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１２３回］



●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（７２）ＳＰＩモード（４）ＤＡコンバータＭＣＰ４９１１

ＰＩＣのＳＰＩインターフェースを試してみるためにＤＡコンバータＭＣＰ４９１１を使ってみることにしました。
ＭＣＰ４９１１はＳＰＩインターフェースでデジタルデータをシリアル送信することで動作するＤＡコンバータです。
なぜＤＡコンバータかということなのですが、それには理由があります。

ずっとＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３の説明を続けています。
途中からはＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０の機能の説明になってしまっています。
ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３はＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０を単体でプリント基板に実装しただけと言ってもよいくらいのボードですからＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３の操作説明をしようとしますと結局のところそういうことになってしまいます。
実のところ私としてもここまでのことになってしまうとは思ってもみなかったことなのですが、ここまできてしまったらもう乗りかかった船です。
最後まで行くしかありませぬ。

それで。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０はＡＤコンバータを内蔵しています。
いずれはそのＡＤコンバータについても動作確認をすることになります。
その動作テストのときにＤＡコンバータがあれば都合がいいじゃないかと考えました。
それでローコストで使い勝手のいいＤＡコンバータを捜していてＭＣＰ４９１１を見つけました。
確認してみましたところインターフェースはＳＰＩです。
どうせ何かのデバイスでＳＰＩの動作テストをしてみなければならないと考えていましたからこれはまさに一石二鳥のデバイスです。
ということでＳＰＩ通信のテストを兼ねてＭＣＰ４９１１を使ってみることにした次第です。

ＭＣＰ４９１１のＤａｔａ　Ｓｈｅｅｔです。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＭＣＰ４９０１／４９１１／４９２１　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

ＭＣＰ４９１１は単電源（＋５Ｖ）で動作する１０ビットのＤＡコンバータです。
下はＭＣＰ４９１１のブロック図です。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＭＣＰ４９０１／４９１１／４９２１　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

もうこれ以上簡単にはできないだろうと思えるくらい実にシンプルな８ｐｉｎのＩＣです。
ＰＳＩ端子はＣＳとＳＤＩとＳＣＫの３本です。
ＭＣＰ４９１１にはホストからデジタルデータを送るだけでＭＣＰ４９１１からはデータの送信は行ないませんからＳＤＯ端子はありません。
ＶｒｅｆにＶｄｄ（＋５Ｖ）を接続することで０Ｖから＋５ＶまでのＲａｉｌ−ｔｏ−Ｒａｉｌ出力が得られます。

下はＭＣＰ４９ＸＸＷＲＩＴＥコマンドです。
ＭＣＰ４９ＸＸはビット数によって１２ビット、１０ビット、８ビットの３種があります。
ＭＣＰ４９１１は１０ビットＤＡコンバータです（ＲＥＧＩＳＴＥＲ５−２）。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＭＣＰ４９０１／４９１１／４９２１　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

ＭＣＰ４９１１に送信するコマンドはこのＷＲＩＴＥコマンドだけです。
ＷＲＩＴＥコマンドは１６ビットです。
ＳＰＩの送信バッファは８ビットですから１６ビットを８ビット２回に分けて送ります。
最初の１バイトはコマンド部の４ビット＋データの上位４ビットです。
次の１バイトはデータの下位６ビット＋ダミー２ビットです。
コマンド部の各ビットは以下の値にします。

ｂｉｔ１５＝０
ｂｉｔ１４＝０
ｂｉｔ１３＝１
　上のＶｏｕｔの式はＭＣＰ４９２１（１２ｂｉｔＤＡ）の場合です。
　ＭＣＰ４９１１（１０ｂｉｔＤＡ）の場合は下の式になります。
　Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＊Ｄ／１０２４　　　Ｄ＝０〜１０２３
ｂｉｔ１２＝１

ＭＣＰ４９１１のＳＰＩ信号波形です。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＭＣＰ４９０１／４９１１／４９２１　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

ＳＣＫのところ（右端）にＭｏｄｅ１，１（破線）とＭｏｄｅ０，０（実線）と書いてあります。
クロックの↑のときにデータが読み込まれます。
モードによってクロックの極性が逆になりますがどちらのモードでもクロックがＬからＨになるときにデータが読み込まれることを示しています。

下は前回お見せしたＳＰＩのマスターモードの波形図です。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

この図で見るとクロックがＬからＨになるときにＳＤＯからの出力データの各ビットの真ん中あたりが来るのは上から２番目（ＣＫＰ＝１、ＣＫＥ＝０）と３番目（ＣＫＰ＝０、ＣＫＥ＝１）です。

下は前回整理したＳＰＩのＭＯＤＥです。

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

これにあてはめてみますとＭＯＤＥ３（ＭＯＤＥ１，１）がＣＫＰ＝１、ＣＫＥ＝０でＭＯＤＥ０（ＭＯＤＥ０，０）がＣＫＰ＝０、ＣＫＥ＝１になります。
ＭＣＰ４９１１のＳＰＩ信号波形図でもＭｏｄｅ１，１（破線）とＭｏｄｅ０，０（実線）と書いてあります。

これならなんとかなりそうです。

まずはＭＣＰ４９１１の準備です。

適当なジャノ目基板に組み付けました。
ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３との接続には１６ｐｉｎフラットケーブルコネクタを使います。

下はＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３と接続したときの全体の回路図です。

ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３とＭＰＣ４９１１の接続には１６ｐｉｎフラットケーブルコネクタを使いますがＭＣＰ４９１１の側で使うのはＶｃｃとＧＮＤのほかはＣＳとＳＣＫとＳＤＩの合計５本のラインのみです。
ＭＣＰ４９１１のＣＳにはＲＣ０を使います。
これがＳＳに相当します。
マスターモードではＳＳ出力は汎用Ｉ／Ｏポートをそのまま使います。
どの端子をＳＳとするかについては（ＳＳを使うか使わないかを含めて）ＳＰＩのマスターモードでは任意です。
今回はＳＳとしてＲＣ０を使います。
ＭＣＰ４９１１のＳＤＩにはＳＤＯ（ＲＣ７）を接続します。
ＭＣＰ４９１１のＳＣＫにはＳＣＫ（ＲＢ６）を接続します。

ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３と今回作成したＭＣＰ４９１１基板とを１６ｐｉｎフラットケーブルで接続しました。


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２０２２．１２．８ｕｐｌｏａｄ

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