ＤＤＳキットとＰＩＣの接続
秋月のＤＤＳキットですが、うまく組み立てられましたでしょうか。組立の詳細は、前の方のページにある「ＤＤＳキットを組み立てよう！」で掲載しています。 組立の際には、図１に示すように「Ｊ１」というジャンパーや、シリアル設定のジャンパーがありますので、これらを忘れずに接続しておいてください。チップセレクト端子が３カ所ありますが、ここではオープンのままでよいでしょう。DDS基板上で１０ｋΩの抵抗で５Ｖにプルアップされています。（したがって、チップセレクトはCS2=「Ｈ」、CS1=「Ｈ」、CS0=「Ｈ」となり、シリアル入力のアドレスは、7となります。）図１の写真では、ディップスイッチが取り付けられていますが、あらかじめパラレル設定でDDSが動作していることを確認したかったためスイッチが取り付けられています。今回のようにシリアル設定で行う場合には特に取り付ける必要はありません。

図１．秋月DDSキット

DDS基板にあるシリアル入力の（１）STB、（２）DATA、（３）SCKの各端子は、表１に示すようにPIC16F877のREポート側に接続しました。PIC16F877のREポートは、ちょうどポートが３つあるので、ここのポートを選びました。ＲＥポートでなければならないという理由は特にありません。

図２はDDSキットとPICを接続したときの全体の様子を写真に撮りました。DDSキットの出力端子には、オシロスコープを接続して出力信号波形が観測できるようにしておきます。図３は、ＰＩＣのREポートに接続されたときの様子を示しています。PICターゲットボードですが、ボードが汎用的に使えるように、DDSとの接続には１０ピンのコネクタなどを使って取り外しが容易にできるようにしてあります。また、ボード上にはバッファ回路を通してLEDが取り付けられており、ポートに信号が出力されると光るようになっています。

図２．DDSキットとPICの接続	図３．PIC16F877のREポートに接続

図４に、PICターゲットボードとDDSキットとの概略接続図を示します。PICリセット後、確認のため PORTB の LED が１秒間点灯するようにLEDを接続しています。（注）図中、ＲＢの全ポートにLEDを接続していますが、いずれか１ポートにＬＥＤ１個を接続しておけば確認は可能です。その他、未接続端子はオープンとします。

図４．PICターゲットボードとDDSキットとの概略接続図

DDSの動作テストプログラム（１）
図５にDDSの動作テストのフローチャートを示します。プログラムの解説については、「プログラムの説明（１）」の項をご参照ください。リセット後、PICが動作していることを簡単に確認するため、PORTBに接続されたLEDが１秒間点灯します。DSSの設定ですが、 メモリ 1CH に周波数データ(10MHz)を書き込み、それと同時に出力するDDSコマンドＣの動作テストになっています。周波数データやDDSのコマンドは、プログラム中のTABLEと記載されたラベルのところに、まとめてビット単位で並べられていますので、ここを変更すれば周波数やコマンドを変えることができます。

図５．DDSの動作テストプログラムのフローチャート

（注）以下に示すプログラムには、ホームページ画面作成の都合上、空白として全角文字のスペースなどが挿入されています。したがって、下記プログラムリストをそのままコピーしてＭＰＬＡＢのソースファイルとされた場合には、エラーとなることがあります。

→ここをクリックして、下記のプログラムをダウンロードするようにしてください。
　　ファイル名：「dds_1.asm」　サイズ４．５９ｋバイト

→ここをクリックして、下記のオブジェクトファイルをダウンロードするようにしてください。
　　ファイル名：「dds_1.hex」　サイズ５９０バイト

【プログラムの説明（１）】
このプログラムについて、順を追って解説を加えておきましょう。

（１）プロセッサの種別指定
定義の仕方は「PROCESSOR」か「LIST」命令を使って設定します。ここで指定するプロセッサ名称は、パッケージの種類を示すサフィックス（最後の英記号の部分）は不要です。

　　　PROCESSOR　　PIC16F877
　　　　または
　　　LIST　　P=PIC16F877

（２）標準ヘッダーファイルのインクルード
標準ヘッダーファイルとは、各プロセッサが持っているＳＦＲ（Special Function Register）をラベル（記号）で使える

ため、ラベルとハードウェアの場所とを定義しているファイルです。標準ヘッダーファイルは　「プロセッサ名．INC」というファイル名で統一されて、MPLABのディレクトリに格納されています。従って、これのインクルード方法は下記のようにして行います。
一度、参考までに標準ヘッダーファイルの内容をエディタ等で見ておくことをお勧めします。

　　　INCLUDE 　　　P16F877.INC
　　　　または
　　　#INCLUDE　　　P16F877.INC

（３）変数定義とレジスタ割付
レジスタファイルアドレスを指定するときに、アドレス数値を直接指定することもできますが、数値だけでは間違いも多く、プログラム自身も分かりにくくなってしまいます。そこで、ＥＱＵ命令などを使ってラベルを設定し変数を定義します。レジスタファイルアドレスは、７ビットあるので、００〜７Ｆまで最大１２８個のレジスタが指定できますが、実際に物理的に実装されて汎用的に使用できるレジスタ数はデバイスによって異なっていますので注意が必要です。
ＰＩＣ１６Ｆ８７７の汎用レジスタのアドレスは、２０Ｈ〜７ＦＨ
となっていますので、２０Ｈ以降のアドレスに割り付けます。

（４）プログラムの開始番地の指定
「ORG」はプログラムの開始番地を指定する擬似命令で、ORG以下の実際のプログラム命令が格納されるプログラムメモリ内の位置（アドレス）を指定します。

　　　ORG　　0　　;0番地から格納することを示します。

コンピュータは一般に電源投入時やリセットをすると必ず0番地からスタートするようになっているので、0番地には必ず命令があることが必要です。

（５）Bank 1 へ切替
PICには各種の動作モードを設定するための Special Register と呼ばれるものが用意されています。PICを動作させるためには、まずこのSpecial Registerの設定から始めます。そしてそれらは全て、Register File と呼ぶメモリとして用意されています。その Register Fileは Bank0, Bank1, Bank2, Bank3 とよばれるアドレス空間をもっているため、多少アクセスの仕方が面倒です。つまりRESET後の通常はBank0となっているので、Bank1側のレジスタにアクセスするときはBankの切替えをしてからとなります。またBank0とBank1に同じ物があるときにはどちらでも同じ様に使えます。
Bank1へ切り替える方法ですが、「STATUS」レジスタにある２ビットのRP0、RP1を変えてBankを指定します。デフォルトは、Bank0です。表２にＢａｎｋとＲＰ１，ＲＰ０ビットとの関係を示します。Bank1へ切り替えるためには、ＲＰ０ビットを「１」にします。（ＲＰ１はデフォルトで「０」なので変える必要はない。）

　BSF　　　　STATUS,RP0
「ＳＴＡＴＵＳ」レジスタのＲＰ０ビットを「１」にする。

（６）RE0,RE1,RE2 デジタル入出力
　　　ADCON1レジスタの設定

REポートをディジタル入出力ポートとして使用するためには、ADCON1レジスタの設定が必要

REポートをディジタル入出力ポートとして使用するためには、ADCON1レジスタの設定が必要になります。PICのリセット後は、REポートがA/D変換の入力ポートになっているからです。（RAポートも同様）ＡＤＣＯＮ１レジスタの３〜０ビット（ＰＣＦＧｘ）の設定内容より決定します。PCFGx＝「0010」 or 「0011」 or 「0100」 or 「0101」 or 「0110」 or 「0111」 or 「1100」 or 「1101」 or 「1110」 or 「1111」のいずれかのときREポートはディジタル入出力ポートになることが分かります。（このとき、RAポートは使用しないので、RAポートの設定は無関係とします）

ADCON1レジスタの設定内容の詳細は、こちらをご覧ください。→ADCON1レジスタの設定内容について

なお、ＡＤＣＯＮ１レジスタの７〜４ビットは、簡単のためとりあえず「０」とでもしておき、またPCFGx＝「0010」とすることで、すなわち、「ADCON1→Ｂ’００００００１０’　（２Ｈ）」に設定することで、REポートをディジタル入出力ポートとして使用することができます。

（７）PORTE 全ポートを出力に設定
ＴＲＩＳＥレジスタを、ＣＬＲＦ（ｆレジスタをゼロクリアする命令）で出力設定とします。

　CLRF　　　TRISＥ
「ＴＲＩＳＥレジスタをゼロクリアする。すなわち、ＰＯＲＴＥ全ポートを出力に設定する」

（８）PORTB 全ポートを出力に設定
ＴＲＩＳＢレジスタを、ＣＬＲＦ（ｆレジスタをゼロクリアする命令）で出力設定とします。

　CLRF　　　TRISB
「ＴＲＩＳBレジスタをゼロクリアする。すなわち、ＰＯＲＴＢ全ポートを出力に設定する」
PORTＢにはＬＥＤが接続されており、DDSへシリアル入力する状態に入ったときの確認のために、点灯するようにしています。

（９）Bank 0 へ戻す
Ｂａｎｋ１での設定が終了した後は、Ｂａｎｋ０に戻しておきます。Bank1へ切り替えるためには、ＲＰ０ビットを「０」にします。（ＲＰ１はデフォルトで「０」なので変える必要はない。）

BCF　　　　STATUS,RP0
「ＳＴＡＴＵＳ」レジスタのＲＰ０ビットを「０」にする。すなわち、Ｂａｎｋ０に戻す。」

（１０）SCK,DATA,STB = [H],[H],[H] に設定
　　　PORTEへ出力（DDSとの通信の初期設定）
DDSとのシリアル通信を行う前に、信号ライン（SCK，DATA，STB）をすべて「Ｈ」に初期設定しておきます。


（１１）11111111 を Wreg にロードし、
　　　PORTBへWregのデータを出力(LEDの全点灯）
ここで、レジスタの初期設定が終了し、DDSへシリアル入力する状態に入ったことを確認するため、 PORTB の LED を全点灯させるようにします。

（１２）1秒のウエイトを入れる
PORTB の LED の点灯時間を１秒間に設定します。ここでは、遅延サブルーチンを使っています。

（１３）00000000 を Wreg にロードし、
　　　　PORTBへWregのデータを出力(LEDの消灯）
点灯していたＬＥＤを消灯させ、DDSへシリアル入力開始の状態に入ったことを知らせます。


（１４）21H = 33回繰り返す（DDSとのデータ通信）
　　　　テーブルポインタのセット
DDSへの入力データ（３ビットのアドレスデータ、４ビットのコマンドデータ、２６ビットの周波数データ　計３３ビット分）が、あらかじめテーブルに記載してあり、その３３ビット分を１ビットずつ読み込んでくるようにテーブルポインタを設定しておきます。

（１５）テーブルポインタの値をWregへロードする(OFFSET)
テーブルに記載されているデータを読み込んでくるため、テーブルポインタの値をWregにロードします。テーブルポインタの値は、プログラムカウンタにテーブルポインタの値（OFFSET分）を足し合わせることで、DDSへの入力データ（３ビットのアドレスデータ、４ビットのコマンドデータ、２６ビットの周波数データ　計３３ビット分）が記載されたテーブルの位置関係を指し示すようになっています。

（１６）周波数データの読み込みサブルーチンへ
DDSへの入力データ（３ビットのアドレスデータ、４ビットのコマンドデータ、２６ビットの周波数データ　計３３ビット分）が記載されたテーブルから、１ビットずつ読み込むサブルーチンへ飛びます。

（１７）一時保管データへ
DDSへの入力データテーブルから、１ビット分の読み込まれたデータを一時保管しておきます。

（１８）データが１だったら次の命令をスキップ
　　　DATA = [L]　か　DATA = [H] かの条件分岐
１ビット分の読み込まれたデータが、１だったらDDSへのDATA信号ラインを[H]に、０だったらDDSへのDATA信号ラインを[Ｌ]にする条件分岐になります。

（１９）SCK = [L]
DDSへのSCK信号ラインを[Ｌ]にします。

（２０）ポートの誤動作防止

BSF，BCFなどのビット操作命令で、同じポートに出力する場合には、間にダミーとしてNOP命令などを入れる
ここは、（１９）と（２１）のように、BSF，BCFなどのビット操作命令により同一ポートを続けて設定していると、ポートが誤動作をすることがあるので、ダミーとしてＮＯＰを入れています。BSF，BCFなどのビット操作命令は、一度ポートレジスタのすべてのビットの状態を読み込み、指定ビットのみを変更して再度ポートレジスタに上書きするという操作がされます。すなわち、最初の命令（１９）の出力がなされ、次の命令（２１）が出力される前に、一度入力動作があるのです。最初の命令の出力と次の命令の入力動作の間は、１クロック分しかなく、２０ＭＨｚクロックの場合にはわずかに50nsecです。出力ピンの負荷に何らかの容量成分があると、信号の立ち上がりや立ち下がりが遅れるため、最初の命令の出力が完全に落ち着く前に次の命令で読み込みを実行してしまうため誤動作が発生しやすくなります。この対策としては、ビット操作命令で連続して同じポートに出力する場合には、間にNOP命令など他の命令を最低１個挿入するようにします。

（２１）SCK = [H]
DDSへのSCK信号ラインを[Ｈ]にします。このとき、SCKの立ち上がりでDATAが読み込まれます。

（２２）テーブルポインタ −１
　　　　SET_DATA のラベルへ戻り繰り返す
テーブルポインタの値を１ずつ減らしていきます。テーブルポインタの値は、DDSへの入力データ（３ビットのアドレスデータ、４ビットのコマンドデータ、２６ビットの周波数データ　計３３ビット分）が記載されたテーブルの位置関係を指し示します。テーブルポインタの値が０になるまで（すべての入力データが読み込まれるまで）、SET_DATAとあるラベルへ戻り、DATAの読み込み動作を繰り返します。

（２３）DATA = [H]
すべてのDATAがDDSへ送り終えたら、DATA信号ラインを「Ｈ」に設定しておきます。

（２４）ポートの誤動作防止
ここは、（２３）と（２５）のように、BSF，BCFなどのビット操作命令を使って、同じポートに出力する場合には、間にダミーとしてNOP命令などを入れる。（２０）参照

（２５）STB = [L]
DDSへのSTB信号ラインを[Ｌ]にします。このとき、STBの立ち下がりで、読み込まれたコマンド・データが実行され、DDSの出力端子から10MHzの信号が出力されます。

（２６）ポートの誤動作防止
ここは、（２５）と（２７）のように、BSF，BCFなどのビット操作命令を使って、同じポートに出力する場合には、間にダミーとしてNOP命令などを入れる。（２０）参照

（２７）STB = [H]
STB信号ラインを「Ｈ」に設定して終了します。

（２８）DDS 設定終了
DDSの設定が終了した後、PIC側の動作としては、END_LPのラベル間をループさせておしまい。

（２９）DATA = [L]
（１８）の分岐命令で、１ビット分の読み込まれたデータが、０だったらDDSへのDATA信号ラインを[Ｌ]にするルーチン。

（３０）DATA = [Ｈ]
（１８）の分岐命令で、１ビット分の読み込まれたデータが、１だったらDDSへのDATA信号ラインを[Ｈ]にするルーチン。

（３１）TABLEの定義（PC+OFFSET相当のデータを持って戻る）
　　　　PC＋OFFSET
データテーブルのサブルーチンに来ると、プログラムカウンタに、Wregの値（オフセット）が加算されます。その加算結果をプログラムカウンタとしますので、そのテーブルポインタ（アドレス）で指定されたデータを示すようになります。

ADDWF 　　PCL,F　;プログラムカウンタに、Wregの値（オフセット）を加算し、
　　　　　　　　　　　　　その加算結果をプログラムカウンタする。

（３２）ダミーデータ
テーブルポインタの値は、DDSへの入力データ（３ビットのアドレスデータ、４ビットのコマンドデータ、２６ビットの周波数データ　計３３ビット分）が記載されたテーブルの位置関係を指し示します。テーブルポインタ（アドレス）で指定されたデータの位置関係を対応させるために、ここにダミーを入れておきます。
（注）（２２）の分岐命令により、テーブルポインタが０のときデータの読み込みルーチンを抜けてしまうため、ここのアドレス位置にデータを記載しても読み込みがされませんのでNOPとしています。

（３３）f=10.000000MHz
ここのデータテーブルに、10MHzの周波数データを記載します。すなわち、
10000000を２６ビットで表すと、（00100110001001011010000000）となります。

（３４）コマンドＣ
コマンドＣとは、メモリ１ＣＨに２６ビットの周波数データを書き込みこれを出力するDDS設定のコマンドです。
コマンドについての詳細は、こちらをご覧ください。→入力データのコマンドについて

（３５）CS2,CS1,CS0 = 1,1,1
DDSのチップセレクトになります。ここでは、DDS側の設定で、CS2=「Ｈ」、CS1=「Ｈ」、CS0=「Ｈ」としていますので、シリアル入力のチップセレクトデータは、111となります。


ＤＤＳの動作確認
図６にDDSの出力波形（f = 10MHz）をオシロスコープで見たところです。ご覧のように波形にやや歪が見られますので、波形品位を重視するような用途には向きません。したがって、DDSキットをPLLの基準発振器とするように、波形品位に影響しない使い方をするほうが望ましいと思います。図７に示すように周波数の実測値は、9.999942MHzとなっています。周波数カウンタ（OPTOELECTRONICS社製　Model Cub　1MHz-2.8GHz　９桁　ポケット周波数カウンタ：　秋月電子通商で購入）の測定誤差も含まれますが、DDSに使われている67.10886MHzの水晶発振器モジュールの周波数精度が、-5.8ppm程度と推測されます。使用されている発振器の仕様は不明ですが、通常の水晶発振器モジュールの周波数精度は±10ppm程度と考えられますので、それほど大きな誤差ではありません。

図６．DDS出力波形の観測	図７．DDS出力周波数の測定

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