ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ
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ＵＳＢインターフェースを内蔵したＰＩＣを使ってＷｉｎｄｏｗｓパソコンで外部回路を制御するための各種Ｉ／Ｏ基板の製作記事です。
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［第１２２回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（７１）ＳＰＩモード（３）マスターモード
前回からの続きです。
ＳＰＩモードにはマスターモードとスレーブモードがありますが、まずはマスターモードから読み解いていきます。
下はＳＰＩのＩ／Ｏ端子を使用可能にするための説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
シリアルポート（ＳＰＩ）を使用可能にするためにはＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＳＳＰイネーブルビットＳＳＰＥＮをセットしなければなりません。
ＳＳＰＣＯＮ１レジスタは［第１２０回］で説明しました。
ＳＰＩモードをリセットするか再設定するにはＳＳＰＥＮビットをクリアしてＳＳＰＣＯＮ１レジスタを再設定してからＳＳＰＥＮビットをセットします。
この設定によってＳＤＩ、ＳＤＯ、ＳＣＫ、ＳＳ端子がシリアルポート端子になります。
各端子がシリアルポートの端子として正しく機能するためにその向きを（プログラムでＴＲＩＳレジスタに対して）次のように設定する必要があります。
●ＳＤＩはＳＰＩモジュールによって自動的にコントロールされます
●ＳＤＯは対応するＴＲＩＳレジスタのビットを０にしなければなりません
●ＳＣＫは対応するＴＲＩＳレジスタのビットを０にしなければなりません（マスターモード）
●ＳＣＫは対応するＴＲＩＳレジスタのビットを１にしなければなりません（スレーブモード）
●ＳＳは対応するＴＲＩＳレジスタのビットを１にしなければなりません（スレーブモード）
ＳＤＩの各入出力はＩ／Ｏポートと端子を共用しています。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０で各端子の共有について確認するための端子図は［第９６回］にあります（［第１１７回］にもあります）が参考までに再掲します。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ＳＤＩはＲＢ４とｐｉｎ１３を共有しています。
ＳＤＯはＲＣ７とｐｉｎ９を共有しています。
ＳＣＫはＲＢ６とｐｉｎ１１を共有しています。
ＳＳはスレーブモードではＲＣ６とｐｉｎ８を共有しています。
ＳＳはマスターモードにはありませんからマスターモードで使用するときは汎用Ｉ／ＯポートをスレーブのＳＳに対する出力として使います。
１５．２．４はＳＰＩモードの接続例についての説明です。
Ｆｉｇｕｒｅ１５−２はマイクロコントローラ間の接続例です。
マスターコントローラ（Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ１）はＳＣＫ信号を送ることでデータ送信を開始します。
データは両方のシフトレジスタからプログラムで設定されたクロックエッジで送出され、クロックの反対側のエッジでラッチされます。
両方のマイクロコントローラは同じクロック極性（ＣＫＰ）にするようにプログラムされなければなりません。
そうすることで両方のマイクロコントローラは同時にデータの送受信が行なわれるようになります。
（送受信されるデータが）意味のあるものか（またはダミーデータなのか）はアプリケーションソフトウェアによります。
それには以下の場合が考えられます。
●マスターがデータを送信する − スレーブはダミーデータを送信する
●マスターがデータを送信する − スレーブもデータを送信する
●マスターがダミーデータを送信する − スレーブはデータを送信する
下はマスターモードの説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
マスターはいつでもデータの送信を開始できます。
なぜならそれはＳＣＫによってコントロールされているからです。
マスターはスレーブ（Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ２、ＦＩＧＵＲＥ １５−２）がデータを送信するタイミングをソフトウェアで決めることができます。
マスターモードではデータの送受信はＳＳＰＢＵＦへデータを書き込むことで開始されます。
ＳＰＩが受信のみのモードであるときにはＳＤＯの出力を無効にすることができます（その向きを入力に設定することで）。
ＳＳＰＳＲレジスタはＳＤＩ端子から入力されるデータをプログラムで決められたクロックレートでシフトします。
受信データは８ビット受信される都度ＳＳＰＢＵＦレジスタにロードされます（割り込みフラグとステータスビットがセットされます）。
ＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＣＫＰビットの設定によってクロックの極性を選択することができます。
ＦＩＧＵＲＥ１５−３、ＦＩＧＵＲＥ１５−５、ＦＩＧＵＲＥ１５−６はＳＰＩ接続の波形図です（データは最上位ビットから送られます）。
ＦＩＧＵＲＥ１５−５、ＦＩＧＵＲＥ１５−６はスレーブモードの図なので今は省略します。
マスターモードではＳＰＩクロックレート（ビットレート）は下記のうちからユーザープログラムで決めることができます。
●Ｆｏｓｃ／４（１２Ｍｂｐｓ、１／１２μｓｅｃ）
●Ｆｏｓｃ／１６（３Ｍｂｐｓ、１／３μｓｅｃ）
●Ｆｏｓｃ／６４（３／４Ｍｂｐｓ、４／３μｓｅｃ）
●Ｔｉｍｅｒ２出力／２
Ｆｉｇｕｒｅ１５−３はマスターモードの波形図です。
ＣＫＥビット＝１のときＳＤＯデータはＳＣＫのクロックエッジよりも前に確定します。
図に示すＳＤＩ入力のサンプリングはＳＳＰＳＴＡＴレジスタのＳＭＰビットの設定によります。
ＳＳＰＳＴＡＴレジスタは［第１２０回］で説明しました。
受信データがＳＳＰＳＲからＳＳＰＢＵＦにロードされるタイミングを図に示しています（一番下のＳＳＰＳＲ ｔｏ ＳＳＰＢＵＦ）。
上の波形図では上部に４つのクロック波形が描かれていて、右側に４ Ｃｌｏｃｋ Ｍｏｄｅｓと書かれています。
ＳＰＩの一般的な説明を見ますとＭＯＤＥ０〜ＭＯＤＥ３とかＭＯＤＥ０，０、ＭＯＤＥ０，１、ＭＯＤＥ１，０、ＭＯＤＥ１，１というような名前でＳＰＩモードについて解説しているものを多く見ます。
上の波形図も同じことについて説明しているようなのですが実にわかりにくい描き方です。
上の４つの波形とその下のＳＤＯ、ＳＤＩとを組み合わせて考えないと何を説明しているのか意味不明になってしまいます。
まずは４つの波形の極性について。
ＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＣＫＰビット＝０のときＣＬＫがない状態（アイドル）はＬレベルです（波形の上から１、３番目）。
ＣＫＰビット＝１のときＣＬＫがない状態（アイドル）はＨレベルです（波形の上から２、４番目）。
問題はＳＳＰＳＴＡＴレジスタのＣＫＥビットです。
ＣＫＥビット＝０のときＣＬＫがアクティブになるエッジでＳＤＯからデータが送出されます。
上の図ではＳＤＯ（ＣＫＥ＝０）の波形が後ろにずれてしまっているので誤解してしまいます。
ＣＫＥビット＝１のときＣＬＫがアクティブからアイドルになるエッジでＳＤＯからデータが送出されます。
ＳＤＯ（ＣＫＥ＝１）の波形も後ろにずれてしまっているのでわかりにくいです。
一般にＳＰＩモードの説明ではＣＰＯＬとＣＰＨＡという名称を使うのですがどういうわけかＰＩＣのＳＰＩモードの説明ではそれに代わるものとしてＣＫＰとＣＫＥを使っています（ひょっとすると商標権か何かの関係かも）。
ＣＫＰは波形の極性でこれは一般的なＳＰＩモードの説明でのＣＰＯＬと同じです。
それならばＣＫＥはＣＰＨＡと同じかというとどうもそれは違うようです。
実はＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０のＤａｔａ ＳｈｅｅｔのＳＰＩの説明が余りにわかりにくいのでプログラムを作って実際に信号を出力して波形を確認してみました。
その結果わかったことですがＣＫＥはＣＰＨＡとロジックが逆になっているようです。
それと一般的なＳＰＩのモードでは入力データのサンプリングを基準にして説明しているようですが、ＰＩＣの場合にはデータの出力タイミングを基準にしています。
ですからそのあたりもずれがあるようですが、ここでは入力についてはとりあえず考えないで出力のタイミングだけでモードを整理してみました。
ＭＯＤＥ０（ＭＯＤＥ０，０） ＣＰＯＬ＝０（ＣＫＰ＝０）、ＣＰＨＡ＝０（ＣＫＥ＝１） クロックはアクティブＨ（正極性）、クロックがＨ→ＬのときデータＯＵＴ
ＭＯＤＥ１（ＭＯＤＥ０，１） ＣＰＯＬ＝０（ＣＫＰ＝０）、ＣＰＨＡ＝１（ＣＫＥ＝０） クロックはアクティブＨ（正極性）、クロックがＬ→ＨのときデータＯＵＴ
ＭＯＤＥ２（ＭＯＤＥ１，０） ＣＰＯＬ＝１（ＣＫＰ＝１）、ＣＰＨＡ＝０（ＣＫＥ＝１） クロックはアクティブＬ（負極性）、クロックがＬ→ＨのときデータＯＵＴ
ＭＯＤＥ３（ＭＯＤＥ１，１） ＣＰＯＬ＝１（ＣＫＰ＝１）、ＣＰＨＡ＝１（ＣＫＥ＝０） クロックはアクティブＬ（負極性）、クロックがＨ→ＬのときデータＯＵＴ
このように整理したらＳＰＩモードが理解できるかというとやっぱりこれだけではわかりませんでしょう。
まずはマスターモードを理解するために実際にスレーブ型の回路をＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３に接続して、その回路に（マスターモードで）データを送出するプログラムを作って試してみるのが一番の近道かと思います。
こんなところに書いてありました（上のところを書いたあとで発見しました）。
やっぱりＤａｔａ Ｓｈｅｅｔはよく読むべきです。
上の表の下には「入力データのサンプリングにはＳＭＰビットの設定が必要」と書かれています。
ＳＭＰビットはＳＳＰＳＴＡＴレジスタのｂｉｔ７です（［第１２０回］参照）。
ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第１２２回］
２０２２．１２．７ｕｐｌｏａｄ
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