ＰＩＣ１６Ｆ１７０５ 汎用Ｉ／Ｏポートで
　Ｉ２Ｃ機器制御してみる実験
　ＧＲＯＶＥ４桁７セグモジュールで時計動作等

ＰＩＣ１６Ｆ１７０５のＩ／Ｏポート

以前から素朴な疑問が心にくすぶっていたのですが・・・

ＰＩＣのマニュアルを読むと、PORT書込み命令に対する動作はREAD-MODIFY-WRITE
であると記載されています。
つまり、BCF命令等でPORTに書き込むと、該当PORTを読んでから変更して出力する、
と言う事と解釈していました。
書込みですから、当然該当TRISビットはクリア状態です。
つまり、PORTを出力設定状態で、読み込み命令を実行したら、
該当PORTの状態をちゃんと読み込みできるのか
さらに16F1705はODCONレジスタでPORTをオープンドレイン出力に設定できます。
と言う事は、I/Oポート出力設定のままで、手動I2Cバス制御できるのでは？



汎用実験基板を使ってＩ／Ｏポートの実験してみる

今回も14ピン用汎用PIC基板を使用しました。
それと、LEDモジュールと４ビット分のタクトSWモジュールです。
LEDモジュールの動作
RA4 出力で赤色LED発光
RA5 出力で緑色LED発光
タクトSWモジュールの動作
タクトSWはプルアップされており、SWオンでラインがGNDとなります。

条件
RC0、RC1をそれぞれデジタルI/O、出力モード、オープンドレインモードに設定
RC0、RC1でLATC1=1に設定
そのままでRC1ビットを読み込み、LEDで状態表示
RA4,RA5はデジタル出力

プログラム
RC1のビットを読み込み、1なら赤LED発光、0なら緑LED発光

結果
RC1ラインのSWを押す（RC1=0）と緑LED発光、
離す(RC1=1)と緑LED発光
これでデジタルポートが出力状態のまま、同ポート読み込みができている様に見える。
う～む、ならばこの状態でＩ２Ｃバス制御が概ね可能と思われます。

使用したテストプログラムはサンプル１のソース内「ＴＥＳＴ１」です。

ＭＳＳＰモジュールを使用しないで、Ｉ２Ｃモジュールを動かしてみる

と言う訳でここからが本題、Ｉ２Ｃマスタ送信用低レベルルーチンの実験をしてみます。
とりあえず、前回使った、ＧＲＯＶＥ４桁７セグＬＥＤを動かしてみます。
ここで作成するのは低レベルルーチンのみで、プログラム全体は前回の、
MSSPモジュールを使用した時のプログラムを、そのまま流用します。

実験結果
一見問題無く動作します。
I2Cバスビット間やその他のディレイは、どの位にすれば良いか不明だったので、
マクロを使用しました。
これで、マクロ定義を変更すれば、すべての同じディレイを一気に変更できます。
実験的に、10us以下ではTM1637は動作しませんでした。
遅い分には問題無い様です。
これで、TM1637は１パルス幅は10us以上必要と言えそうです。
これはACKの反応やコマンド間でも、ほぼ同じと思います。（注1）
ACKでは、最後のデータビットを送出後、SCLラインをLとし、SDAラインをHとします。
すると、TM1637はACKを返してきますので、SDAはLとなります。
その後、PIC側でSCLラインをHとしても、SDAラインは強制的にLのままです。
さらにその後、SCLをLとすると、ACK応答は終了し、SDAラインは解放されます。
これで、1バイト転送は終了と言う事になるようです。
まさにPICマニュアルのマスタ送信説明図と同じ動作です。
I2Cバスを考えた人って、頭良いですね、素晴らしい　　(^^ゞ
これらの実験は、PICKIT3のインサーキットデバッグ機能を使用し、ステップ動作で
のんびりバスラインを見ながら行いました。
オシロを使用しなくとも、バスライン動作を間接的に確認でき、面白いです。

注1)
AQM1602Aでは単なるコマンド間（コマンド種類でも）やデータ間では、それぞれ
必要ディレイが違っていましたが、TM1637は割と一律でした。



サンプルプログラム１　ＧＲＯＶＥ ４桁ＬＥＤモジュールを使用した時計

今の所は、ただの経過時計なのですが、０秒～５９分５９秒まで、
あるいは０分～２３時５９分までを結構正確に表示します。
なぜ「正確」なのかは、時計用水晶モジュールを使用したからです。
RA3をGNDに落とすと、00分：00秒表示となります。
RA3オープン（プルアップ）で、00時：00分表示となります。
時刻校正用プログラムを追加すれば、普通のデジタル時計として使えます。

当初は内部発振を分周して、約１秒を作るつもりだったのですが・・・
システムクロック32MHZでは、単純に考えてもタイマ１でも無理
内部発振のLFINTOSCの31KHZをタイマ1クロックソースにと思ったのですが、
システム動作用のHF(MF)INTOSCと共存は不可と判明
タイマ1とタイマ０を使えば良いかなとも思ったのですが・・・(注１)
せっかく存在する、タイマ1専用発振回路を使用する事にしました。
CPU基板に接続する水晶モジュールも超簡単で数分で製作できますしね。
システムクロック用発振回路は同じピン使用の関係で共存しませんが、問題無いです。
システムは内部発振32MHZ、タイマ1は専用回路で32.768KHZ水晶発振と言う構成に。
よって、システムは高速動作、タイマ1はのんびりカウントが簡単に実現。(注2)

プログラムは、タイマ1によるインタバル割込みでカウントアップ・表示させます。
それだけではつまんないので、1秒サイクルで、ドットが点滅する様にしました・・・
どのみちつまんない事には変わりありませんが・・・


注１)
システムクロックを2MHZ程度まで落とせば、タイマ1クロックソースをFOSC/4に選択して、
簡単かつ十分対応できそうです。
単に、時計用の小さな水晶振動子がジャンク箱にいっぱい転がっていたのと、
タイマ1専用発振回路を使ってみたかった、ただそれだけです・・・　m(__)m
何せ今まで、使用する用途が無かった・・・

注2)
シミュレーション・デバッガではどの様に設定すれば実現できるかが解りませんでした。
PICKIT3を使用した実機デバッグも、プログラムステップ動作とタイマ1動作が
まったく同期しないので、デバッガの「ステップ動作」は意味が無かった、と言うより
変な動作になってしまい、デバッグどころの話では無くなりました・・・
結局、デバッガによるデバッグは無しでのプログラミングとなりました。
使用ルーチンは単純かつ使い回ししているので、とりあえず動作はしていますが・・・
一応、デバッグ用プログラムで疑似的に割り込みルーチンを呼び出す形にして、
簡単な動作確認はしていますが・・・
当局の事だから、どこかに単純ミスがあるかも。

サンプルプログラム２　ＡＱＭ－１６０２ＸＡを動かしてみる

これはプログラム自体は前出の、PIC16F1823MSSPモジュールを使用したのと同じです。
サブルーチン名を変えず、低レベルルーチン内容のみ入れ替えました。
つまり、MSSPモジュール部分を削除し、I/O操作のみとしました。
今の所、受信部分が無いので、極めてシンプルになりました。
パーティーラインを意識しなくても良いならば、MSSPは要らないのでは？
つまり、バスに1人しか乗っていないのなら、今回の手動I/O操作の方が簡単かな。
今回は、PIC16F1705のI/Oピン･オープンドレイン切替機能を使用していますが、
今回程度の制御レベルならば、オープンドレイン機能の無いPIC16F1823等でも
I/O入出力切替をこまめにすれば、実現可能と思われます。
安価・高機能・大容量・・・う～む・・・
当局内では、PIC16F1705が1番のお気に入りPICとなりつつあります・・・



Ｉ２Ｃバス制御 低レベルサブルーチン
　今回使用した、I2C制御ルーチンです
　PICがマスタ、送信のみとなります。
　プログラム詳細は、ソースファイルを参照して下さい。

（１）STARTCON：スタートコンディションを送信します
　　基本は、SCL=1の時にSDAを1から0にすると、スタートとなります。
　１）SCL=SDA=1の状態で、SDA=0とします。
　２）その後、SCL=0として終了

（２）SEND_BYTE：データを送信します
　　基本はSCL=0の時にSDA値を出力させ、SCL=1の時のSDA値が確定情報となります。
　１）SCL=0の時にデータビットをSDAに出力
　２）そのまま、SCL=1、DELAY、SCL=0と変化させる
　３）これを8回繰り返す。
　４）SCL=0の時にSDA=1とする。
　５）その後、SCL=1とし、強制的にSDA=0となる事(ACK)を確認
　６）その後、SCL=0とし、終了

（３）STOPCON：ストップコンディションを送信
　　基本はSCL=1の時にSDAを0から1にするとストップとなります
　１）SCL=0の状態でCDA=0とします。
　２）その後、SCL=1と、これがストップコンディションとなります。
　３）その後、SDA=1とし、バスアイドル状態とします

その他・追記等

受信につきましては、PIC同士で実験しようかと思ったのですが、
「本物」のスレーブの挙動が当局自身よく解っていないのと、　
PIC同士の相互通信なら、SPI接続の方が良さげな感じがします。
I2C接続センサモジュール等入手したら、それに絡めて実験してみたいと思います。


追記　２０１７年０３月

ＰＩＣ１６Ｆ１７０５でＭＳＳＰモジュールによるＩ２Ｃ制御を行うには、
ＰＰＳモジュールの設定が必要となります。
ＰＩＣ１６Ｆ１８２３の様にＭＳＳＰをイネーブルにしただけでは動作しない場合があります。
下記ページを参照してください

　ＭＳＳＰモジュール基本ルーチン群のまとめ