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８２回］



●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（３１）Ｔｉｍｅｒ１（１３）ＣＡＰＴＵＲＥモード（４）左右を入れ替えてみる

今回はいよいよ謎の解明にとりかかります。
前回までのところで謎は２つありました。
２つの謎はからみあっているようです。
こういうときはとりあえず解決し易いと思われるほうから取り掛かるのが得策です。
ということで２つ目のほうは後回しにしてまずは１つ目の謎から取り掛かることにします。
これについては［第８０回］の終わりのところに書きましたように「あれではないか」と思いついたことがあります。
そのときはただ推測しただけだったのですが昨日になってそのことを確認するよい方法を思いつきました。
今までは左側のコマンドプロンプトでＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３　＃３０からパルスを出力してそれを右側のコマンドプロンプトのＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３　＃３１で受けてＣＣＰＲ１レジスタの値を表示するという形でテストしてきました。
その左右を入れ替えてテストしてみたらどうなるでしょうか？

今までのテストとは逆に右側のＰＩＣからパルスを送出してそれを左側のＰＩＣで受けてカウントしてみました。
思った通りの結果になりました。
今まではカウントするごとに一定の値だけＣＣＰＲ１の値が増加しました。
ところが今回は逆に値が減少していっています。
その差を計算してみました。
今までとは逆に前の値から次の値を引きます。

ＣＢＡ１
ＣＡＡ７　ＦＡ
Ｃ９ＡＤ　ＦＡ
Ｃ８Ｂ３　ＦＡ
Ｃ７Ｂ９　ＦＡ
Ｃ６Ｃ０　Ｆ９
Ｃ５Ｃ６　ＦＡ

１６進数表示でＦＡ（１０進数では２５０）かＦ９（２４９）です。
［第８０回］のテストでは１６進数表示で１０４（１０進数では２６０）か１０３（２５９）でした。
値が少し違うじゃないかと思われるかも知れませんが、前回テストしたときから少し時間が経っています。
おそらくは気温が関係していると思われます。
念のために左右をもとに戻して今までと同じ向きでテストしてみました。

うっかりして画像をキャプチャするのを忘れてプログラムを実行してしまいましたのでスクロールモードで画面を少し「巻き戻し」ました。
自画自賛ですがＰＩＣＵＳＢＩＯ用ＢＡＳＩＣはとても便利なのです。
前回までと同じように左側のＰＩＣからパルスを送出して右側のＰＩＣでそれをカウントします。
右側のＰＩＣは上のテストでＰＯＲＴＣを出力に設定しました。
今度はＰＯＲＴＣを入力にしなければいけませんからＲＵＮの前にダイレクトモードでＴＲＩＳＣに＄ＦＦをＯＵＴしてＰＯＲＴＣを入力に設定しました（ＢＡＳＩＣインタプリタは便利です！！）。
そのようにしてもう一度実行してみました。

左右を入れ替えましたから前回までと同じ状態でのテストです。
前回までと同じようにＣＣＰＲ１の値はカウントごとに増加していっています。
その差を計算しました。
次の値からひとつ前の値を引きます。

ＥＦＥ６
Ｆ０Ｅ１　ＦＢ
Ｆ１ＤＤ　ＦＣ
Ｆ２Ｄ８　ＦＢ
Ｆ３Ｄ４　ＦＣ
Ｆ４ＣＦ　ＦＢ

１６進数表示でＦＣ（１０進数では２５２）かＦＢ（２５１）です。
上のテストの結果とはわずかに値が異なっていますが前回までの結果（１０進数では２６０か２５９）に比べれば今回の２度のテストの結果のほうがはるかに差は小さいことがわかります。
今回のこの記事は早朝に書いています。
上のテストはまだ日が昇って間が無い時間に行ないました。
秋もだんだん深まってきてここ数日は朝晩の冷え込みを感じるようになりました。
何が言いたいかといいますと記事を書きながら上のテストをしているために最初のテストと次のテストとでは時間に差があってわずかですが室温に差が出てきてそれが上記のわずかな差になったのではないかということです。
こうやって書いているうちにまた少し時間が経ちました。
窓の外を見ますと日がしっかり昇って本日もよい天気です。
時間が経ちましたのでもう一度ＲＵＮしてみました。

差を計算しました。

３４ＥＣ
３５ＥＡ　ＦＥ
３６Ｅ８　ＦＥ
３７Ｅ６　ＦＥ
３８Ｅ４　ＦＥ
３９Ｅ２　ＦＥ

１６進数表示でＦＥ（１０進数では２５４）です。
また少し差が大きくなりました。
やっぱり多分室温が影響しているようです。
しかし左右を入れ替えるとそれまではカウントするごとに値が増加していたものが逆に減少するということははっきりしています。
そしてその増加、減少する値の絶対値はほぼ同じと考えてよいと思います。
さらにその値は多分温度によって変化するらしいこともわかってきました。
テストに使っている２台のＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３は全く同じものです。
２つの左右を入れ替えても同じはずです。
ところが左右を入れ替えると増加していたカウント数が減少するようになります。
しかもどうやら温度の影響を受けるらしい、ということになりますと。

もうおわかりかと思います。
水晶しかありませんでしょう。
左右の違いは水晶の個体差による発振周波数のわずかな差によるものと考えられます。
ええっ、それってちょっとおかしいんじゃないの？
水晶発振は高精度なんじゃありませんか？
それがこんなに差が出るなんておかしいと思いますよお。

信じられませんか？
念のため計算してみましょう。
ＣＡＰＴＵＲＥモードでカウントするパルスの周期は。
１２ＭＨｚのクロックをプリスケーラで１：６４に分周してそれを６５５３６カウントするごとに反転するパルスですから周期はその２倍になります。
１２０００／６４／６５５３６の逆数の２倍です。
６４＊６５５３６／１２０００＊２になります。
それをカウントするＴｉｍｅｒ１はやはり同じ１２ＭＨｚのクロックを６５５３６カウントするごとにオーバーフローします。
ＣＣＰＲ１の値は入力するパルスの立下りエッジのときのＴｉｍｅｒ１の値をキャプチャします。
ＣＣＰＲ１の前の値と次の値の差は入力パルスの１周期をＴｉｍｅｒ１がカウントした値の差になります。
しかし今までのテストの場合入力される周期はＴｉｍｅｒ１が何回もオーバフローしてしまう長さですから、単純にＣＣＰＲ１の差を求めてもその間にＴｉｍｅｒ１がカウントした総カウント数はわかりません。
それについてはまたのちほど別のプログラムで求めることにして今回は計算でそれを求めてみることにします。
ＣＡＰＴＵＲＥモードで入力パルスをカウントするＴｉｍｅｒ１もパルスの送出側と同じように１２ＭＨｚのクロックを６５５３６カウントするごとにオーバーフローします。
ということはそのオーバーフローする回数は６４＊６５５３６／１２０００＊２を１２０００／６５５３６で割ることで求められます。
計算すると６４＊２＝１２８回になります。
端数はありませんから、前に書きましたように計算上はＣＣＰＲ１の値はカウントごとに常に一定の値になるはずです。
それが増加、減少するのはパルスの送出側の１２０００／６５５３６とそれをカウントする側の１２０００／６５５３６が実は同じ値ではないということになります。
６５５３６はどちらも同じですから、結局両者の差は１２ＭＨｚのクロックの差しか考えられません。
つまるところ水晶の発振周波数の誤差ということになります。
それではその誤差はどれほどのものなのでしょうか。
前回までのテストと今回のテストではわずかですが値に違いがあります。
ここでは大きいほうの値（２６０）で考えてみます。
入力パルスの１周期の間をＴｉｍｅｒ１がカウントするごとに２６０カウントの差が出ます。
入力パルスの１周期は上に書きましたように６４＊６５５３６／１２０００＊２＝６９９．０５（ｍｓｅｃ）です。
Ｔｉｍｅｒ１の１カウントは１／１２＝０．０８３（μｓｅｃ）です。
前者を後者で割ると総カウント数が求められます。
１２０００が消去されますから総カウント数は６４＊６５５３６＊２＝８３８８６０８です。
この総カウントごとに２６０の差が出るのですから左右の水晶の発振周波数の差は２６０／８３８８６０８を計算することで求められます。
非常に小さい値ですのでその結果に１００００００を乗じて示します。
３０．９９４４です。
１００００００を乗じて求めましたから単位はＰＰＭ（ｐａｒｔｓ　ｐｅｒ　ｍｉｌｌｉｏｎ）です。
普通に入手できる水晶の誤差は３０ＰＰＭほどとされていますからまさにその程度の誤差であることが計算から求められました。

次回はもう少し深く掘り下げてみたいと思います。

ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ　ｕｓｉｎｇ　ＢＡＳＩＣ［第８２回］
２０２２．１０．２４ｕｐｌｏａｄ

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