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６８回］



●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（１７）ＬＡＴレジスタ

Ｔｉｍｅｒ０の説明の途中ですが今回はＬＡＴレジスタついて書くことにします。
ＬＡＴレジスタはＰＩＣ１８ＦでＩ／Ｏポートに追加されたレジスタです。
それ以前のＰＩＣ１６Ｆなどにはありません。
ＰＩＣ１８Ｆ以前のＰＩＣのＩ／ＯポートはＴＲＩＳレジスタとＰＯＲＴレジスタだけでした。
下はＰＩＣ１６Ｆ６２８ＡのＤａｔａ　Ｓｈｅｅｔからのコピーです。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１６Ｆ６２８Ａ　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

右側にＰＯＲＴＡのビット０（ＲＡ０）のブロック図があります。
一番上にＰＯＲＴ出力ラッチがあってその下にＴＲＩＳラッチがあって一番下にＰＯＲＴ入力バッファがあります。
そしてこの部分がＰＩＣ１８Ｆでは下のように変わっています。
下はＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔからのコピーです。

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

ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０にはＰＯＲＴＡ、ＰＯＲＴＢ、ＰＯＲＴＣの３つのＩ／Ｏポートがあります。
上では３つのＩ／Ｏポートについて共通する基本的な機能について説明をしています。
Ｉ／Ｏポートには次の３つのレジスタがあります。
ＴＲＩＳレジスタ（方向制御レジスタ）
ＰＯＲＴレジスタ（ピンの電圧レベルを読み込む）
ＬＡＴレジスタ（出力ラッチ）

ＴＲＩＳレジスタはＰＩＣ１８Ｆよりも前のＰＩＣ１６Ｆなどと同じ使い方（方向制御レジスタ）です。
ＰＯＲＴレジスタのところが変わっています。
ＰＩＣ１６ＦなどではＲＤ　ＤＡＴＡもＷＲ　ＤＡＴＡも同じＰＯＲＴレジスタに対して行なっていましたがＰＩＣ１８ＦではＰＯＲＴレジスタは主にＲＤ　ＤＡＴＡのためのレジスタになっています。
図ではＷＲ　ＬＡＴ　ｏｒ　Ｐｏｒｔと書かれていますからＰＩＣ１６Ｆなどと同じようにＷＲ　ＤＡＴＡに対してもＤａｔａ　Ｌａｔｃｈが使われます。
見たところ　ＤＡＴＡ出力については　ＷＲ　ＰＯＲＴとしてもＷＲ　ＬＡＴとしても同じように見えます。
そしてＲＤ　Ｐｏｒｔのところもよく見るとＴＲＩＳレジスタによってＰｏｒｔが出力に設定されているときはＤａｔａ　Ｌａｔｃｈからの出力がＲＥＡＤされるようになっていますからその部分もＰＩＣ１６Ｆなどと変わらないように見えます。
ＰＩＣ１６Ｆなどでは出力に設定したポートに対してＲＥＡＤを実行すると出力ラッチの内容が読み込まれます。
そこのところはＰＩＣ１８Ｆも同じです。
ＰＩＣ１８ＦがＰＩＣ１６Ｆなどと異なっているのは出力に設定したＰＯＲＴに対してＲＥＡＤ　ＰＯＲＴではなくてＲＥＡＤ　ＬＡＴを実行したときです。
その場合には信号ラインがＩ／Ｏ端子から切り離されてＤａｔａ　Ｌａｔｃｈからの出力が直に読み込まれます。
出力に設定されているＰＯＲＴに対してＲＥＡＤ　ＰＯＲＴを実行するとＩｎｐｕｔ　Ｂｕｆｆｅｒを経由してＤａｔａ　ＢｕｆｆｅｒとＩ／Ｏ端子がつながった状態の信号が読み込まれます（この動作はＰＩＣ１６Ｆなどと同じです）。
ＲＥＡＤ　ＬＡＴとＲＥＡＤ　ＰＯＲＴのどこが違うのかということなのですが、前者は外部端子の外側にある回路の影響を受けないのに対して後者はその影響をもろに受けてしまう点にあります。

わかりやすい例としてＰＯＲＴＣの８ビット全部が出力に設定されているとして、そのうちの特定の１ビット（前回のプログラム例ではＲＣ５）のみを１または０にする場合を考えます。
ＰＩＣのアセンブラ命令では
ｂｓｆ　ＰＯＲＴＣ，５
ｂｃｆ　ＰＯＲＴＣ，５
という命令になります。
命令の動作、意味から考えるとＰＯＲＴＣのビット５の出力だけを１または０にするという動作のようですが、実際の動作としてはビット５だけではなくて８ビットポートの全ビットが出力し直されます。
動作としては先にＰＯＲＴＣの全ビットを読み込んでそのうちのビット５のみを１または０に直したのちにもう一度全ビットを出力します。
この動作のことを”Ｒｅａｄ　Ｍｏｄｉｆｙ　Ｗｒｉｔｅ”といいます。
普通はこの動作で何も問題はありません。
ところが上の例でＲＣ５以外の出力端子に比較的大きなコンデンサがついているとか何か容量性の負荷がかかっているような場合に（仮にＲＣ０に大きな容量の負荷がかかっているとします）、ＰＯＲＴＣに対してデータ（たとえば００００００００）を出力した直後に特定のビットを変化させる命令（たとえば上記のｂｓｆ　ＰＯＲＴＣ，５）を実行すると出力ラインの容量負荷のためにまだＲＣ０は０になりきっていないうちに”Ｒｅａｄ　Ｍｏｄｉｆｙ　Ｗｒｉｔｅ”が実行されてしまうことになります。
その結果ＲＣ０が不安定な状態で読み込まれてしまいＲＣ０は本来変化しないはずなのに１が出力されてしまう可能性があります。
このことは命令の実行速度と出力端子の状態が影響しますからたとえ出力端子に容量負荷がかかっていてもその容量が充電（または放電）されてしまうだけの十分な間隔をおいてビットセット、リセット命令が実行されれば上記のような問題は発生しません。
前回のプログラム例の場合ＵＳＢ経由（ＨＩＤ通信）でＰＯＲＴにアクセスしていますからそのアクセス間隔は問題になるほど速くはありません。
前回の例でＬＡＴＣの代わりにＰＯＲＴＣを使っても問題はありませんと書いたのはそういう理由からです。
ＰＩＣＵＳＢＩＯ用のＢＡＳＩＣインタプリタでは普通にＰＯＲＴＣを使っても全く大丈夫ですが前回は参考例としてＬＡＴＣを使ったプログラムを紹介しました。

参考までに下はＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０のＤａｔａ　ＳｈｅｅｔのＰＯＲＴＣ部分のコピーです。

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

最下行のＲＢ＜７：０＞はＲＣ＜７：０＞のミスプリントだと思います。

ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ　ｕｓｉｎｇ　ＢＡＳＩＣ［第６８回］
２０２２．１０．５ｕｐｌｏａｄ

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