMC/SD
En la placa del MultiMedia Board hay un conector MMC/SD incorporado para insertar la tarjera MMC/SD. Eso permite al sistema
ampliar adicionalmente el espacio de memoria. La interfaz serial SPI se utiliza para la comunicación entre el microcontrolador
y la tarjeta MMC/SD, mientras que el diodo LED marcado como MMC/SD CARD ACTIVITY (LD4) indica transmisión de datos
entre ellos.
Figura 11-1: Conector MMC/SD
Figura 11-2: Tarjeta MMC/SD
Figura 11-3: Esquema de conección del conector MMC/SD al microcontrolador
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MultiMedia Board
12.0. Diodos LED
El diodo LED (Light-Emitting Diode) - Diodo emisor de luz, representa una fuente electrónica de luz de muy alta eficacia. Al conectar
los LEDs es necesario utilizar un resistor que limite la corriente. El voltaje común de un LED es aproximadamente 2.5V, mientras
que la intensidad de corriente varía de 1 a 20mA dependiendo del tipo de diodo LED. El MultiMedia Board utiliza los LEDs con una
corriente I=1mA.
El sistema de desarrollo MultiMedia Board dispone de cuatro LEDs a los que se les puede asignar una función de señal. Los diodos
LED se conectan a los siguientes terminales de E/S del microcontrolador: LD0 - RA0, LD1 - RA1, LD2 - RA2 y LD3 - RA3. El diodo
LED marcado con POWER se utiliza para indicar que el sistema está encendido, mientras que el diodo marcado con MMC/SD indica
la actividad de la tarjeta de memoria.
Figura 12-1: Diodos LED de señal
Figura 12-2: Esquema de conección del diodo LED de señal al microcontrolador
MikroElektronika
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MultiMedia Board
13.0. Entrada de micrófono
Un micrófono se puede conectar al sistema por un conector de 3.5mm CN7 y un circuito WM8731SEDS. Este circuito es un
CODEC estéreo con una unidad de auriculares integrada. Su función es de convertir una señal analógica del micrófono conectado
al valor digital, luego de transmitirlo a un microcontrolador o como un tono lateral a la salida de auriculares. El control de volúmen
de tono lateral se puede programar por un software así que no se necesita un potenciómetro adicional. En caso de que la señal
de micrófono se transmite a los auriculares como un tono lateral, se necesita colocar los puentes J1 y J2 en la posición superior
como se muestra en la Figura 13-2. Al colocar los puentes en la posición superior la salida de auriculares WM8731SEDS se
conecta al conector de auriculares de 3.5mm CN6. La señal de salida del circuito WM8731SEDS se transmite al conector CN6
por las líneas LHPO y RHPO. En la Figura 14-4 (página 20) se muestra la conección entre los puentes, las líneas LHPO y RHPO
y el conector CN6.
Figura 13-1: Conector de micrófono
de 3.5mm CN7
Figura 13-2: Puentes J1 y
J2 en la posición superior
Figura 13-3: Esquema de conección del circuito WM8731SEDS al microcontrolador
MikroElektronika
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MultiMedia Board
14.0. Salida de audio
El MultiMedia Board es capaz de generar una señal de audio utilizando los circuitos WM8731SEDS o MCP6022. El circuito
WM8731SEDS se utiliza para convertir datos digitales del microcontrolador a señales de audio que se van a transmitir a los auriculares.
La comunicación entre el circuito y el microcontrolador se realiza por la interfaz serial SPI. El circuito MCP6022 se utiliza para filtrar
una señal PWM generada por el microcotrolador. Los auriculares se pueden conectar al sistema por un conector de 3,5 mm CN6. La
función de los puentes J1 y J2 es de seleccionar la señal que se va a transmitir al conector de 3.5mm. Al colocar los puentes J1 y
J2 en la posición inferior, como se muestra en la Figura 14-2, el conector CN6 se alimenta con una señal del circuito MCP6022. Al
colocar los puentes J1 y J2 en la posición superior, como se muestra en la Figura 14-3, el conector CN6 se alimenta con una señal
de audio del circuito WM8731SEDS por las líneas LHPO y RHPO.
Figura 14-1: Conector de auriculares de 3.5mm CN6
Figura 14-2: Puentes J1 y
J2 en posición inferior
Figura 14-4: Esquema de conección del circuito MCP6022 al microcontrolador
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Figura 14-3: Puentes J1 y
J2 en posición superior
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MultiMedia Board
15.0. Conectores USB
El MultiMedia Board proporciona dos conectores USB. Uno es de tipo MINI-B utilizado para conectar a una PC, el otro es de
tipo A que sirve de conector USB HOST. Éste permite conectar los dispositivos periféricos al sistema, tal como una impresora.
La comunicación entre el microcontrolador y los dispositivos USB se realiza por los terminales del microcontrolador RG2, RG3
y RF3.
Figura 15-1: Conectores USB
Figura 15-2: Esquema de conección del conector USB al microcontrolador
MikroElektronika
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MultiMedia Board
16.0. Programador ICD
El microcontrolador proporcionado en el MultiMedia Board se puede programar utilizando programadores ICD2 o ICD3 de Microchip.
Al utilzar estos programadores, antes de todo es necesario proporcionar al MultiMedia Board con una fuente de alimentación. Si el
sistema se alimenta por el programador ICD2 o ICD3, se necesita activar la opción apropiada dentro del programa MLAB.
Figura 16-1: MultiMedia Board connectado al programador ICD3
Figura 16-2: Esuqema de conección de conectores ICD al microcontrolador
Para cargar un fichero .hex en el microcontrolador, se necesita proporcionar un programa apropiado. El programa MPLAB de Microchip
le permite escribir un código y cargarlo más tarde en el miccrocontrolador deseado en el sistema. Hay una opción Programmer
dentro de la ventana del programa MPLAB que le permite seleccionar el programador que se va a utilizar para la programación del
microcontrolador.
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