ＰＩＣ−パソコン間シリアル通信　ＰＩＣ受信テスト

パソコンからＰＩＣへ文字を送ってみよう！


通信ボーレートの選択
「シリアル通信機能」のSPBREGレジスタの解説項目で表３．SPBRGの設定値とボーレートを参照してください。例としてボーレートを９６００ｂｐｓに設定します。表３−１の低速モードや、表３−２の高速モードがありますが、ここでは高速モードの９６００ｂｐｓを選択します。クロック周波数が２０ＭＨｚの場合は、低速モードより高速モードの方がエラーレートが小さいためです。したがって、高速モードの場合のSPBREGは、８１Ｈに設定すればよいことが分かります。
（注）MicroChip社のデータシートは、SPBREGの設定表示は１０進数(decimal)になっていますので注意してください。


ＴＸＳＴＡレジスタ（Bank1）の設定
「シリアル通信機能」の制御用レジスタの解説項目でTXSTAレジスタを参照してください。

TXSTAレジスタの内容の決定

• bit7：　クロック選択指定ビットですが、非同期モードでは無関係です。
  　　　　　とりあえず、CSRC＝「０」とでもしておきます。
• bit6：　9 ビット送信モード指定ビットです。TX9＝「０」で８ビット送信を選択します。
• bit5：　送信許可指定ビット、TXEN＝「１」として許可します。
• bit4：　USART モード選択ビット、SYNC＝「０」で非同期モードにします。
• bit3：　機能なし（とりあえず「０」とでもしておく）
• bit2：　高速ボーレート選択ビット　前述のボーレートの設定で
  　　　　　高速モードに指定したので、　BRGH＝「１」として高速を選択します。　
• bit1：　送信レジスタステータスビット（初期設定は「０」としておく）
• bit0：　送信データの第９ ビット（初期設定は「０」としておく）

ということで、TXSTA→Ｂ’００１００１００’　（２４Ｈ）


ＲＣＳＴＡレジスタ（Bank０）の設定
「シリアル通信機能」の制御用レジスタの解説項目でRCSTAレジスタを参照してください。

RCSTAレジスタの内容の決定

• bit7：　シリアルピン指定ビットで、SPEN＝「１」でシリアルポートを許可します。
• bit6：　9 ビット受信モード指定ビットです。RX9＝「０」で８ビット受信を選択します。
• bit5：　シングル受信許可指定ビットですが、非同期モードでは無関係です。とりあえず、SREN＝「０」とでもしておきます。
• bit4：　連続受信許可ビット、CREN＝「１」で連続受信を許可にします。
• bit3：　アドレス検出許可ビットです。ADDEN＝「０」でアドレス検出はしません。
• bit2：　フレーミングエラーステータスビット。（初期設定は「０」としておく）
• bit1：　オーバーランエラーステータスビット（初期設定は「０」としておく）
• bit0：　受信データの第９ ビット（初期設定は「０」としておく）

ということで、RCSTA→Ｂ’１００１００００’　（９０Ｈ）


ハード側の接続について
図１に示すように、ＰＩＣの「RC6/TX」及び「RC7/RX」端子は、ＭＡＸ２３２を介してＲＳ２３２Ｃへ接続します。また、パソコンから送られてくるデータをＰＩＣが受信し、その文字コードをＲＢポートのＬＥＤに表示するようにしました。

図１．ＰＩＣシリアル受信の動作テスト回路

シリアル受信動作の確認プログラム
図２にシリアル受信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」の項をご参照ください。

図２．シリアル受信プログラム
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：「rx.asm」　サイズ５．０３ｋ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：「rx.hex」　サイズ４３５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。
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）RC7/RX（入力），RC6/TX（出力）
シリアル通信の入出力ポートとして、受信入力ポート(RC7/RX)と、送信出力ポート(RC6/TX)を使います。他のＲＣポートは使いませんので、とりあえず入力に設定しておきます。したがって、ＲＣ６のみ出力設定にします。
ということで、Ｂ’１０１１１１１１’　（ＢＦＨ）をＷｒｅｇにロードする。


（７）PORTC の設定
Ｗｒｅｇの内容をTRISCレジスタに上書きする。


（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、文字データコードの確認のために、点灯するようにしています。


（９）8BIT,送信許可,非同期,高速，TXSTA レジスタの設定
「シリアル通信機能」の制御用レジスタの解説項目でTXSTAレジスタを参照してください。

TXSTAレジスタの内容

• bit7：　クロック選択指定ビットですが、非同期モードでは無関係です。
  　　　　　とりあえず、CSRC＝「０」とでもしておきます。
• bit6：　9 ビット送信モード指定ビットです。TX9＝「０」で８ビット送信を選択します。
• bit5：　送信許可指定ビット、TXEN＝「１」として許可します。
• bit4：　USART モード選択ビット、SYNC＝「０」で非同期モードにします。
• bit3：　機能なし（とりあえず「０」とでもしておく）
• bit2：　高速ボーレート選択ビット　前述のボーレートの設定で高速モードに指定したので、　
  　　　　　BRGH＝「１」として高速を選択します。　
• bit1：　送信レジスタステータスビット（初期設定は「０」としておく）
• bit0：　送信データの第９ ビット（初期設定は「０」としておく）

ということで、TXSTA→Ｂ’００１００１００’　（２４Ｈ）


（１０）ボーレート 9600bps (20MHz：高速設定時), SPBRG レジスタの設定
「シリアル通信機能」のSPBREGレジスタの解説項目で表３．SPBRGの設定値とボーレートを参照してください。ボーレートを９６００ｂｐｓに設定します。表３−１の低速モードや、表３−２の高速モードがありますが、ここでは高速モードの９６００ｂｐｓを選択します。クロック周波数が２０ＭＨｚの場合は、低速モードより高速モードの方がエラーレートが小さいためです。したがって、高速モードの場合のSPBREGは、８１Ｈに設定すればよいことが分かります。
（注）MicroChip社のデータシートは、SPBREGの設定表示は１０進数(decimal)になっていますので注意してください。


（１１）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。」


（１２）シリアル,8BIT,継続受信許可，RCSTA レジスタの設定
「シリアル通信機能」の制御用レジスタの解説項目でRCSTAレジスタを参照してください。

RCSTAレジスタの内容の決定

• bit7：　シリアルピン指定ビットで、SPEN＝「１」でシリアルポートを許可します。
• bit6：　9 ビット受信モード指定ビットです。RX9＝「０」で８ビット受信を選択します。
• bit5：　シングル受信許可指定ビットですが、非同期モードでは無関係です。
  　　　　　とりあえず、SREN＝「０」とでもしておきます。
• bit4：　連続受信許可ビット、CREN＝「１」で連続受信を許可にします。
• bit3：　アドレス検出許可ビットです。ADDEN＝「０」でアドレス検出はしません。
• bit2：　フレーミングエラーステータスビット。（初期設定は「０」としておく）
• bit1：　オーバーランエラーステータスビット（初期設定は「０」としておく）
• bit0：　受信データの第９ ビット（初期設定は「０」としておく）

ということで、RCSTA→Ｂ’１００１００００’　（９０Ｈ）


（１３）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、受信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。

（１４）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。

（１５）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、受信待ちの状態に入ったことを知らせます。


（１６）USART 受信割り込みフラグビットのチェック（1:USART 受信バッファがフル, 0:空）
　　　　受信バッファが空であれば LPRCV のラベル間を繰り返す
周辺機能の割り込みのフラグビットが割り当てられているPIR1レジスタのUSART 受信割り込みフラグビット（RCIF）の状態をチェックします。
USART受信バッファがフルであるとすると、RCIFが「１」となり、次の命令で分岐されます。
BTFSS 　　PIR1,RCIF
「PIR1」レジスタのRCIFビットが「１」だったら次の命令をスキップし、ループから抜けます。
GOTO　　　LPRCV
ただし、受信バッファが空の間は、「PIR1」レジスタのRCIFビットが「０」のままですので、LPRCVラベルへ戻ってループを繰り返します。


（１７）フレーミングエラーのチェック（1:エラー,0:正常）
受信ステータスおよびコントロールレジスタであるRCSTAレジスタのフレーミングエラービット（FERR）の状態をチェックします。
BTFSC 　　RCSTA,FERR
「RCSTA」レジスタのFERRビットが正常の「０」だったら次の命令をスキップし、オーバーランエラーのチェックへ進みます。
GOTO　　　FRAME
フレーミングエラー時 FRAME のラベルへジャンプします。


（１８）オーバーランエラーのチェック（1:エラー,0:正常）
受信ステータスおよびコントロールレジスタであるRCSTAレジスタのオーバーランエラービット（OERR）の状態をチェックします。
BTFSC 　　RCSTA,OERR
「RCSTA」レジスタのOERRビットが正常の「０」だったら次の命令をスキップし、受信データの格納へ進みます。
GOTO　　　OVER
オーバーランエラー時 OVERのラベルへジャンプします。


（１９）RCREGレジスタから受信データを読み込む
RCREGレジスタ（受信データが格納されている）内容をWregへロードする。


（２０）PORTBへ出力（文字コードに相当するLEDを点灯させる）
Wregに格納したデータを、PORTBへ出力します。
PORTBには、LEDが接続されており、文字コード相当のLEDが点灯します。


（２１）受信繰り返し
一連の受信動作が終了したら、「LPRCV」ラベル間をループさせて次の文字を受信するようにします。


（２２）ダミーの入力（RCREGをリードするとFERRがクリアされる）
＜フレーミングエラー時の処理＞
受信時にフレーミングエラーが発生した場合、フレーミングエラービットFREEが「１」となっています。
フレーミングエラービットをリセットする場合には、RCREGレジスタ（USART受信レジスタ）をWregにロードするというダミー命令を実行します。


（２３）01010101 を Wreg にロードする　〜　点滅を繰り返す
フレーミングエラーが発生したことを確認するための例です。
ここでは、PORTBのLEDを「０１０１０１０１」に設定して１秒間隔でLEDを点滅させる動作を繰り返します。


（２４）OERRのリセット（ビットCREN のクリアによりクリアする）
＜オーバーランエラー時の処理＞
受信時にオーバーランエラーが発生した場合、オーバーランエラービットOERRが「１」となっています。
オーバーランエラービットをリセットする場合には、RCSTAレジスタ（受信ステータスおよびコントロールレジスタ）の連続受信イネーブルビット（CREN）をクリアすることにより、オーバーランエラービット（OERR）がクリアされます。


（２５）連続受信を許可する
先のオーバーランエラー時の処理で連続受信イネーブルビット（CREN）がクリアされてしまっているので、元の「１」にセットして戻しておきます。


（２６）10101010 を Wreg にロードする　〜　点滅を繰り返す
オーバーランエラーが発生したことを確認するための例です。
ここでは、PORTBのLEDを「１０１０１０１０」に設定して１秒間隔でLEDを点滅させる動作を繰り返します。



シリアル受信動作の確認
ＰＩＣ側ではリセット後に１秒間ＰｏｒｔＢのLEDが点灯します。ここで受信状態に入ったことを確認しておきます。次にAcknowrichを起動し、ボーレートを9600bpsに設定します。図３にパソコンからデータを送るときのAcknowrich表示画面を示します。図３（ａ）はテキストモード時、（ｂ）はバイナリモード時です。

図３（ａ）．データを送るときのAcknowrich表示画面（テキストモード時）

図３（ｂ）．データを送るときのAcknowrich表示画面（バイナリモード時）

送信データ入力エリアから文字データを送信できます。データはTEXT/BINARYモードがありますが、TEXTモードで例として、[A]という文字を送信することにしました。（バイナリモード時では、[41]になります。）リターンキーによって送信されます。
ＰＩＣ側が文字を受信すると図４のように、送られてきた文字コードに相当するＬＥＤが点灯します。ここでは、RB6とRB0のビットが点灯しました。［Ａ］の文字コードが４１Ｈであることがわかります。受信プログラムはループになっていますので、繰り返し別の文字を受信することができます。表２にキャラクタコードを載せておきました。

図４．文字コード［Ａ］に相当する LED点灯の様子

キャラクタコードについて
８ビット版で、０ｘＡ１〜０ｘＤＦにカタカナ（半角１バイト）を割り当てています。０ｘ８０〜０ｘＡ０，０ｘＥ０〜０ｘＦＦはＪＩＳでは未定義となっています。

キャラクタコード表を見る

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