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１４２回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（９１）Ｉ２Ｃモード（１３）スレーブモード
とうとう大晦日になってしまいました。
なんとか年内に終らせようと思ったのですが、なかなか予定通りには進まないものです。
前回までＩ２Ｃマスターモードについて説明をしてきました。
今回からはスレーブモードについて説明をしていきます。
下はＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔのスレーブモードの説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
スレーブモードではＳＣＬ端子とＳＤＡ端子は向きを入力に設定します（これはマスターモードでも同じです）。
ＭＳＳＰモジュールは入力の状態でも必要があればデータを出力します（スレーブ出力）。
Ｉ２Ｃスレーブモードハードウェアはアドレスが一致すると割込みを発生します。
ユーザーはスタート、ストップによる割込みを選択することもできます。
アドレスが一致したとき、およびアドレス一致後にデータを受け取ったときは、ハードウェアは自動的にアクノリッジ（ＡＣＫ）を送出しそのときＳＳＰＳＲレジスタにあるデータをＳＳＰＢＵＦにロードします。
おお。
ここの記述は重要です。
この説明を読むまでは私はスレーブモードではＡＣＫを送信するタイミングをどうするのだろうと心配していました。
なるほど。
スレーブモードの場合にはＡＣＫは自動的に送出されるのですね。
それなら世話なしです。
安心しました。
以下の場合にはＭＳＳＰモジュールはＡＣＫを送りません。
・ＳＳＰＳＴＡＴレジスタのＢＦビット（バッファフルビット）がセットされている状態でデータを受信した（その前に受信したデータがまだ引き取られていないときに次のデータを受信した）。
・ＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＳＳＰＯＶビット（オーバーフロービット）がセットされている状態でデータを受信した。
上記の場合にはＳＳＰＳＲレジスタの値はＳＳＰＢＵＦにはロードされませんがＰＩＲ１レジスタのＳＳＰＩＦビットはセットされます。
ＢＦビットはＳＳＰＢＵＦを読むことでクリアされますがＳＳＰＯＶビットはソフトウェアでクリアする必要があります。
下はアドレスについての説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ＭＳＳＰモジュールがイネーブルになるとモジュールはスタートコンディションが来るのを待ちます。
スタートコンディションに続く８ビットのデータはＳＳＰＳＲレジスタにシフト入力されます。
全ての入力ビットはＳＣＬクロックの立ち上がりエッジでサンプリングされます。
ＳＳＰＳＲのｂｉｔ７〜ｂｉｔ１はＳＳＰＡＤＤレジスタの値と比較されます。
その比較は８番目のＳＣＬクロックの下がりエッジで行なわれます。
アドレスが一致してそのときにＢＦビットもＳＳＰＯＶビットもセットされていなければ以下が実行されます。
１． ＳＳＰＳＲレジスタの値がＳＳＰＢＵＦにロードされます。
２． ＢＦビット（バッファフルビット）がセットされます。
３． ＡＣＫパルスが出力されます。
４． ９番目のＳＣＬクロックの下がりエッジでＭＳＳＰ割込みフラグビット（ＰＩＲ１のＳＳＰＩＦ）がセットされます。
（このとき割込みが許可されていれば割込みが発生します）
下はＳＳＰＡＤＤレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
７ｂｉｔアドレスのスレーブモードのときｂｉｔ７−１は７ｂｉｔアドレスになります。
ｂｉｔ０は使われません。
［注記］アドレスを比較するときに実際にはＳＳＰＡＤＤレジスタだけではなくてアドレスの一部のビットをマスクするためのレジスタＳＳＰＭＳＫレジスタが使われますが初期設定ではＳＳＰＡＤＤの値はマスクされずそのままの値として扱われます。
ここではＳＳＰＭＳＫレジスタについては説明を省略します。
スレーブモードの受信の説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
アドレスデータのビット０（Ｒ／Ｗビット）が’０’ならば、そしてアドレスが一致していたらＳＳＰＳＴＡＴレジスタのＲ／Ｗビットがクリアされます。
受信したアドレスデータはＳＳＰＳＲからＳＳＰＢＵＦにロードされＳＤＡラインは’Ｌ’になります（ＡＣＫ）。
アドレスデータの受信がオーバフロー状態になるとＮＡＣＫが出力されます。
オーバーフローはＳＳＰＳＴＡＴレジスタのＢＦビットかＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＳＳＰＯＶビットがセットされているときに発生します。
データを受信するとＭＳＳＰ割込みが発生します。
ＰＩＲ１レジスタの割込みフラグビットＳＳＰＩＦはソフトウェアでクリアする必要があります。
ＳＳＰＣＯＮ２レジスタのＳＥＮビットがセットされているとＳＣＬラインが’Ｌ’になります（クロックストレッチング）。
ＳＣＬラインはＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＣＫＰビットをセットすることで開放されます。
おお。
ここも気にしていたところでした。
スレーブの処理に時間がかかって受信が間に合わないときにはどうするのだろうとちょっと心配していました。
送信の説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
アドレスデータのビット０（Ｒ／Ｗビット）が’１’ならば、そしてアドレスが一致していたらＳＳＰＳＴＡＴレジスタのＲ／Ｗビットがセットされます。
受信したアドレスデータはＳＳＰＳＲからＳＳＰＢＵＦにロードされます。
９番目のクロックでＡＣＫパルスが送出され、ＳＥＮビットの値に関係なくＳＣＬラインが’Ｌ’になります（クロックストレッチング）。
クロックストレッチングの状態ではマスターはスレーブが送信データの準備ができるまで次のクロックを出力することができません。
送信データはＳＳＰＢＵＦに書き込む必要があります。
それは同時にＳＳＰＳＲレジスタにもロードされます。
その後でＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＣＫＰビットをセットすることでＳＣＬラインは開放されます。
８ビットのデータの各ビットはＳＣＬクロックの下がりエッジでシフトアウトされます。
ＳＤＡラインに出力する信号はＳＣＬが’Ｈ’の間保持されます。
マスターから送出されるＡＣＫパルスは９番目のＳＣＬクロックの上がりエッジでラッチされます。
もしＳＤＡラインが’Ｈ’なら（つまりＮＡＣＫなら）データの送信は完了します。
ここです。
ここに書いてありました。
マスターの受信モード（スレーブの送信モード）ではマスターが受信データの終わりにＮＡＣＫを送るとそれでスレーブの送信は終了する、と書かれています。
ここで”ｅｎｄ”ではなくて”ｃｏｍｐｌｅｔｅ”と書かれているのがやや奇妙に思えますがおそらく’ＮＡＣＫ’が来ても異常終了ではなくて正常に送信を完了するという意味合いなのだろうと思います。
その次の文のｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｃｋ．．．は多分’ｎｏｔ’が落ちています。
’ｎｏｔ ＡＣＫ’でなければその後ろの文と辻褄が合いません。
そういうことにして、続けます。
上記の場合、スレーブによってＮＡＣＫがラッチされると、スレーブのロジックはリセットされ（ＳＳＰＳＴＡＴレジスタがリセットされ）スレーブは次にスタートビットが来るのをモニタします。
もしＡＣＫがラッチされたなら次の送信データをＳＳＰＢＵＦレジスタにロードしなければなりません。
そしてＣＫＰビットをセットすることでＳＣＬラインを開放しなければなりません。
データを送信するごとにＭＳＳＰ割込みが発生します。
ＳＳＰＩＦフラグビットはソフトウェアでクリアしなければなりません。
ＳＳＰＳＴＡＴレジスタを読むことで現在の状態を知ることができます。
ＳＳＰＩＦビットは９番目のＳＣＬクロックの下がりエッジでセットされます。
スレーブモードについてはもう少し続きがあるのですが長くなってしまいますので今回はここまでとします。
今年一年拙文にお付き合いいただき有難うございました。
来年もよろしくお願いいたします。
よいお年をお迎えください。
ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第１４２回］
２０２２．１２．３１ｕｐｌｏａｄ
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