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１７９回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ－０３（１２８）コンパレータモジュール（３）５５５の三角波を入力
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０のコンパレータモジュールはＣ１とＣ２の２組あります。
しかし外部入力端子も出力端子も２組のモジュールで共用しているので両方を同時に使うためには工夫が必要になります。
外部出力端子は１本しかありませんからどちらかの出力しか使えません。
内部に出力することはできますからもう一方の出力は内部出力にしてそれをソフトウェアで読み取るという使い方になるかと思います。
外部入力端子は非反転入力Ｃ１２ＩＮ１－～Ｃ１２ＩＮ３－の３入力から選べますから２組のコンパレータに別々の入力信号を割り当てるという使い方ができると思います。
２組のコンパレータを同時に使うというような使い方は本稿で扱う範囲を超えますからここでは１組のコンパレータを使ってごく単純なテストをしてみます。
コンパレータの使い方として典型的なものは［第１７７回］の最初のところでお見せしたＦｉｇｕｒｅ１８－１のような使い方だと思います。
上下に震動するアナログ波を入力してそれを一定の電圧値と比較することでデジタル信号に変換します。
そのテストをするためには適当なアナログ信号が必要です。
アナログ波形を発生するような装置があればよいのですが今までアナログ回路には余り縁が無かったものですからそんな気の利いたものは持ち合わせておりません。
何かテストに利用できる簡単なものを作ろうと考えて思いついたのはＮＥ５５５回路です。
ＮＥ５５５は通常はデジタルのパルス波を発生することなどに使います。
出力はデジタルなのですがそのパルス波を発生させる元のところではＲＣを使ったノコギリ波が出ています。
それが利用できるのではと思いました。
５５５は８ピンのＩＣでコンデンサ１個と抵抗２本で簡単にパルス波出力回路を組むことができます。
さっそく即席で組むつもりだったのですが。
ちょっと待てよ。
５５５ならＮＤ８０Ｚ３．５で７セグメントＬＥＤ表示回路に使っているじゃありませんか。
それが利用できたら世話はありません。
こちらがＮＤ８０Ｚ３．５の５５５回路です。
ｐｉｎ６のところにノコギリ波が出ています。
Ｒ２８とＲ２９を介してＣ２２を充放電することでできるノコギリ波です。
オシロで確認してみたところ２～３．５Ｖ程度の狭い範囲ですがなんとか利用できそうな波形が確認できました。
これならなんとか使えそうです。
こちらがテスト中の写真です。
左側がＰＩＣＵＳＢＩＯ－０３です。
右側はテストに使っているＮＤ８０ＺⅢですが５５５回路はＮＤ８０Ｚ３．５と変わりません。
５５５のｐｉｎ６とＰＩＣＵＳＢＩＯ－０３のＣ１２ＩＮ３－（ＲＣ３）をフラットケーブルとミノムシクリップを使って接続しました。
コンパレータの入力としてはＣ１２ＩＮ１－～Ｃ１２ＩＮ３－のどれを使ってもよいのですがＡＤ変換のテストのときにＡＮ７を入力に使いましたから同じＲＣ３兼用端子のＣ１２ＩＮ３－を使うことにしました。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０の端子接続図は［第７２回］にありますから参照してください。
それとＰＩＣＵＳＢＩＯ－０３とＮＤ８０ＺⅢの両方のＧＮＤを同じようにフラットケーブルとミノムシクリップを使って接続しました。
下が作成したプログラムです。
たった５行だけでそれも全てレジスタに値を書き込むだけです。
コンパレータモジュールは一度設定するとプログラムの実行から離れて単独で機能するようになりますから、プログラムは必要な設定が済んだら終了してしまっても構いません。
プログラムの説明です。
コンパレータ出力Ｃ１２ＯＵＴはＲＣ４と端子を共用しています。
コンパレータ入力Ｃ１２ＩＮ３－はＲＣ３と端子を共用しています。
１０行でＲＣ４を出力、ＲＣ３を入力に設定します（ＴＲＳＣのｂｉｔ４＝０、ｂｉｔ３＝１、その他のビットはとりあえず出力に設定）。
２０行でＣ１２ＩＮ３－に対応する端子をアナログ入力に設定します。
Ｃ１２ＩＮ３－はＡＮ７と端子を共用しています。
ＡＮＳＥＬレジスタは［第１６８回］にレジスタのビット図があります。
ＡＮ７はＡＮＳＥＬレジスタのビット７です。
対応するビットを’１’にするとその端子がアナログ入力になります。
今回のテストでは５５５からの入力波形が２Ｖ～３．５Ｖぐらいなのでコンパレータの入力しきい値を３Ｖぐらいのところに決めました。
５５５からの入力信号はＣ１２ＩＮ３－端子を経由してコンパレータのＣ１ＶＩＮ－（反転入力）につなぎます。
Ｃ１ＶＩＮ＋（非反転入力）には内部基準電圧としてはＶＲＥＦ（ＣＶＲＥＦ）とＦＶＲのいずれかをつなぐことになりますが今回は設定値として約＋３Ｖが必要ですから可変基準電圧ＶＲＥＦ（ＣＶＲＥＦ）を接続します。
そのどちらを選択するかはＣＭ２ＣＯＮ１レジスタのＣ１ＲＳＥＬビットで決定します。
Ｃ１ＲＳＥＬビット（ＣＭ２ＣＯＮ１レジスタのビット５）を’０’にするとＣＶＲＥＦが選択され、同時にＣＶＲＥＦはＣ１ＶＲＥＦに接続されます。
Ｃ１ＲＳＥＬビットはデフォルトでは’０’ですからＣＭ２ＣＯＮ１レジスタを設定する必要はありません（ＣＭ２ＣＯＮ１レジスタは前回で説明しています）。
Ｃ１ＶＲＥＦはＲＥＦＣＯＮ１レジスタとＲＥＦＣＯＮ２レジスタで設定します（［第１７０回］参照）。
今回はＤＡＣ出力は外部端子に出力せず内部でコンパレータ入力につなぎますからＲＥＦＣＯＮ１レジスタのｂｉｔ５＝０、プラス側電源はＶＤＤ（＜ｂｉｔ３：ｂｉｔ２＞＝００）、マイナス側電源はＧＮＤ（ｂｉｔ０＝０）に設定します（３０行でＲＥＦＣＯＮ１＝＄Ｃ０に設定）。
ＲＥＦＣＯＮ２レジスタはＤＡＣの出力電圧を決定します。
［第１７０回］のＣＶＲＥＦの電圧値の表で見ると設定値が＄１３のときに出力電圧が約３ＶになっていますからＲＥＦＣＯＮ２に＄１３を設定します（４０行）。
５０行で最終的なコンパレータＣ１の設定を行ないます。
ＣＭ１ＣＯＮ０レジスタは前回説明しました。
ｂｉｔ７＝１でＣ１をイネーブル（有効）にします。
ｂｉｔ６はＣ１ＯＵＴの設定ですがＣ１ＰＯＬビットの設定が関係しています。
今回はアナログ入力信号を反転入力（Ｃ１ＶＩＮ－）につなぎますがデジタル出力はそれと同相にします。
出力が反転する設定ですからＣ１ＰＯＬ（ｂｉｔ４）＝１にします。
なのでＣ１ＯＵＴ（ｂｉｔ６）は’０’にします。
ｂｉｔ５もＣ１ＯＵＴの設定ですがＣ２ＯＵＴの設定が優先します。
Ｃ２ＯＵＴはＣＭ２ＣＯＮ０レジスタのＣ２ＯＥ（ｂｉｔ４）＝０のときは無視できます。
Ｃ２ＯＥビットはデフォルトでは’０’なのでＣ２ＯＵＴは無視できます。
結果としてｂｉｔ５＝１にします。
ｂｉｔ４は上で’１’にしました。
ｂｉｔ３はどちらでもよいのですがＢＡＳＩＣは遅いのでここは低速（＝’０’）を選択します。
基準電圧としてはＣ１ＶＲＥＦを使いますからｂｉｔ２＝１にします。
信号入力端子はＣ１２ＩＮ３－にしますから＜ｂｉｔ１：ｂｉｔ０＞は’１１’にします。
以上によりＣＭ１ＣＯＮ０レジスタには’１０１１０１１１’（＄Ｂ７）を設定します。
プログラムを実行しました。
下は実行後にオシロで観測した波形です。
上側（ＣＨ１）は５５５のｐｉｎ６の波形です。
下側（ＣＨ２）はコンパレータＣ１の出力波形です。
ＣＨ１が３Ｖ近くまで上がったところでコンパレータの出力がＨになっています。
ＣＨ１の波形は下がり方が急なので３Ｖが境であるとは確認できませんが３．５Ｖ～２Ｖの間でＣＨ２がＬになっていることは間違いありません。
ちょっとアバウトですけれどコンパレータモジュールの簡単な動作テストとしてはこんなところでよいのではないかと思います。
ＰＩＣ－ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第１７９回］
２０２３．２．７ｕｐｌｏａｄ
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