ＰＩＣターゲット・ボードのチェック編　その２
（ＬＥＤをＯＮ−ＯＦＦ点滅させる）

ＬＥＤをＯＮ−ＯＦＦ点滅させてボードをチェックしてみよう！

ＲＡポート：全ＬＥＤ点滅動作
チェック編その１では、ＲＡ４ピンをプルアップしてしまうと、プログラムを動作させる前（イレースされている状態のＰＩＣ）で、ＲＡ４ピンがすでに点灯してしまっていて、点灯させるだけのプログラムでは、動作前後でＬＥＤの変化が見られずチェックができませんでした。そこで、次にＬＥＤをＯＮ−ＯＦＦ点滅させることによって、その変化をみることにしましょう。
さて、点滅させる場合には、その点滅間隔をまず決めてやる必要があります。ここでは１秒間隔で点滅させるプログラムを考えてみましょう。（点滅があまりにも速すぎて判断できないと困りますし、逆に遅すぎてもイライラしますので・・・）

【ＬＥＤの間隔を決める遅延サブルーチン】
出力ポートをＯＮにする　→　ループするプログラムで一定時間待つ　→　出力ポートをＯＦＦにする　→　ループするプログラムで一定時間待つ　→　出力ポートをＯＮにする　→　・・・
と繰り返す方法で、命令で時間を確保しながら動作させてみましょう。
一定時間待つプログラムは、あらかじめ命令の実行ステップ数を勘定することで時間を計算します。

一定時間待つプログラムは、あらかじめ命令の実行ステップ数を勘定することで時間を計算します。ＰＩＣ命令の１サイクルの実行時間は、

１サイクル実行時間＝４／クロック周波数

で計算します。たとえば、クロック周波数が２０ＭＨｚ（０．０５μｓ）の場合は、
４／２０ＭＨｚ＝４＊０．０５μｓ＝０．２μｓ
したがって、１サイクルは、０．２μｓの実行時間を必要とします。
ただし、下記の命令だけは２サイクル必要とするので、倍の実行時間となります。

（Ａ）100μｓ遅延サブルーチンの作り方（例）

【100μｓ遅延サブルーチンの説明】
（１）ループ回数（０Ａ５H＝１６５回）をＷｒｅｇにロードする。
（２）Ｗｒｅｇの内容をｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ）に入れる
（３）（４）サイクル数をちょうど５００にするために、
　　１サイクル分のＮＯＰ命令（何もしないダミー）を入れた。
（５）ｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ）の減算をし、結果が０なら次の命令をスキップする。
　　０以外である（１６５−１）回分は、１サイクル。
　　最後０になってスキップするとき２サイクル。
（６）（１６５−１）回分は、２サイクル
（７）サブルーチンから無条件復帰するとき、２サイクル
よって、計５００サイクルになり、２０ＭＨｚクロックでは、１サイクル０．２μｓであることから、１００μｓになります。


（Ｂ）10ｍｓ遅延サブルーチンの作り方（例）

【10ｍｓ遅延サブルーチンの説明】
（１）ループ回数（６３H＝９９回）をＷｒｅｇにロードする。
（２）Ｗｒｅｇの内容をｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ１）に入れる
（３）（４）サイクル数をちょうど５００００にするために、
　　１サイクル分のＮＯＰ命令（何もしないダミー）を入れた。
（５）前述の１００μｓサブルーチン（５００サイクル）を利用する。
　　　サブルーチンにジャンプするとき、２サイクルで、９９回ループする。
　　　よって、（２＋５００）×９９＝４９６９８サイクル
（６）ｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ１）の減算をし、結果が０なら次の命令をスキップする。
　　０以外である（９９−１）回分は、１サイクル。
　　最後０になってスキップするとき２サイクル。
（６）（９９−１）回分は、２サイクル
（７）サブルーチンから無条件復帰するとき、２サイクル
よって、計５００００サイクルになり、２０ＭＨｚクロックでは、１サイクル０．２μｓであることから、１０ｍｓになります。


（Ｃ）1ｓ遅延サブルーチンの作り方（例）

【1ｓ遅延サブルーチンの説明】
（１）ループ回数（６３H＝９９回）をＷｒｅｇにロードする。
（２）Ｗｒｅｇの内容をｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ２）に入れる
（３）ループ回数（６２H＝９８回）をＷｒｅｇにロードする。
（４）Ｗｒｅｇの内容をｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ３）に入れる
（５）ループ回数（０３H＝３回）をＷｒｅｇにロードする。
（６）Ｗｒｅｇの内容をｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ４）に入れる
（７）サイクル数をちょうど５００００００にするために、
　　　１サイクル分のＮＯＰ命令（何もしないダミー）を入れた。
（８）前述の１０ｍｓサブルーチン（５００００サイクル）を利用する。
　　　サブルーチンにジャンプするとき、２サイクルで、９９回ループする。
　　　よって、（２＋５００００）×９９＝４９５０１９８サイクル
（９）ｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ２）の減算をし、結果が０なら次の命令をスキップする。
　　　０以外である（９９−１）回分は、１サイクル。
　　　最後０になってスキップするとき２サイクル。
（10）（９９−１）回分は、２サイクル
（11）前述の１００μｓサブルーチン（５００サイクル）を利用する。
　　　サブルーチンにジャンプするとき、２サイクルで、９８回ループする。
　　　よって、（２＋５００）×９９＝４９１９６サイクル
（12）ｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ３）の減算をし、結果が０なら次の命令をスキップする。
　　　０以外である（９８−１）回分は、１サイクル。
　　　最後０になってスキップするとき２サイクル。
（13）（９８−１）回分は、２サイクル
（14）ｆレジスタ（ＣＯＵＮＴ４）の減算をし、結果が０なら次の命令をスキップする。
　　　０以外である（３−１）回分は、１サイクル。
　　　最後０になってスキップするとき２サイクル。
（15）（３−１）回分は、２サイクル
（16）サブルーチンから無条件復帰するとき、２サイクル
よって、計５００００００サイクルになり、２０ＭＨｚクロックでは、１サイクル０．２μｓであることから、１ｓになります。


ＲＡポートの全ＬＥＤ点滅動作について、以下にプログラムリストを示します。
（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：「tenmetu.asm」　サイズ２．８４ｋ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：「tenmetu.hex」　サイズ２５５バイト

【プログラムの説明】
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）で使える様にするため、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。
ＰＩＣ１６Ｆ８４の汎用レジスタのアドレスは、　０Ｃ〜４Ｆ
ＰＩＣ１６Ｆ８７７の汎用レジスタのアドレスは、２０〜７Ｆ
となっています。したがって、ＰＩＣ１６Ｆ８４で作成されたプログラムをＰＩＣ１６Ｆ８７７へ移植する場合には、０Ｃ〜１Ｆの間でレジスタを割り付けられている箇所は変更が必要です。

（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１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）PortＡ　全ポートを出力に設定
ＰＩＣ１６Ｆ８７７には、Ｉ／Ｏポートが５組用意されています。入出力モードの設定は、それぞれのＩ／Ｏポートのピン１本１本を独立して入力か出力かプログラムで決めることができ、TRISA, TRISB, TRISC, TRISD, TRISE という特別なレジスタ（ＳＲＦ）に設定します。このＴＲＩＳｘレジスタの各ビットが、対応する各ポートＰＯＲＴｘの同じ位置のビットの入出力モードを決定します。ＰＯＲＴｘのビットを出力に設定する時には、ＴＲＩＳｘの対応するビットを「０」に設定します。入力に設定する時には、「１」に設定しますが、電源ＯＮ後やＲＥＳＥＴ後はすべて「入力」として設定されています。
それでは、ＰｏｒｔＡの全ポートを出力に設定します。Bank1にあるTRISＡレジスタを変更して出力に設定します。ＴＲＩＳＡレジスタは、ＣＬＲＦ（ｆレジスタをゼロクリアする命令）で出力設定となります。

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

（７）Bank 0 へ戻す
動作モードの設定後は、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。」

（８）ラベル
ラベルは各行の先頭に記載しなければなりません。また含まれる文字は、アルファベットかアンダーバー（＿）で始まる英数字でなければなりません。ラベルの長さは、３２文字以下までです。大文字、小文字の区別がありますが、ＭＰＬＡＢ側の環境設定でなくすことができます。


（９）00111111を Wreg にロード
ＲＡ０〜５の全ポートを「Ｈ」出力するため、00１１１１１１を　（すなわち１６進表示で、３Ｆ）を、Ｗｒｅｇにロードする。

MOVLW　　3FH
「００１１１１１１をＷｒｅｇにロードする」

（10）PORTへWregのデータを出力
実際に出力するには、ＭＯＶＷＦなどの転送命令や、ＢＳＦなどのビット操作命令を使います。

MOVWF　　PORTＡ
「ＰＯＲＴＡへＷｒｅｇのデータを出力し、ＬＥＤをＯＮする」


（11）１秒一定時間待つ
メインとなるルーチンから、「ＣＡＬＬ」命令を使って１秒一定時間待つサブルーチンを呼び出します。呼び出しの仕方は、単にサブルーチンの入り口となる場所に付けたラベル名がサブルーチン名となりますので、それをＣＡＬＬするだけです。

CALL　　　TIME1S
「１秒一定時間待つ　ＴＩＭＥ１Ｓサブルーチンを呼び出す。」


（12）00000000を Wreg にロード
ＲＡ０〜５の全ポートを「Ｌ」出力するため、00000000を　（すなわち１６進表示で、００Ｈ）を、Ｗｒｅｇにロードする。

MOVLW　　00H
「00000000をＷｒｅｇにロードする」

（13）PORTへWregのデータを出力
実際に出力するには、ＭＯＶＷＦなどの転送命令や、ＢＳＦなどのビット操作命令を使います。

MOVWF　　PORTＡ
「ＰＯＲＴＡへＷｒｅｇのデータを出力し、ＬＥＤをＯＦＦする」

（14）１秒一定時間待つ
CALL　　　TIME1S
「１秒一定時間待つ　ＴＩＭＥ１Ｓサブルーチンを呼び出す。」

（15）指定ラベルへジャンプする
GOTO 　　MAINLP
「ＭＡＩＮＬＰとつけたラベルにジャンプする」
したがって、ＭＡＩＮＬＰ間を無限に繰り返すことになり、ＬＥＤが１秒間間隔でＯＮ−ＯＦＦする。

（16）終了
「END」はソースの終わりを示す必ず必要な擬似命令で、アセンブラに対し、ここがソースの終わりであることを知らせる役割があります。

　　　END
「ソースプログラムの終わりであることを示す。」

図１にＲＡポートのＬＥＤ点滅動作の様子を示します。

図１．ＲAポートのＬＥＤ点滅動作の様子

ＲＡポート：ＬＥＤを交互に点滅動作
ＲＡ４ポートのＬＥＤ点滅動作ですが、それを少し変更して今度は交互に点滅させてみましょう。
Wreg にロードするところで、
　MOVLW　　　３ＦＨ 　　　　　　　　;（９）00111111を Wreg にロードする
となっていた箇所を
　MOVLW　　　２ＡＨ 　　　　　　　　;（９）00101010を Wreg にロードする
として設定します。

また、
　MOVLW　　　００Ｈ 　　　　　　　　;（１２）00000000 を Wreg にロードする
となっていた箇所を
　MOVLW　　　１５Ｈ 　　　　　　　　;（１２）00010101を Wreg にロードする
として設定します。

ＲＡポートのＬＥＤを交互に点滅させるプログラムリストを示します。

→ここをクリックして、下記のプログラムをダウンロードしてください。
　　ファイル名：「kougo_a.asm」　サイズ２．７９ｋ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：「kougo_a.hex」　サイズ２５５バイト

図２にＲＡポートのＬＥＤを交互に点滅させた様子を示します。

図２．ＲAポートのＬＥＤを交互に点滅させた様子

他のポート：ＬＥＤを交互に点滅動作
ＲＡ４ポートのＬＥＤ点滅動作ですが、それを他のポートに変更して今度は交互に点滅させてみましょう。たとえば、ＲＢポートに設定する場合を考えてみます。

ポートの設定では、
　CLRF　　　TRISA 　　　　　　　　;（６）PortA　全ポートを出力に設定
となっていた箇所を
　CLRF　　　TRISB 　　　　　　　　;（６）PortB　全ポートを出力に設定
として、ＲＣポートに設定します。

また、出力データを
　MOVWF　　PORTＡ　　　　　　　 ;（10）PORTBへWregのデータを出力
となっていた箇所を
　MOVWF　　PORTB　　　　　　　 ;（10）PORTCへWregのデータを出力
とします。（１３）についても同様です。

また、ＲＡとＲＢポートではピン数が違いますのでWreg にロードするところで、
　MOVLW　　　３ＦＨ 　　　　　　　　;（９）00111111を Wreg にロードする
となっていた箇所を
　MOVLW　　　０ＡＡＨ 　　　　　　　;（９）10101010を Wreg にロードする
として設定します。

また、
　MOVLW　　　００Ｈ 　　　　　　　　;（１２）00000000 を Wreg にロードする
となっていた箇所を
　MOVLW　　　５５Ｈ 　　　　　　　　;（１２）01010101を Wreg にロードする
として設定します。

ＲＢポートのＬＥＤを交互に点滅させるプログラムリストを示します。

→ここをクリックして、下記のプログラムをダウンロードしてください。
　　ファイル名：「kougo_b.asm」　サイズ２．７１ｋ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：「kougo_b.hex」　サイズ２５５バイト

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