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１４３回］



●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（９２）Ｉ^２Ｃモード（１４）スレーブモード（２）クロックストレッチング

あけましておめでとうございます。
本年もよろしくお願いいたします。

前回からの続きになります。
スレーブモードの説明の途中からです。

クロックストレッチングは「クロックの引き伸ばし」というような意味になると思います。
下はクロックストレッチングの説明です。

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

スレーブモードのデータ送信では自動的にクロックストレッチング機能が働きます。
ＳＳＰＣＯＮ２レジスタのＳＥＮビットによって受信中にクロックストレッチングを有効にすることができます。

受信モードでのクロックストレッチング（ＳＥＮ＝１のとき）

ＡＣＫ信号の終わり、９番目のクロックの下がりエッジで、もしそのときにＢＦビットがセットされていれば、ＳＳＰＣＯＮ１レジスタのＣＫＰビットは自動的にクリアされ、ＳＣＬ端子から’Ｌ’が出力されます。
ＣＫＰビットが’０’クリアされるとＳＣＬラインは’Ｌ’レベルになります。
ユーザーが受信を続けるためには次の受信の前にＣＫＰビットをプログラムでセットしておく必要があります。
ＳＣＬラインを’Ｌ’にしておくことでユーザーはＳＳＰＢＵＦの値を読んで必要な処理を終えるまでの間、マスターが次のデータを送信するのを待たせておくことができます。
そうすることでバッファオーバーランを防ぐことができます。

Ｎｏｔｅ１：　９番目のクロックが下がるよりも前にユーザーがＳＳＰＢＵＦを読むとＢＦビットがクリアされ、その場合にはＣＫＰビットはクリアされずクロックストレッチングは行なわれません。
これはスレーブの処理速度が十分速くてマスターを待たせる必要がない場合についての説明だと思います。

Ｎｏｔｅ２：ＣＫＰビットはＢＦビットの状態に関係なくソフトウェアでセットすることができます。
ユーザーはオーバーフローを起こさないために次のデータの受信手続きよりも前にＢＦビットをクリアするプログラムになるように気をつけるべきです。

送信モードでのクロックストレッチングの説明です。

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

スレーブ送信モードでは９番目のクロックの下がりエッジでＣＫＰビットが（自動的に）クリアされることでクロックストレッチングが行なわれます。
送信モードでのクロックストレッチングはＳＥＮビットに関係なく行なわれます。
ユーザーが送信を続けるためには次の送信の前にＣＫＰビットをプログラムでセットしておく必要があります。
ＳＣＬラインを’Ｌ’にしておくことでユーザーはＳＳＰＢＵＦに送信データをロードし終わるまでの間、マスターが次のデータを受信するのを待たせておくことができます。

Ｎｏｔｅ１：　９番目のクロックが下がるよりも前にユーザーがＳＳＰＢＵＦに次の送信データをロードするとＢＦビットがセットされ、その場合にはＣＫＰビットはクリアされずクロックストレッチングは行なわれません。
これはスレーブの処理速度が十分速くてマスターを待たせる必要がない場合についての説明だと思います。

Ｎｏｔｅ２：ＣＫＰビットはＢＦビットの状態に関係なくソフトウェアでセットすることができます。

下はクロックの同期とＣＫＰビットの説明です。

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

ＣＫＰビットがクリアされるとＳＣＬ出力は強制的に’０’になります。
しかしＣＫＰビットをクリアしてもＳＣＬラインが’Ｌ’になるまでＳＣＬ出力を’Ｌ’にはできません。
それはわかるのですがＴｈｅｒｅｆｏｒｅ以下の文はちょっと意味不明のところがあります。
以下の文では’ｌｏｗ’が抜けているようですし図では他のスレーブは存在していないのに原文ではいきなり’ｏｔｈｅｒ　ｄｅｖｉｃｅｓ’が出てきます。
Ｔｈｉｓ　ｅｎｓｕｒｅｓ以下で「ＳＣＬのＨ期間が保たれる」と書いてありますがそれを言うにはまだ不足しているところがあります。
マスターがＳＣＬラインを’Ｌ’にするまではスレーブ側で’Ｌ’にすることはできないのでＳＣＬの’Ｈ’期間は規格値を保つことはできますが、この図を見てもまた説明文を読んでも、マスターがＳＣＬを’Ｈ’にしてもスレーブがＣＫＰを’１’にするまではＳＣＬは’Ｈ’にはなりません。
するとＳＣＬは半端に’Ｈ’になってしまうので’Ｈ’が規格値に満たない可能性があります。

その疑問をクリアするためには以下の文を補う必要があります。

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

原文はＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔのマスターモードの説明のところにあります。
この文は当初は意味不明に思えたのでマスターモードのところではとりあえず省略していたのですが、ここまできてやっと意味が通じました。

Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎは調停というように訳されますがＣｌｏｃｋ　Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎは「クロックの調整」とでも訳すとよいのではと思います。
「クロックの調整」はマスターが受信、送信、リピーテッドスタート／ストップコンディションでＳＣＬラインを開放する（ＳＣＬをフロート’Ｈ’にする）ときに発生します。
マスターがＳＣＬ端子をフロート’Ｈ’にするようにしたとき、ＳＣＬラインが本当に’Ｈ’になるまでボーレートジェネレータはカウントを停止します。
ＳＣＬラインが本当に’Ｈ’になったときボーレートジェネレータはＳＳＰＡＤＤの値をリロードしてカウントを開始します。
この機能によってクロックが外部デバイスによって’Ｌ’にされたときにＳＣＬクロックのＨ期間は少なくともボーレートジェネレータが１回カウントロールオーバーする時間になります。

ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ　ｕｓｉｎｇ　ＢＡＳＩＣ［第１４３回］
２０２３．１．１ｕｐｌｏａｄ

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