ＰＩＣキット スタートマニュアル５
デジタルＩ／Ｏ制御の基本プログラミング その１
ＦｕｌｌＣｏｌｏｒＬＥＤを制御してみる（アッセンブラ）編
１．ＰＩＣキット周辺モジュールを用意し、システム設計を行う
（１）ＮＯ－２５ フルカラーＬＥＤモジュールを製作する
これは「周辺モジュールＢ群その２」に画像と回路図がありますので、製作の参考にして下さい。
１）用意する部品
① １６ホール基板２連（秋月電子）
② ＬＥＤ「ＯＳＴＡ５１３１Ａ」
③ ピンソケット ４連１つ、単独１つ
④ 抵抗、１２０Ω×２、２２０Ω×１
⑤ 配線コード少々
⑥ 散光キャップ
プロジェクト名は前回作成した「ＰＩＣ＿ＳＴＡＲＴ＿ＰＲＧ０１」、ソースファイル名も全く同じ、「ＰＩＣ＿ＳＴＡＲＴ＿ＰＲＧ０１．ａｓｍ」です。
（２）プログラムの設計
０）フルカラーＬＥＤモジュールのＣＰＵジュールへの差込ピン
ＲＣ３にＬＥＤのＲＥＤで、ＰＯＲＴ＝１でＬＥＤがＯＮ（発光）となる
ＲＣ４にＬＥＤのＧＲＥＥＮ、ＰＯＲＴ＝１でＬＥＤがＯＮ（発光）となる
ＲＣ５にＬＥＤのＢＬＵＥ、ＰＯＲＴ＝１でＬＥＤがＯＮ（発光）となる
１）ＰＩＣシステムの設定
システムクロックは内部発振８ＭＨＺ、４ｘＰＬＬで３２ＭＨＺとする
タイマ０をインタバルタイマとして使用
割込み処理ルーチン（ＩＳＲ）内でＲＧＢ３色のＬＥＤを制御（タイマ割込み、ＩＳＲを使用しなくとも実現可能です）
２）タイマ０（Ｔｉｍｅｒ０）の設定
ここでは、タイマ０、Ｔｉｍｅｒ０とはタイマ０モジュールを指し、ＴＭＲ０とはＴＭＲ０レジスタの事を指す
①ＴＭＲ０：０～２５５まですべてカウント（０からのスタートと言う事になる)
プリスケーラは使用しない
オーバーフローで割込みを掛ける、約３２ｕｓ間隔
ＩＳＲ終了時にＴＭＲ０＝０にセット
３）ＬＥＤ駆動ルーチンの設計
①周期分解能および発色設定値
メイン周期変数：Ｍ＿ＰＥＲ １周期の長さ(時間)を決める、この長さが１周期の１００％となる(００Ｈ～ＦＦＨ固定値)
ＲＥＤ周期変数：Ｒ＿ＰＥＲ 赤光度の設定値で、光度＝Ｒ＿ＰＥＲ／Ｍ＿ＰＥＲ
ＧＲＥＥＮ周期変数：Ｇ＿ＰＥＲ 緑光度の設定値で、光度＝Ｇ＿ＰＥＲ／Ｍ＿ＰＥＲ
ＢＬＵＥ周期変数：Ｂ＿ＰＥＲ青光度の設定値で、光度＝Ｂ＿ＰＥＲ／Ｍ＿ＰＥＲ
Ｒ＿ＰＥＲ、Ｇ＿ＰＥＲ、Ｂ＿ＰＥＲ、それぞれを変えてやる事で、発色が決定する
以上の光度３変数を発色データ生成サブルーチンで設定してやれば良い事になる。
②１周期処理実行
Ｍ＿ＣＹＣ： １周期設定時間の減算カウンタ
Ｒ＿ＣＹＣ： １周期内ＲＥＤ発光時間用１周期内減算カウンタ
Ｇ＿ＣＹＣ： １周期内ＧＲＮ発光時間用１周期内減算カウンタ
Ｂ＿ＣＹＣ： １周期内ＢＬＵ発光時間用１周期内減算カウンタ
以上の１周期内３変数を用いて、ＩＳＲ内で処理すれば良い事になる（ＩＳＲを使用しなくとも処理可能です）
４）メインループの流れ（自由に適当でＯＫ）
①Ｒ，Ｇ，Ｂと１秒づつ発光、最初だけ
②発色変化ループ
５０ミリ秒づつ発色変化
発色変化は約１２秒で、往復で約２５秒
（３）システム設定詳細
１）コンフィギュレーションワード
例として記載した設定でＯＫです。
＿ ＿ＣＯＮＦＩＧ ＿ＣＯＮＦＩＧ１， Ｂ’００００１００１１００００１００’
＿ ＿ＣＯＮＦＩＧ ＿ＣＯＮＦＩＧ２， Ｂ’０００１００００１１１１１０１１’
２）Ｉ／Ｏポートの初期設定
今回はＲＣ３～ＲＣ５までデジタル出力として使用します。
残りポートは念のため、デジタル入力としておきます
ＴＲＩＳＡ＝３ＦＨ
ＴＲＩＳＣ＝０７Ｈ
ＡＮＳＥＬＡ＝００Ｈ（すべてデジタル）
ＡＮＳＥＬＣ＝００Ｈ（すべてデジタル）
３）ＯＳＣＣＯＮレジスタ
４ｘＰＬＬ＝ＯＮ、内部発振は８ＭＨＺの設定です。
ＯＳＣＣＯＮ＝ＦＯＨ
４）ＩＮＴＣＯＮレジスタ
ＩＮＴＣＯＮ＝２０Ｈ
ｂｉｔ７ ＧＩＥ＝０： 割込み全体制御は、まだＯＦＦ
ｂｉｔ６ ＰＥＩＥ＝０： 周辺割込み使用しない
ｂｉｔ５ ＴＭＲ０ＩＥ＝１： タイマ０割込み、使用する
ｂｉｔ４ ＩＮＴＥ＝０： 外部割込み、使用しない
ｂｉｔ３ ＩＯＣＩＥ＝０： 状態変化割込み、使用しない
ｂｉｔ２ ＴＭＲ０ＩＦ＝０： タイマ０割込みフラグ、リセットしておく（個々のフラグはＩＳＲで、
その度ごとにリセットします）
ｂｉｔ１ ＩＮＴＦ＝０： 使用しない
ｂｉｔ０ ＩＯＣＩＦ＝０： 使用しない
５）ＯＰＴＩＯＮ＿ＲＥＧ オプションレジスタ
ＯＰＴＩＯＮ＿ＲＥＧ＝８８Ｈ
ｂｉｔ７ ／ＷＰＵＥＮ＝１： プルアップＯＦＦ
ｂｉｔ６ ＩＮＴＥＧ＝０： 立下り↓
ｂｉｔ５ ＴＭＲ０ＣＳ＝０： タイマ０クロックソースはインストラクションクロック
ｂｉｔ４ ＴＭＲ０ＳＥ＝０： タイマ０ソースエッジ 立下り↓
ｂｉｔ３ ＰＳＡ＝１： プリスケーラ割り当て、ＷＤＴ（ＴＭＲ０に割り当てない）
ｂｉｔ２－０ ＰＳ＝０００： プリスケーラ比、使用しないので、どうでもよい
（１）ＮＯ－２５ フルカラーＬＥＤモジュールを製作する
これは「周辺モジュールＢ群その２」に画像と回路図がありますので、製作の参考にして下さい。
１）用意する部品
① １６ホール基板２連（秋月電子）
② ＬＥＤ「ＯＳＴＡ５１３１Ａ」
③ ピンソケット ４連１つ、単独１つ
④ 抵抗、１２０Ω×２、２２０Ω×１
⑤ 配線コード少々
⑥ 散光キャップ
プロジェクト名は前回作成した「ＰＩＣ＿ＳＴＡＲＴ＿ＰＲＧ０１」、ソースファイル名も全く同じ、「ＰＩＣ＿ＳＴＡＲＴ＿ＰＲＧ０１．ａｓｍ」です。
（２）プログラムの設計
０）フルカラーＬＥＤモジュールのＣＰＵジュールへの差込ピン
ＲＣ３にＬＥＤのＲＥＤで、ＰＯＲＴ＝１でＬＥＤがＯＮ（発光）となる
ＲＣ４にＬＥＤのＧＲＥＥＮ、ＰＯＲＴ＝１でＬＥＤがＯＮ（発光）となる
ＲＣ５にＬＥＤのＢＬＵＥ、ＰＯＲＴ＝１でＬＥＤがＯＮ（発光）となる
１）ＰＩＣシステムの設定
システムクロックは内部発振８ＭＨＺ、４ｘＰＬＬで３２ＭＨＺとする
タイマ０をインタバルタイマとして使用
割込み処理ルーチン（ＩＳＲ）内でＲＧＢ３色のＬＥＤを制御（タイマ割込み、ＩＳＲを使用しなくとも実現可能です）
２）タイマ０（Ｔｉｍｅｒ０）の設定
ここでは、タイマ０、Ｔｉｍｅｒ０とはタイマ０モジュールを指し、ＴＭＲ０とはＴＭＲ０レジスタの事を指す
①ＴＭＲ０：０～２５５まですべてカウント（０からのスタートと言う事になる)
プリスケーラは使用しない
オーバーフローで割込みを掛ける、約３２ｕｓ間隔
ＩＳＲ終了時にＴＭＲ０＝０にセット
３）ＬＥＤ駆動ルーチンの設計
①周期分解能および発色設定値
メイン周期変数：Ｍ＿ＰＥＲ １周期の長さ(時間)を決める、この長さが１周期の１００％となる(００Ｈ～ＦＦＨ固定値)
ＲＥＤ周期変数：Ｒ＿ＰＥＲ 赤光度の設定値で、光度＝Ｒ＿ＰＥＲ／Ｍ＿ＰＥＲ
ＧＲＥＥＮ周期変数：Ｇ＿ＰＥＲ 緑光度の設定値で、光度＝Ｇ＿ＰＥＲ／Ｍ＿ＰＥＲ
ＢＬＵＥ周期変数：Ｂ＿ＰＥＲ青光度の設定値で、光度＝Ｂ＿ＰＥＲ／Ｍ＿ＰＥＲ
Ｒ＿ＰＥＲ、Ｇ＿ＰＥＲ、Ｂ＿ＰＥＲ、それぞれを変えてやる事で、発色が決定する
以上の光度３変数を発色データ生成サブルーチンで設定してやれば良い事になる。
②１周期処理実行
Ｍ＿ＣＹＣ： １周期設定時間の減算カウンタ
Ｒ＿ＣＹＣ： １周期内ＲＥＤ発光時間用１周期内減算カウンタ
Ｇ＿ＣＹＣ： １周期内ＧＲＮ発光時間用１周期内減算カウンタ
Ｂ＿ＣＹＣ： １周期内ＢＬＵ発光時間用１周期内減算カウンタ
以上の１周期内３変数を用いて、ＩＳＲ内で処理すれば良い事になる（ＩＳＲを使用しなくとも処理可能です）
４）メインループの流れ（自由に適当でＯＫ）
①Ｒ，Ｇ，Ｂと１秒づつ発光、最初だけ
②発色変化ループ
５０ミリ秒づつ発色変化
発色変化は約１２秒で、往復で約２５秒
（３）システム設定詳細
１）コンフィギュレーションワード
例として記載した設定でＯＫです。
＿ ＿ＣＯＮＦＩＧ ＿ＣＯＮＦＩＧ１， Ｂ’００００１００１１００００１００’
＿ ＿ＣＯＮＦＩＧ ＿ＣＯＮＦＩＧ２， Ｂ’０００１００００１１１１１０１１’
２）Ｉ／Ｏポートの初期設定
今回はＲＣ３～ＲＣ５までデジタル出力として使用します。
残りポートは念のため、デジタル入力としておきます
ＴＲＩＳＡ＝３ＦＨ
ＴＲＩＳＣ＝０７Ｈ
ＡＮＳＥＬＡ＝００Ｈ（すべてデジタル）
ＡＮＳＥＬＣ＝００Ｈ（すべてデジタル）
３）ＯＳＣＣＯＮレジスタ
４ｘＰＬＬ＝ＯＮ、内部発振は８ＭＨＺの設定です。
ＯＳＣＣＯＮ＝ＦＯＨ
４）ＩＮＴＣＯＮレジスタ
ＩＮＴＣＯＮ＝２０Ｈ
ｂｉｔ７ ＧＩＥ＝０： 割込み全体制御は、まだＯＦＦ
ｂｉｔ６ ＰＥＩＥ＝０： 周辺割込み使用しない
ｂｉｔ５ ＴＭＲ０ＩＥ＝１： タイマ０割込み、使用する
ｂｉｔ４ ＩＮＴＥ＝０： 外部割込み、使用しない
ｂｉｔ３ ＩＯＣＩＥ＝０： 状態変化割込み、使用しない
ｂｉｔ２ ＴＭＲ０ＩＦ＝０： タイマ０割込みフラグ、リセットしておく（個々のフラグはＩＳＲで、
その度ごとにリセットします）
ｂｉｔ１ ＩＮＴＦ＝０： 使用しない
ｂｉｔ０ ＩＯＣＩＦ＝０： 使用しない
５）ＯＰＴＩＯＮ＿ＲＥＧ オプションレジスタ
ＯＰＴＩＯＮ＿ＲＥＧ＝８８Ｈ
ｂｉｔ７ ／ＷＰＵＥＮ＝１： プルアップＯＦＦ
ｂｉｔ６ ＩＮＴＥＧ＝０： 立下り↓
ｂｉｔ５ ＴＭＲ０ＣＳ＝０： タイマ０クロックソースはインストラクションクロック
ｂｉｔ４ ＴＭＲ０ＳＥ＝０： タイマ０ソースエッジ 立下り↓
ｂｉｔ３ ＰＳＡ＝１： プリスケーラ割り当て、ＷＤＴ（ＴＭＲ０に割り当てない）
ｂｉｔ２－０ ＰＳ＝０００： プリスケーラ比、使用しないので、どうでもよい
２．アッセンブラ・ソースコードを書く
前述のシステム設計のイメージにより、ソースコードを記述していくのですが・・・
下手な説明で大変恐縮ですが、プログラムイメージが湧きましたでしょうか？
プログラムは人それぞれでＯＫなのですが、例として当局版を画像で示します
該当ＬＥＤの発色データの事前実験をしていないです。（「ＰＩＣＥＹＥ」での使用ＬＥＤで無い）
よって発色変化を単純化しており、所々に発色の切れ目が見えてしまいます。
「ＰＩＣＥＹＥ」で使用した角形ＬＥＤより、発色のメリハリが無い感じがします
ここでは、何をしているのか分かり易い事が重要なので、このままとします。
←(画像０１） 動作中
前述のシステム設計のイメージにより、ソースコードを記述していくのですが・・・
下手な説明で大変恐縮ですが、プログラムイメージが湧きましたでしょうか？
プログラムは人それぞれでＯＫなのですが、例として当局版を画像で示します
該当ＬＥＤの発色データの事前実験をしていないです。（「ＰＩＣＥＹＥ」での使用ＬＥＤで無い）
よって発色変化を単純化しており、所々に発色の切れ目が見えてしまいます。
「ＰＩＣＥＹＥ」で使用した角形ＬＥＤより、発色のメリハリが無い感じがします
ここでは、何をしているのか分かり易い事が重要なので、このままとします。
←(画像０１） 動作中
← （画像０２）
（１）ＣＰＵ定義、インクルードファイル指定
（１）ＣＰＵ定義、インクルードファイル指定
←（画像０３）
（２）コンフィギュレーションワード１記述
（２）コンフィギュレーションワード１記述
←（画像０４）
コンフィギュレーションワード２記述
コンフィギュレーションワード２記述
（画像０５）
（３）データＲＡＭレジスタ定義（変数アドレス等の定義）
（３）データＲＡＭレジスタ定義（変数アドレス等の定義）
（画像０６）
データＲＡＭレジスタ定義続き
（４）リセットベクタ、割込みベクタ記述
データＲＡＭレジスタ定義続き
（４）リセットベクタ、割込みベクタ記述
←（画像０７）
（５）割込みルーチン
（５）割込みルーチン
← （画像０８）
割り込みルーチン続き
割り込みルーチン続き
← (画像０９）
割り込みルーチン続き
割り込みルーチン続き
← (画像１０）
割り込みルーチン 最後
割り込みルーチン 最後
（画像１１）
（６）レジスタ初期設定記述
（６）レジスタ初期設定記述
（画像１２）
（７）メインプログラム記述
（７）メインプログラム記述
（画像１３）
（８）メインループ記述
ＡＤＣ＿ＤＡＴＡと言う変数を、Ｏ～ＦＦＨまでインクリメント
オーバーフローしたら、今度はＦＦＨ～０Ｈまででクレメント
このＡＤＣ＿ＤＡＴＡの値を発色データ生成サブルーチンに渡す
（８）メインループ記述
ＡＤＣ＿ＤＡＴＡと言う変数を、Ｏ～ＦＦＨまでインクリメント
オーバーフローしたら、今度はＦＦＨ～０Ｈまででクレメント
このＡＤＣ＿ＤＡＴＡの値を発色データ生成サブルーチンに渡す
（画面１４）
メインループ続き
メインループ続き
（画像１５） 下左側(画像１６）、下中央(画像１７）、下右側（画像１８）
（９）発色データ生成サブルーチン
Ｗｒｅｇによる引値で、０～ＦＦＨを入力
それにより、２５６種類の発色データを生成
生成データを変数Ｒ＿ＰＥＲ、Ｇ＿ＰＥＲ、Ｂ＿ＰＥＲにロード
（９）発色データ生成サブルーチン
Ｗｒｅｇによる引値で、０～ＦＦＨを入力
それにより、２５６種類の発色データを生成
生成データを変数Ｒ＿ＰＥＲ、Ｇ＿ＰＥＲ、Ｂ＿ＰＥＲにロード
（画像１９）
発色データ生成サブルーチンの続き
発色データ生成サブルーチンの続き
（画像２０） ～ （画像２６）
（１０）３２ＭＨＺ用ウエイトサブルーチン
（１０）３２ＭＨＺ用ウエイトサブルーチン
（画像２７）
ウエイトサブルーチンの続き最終
そして、「ＥＮＤ」疑似命令で締めくくります
ウエイトサブルーチンの続き最終
そして、「ＥＮＤ」疑似命令で締めくくります
画像ここまで
以上で、フルカラーＬＥＤを駆動するアッセンブラソースファイルの一例画像です。
一応、ソースファイルは左記にもあります。
アセンブルするには「Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｉｌｅｓ」にファイルを登録する必要があります。
初めてのアッセンブラ・プログラミングとしては、重かったでしょうか？ <(_ _)>
当局ＨＰ内の「はじめてのＰＩＣ」を読み返してみても、いきなり割込み処理はしていません。
しかし、ＰＩＣＦ１ファミリは割込み記述が以前より安易になったのも特徴の１つです。
また、デジタルＩ／Ｏ処理は７セグＬＥＤやＬＣＤの制御等、応用は広範囲です。
それとタイマ０による割込み処理はＰＩＣを遊ぶ上で避けて通れない基本処理です。
当局もまだまだ素人ですが、今回の基本技術は解ってしまえば、「なぁ～んだ」、で済む事と思いますし、まだまだ面白そうな内蔵モジュールがいっぱいあるじゃん！ と気が付くと思います。
ちなみに、フルカラーＬＥＤをＰＷＭ変調するには割込みを使用しなくとも可能です。
割込みルーチンの処理をメインループに持ってくるだけでも結果は概ね同じです。
もちろん、多少の変更は必要ですが。
しかし、この割込みを使用した方法の方が、さらに応用が広がると思います。
次回は今回のと同じ処理をＸＣ８で記述していきます。
以上で、フルカラーＬＥＤを駆動するアッセンブラソースファイルの一例画像です。
一応、ソースファイルは左記にもあります。
アセンブルするには「Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｉｌｅｓ」にファイルを登録する必要があります。
初めてのアッセンブラ・プログラミングとしては、重かったでしょうか？ <(_ _)>
当局ＨＰ内の「はじめてのＰＩＣ」を読み返してみても、いきなり割込み処理はしていません。
しかし、ＰＩＣＦ１ファミリは割込み記述が以前より安易になったのも特徴の１つです。
また、デジタルＩ／Ｏ処理は７セグＬＥＤやＬＣＤの制御等、応用は広範囲です。
それとタイマ０による割込み処理はＰＩＣを遊ぶ上で避けて通れない基本処理です。
当局もまだまだ素人ですが、今回の基本技術は解ってしまえば、「なぁ～んだ」、で済む事と思いますし、まだまだ面白そうな内蔵モジュールがいっぱいあるじゃん！ と気が付くと思います。
ちなみに、フルカラーＬＥＤをＰＷＭ変調するには割込みを使用しなくとも可能です。
割込みルーチンの処理をメインループに持ってくるだけでも結果は概ね同じです。
もちろん、多少の変更は必要ですが。
しかし、この割込みを使用した方法の方が、さらに応用が広がると思います。
次回は今回のと同じ処理をＸＣ８で記述していきます。
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