(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１８６回］
●ＰＩＣ１６Ｆ８８の内部発振クロックの確認
前回は、ハイパーターミナルを使って、ＲＳ２３２Ｃでテストプログラムを「つくるＣＰＵ」試作基板に送信したところ、エラーが発生してしまった、というお話をしました。
エラーの原因について、あれこれ考えたところ、ＲＳ２３２Ｃ受信を担当している、ＰＩＣ１６Ｆ８８の発振クロックがおかしいのでは、という疑いが浮上してきました。
ＰＩＣ１６Ｆ８８は、外付けの水晶によるクロック発振をしなくても、設定により、内部発振回路によって動作させることができます。
水晶発振なら、かなりの精度が期待できますが、内部発振回路がいったいどの程度のものなのか、一旦疑いだすと、これはかなり怪しいような気になってきます。
腕を組んで、あれこれ考えていても、始まりません。
とにかく行動してみることです。
ＰＩＣ１６Ｆ８８が一体どの程度の精度で動作しているのか、確認してみることにしました。
●最終的なＰＩＣ１６Ｆ８８付近の回路図です
どうしたら、ＰＩＣ１６Ｆ８８の動作クロックを確認することができるでしょうか？
前回も少し説明した、ＰＩＣからのエラー出力信号が利用できそうです。
ＰＩＣ１６Ｆ８８とＣＰＵとの間のデータの受け渡しをする回路は、［第１２９回］にあります。
このときの回路では、ＰＩＣ１６Ｆ８８に未使用端子が１つ残っていました。
ＲＢ３（ｐｉｎ９）です。
この端子は、同じ回の下の方で、ＣＰＵからＰＩＣにデータを送るための、７４ＨＣ３７３のＯＥの制御に使う予定だ、と書きました。
しかし、その後に、前回書きましたように、エラー発生時のインジケータとして利用するように変更しました。
さらに、エラー発生時にはＬＥＤ表示を行うだけではなく、ＣＰＵにも知らせるようにしておいた方がよい、と考えました。
そこで、最終的に、下の回路図のように回路を変更しました。
ＰＩＣ１６Ｆ８８のＲＢ３（ｐｉｎ９）からの出力は、Ｉ／Ｏアドレス９８のビット２入力につながっています。
●今度はＰＩＣのお勉強です
じつはこの端子はエラー出力のほかに、もうひとつ別の働きをします。
ＰＩＣを今回のような目的で使うと、２３２Ｃ信号が入ってこないときには、スタンバイ状態なので、本当に動作するのか、それとも起動に失敗してこけているのか、あるいは、そもそもちゃんとプログラムが書き込まれているのか、全くわかりません。
まあ、それでも、２３２Ｃの送信を受けて、ちゃんとデータをＣＰＵに渡してくれればよいのですけれど、うんともすんとも言ってくれなかったりすると、途端に不安になってしまいます。
そこで、リセット時に特定の制御線をアクティブにしたら、ちゃんと生きているしるしとして、ＬＥＤを点滅させるようにプログラムしてあるのです。
点滅周期は約０．５秒です。０．２５秒点灯して０．２５秒消灯する、の繰り返しです。
これを利用すれば、ＰＩＣ１６Ｆ８８のクロックがどの程度正確なのかを調べることができそうです。
最初は、ストップウォッチで計りながら、ＬＥＤの点滅回数をカウントしようと思いました、が。
もっといい方法があるじゃ、ありませんか。
ほら、ＬＥＤの出力は、Ｉ／Ｏアドレス９８のビット２の入力として、ＣＰＵでカウントすることができます！
おお、それだ、それだ。それがいい。
●まずは、ＰＩＣ１６Ｆ８８のプログラムです
リセットからスタートして、ＬＥＤ表示の点滅を繰り返すところのプログラムです。
サブルーチンｔｍ２５０ｍｓをＣＡＬＬしています。
そこで、ｔｍ２５０ｍｓです。
簡単に説明をします。
ｂｔｆｓｃ ｐｏｒｔｂ，１ は、ｐｏｒｔｂのｂｉｔ１がｃ（クリア）されていたら、次の命令をスキップせよ、という命令です。
btfscは、Bit Test f,Skip if Clearの意味からつけられたニーモニックです。
ＰＩＣでは、メモリ、Ｉ／Ｏポートを示すのに、”ｆ”という記号を使います。
”，”のうしろの数はビット位置を示します。
リセット後にＩ／ＯポートＰＯＲＴＢのｂｉｔ１をチェックして、１ならば２３２ＣＲＥＡＤルーチンへ行きます（ｇｏｔｏ ｒｄｃｋ）。０ならばｇｏｔｏ ｒｄｃｋをスキップします（読み飛ばします）。
次はｃａｌｌ ｔｍ２５０ｍｓ です。２５０ｍｓｅｃタイマールーチンをＣＡＬＬします。
ＣＡＬＬは８０８０のニーモニックと同じですから、わかりますよね。
ｍｏｖｌｗ ０８ は、ｗレジスタに０８を入れる命令です。８０８０なら、ＭＶＩ Ａ，０８に相当します。
ｍｏｖｌｗは、Ｍｏｖｅ Ｌｉｔｅｒａｌ ｔｏ Ｗの意味からつけられたニーモニックです。
ＰＩＣには、ワークレジスタは１つしかありません。”ｗ”で示します。
ｘｏｒｗｆ ｐｏｒｔｂ，ｆ は、ｗレジスタとＰＯＲＴＢとのＸＯＲを計算して、その結果をＰＯＲＴＢに出力する命令です。
ｘｏｒｗｆはＥｘｃｌｕｓｉｖｅＯＲ Ｗ ｗｉｔｈ ｆの意味からつけられたニーモニックです。
”，”のうしろの”ｆ”は、結果をｆ（メモリまたはＩ／Ｏ）に渡す、という意味です。
８０８０では演算の結果はＡレジスタにしか入れられませんが、ＰＩＣでは第2パラメタで”ｆ”を指定することで、結果をメモリまたはＩ／Ｏに渡すことができます。
８０８０と同じようにｗレジスタに結果を渡すには、第2パラメタで”ｗ”を指定します。
ｗレジスタには０８が入っていますから、ＰＯＲＴＢのビット３の出力が反転します（ＸＯＲは特定のビットを反転させる目的で使われます）。
上のプログラムリストで、各命令の後ろに書いてある数字は命令の実行クロック数です。
発振クロックが４ＭＨｚのとき、１命令クロックは１μｓです。
次は、タイマールーチンｔｍ２５０ｍｓの説明です。
ｍｏｖｗｆ ｃｎｔｒ２ はｗレジスタの値（０ＦＡ、十進では２５０）を変数ｃｎｔｒ２に入れる、という命令です。
Ｍｏｖｅ Ｗ ｔｏ ｆの意味からつけられたニーモニックです。これはわかりますよね。
ｃａｌｌ ｔｍ１ｍｓで、ｔｍ１ｍｓ（１ｍｓｅｃタイマールーチン）をＣＡＬＬします。
ｄｅｃｆｓｚ ｃｎｔｒ２，ｆ は、ｃｎｔｒ２を−１して、結果がｚ（ゼロ）ならば、次の命令をスキップせよ、という命令です。
結果がゼロでないときは、ｇｏｔｏ ｔｍ２５０ｍｓ_２ が実行されます。
ｄｅｃｆｓｚはＤｅｃｒｅｍｅｎｔ ｆ，Ｓｋｉｐ ｉｆ Ｚｅｒｏの意味からつけられたニーモニックです。
ｃｎｔｒ２を２５０回ダウンカウントしたあと、ｒｅｔｕｒｎします。この間１ｍｓｅｃタイマールーチンを２５０回ＣＡＬＬしますから、このルーチンは２５０ｍｓｅｃのタイマールーチンになります。
ｔｍ１ｍｓの説明です。
ここでも、ｃｎｔｒ１にＦＡ（２５０）がセットされています（さきほどのｃｎｔｒ２とは無関係です。たまたま同じ値をセットすることになりました）。
ｃｌｒｗｄｔはウォッチドッグタイマーをクリアする命令です。
Ｃｌｅａｒ Ｗａｔｃｈｄｏｇ Ｔｉｍｅｒの意味からつけられたニーモニックです。
ここで実行クロックを計算してみます。
このルーチンは、ｃｌｒｗｄｔとｄｅｃｆｓｚ ｃｎｔｒ１，ｆとｇｏｔｏ ｔｍ１_２を２５０回繰り返します。
ｄｅｃｆｓｚのクロック数は、Ｚ（ゼロ）でないときは１、ゼロになったときだけ２です。
そこで、このサブルーチン全体の総クロック数を計算すると、こうなります。
１＋１＋（１＋１＋２）×２５０−１＋２＝１００３
１命令クロックが１μｓですから、このサブルーチンの実行時間は１００３μｓになります。
上の式の−１は、結果がゼロになったときだけ、ｄｅｃｆｓｚのクロックが２になる代わりに、ｇｏｔｏがスキップされることで生じる差の調整です。
次にｔｍ２５０ｍｓルーチンの正確な実行時間を計算してみます。
ｃａｌｌ ｔｍ１ｍｓ は、ｃａｌｌ命令で２クロックかかります。
そこで、さきほどのｔｍ１ｍｓルーチンと同じように、ｃａｌｌ命令の中身の１００３μｓ以外の部分の実行クロック数をまず求めてみます。
１＋１＋（２＋１＋２）×２５０−１＋２＝１２５３
１２５３μｓです。ここに１００３μｓ×２５０を加えると、ｔｍ２５０ｍｓルーチンの実行時間が求まります。
１２５３＋１００３×２５０＝２５２００３μｓになります。
さて、最後の仕上げです。
最初のｔｅｓｔの部分です。
テストパルスを連続出力するように、ＣＰＵからＰＩＣのＰＯＲＴＢのｂｉｔ１への出力は、ずっと０にしたままにします。
ですから、ここのｂｔｆｓｃは必ず次のｇｏｔｏ ｒｄｃｋをスキップします。このときのｂｔｆｓｃのクロック数は２になります。
そのあと、ｃａｌｌ、ｍｏｖｌｗ、ｘｏｒｗｆ、ｇｏｔｏの順に実行されて、またｔｅｓｔに戻ります。
このように１回実行される毎に、ＰＯＲＴＢのｂｉｔ３出力が反転します。
この部分のクロック数を計算します。
２＋２＋１＋１＋２＝８
実行時間は８μｓです。このときｔｍ２５０ｍｓが１回ＣＡＬＬされますから、ＰＯＲＴＢのｂｉｔ３出力が反転するのにかかる時間は、
８＋２５２００３＝２５２０１１μｓになります。
●ＣＰＵのカウントルーチンです
やっと、いつもの８０８０プログラムに戻ってきました。
ＰＩＣ１６Ｆ８８のＰＯＲＴＢｂｉｔ３の出力は、Ｉ／Ｏアドレス９８のビット２に入力されます。
そこで、このビット２入力が反転する毎に、ＢＣレジスタをインクリメントするようなプログラムを実行させると、ＢＣレジスタには、その反転の回数が表示されることになります。
さっそくストップウォッチをスタートさせて、プログラムを実行させてみました。
え？
８０８０のプログラムの実行時間は計算しなくてよいのか、ですか？
今回は、８０８０の命令の実行時間は関係ありません。
なぜでしょう？
それは、皆さんで考えてみてください。
●カウント中の写真です
Ｂレジスタは２０、ＣレジスタはＢＦを表示しています。
２０ＢＦを十進数に直すと、８３７９になります。
ストップウォッチは３５’００”です。秒に直すと、２１００秒です。
では、計算してみましょう。
ＢＣレジスタが＋１されるのにかかる時間は、ＰＩＣのプログラムの計算から、０．２５２秒です。
０．２５２×８３７９＝２１１１．５秒
うーん。少し、ストップウォッチと差がありますね。
どのくらいの差でしょうか？
１１．５／２１００＝０．００５５
わずか０．５５％です。
もう一枚写真を撮りましたのでそちらも計算してみましょう。
Ｂレジスタは２Ｅ、ＣレジスタはＣ１を表示しています。
２ＥＣ１を十進数に直すと、１１９６９になります。
ストップウォッチは５０’００”です。秒に直すと、３０００秒です。
では、計算してみましょう。
０．２５２×１１９６９＝３０１６．２秒
どのくらいの差でしょうか？
１６．２／３０００＝０．００５４
さきほどとほぼ同じ結果になりました。
水晶発振に比べれば精度は落ちるというものの、実用上は問題ない程度の精度はあります。
なかなか立派なもんじゃありませんか。
うわあ。感心してる場合ではありませんでした。
そうすると、こいつもシロになってしまったじゃありませんか。
じゃあ、一体ホンボシはどこに？
２００９．３．１７ｕｐｌｏａｄ
２００９．３．１８ＰＩＣプログラムのところでＰＩＣ命令の簡単な説明を追加
前へ
次へ
ホームページトップへ戻る