PICでソフトウェアUART(ソフトシリアル通信)の実験

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以前こちらのページで"USART基本"は書いていますね、基本はそちらを参照しましょう。
このページでは、ソフトウェアによる"UART通信を"実験しています。
因みに、"USART"の"S"は[Synchronous:同期]で"S"のつく物は同期通信(半二重)に対応しているPICです
要するにI2C通信の様な感じです。

この実験の結果、ライブラリを作成し[skSoftUARTlib]と名付けました。
送受信の通信タイミングはタイマー２(TMR2)で行っているので、TMR2の無いPICは使用できません。
尚、TMR2を使っているので、TMR2を使う周辺モジュール(PWM等)は使用できなくなります。
又、使用可能システムクロックは4MHz～64MHz(48MHz含まず)までです。

使用可能ボーレート(600bps～115200bps)

Fosc	最低ボーレート	最高ボーレート	送信のみなら
4MHz	600bps	9600bps	14400bpsまで
8MHz	1200bps	19200bps	600/38400bpsまで
16MHz	1200bps	38400bps
32MHz	4800bps	57600bps	2400bpsまで
64Mz	4800bps	115200bps	230400bpsまで

送信機能

● 送信を行うピンはデジタル出力ができるピンであればどのピンでもＯＫです。
　 "skSoftUARTlib.h"に

　 #define SOFT_UART_TXPIN　　　LATB4　　// 送信を行うピン番号の指定

　が記述してあります、送信を行うピンに合わせて書き換えましょう。

● 送信機能を使用する場合は
　 "skSoftUARTlib.h"に

　 #define SOFT_UART_USE_TX　　　　// 送信機能は使用する

　が記述してあります生かしましょう、受信のみ使用するならコメントにします。

受信機能

受信機能は、ソフトでポーリングする方法とINTピン割り込みを使用する方法の二通りあります。

ポーリング

● 受信を行うピンはデジタル入力ができるピンであればどのピンでもＯＫです。
　 "skSoftUARTlib.h"に

　 #define SOFT_UART_RXPIN　　　PORTBbits.RB0　　// 受信を行うピン番号の指定

　が記述してあります、受信を行うピンに合わせて書き換えましょう。
　又、そのピンはTRISxレジスタでデジタル入力に設定を行います。

● ただぁ、現状は1バイト入力しか対応していません、
　なのでぇ、1バイトコマンドを受けて動作するやり方になるかもぉ。

● ポーリング機能を使用する場合は
　 "skSoftUARTlib.h"に記述がしてある

　 #define SOFT_UART_USE_RX           // 受信機能は使用する
　 //#define SOFT_UART_USE_EXT_INT      // 外部ピン割り込みを使用する

　と、外部ピン割り込みはコメントにします。

INTピン割り込み

● 外部ピン割り込みを使用するピンは、INTに割り当てられているピンのみです。
　 "skSoftUARTlib.h"に

　 #define SOFT_UART_RXPIN　　　PORTBbits.RB0　　// 受信を行うピン番号の指定

　が記述してあります、INT割り当てピンに合わせて書き換えましょう。
　 PPS機能ができるPICがありますが、その場合は他のピンに移動できます。
　又、そのピンはTRISxレジスタでデジタル入力に設定を行います。

● PICによっては、INT0/INT1/INT2と数本ある場合がありますがどれも使用可能です。
　 "skSoftUARTlib.h"に下記の記述がしてあります

　 #define INTEDG0 INTEDG0
　 #define INTF0   INT0IF
　 #define INTE0   INT0IE
　 #define PEIE0   PEIE
　 #define GIE0    GIE

　赤数字"0"を其々に合わせ、"1"/"2"と書き換えましょう。

● 外部ピン割り込み機能を使用する場合は
　 "skSoftUARTlib.h"に記述がしてある

　 #define SOFT_UART_USE_RX           // 受信機能は使用する
　 #define SOFT_UART_USE_EXT_INT      // 外部ピン割り込みを使用する

　と、両方を生かします。

● 受信バッファ
　 "skSoftUARTlib.h"に記述がしてある

　 #define SOFT_UART_BUFFER_SIZE        32      // ソフトＵＳＡＲＴの受信バッファサイズ

　とあります、データメモリの少ないPICは減らした方が良いでしょう。
　 (但し、SOFT_UART_BUFFER_SIZE - 1 の個数だけ受信可能です、それ以上は読み捨てられます。)

● データを連続で受信する場合は、データ間は5-10ms程開けないと受信できません。

送信／受信共通

● TMR2を利用していますが、PICによってはTMR4/TMR6が使用できます。
　 "skSoftUARTlib.h"に下記の記述がしてあります

　 #define TMRON   TMR2ON
　 #define TMRIF   TMR2IF
　 #define TCKPS   T2CONbits.T2CKPS
　 #define TOUTPS  T2CONbits.T2OUTPS
　 #define TMR     TMR2
　 #define PR      PR2

　赤数字"2"を其々に合わせ、"4"/"6"と書き換えましょう。

● もし通信速度の誤差等で通信不可の場合は　 "skSoftUARTlib.h"に記述がしてある

　 #define SOFT_UART_BRG_ADJUSTEDVALUE  0       // ボーレート値の調整用

　とあります、この値を"1"とかに変えて動作したら嬉しいね。
　 (１とした場合は、タイマー２のカウント値:PR2が１増えます)

● システムクロックを変えた場合は　 "skSoftUARTlib.h"に記述がしてある

　 #define _XTAL_FREQ 64000000   // 使用するPIC等により動作周波数値を設定する

　とあります、この値を変えましょう。

《ダウンロードプログラムについて》

ここでの実験は、PIC12F1822/18F26K22のみ動作させていますがTMR2のあるPICなら動作可能でしょう
ただぁ、PIC24E/24Fは必要ないだろうの判断で作成はしていません。m(_ _)m。
↓ここからサンプルプログラムソースファイルをダウンロードして下さい。
SoftUART．zip

プログラムソースをダウンロードしたら、MPLAB Xにてプロジェクトを作成します。
以下のファイルをプロジェクトディレクトリにコピーしてプロジェクトに取込んで下さい。
次にコンパイルとＰＩＣ書き込みを実行して下さい。
MPLAB(R) XC8 C Compiler Version 2.00コンパイラ
を使用しています。

ダウンロードしたら解凍して下さい、以下のファイル構成です。
　SoftUARTlib.c････････ソフトＵＡＲＴ関数ライブラリファイル
　SoftUARTlib.h････････ソフトＵＡＲＴ関数ライブラリのヘッダファイル
　SoftUART.c･･･････････ソフトＵＡＲＴテストサンプルプログラム(PIC18F26K22用)

　尚、ＣＰＵのクロックは64MHzを想定しています。

参考

因みにPIC12F1822でコンパイルした時のプログラム容量です。
全部コンパイル　760ワード程使っている
送信のみコンパイル　503ワード程使っている
受信のみコンパイル　633ワード程使っている
受信のポーリングのみコンパイル　472ワード程使っている
送信とポーリングのみコンパイル　592ワード程使っている
1Kワードの非力なPICは、全部コンパイルはきついかもしれない。

ＳｏｆｔＵＡＲＴ．ｃ

PIC18F26K22を使ったサンプルでソフトＵＡＲＴのテストプログラムです。
動作はPCのシリアル端末(TeraTerm等)からデータを受けて、そのデータに+1を加えて返します。
尚、このサンプルは受信が外部ピン割り込みを使用するサンプルとなります、
ポーリング機能を利用する場合は、"SoftUART_PinRead()"関数を利用しましょう。

注意）
連続データを送る場合は、データ間を5-10ms開けないとダメだと言う事です。

ｓｋＳｏｆｔＵＡＲＴｌｉｂ．ｈ

ソフトＵＡＲＴ機能にアクセスする為のライブラリ用のヘッダファイルです。
"SoftUARTlib．c"を利用する場合に
#include "SoftUARTlib．h" をメインプログラムの先頭で記述して下さい。

ｓｋＳｏｆｔＵＡＲＴｌｉｂ．ｃ

このライブラリはソフトウェアでＵＡＲＴ通信を行う為の関数集です。
ソフトＵＡＲＴにアクセスを行う関数の使い方を説明します。

　InitSoftUART(long speed)
　　ソフトＵＡＲＴ通信の初期化を行う処理
　　初期化は非同期モード　８ビット・ノンパリティでの設定です。
　　　speed :使用する通信速度(600bps～115200bps)を指定します

　　　例) InitSoftUART(9600)

　SoftUART_Send(const char *dt,int num)
　　相手に指定した個数のデータを送信する処理
　　　*dt ：送信するデータを格納した配列を指定します
　　　num：送信するデータの個数を指定します

　SoftUART_Write(char dt)
　　相手に１バイトのデータを送信する処理
　　　dt：送信するデータを指定します

　int ans = SoftUART_Available(void)
　　受信しているデータの個数を返す処理
　　　ans：受信バッファ内のデータの個数を返します、受信データがなければ０を返します

　unsigned int ans = SoftUART_Read(void)
　　受信バッファからデータを１バイト読み込む処理
　　　ans：受信したデータを返します、0xffffを返したら受信データは空です

　　例）
     char dt ;

     if (SoftUART_Available() != 0) {
          dt = SoftUART_Read() ;    // １バイトデータを受信する
          SoftUART_Write(dt) ;      // １バイトデータを送信する
     }

　SoftUART_Flush(void)
　　受信バッファをクリアする処理
　　受信バッファにデータを受信していてもこの関数を実行させればデータはなくなります。

　char ans = SoftUART_PinRead(void)
　　受信ピンからデータを１バイト読み込む処理
　　この関数を呼出す時は、割込みを使用しないで直接受信ピンをポーリングする時のみ使いましょう。
　　　ans：読み取ったデータを返します

　　例）
       while(1) {
          ans = SoftUART_PinRead() ; // 何か受信するまで待つ
          switch(ans) {
          case '0': // LED OFF
                    LATA0 = 0 ;
                    break ;
          case '1': // LED ON
                    LATA0 = 1 ;
                    break ;
          }
       }

　InterSoftUART(void)
　　ソフトＵＡＲＴ関連の割り込み処理です。
　　受信を行う場合は、メインプログラム(例"SoftUART.c")の割込み処理で必ず呼びます。

　　例）
     void interrupt InterFunction( void )
     {
          // ＵＡＲＴ関連の割り込み処理
          InterSoftUART() ;
     }

ｓｋＵＡＲＴｌｉｂ

"skUARTlib"はPICのハードウェアでシリアル通信を行うライブラリです。
ライブラリのダウンロードはここにあります。

※ "skUARTlib"の説明はこちらのページを参照願います。

ｓｋＵＡＲＴ２ｌｉｂ

上の"skUARTlib"はUART1/UART2の何れかを利用する用に出来ていましたが、
"skUART2lib"は"skUARTlib"をUART2専用にした物ですので使い方は同じです。
ですので、"skUARTlib"でUART1にして"skUART2lib"でUART2を使用する事が出来ます。
ライブラリのダウンロードはここにあります。