１２Ｆ１５０１覚書

〔ＰＩＣの動かせ方入門に戻る〕

忘れないうちにメモします。
ここでの記載はMPLAB X V2.15と
MPLAB(R) XC8 C Compiler Version 1.32を使用しての内容です。　*2)
データシートはこちらです。　*4)
12F1822との違いは、PWM出力機能が４個有る事と、ＣＬＣ／ＮＣＯ／ＣＷＧ機能の追加です。
また、12F1501には通信機能(UASRT/I2C/SPI)が有りません、通信機能が欲しい時は上位の
PIC16F1503(14P:USART無)/1508(20P)/1509(20P)を利用する。
それに、12F1822にくらべてプログラムメモリ・データメモリが半分しかないです。

内蔵発振回路
ＰＩＣの内部に付いているクロック周波数回路は4MHz/8MHz/16MHzを利用できる。
また、外部クロック(EC Mode)ならMAX20MHzまで利用できる。

内部クロックを利用する場合
コンフィギュレーションを
#pragma　config　FOSC = INTOSC
にして
OSCCONレジスターにて使用する周波数を設定します。
OSCCON = 0b01111000 ;赤い数字部分を変更する事により周波数を変更できます。
赤い数字部分以外はそのまま使用する。
１１１１ １６ＭＨｚ
１１１０ ８ＭＨｚ
１１０１ ４ＭＨｚ
１１００ ２ＭＨｚ
１０１１ １ＭＨｚ
その他 500KHz/250KHz/125KHz 62.5KHz/31.25KHz/31KHz

外部クロック２０ＭＨｚを利用する場合(但しEC Modeのみ)
このPICは外部用の発振回路を内蔵していません、なので水晶振動子やセラロックは接続不可ですが
水晶発振器を取り付けてＥＣモードで動作させる事は可能です。
コンフィギュレーションを
#pragma　config　FOSC = ECH
にして
OSCCON = 0b0xxxx011 として動作させます。

コンフィギュレーション　*2)
#pragma　config　キーワード1 = 設定値 , キーワード2 = 設定値　　　の様に記述する。
#pragma　config　BOREN = ON , BORV = HI , FOSC = INTOSC　　// 記述の例

　FOSC         ：オシレータ選択ビット
                   　ECH =外部発振器で高い振動子を使用する（ECモード）
                   　INTOSC=内部クロックを使用し、CLKINピン(RA5)はデジタルピンとする
　WDTE         ：ウォッチドッグタイマの有無設定ビット
                   　ON = ウォッチドッグタイマを有効にする
                   　OFF= ウォッチドッグタイマを無効にする
                   　NSLEEP = 動作時に有効、スリープ中に無効にする
                   　SWDTEN=WDTCONレジスタのSWDTENビットで制御する
　PWRTE       ：パワーアップタイマの有無設定ビット
                   　ON = 電源ONから64ms後にプログラムを開始する
                   　OFF= パワーアップタイマは無効とする
　MCLRE       ：MCLR/VPP ピン機能選択ビット
                   　ON =ピンはMCLR(外部リセットピン)として機能する
                   　OFF= ピンはデジタル入力ピン(RA3)として機能する
                   　LVP=ONの場合はこのビットは無視される。
　CP          　：プログラムメモリー保護の有無設定ビット
                   　ON = プログラムメモリーの保護を行う
                   　OFF= プログラムメモリーの保護はしない
　BOREN       ：電源電圧がBORVより下がったらリセットを行うかの設定ビット
                   　ON = 電源電圧降下常時監視機能は有効とする
                   　OFF= 電源電圧降下常時監視機能は無効とする
                   　NSLEEP = 動作時に有効、スリープ中に無効にする
                   　SBODEN=BORCONレジスタのSBORENビットで制御する
　CLKOUTEN ：クロック出力の有無設定ビット
                   　ON = CLKOUTﾋﾟﾝは有効とする
                   　OFF=CLKOUTﾋﾟﾝは無効、RA4ﾋﾟﾝとして使用する

CONFIG2
　LPBOR       ：低消費電力ブラウンアウトリセットの有無設定ビット
                   　ON =電源電圧が一定の電圧(2.1V付近)より下がったらリセットを行う
                   　OFF= 低消費電力ブラウンアウトリセットは無効とする
　WRT        　：1KWのフラッシュメモリ自己書き込み保護ビット
                   　OFF= 保護しない
                   　BOOT=000h-1FFhを書込み保護にし、200h-1FFFhをEECON制御によって変更可能
                   　HALF=000h-FFFhを書込み保護にし、1000h-1FFFhをEECON制御によって変更可能
                   　ALL=000h-1FFFhを書込み保護にし、EECON制御によるアドレス変更を不可にする
　STVRENR    ：スタックがオーバフローやアンダーフローしたらリセットを行うかの有無設定ビット
                   　ON = リセットを行う
                   　ON = リセットを行なわない
　BORV         ：電源電圧降下常時監視の電圧設定ビット
                   　HI =リセット電圧(VBOR)のトリップポイントを高(2.55V)に設定する
                   　LO =リセット電圧(VBOR)のトリップポイントを低(1.9V)に設定する
　LVP        　 ：低電圧プログラミング機能の有無設定ビット
                   　ON =低電圧プログラミングを行う(RA3のI/Oピンは使用不可)
                   　OFF= 低電圧プログラミングは行わない

ｄｅｌａｙ
delay関数を使用する場合は、
#define _XTAL_FREQ 4000000の行を追加するただしこれはクロックが４ＭＨｚの場合

__delay_us(50462464) __delay_ms(50462) クロック4MHzならこの値まで設定可能
ただし、( )の中は変数使用不可です、直接数値を入力、うんん．．．ちょっとぉいまいち！
50秒以上待たせたいなら、
for (i=0 ; i < 5000 ; i++) __delay_ms(10) ; // 50秒待つ
という感じにします。

クロック 4MHz　__delay_us(50462464)　__delay_ms(50462)
クロック 8MHz　__delay_us(25231232)　__delay_ms(25231)
クロック16MHz　__delay_us(12615616)　__delay_ms(12615)
４番ピンの使い方(MCLR)　*1)
Ｖpp
　PICチップにプログラムを書込む時の、書込み電圧を負荷するピンという意味なので、
　動作時には気にしなくて良い。

MCLR
　外部リセット信号を入力する場合のピンとして使用。
　リセット信号はLOW(0V:GND接続)でリセットが掛かります。
　リセットスイッチを付けない場合は、内部でプルアップされているので端子はオープンでも構わない。

RA3
　MCLRをDisable(禁止)にしI/OのRA3の入力端子とした方が良いでしょう。
　#pragma config MCLRE = OFF,LVP = OFF
　を記述すればDisableに出来ます。
　但し、プルアップが無効になるので利用する場合は別途プルアップをONさせる必要が有ります。

ＰＷＭ機能
12F1822ではPWMは1つでしたが、12F1501では4つのPWM出力(PWM1/2/3/4)を行う事が出来ます。
なので、レジスターが４つに増えただけで操作は12F1822での場合と同じです。
尚、ＰＷＭの周波数はタイマー２(TIMER2)で発生させますので発生源は１つです。
また、ＰＷＭ出力はＣＬＣ／ＣＷＧの入力源にもなります。
12F1822の機能でステアリング制御(相補PWM出力)はＣＷＧ(相補波形ジェネレータ)で行うようです。

次の順番で使用します。(PWM1での記述とします)
他のPWM機能を利用する場合はレジスター名のPWM1を2/3/4と変えればＯＫです。

①　PWM1機能を使用する事の宣言を行います。
　　　PWM1CON = 0b11000000 ;
　　　赤い数字部分でPWMモジュールを使用するか決めます、　１：使用する　０：使用しない
　　　緑の数字部分でPWMをピンに出力するのかを決めます、　１：出力する　０：出力しない
②　デューティ値レジスターを初期化します。
　　　PWM1DCH = 0 ;　　　　// デューティ値は０で初期化
　　　PWM1DCL = 0 ;
③　TMR2プリスケーラ値(TIMER2)の設定を行います。
　　　T2CON = 0b00000010 ;　　// この設定は１６倍に設定
　　　赤い数字部分にて設定します、１倍=00　４倍=01　１６倍=10　６４倍=11
④　PWMの周期を設定しカウンターを初期化します。
　　　PR2 = 124 ; 　　　　// この設定はPWM周波数1000Hz(1KHz)で設定
　　　TMR2 = 0 ;　　　　　// タイマー２カウンターを初期化
⑤　TMR2(PWM機能)のスタートを行います。
　　　TMR2ON = 1 ;
⑥　あとはデューティ値を(PWM1DCH/PWM1DCL)に設定します。
　　　(PR2が255設定でないので、デューティ値解像度は10ビットの内8ビットのみ使用される)

※ＰＲ２の値を計算する（PWM周波数=1KHz）

　PR2 = ( クロック周波数 / (PWM周波数 × 4 × TMR2プリスケール値) ) - 1

　・ＰＩＣのクロック周波数が８ＭＨｚとします。
　　PR2 = ( 8,000,000 / (PWM周波数 × 4 × TMR2プリスケール値) ) - 1
　・PWM周波数を1000Hz(1KHz)にしたい場合です。
　　PR2 = ( 8,000,000 / (1000 × 4 × TMR2プリスケール値) ) - 1
　・TMR2プリスケール値を１倍・４倍・１６倍・６４倍で計算します。
　　PR2 = 1999 = ( 8,000,000 / (1000 × 4 × 1) ) - 1
　　PR2 = 499 = ( 8,000,000 / (1000 × 4 × 4) ) - 1
　　PR2 = 124 = ( 8,000,000 / (1000 × 4 × 16) ) - 1
　　PR2 = 30.25 = ( 8,000,000 / (1000 × 4 × 64) ) - 1

　結果ＰＲ２の最大値は２５５までですので、１６倍での１２４を選択します。
　TMR2プリスケール値を１６倍にしてＰＲ２を１２４に設定します。

※デューティ値の設定方法
memo1 　デューティ値は10ビット(0-1023)で指定
　します。

　PWM1DCH/PWM1DCLレジスターは8ビット
　なので、PWM1DCHを上位8ビットとして、
　下位2ビットをPWM1DCLレジスターの
　7-6ビット目を使用しセットします。

この様にセットするのが面倒い場合は、PWM1DCLレジスターは０でセットして置き、
設定したいデューティ値を４で割り、その値をPWM1DCHレジスターにセットすれば良いかもね。

※PWM周波数(1KHz)とデューティ値のPWM波形概要

memo2
但し、デューティ値10ビット(0-1023)はPR2が255の場合で、それ以外は10ビット以下になります。
(ＰＷＭ制御についてのもう少し詳しい話はこちらのページを参考にして下さい。)

ＰＷＭのサンプルプログラムは「可変抵抗のツマミを回してＬＥＤの明るさを可変します」を参照して下さい。

ＣＷＧ(相補波形ジェネレータ)機能
12F1822ではPWMのエンハンスモード(ハーフブリッジ：ステアリング制御)と言っていた機能と同じです。
ステアリング制御の話はこちらを参考にして下さい。

memo3 　左図の様にCWG1AピンがHIGH時はCWG1BピンはLOWを
　出力する様に反転させます(差動出力)、これを
　相補PWM出力制御と言います。


12F1501では入力源がPWMだけでなく、コンパレータ・ＮＣＯ・ＣＬＣの出力も利用出来るようです。
また、波形の立上がり／立下り時のデッドバンドも細かく設定可能な様です。

ＣＷＧのサンプルプログラムは「ＣＷＧ機能を動作させて見ます」を参照して下さい。

ＮＣＯ(数値制御オシレータ)機能
周波数の直線的な制御を高解像度(20bit)で実現する事が出来るので、
周波数発生器(トーンジェネレータ)として利用。
周波数のカウンターとして利用したりパルス周波数変調(PFM)なども出来る様です。

アプリケーションの例として
蛍光灯等の照明の制御・照明のバラスト・モータ駆動・モデム・D級オーディオアンプ・超音波測距など

ＮＣＯのサンプルプログラムは「ＮＣＯ機能を動作させて見ます」を参照して下さい。

ＣＬＣ(ロジックセルモジュール:)機能
12F1501には２個の構成可能なロジックセルモジュールが有ります、
この機能によりソフトウエアではなくハード的にロジック(AND/OR等)が構成出来ます。
１つのモジュールあたり４つの入力が出来、１６個の選択可能な入力源(PWM/OSC/TMR/外部PIN等)
が有ります。
ロジック機能はAND-OR/OR-XOR/4-InputAND/Dフロップ/Dラッチ/SR/JKなどです。

尚、ＣＬＣ機能を設計する場合に便利かもなツールがMicrochip社のこちらからダウンロード出来ます。
(ＨＰの下の方最後にダウンロードリンクが有ります)
また、ツールのマニュアルはこちらが日本語なので良いかもね。
現在は、MPLAB X IDEのMCC機能に統合されたので上記ツールは削除されています、
詳しくはこちらを参照下さい。　*3)

ＣＬＣのサンプルプログラムは「ＣＬＣ機能を動作させて見ます」を参照して下さい。

ＴＩＭＥＲ０とＴＩＭＥＲ１
Timer0 モジュールは 8 ビットのタイマ/カウンタです。
TIMER0 のサンプルプログラムはこちらからダウンロードして下さい。

Timer1 モジュールは 16 ビットのタイマ/カウンタです。
TIMER1 のサンプルプログラムはこちらからダウンロードして下さい。

Timer0/1 はタイマー動作の他に、 ＣＬＣ機能の入力にもなります。

こちら「タイマー割込みを使ってＬＥＤを点滅させます」は12F1822(4MHz)での記事ですが
同じ機能なので参考になるでしょう。

ＴＩＭＥＲ２
Timer2 モジュールは 8 ビットのタイマ/カウンタで、タイマー動作の他に、PWMモード時の動作のタイム ベースとして使用されます。
タイマー動作機能は設定した時間毎に割込み処理を行うものです。

割込みとは？
　たとえば、Ａさんと電話していて、Ｂさんから割込みキャッチホンがはいれば、
　Ｂさんと話して終わったらＡさんと続きを話しますよね、これと同じ事です。
　プログラムのmain()を処理中にTIMER0割込みがはいれば、main()を一時中断後
　interrupt InterTimer()を処理して再びmain()を再開します。
　（InterTimerの関数名は変更できます）

割込み発生タイミング
　TIMER2 はTMR2(8ビット)のレジスターを０からカウントアップして行きます、
　PR2 のレジスター値と比較して一致したら、次のカウントでTMR2 のレジスター値は
　０に戻り、ポストスケーラを駆動させます。
　ポストスケーラは指定した回数(1～16)だけカウントしたら割込みを発生させます。
　例えば、ポストスケーラの設定値が1：1であれば、レジスター値を比較して一致したその都度割込み
　が発生し、1：10 なら、レジスター値を比較して一致した回数が10 回したら割込みを発生させます。

ワンカウントの時間は？
　ＰＩＣのクロック周波数とプリスケーラ設定値できまります。
　・ 例えばクロック周波数8MHz(Fosc/4)でプリスケーラ設定値が 1:16 なら
　　（（１／システムクロック周波数）　x　４）　x　プリスケーラ設定値
　　((1 / 8MHz) x 4) x 16　=　8μｓ　→　これがワンカウントの時間です。
　　これを２５６回カウントアップさせると 8x256=2048us(2．048ms)が、１回の最大割込み時間ですが、
　　ポストスケーラが1：16倍なら16x2048us=32768usで割込みが発生する。
　　なら1秒は1000000/32768us=30．517回割り込みを数えればよさそう。
　・ 1秒ピッタリは？
　　クロック周波数8MHz　プリスケーラ 1：16　ポストスケーラ 1：10　カウントアップは250回
　　にして割込みを５０回数える、PR2の周期レジスター設定値は250-1=249をセットする。
　・プリスケーラ設定方法
　　T2CON = 0b00000010 ;　この設定はプリスケーラ値16です。
　　赤数字文字の部分を変更します、　1 = 00　4 = 01　16 = 10　64 = 11 となります。

使い方は次の順番で行います

①　タイマー制御レジスターの設定を行う
　　プリスケーラ設定は上記載を参照して下さい。
　　T2CON = 0b00000110 ;
　　緑数字部分　１：TIMER2を動作させる　０：TIMER2を動作させない
　　赤数字部分でポストスケーラの設定を行います。
1：1 1：2 1：3 1：4 1：5 1：6 1：7 1：8 1：9 1：10 1：11 1：12 1：13 1：14 1：15 1：16
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

②　周期レジスター(PR2)の設定を行う
　　TMR2を何カウントアップさせるかの設定です、
　　PR2=249 とした場合は、TMR2は０から249までカウントアップし250カウントめで割込み発生です。

③　TMR2カウントアップレジスターの初期化を行う
　　TMR2 = 0 ;

④　TMR2IFのタイマー2割込みフラグを初期化します
　　TMR2IF = 0 ;

⑤　割込み機能を許可します
　　TMR2IE = 1 ;　　　　　　// TIMER2の割込みを許可する
　　PEIE = 1 ;　　　　　　// 周辺装置割り込み有効
　　GIE = 1 ;　　　　　　// 全体の割込み処理を許可する

　割込み関数の書き方
void interrupt 割込み関数名( void )
{
     if (TMR2IF == 1) {  // タイマー0の割込み発生か？
          TMR2IF = 0 ;   // タイマー0割込フラグをリセット(再カウントアップ開始)
          /* ここで割り込み回数を数える */
     }
}
TIMER2のサンプルプログラムはこちらからダウンロードして下さい。

その他



リンク切れ見直し(*4) 2020/03/22
記事一部追記(*3) 2016/12/01
MPLAB X用に記事変更(*2) 2015/10/01
記事変更(*1) 2015/06/30

【きむ茶工房ガレージハウス】
 Copyright (C) 2006-2020 Shigehiro Kimura All Rights Reserved.