ＰＩＣでＵＳＢを！（知識ゼロからのスタートです）
ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０のＵＳＢ機能を１００％自前のソフトで制御する試みです。しかもアセンブラで！
当記事は２００９年１２月から「ＴＴＬでＣＰＵをつくろう！」というタイトルの もとにほとんど毎日連載をしてきたものを再編集したものです。 ２０１１．７．１２

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☆ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０

ＰＩＣ１８Ｆ２５５０では大きすぎて、計画中のＴＫ８０互換マイコンボードＮＤ８０ＺⅢには組み込めそうにないことがわかりました。
ＵＳＢ機能内蔵のＰＩＣにはＰＩＣ１８Ｆ４５５０、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０のほかに２０ｐｉｎのＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０があることはちょっと前から知っていました。しかしＵＳＢに関する部分がＰＩＣ１８Ｆ２５５０とはかなり異なっているようです。
案の定しっかり泥沼にはまってしまいました。

［第７７回］

●ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０のシステムクロック

いよいよＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０を使っての動作テストです。
ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０もＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同様に、システムクロックとしては、内蔵発振回路、外部クロック入力、そして外付けのクリスタルによる発振クロックを選択することができます。
そのほかにもセカンダリクロックなどというものも使えますが、それについてはここでは考えないことにします。

まずは、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０のときと同じように、ｐ１８ｆ１４ｋ５０．ｉｎｃからＣＯＮＦＩＧのクロック設定のところを見てみることにいたします。

;
;   Oscillator Selection bits:
;     FOSC = LP            LP oscillator
;     FOSC = XT            XT oscillator
;     FOSC = HS            HS oscillator
;     FOSC = ERCCLKOUT     External RC oscillator, CLKOUT function on OSC2
;     FOSC = ECCLKOUTH     EC, CLKOUT function on OSC2 (high)
;     FOSC = ECH           EC (high)
;     FOSC = ERC           External RC oscillator
;     FOSC = IRC           Internal RC oscillator
;     FOSC = IRCCLKOUT     Internal RC oscillator, CLKOUT function on OSC2
;     FOSC = ECCLKOUTM     EC, CLKOUT function on OSC2 (medium)
;     FOSC = ECM           EC (medium)
;     FOSC = ECCLKOUTL     EC, CLKOUT function on OSC2 (low)
;     FOSC = ECL           EC (low)
;

むむむ。
ＰＩＣ１８Ｆ２５５０と書き方が違うのですよねえ。
なんとかなりませんかねえ。
こんなにチップごとにころころ変える必要はないと思うのですが…。

ＰＩＣ１８Ｆ２５５０ではＣＰＵクロックの指定と同時にＵＳＢクロックに対する指定も行う必要がありました。
しかし、ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０では、どこにもＵＳＢに対する指定らしきものがありません。
ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０もＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同様にＵＳＢコントローラを内蔵していますし、それを利用するためには、４８ＭＨｚ（Ｆｕｌｌ　Ｓｐｅｅｄモード）か６ＭＨｚ（Ｌｏｗ　Ｓｐｅｅｄモード）が必要です。
ただ、そのＵＳＢのためのクロックを供給する方法がＰＩＣ１８Ｆ２５５０とは異なっているのです。
なんとも不統一でちぐはぐな感じです。

●ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０のＵＳＢのためのクロックの設定

さて、それではＰＩＣ１８Ｆ２５５０のときと同じように、ＤａｔａＳｈｅｅｔを見てみることにしましょう。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社ＰＩＣ１８Ｆ１ＸＫ５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ

ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０はＵＳＢのＬｏｗ　Ｓｐｅｅｄモード（６ＭＨｚ）とＦｕｌｌ　Ｓｐｅｅｄモード（１２ＭＨｚ）の両方に対応しているのですが、今回のＨＩＤはＦｕｌｌ　Ｓｐｅｅｄモードですから、ここではＬｏｗ　Ｓｐｅｅｄモードについては考えないことにします。

Ｆｕｌｌ　Ｓｐｅｅｄモードでは、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同じように、内蔵のＵＳＢコントローラのクロックには４８ＭＨｚを供給しなければなりません。
そしてこれもＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同じで、そのＵＳＢのためのクロックとしては内蔵発振クロックは使用することができません。
外部から供給する４８ＭＨｚまたは１２ＭＨｚクロック（ＥＣ　Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ　ｍｏｄｅ）か、１２ＭＨｚクリスタルを外付けして得られる水晶発振クロック（ＨＳ　ｍｏｄｅ）のいずれかしか使うことができません。

外部入力の４８ＭＨｚクロックモードについてはＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同じですが、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０ではそれ以外に４、８、１２、１６、２０、２４ＭＨｚの外部入力モードか外付け水晶発振モードのうちから選択することができました。
しかしＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０では４８ＭＨｚを外部入力とする以外には、外部入力モードでも、外付けクリスタルでも１２ＭＨｚ以外は使うことができません。
あ。もちろん、ＵＳＢ（Ｆｕｌｌ　Ｓｐｅｅｄモード）を使うためには、という前提でのお話です。
ＵＳＢを使わないのでしたら、そのような制約はありません。

ＵＳＢ（Ｆｕｌｌ　Ｓｐｅｅｄモード）のためのクロックについては、Ｔａｂｌｅ　２－５を見なさい、と書いてあります。
で。
Ｔａｂｌｅ　２－５です。



［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社ＰＩＣ１８Ｆ１ＸＫ５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ

ＰＩＣ１８Ｆ２５５０と違って、これだけしかありません。
外部から４８ＭＨｚを入力する（ＥＣ　Ｈｉｇｈ）以外は、１２ＭＨｚを外部から入力する（ＥＣ　Ｈｉｇｈ）か、１２ＭＨｚ水晶発振による（ＨＳ）か、そのいずれかしかありません。
ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０では、ＵＳＢクロックはダイレクトに入力した４８ＭＨｚを使うか、１２ＭＨｚをＰＬＬで４倍にすることで得られる４８ＭＨｚを使うか、そのいずれかを選択することになります。
そしてＣＰＵクロックは、その４８ＭＨｚをそのまま使うか、それとも４８ＭＨｚを分周して得られる２４、１６、１２ＭＨｚのいずれかを使うか、になります。

ＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同じようにブロック図を見てみましょう。



［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社ＰＩＣ１８Ｆ１ＸＫ５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ

このブロック図のＵＳＢクロックについての部分については、これでは何もわからないのと同じです。
ですけれど、さきほどのＴａｂｌｅ　２－５にありますように、とにかくＵＳＢクロックとしては、クロックのソースが４８ＭＨｚか１２ＭＨｚのＥＣ（外部入力）か、１２ＭＨｚのＨＣ（水晶発振）で、ＰＬＬをＯＮにする（４８ＭＨｚ外部入力のときはＰＬＬをＯＦＦ）、という設定が選択できる全てです。

●ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０の内蔵発振モード

せっかくブロック図を見ましたので、ＵＳＢには使えませんが、ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０の内蔵発振モードについても、少し説明をしておきましょう。
ＰＩＣ１８Ｆ２５５０の内蔵発振クロックは最高８ＭＨｚでした。

ところが上のブロック図をよく見ますと、ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０ではなんとその倍の１６ＭＨｚまでいけるようなのですよね。
これは、ぜひとも試してみたいですねえ。

さらに、さらに。
よくよく見てみますと、内蔵発振の８ＭＨｚがツツーッと上に伸びて、どうも４ｘＰＬＬに入っているようではありませんか。
８ＭＨｚの４倍ということは、３２ＭＨｚです。
うう。
これは、内蔵発振でそこまでいけるということか？

おお。
こんなところにちらりと書いてありました。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社ＰＩＣ１８Ｆ１ＸＫ５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ（赤線は筆者）

これは、なんとしても試してみないといけません。

実は、ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０についてもＰＩＣ１８Ｆ２５５０と同じように、簡単なテストプログラムを書いて動作を確認してみました。
ですけれど、本日は時間がなくなってしまいましたので、それにつきましては、また次回にご披露させていただくことにいたします。
ＣＰＵをつくろう！第５０５回（２０１０．５．２２ｕｐｌｏａｄ）を再編集

ＰＩＣでＵＳＢを！［第７７回］
２０１１．７．１２ｕｐｌｏａｄ

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