２０２５．５．４
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超ローコストＰＩＣＷＲＩＴＥＲの製作
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「ＰＩＣＢＡＳＩＣコンパイラ」からスピンオフ！！
過去記事を参照することなどを考えて該当する過去記事は「ＰＩＣＢＡＳＩＣコンパイラ」のまま連載回もそのままとします。
以後は前回記事からの流れで［第２３６回］からとします。
「ＰＩＣＢＡＳＩＣコンパイラ」はなるべく早く連載を再開したいと考えています。
ＰＩＣはローコスト、高機能で種類も豊富なお手軽マイコンですがプログラムを書き込むためのＷＲＩＴＥＲが必要です。
それをできるだけ安価に作ってしまおうというプロジェクトです。
最終的には製品化を考えています（組立キット、完成品）。
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［第２７５回］



●ＰＩＣ１６Ｆ１９３８（３）テストプログラム（２）内蔵クロック発振回路

ＰＩＣ１６Ｆ１９３８のテストは簡単にざっと済ませてしまうつもりでしたが。
ついＣＰＵクロックにはまってちょいと深掘りすることになってしまいました。
まずは前回のテストプログラムについて。
実はＬＥＤの表示周期をストップウォッチで計測することでＣＰＵクロックを確認することを思いついたのですけれど（誰でも考えることです）。
テストに使ったＬＥＤ表示ボードはもともとＮＤ８０Ｚ３．５の８２Ｃ５５出力を確認するためのものなのでＡ、Ｂ、Ｃの３ポート（各８ビット）の出力を受けています。
ＰＩＣ１６Ｆ１９３８にもＡ〜Ｃの３ポートがあって各ポートとも８ビットなのですがその全部はＬＥＤ表示基板には接続されていません。
テストに使った基板（ＰＩＣＢＳ０４）はＰＩＣ１８Ｆ２５５０用の基板で２６ｐｉｎコネクタには一部のポート出力しか接続されていません（［第２６３回］）。
ＬＥＤ表示基板はその２６ｐｉｎコネクタに接続しています。
前回のテストプログラムでカウンタの値を出力しているＰＯＲＴＢは８ビット全部が配線されていますがＰＯＲＴＣはビット０〜２の３ビットしか配線されていません。
さらに言いますとＰＯＲＴＢは下位８ビットのカウンタ出力なので速過ぎて目視ではカウントできません。
上位カウンタも８ビットなのですがそのうちの下位３ビットしかＬＥＤに出力されないのでやはり目視には不十分です。
動作していることがわかればいいだろうぐらいのいい加減な考えでプログラムをでっち上げてしまったのがいけなかったのでした。
そこでまずはプログラムのそのあたりのところを書き直すことから取り掛かりました。
下は前回のプログラムの一部を書き直して作成したテストプログラムＰＩＣ１６Ｆ１９３８ＴＥＳＴＢ．ＡＳＭです。
;pic16f1938test from pic16f883test
;25/04/28 5/3
;
; internal 4MHz
        #include <p16f1938.inc>
        __CONFIG _CONFIG1,_WDTE_OFF & _MCLRE_ON & _IESO_OFF & _BOREN_OFF & _FOSC_INTOSC
        __CONFIG _CONFIG2,_WRT_OFF
;
cf=0
zf=2
f=1
w=0
;
cntr0 equ 20
cntr1 equ 21
cntr2 equ 22
;
     org 00
st0
     goto start
;
     org 05
start
        banksel ANSELA
        clrf ANSELA
        clrf ANSELB
        banksel OSCCON
        movlw 68;=4MHz
        movwf OSCCON
        clrf TRISB
        clrf TRISA
     banksel PORTB
;
loop
        movf cntr1,w
        movwf PORTA
        call t1ms
        incfsz cntr1
        goto loop
        incf cntr2
        movf cntr2,w
        movwf PORTB
        goto loop
;
t1ms
        movlw 0fa;=250
        movwf cntr0
t1ms2
        nop
        decfsz cntr0,f
        goto t1ms2
        return
;
     end
;

カウンタの下位８ビットをＰＯＲＴＡに出力し上位８ビットをＰＯＲＴＢに出力するように変更しました。
ＰＯＲＴＡは６ビットしか配線されていませんがどうせ下位カウンタの値はまともに目視できませんから構わないとの判断です。
下はそのように変更したプログラムでテスト中の写真です。

このあともＣＰＵクロックについてさらにテストを進めるためもともとの回路に実装していたクリスタルを外してソケットに換えました。
今回のテストプログラムは内蔵発振モードですから外付けのクリスタルは不要です。

そのようにプログラムを変更したのですがＬＥＤ表示をストップウォッチで測るなんてのは実際にやってみると面倒で手間がかかります。
ここはやっぱりオシロスコープの出番でありましょう。
ということで。
下がオシロスコープで観測した写真です。
最初からこのようにするべきでした。

ＰＯＲＴＢのビット０の出力を観測しました。
ＰＯＲＴＢは１ｍｓｅｃごとにカウントアップします。
オシロスコープで観測したところ、上の画像のようにその通りの結果が得られました。
なお前回はＶｄｄ＝３Ｖでテストをしましたが、以後はクロックを高くして動作テストを進めるつもりなので念のためＶｄｄは＋５Ｖでテストをすることにしました。
ここまでが前回の復習を兼ねた作業です。
ここからＣＰＵクロックを深掘りしていきます。

前回はＰＩＣ１６Ｆ１９３８には４ｘＰＬＬ機能があると書きました。
内蔵クロック発振モードでは８ＭＨｚのときのみ４ｘＰＬＬ回路に接続することができます。
今回はそれを確かめてみることにしました。
下はその目的で作成したテストプログラムＰＩＣ１６Ｆ１９３８ＴＥＳＴ２Ｂ．ＡＳＭです。 
;pic16f1938test from pic16f883test
;pic16f1938test from pic16f883test
;25/04/28 5/3
;
; internal 4MHz
        #include <p16f1938.inc>
        __CONFIG _CONFIG1,_WDTE_OFF & _MCLRE_ON & _IESO_OFF & _BOREN_OFF & _FOSC_INTOSC
        __CONFIG _CONFIG2,_WRT_OFF
;
cf=0
zf=2
f=1
w=0
;
cntr0 equ 20
cntr1 equ 21
cntr2 equ 22
;
     org 00
st0
     goto start
;
     org 05
start
        banksel ANSELA
        clrf ANSELA
        clrf ANSELB
        banksel OSCCON
        movlw 0F0;=8MHzx4=32MHz
        movwf OSCCON
        clrf TRISB
        clrf TRISA
     banksel PORTB
;
loop
        movf cntr1,w
        movwf PORTA
        call t1ms
        incfsz cntr1
        goto loop
        incf cntr2
        movf cntr2,w
        movwf PORTB
        goto loop
;
t1ms
        movlw 0fa;=250
        movwf cntr0
t1ms2
        nop
        decfsz cntr0,f
        goto t1ms2
        return
;
     end
;

もとのプログラムＰＩＣ１６Ｆ１９３８ＴＥＳＴＢ．ＡＳＭを書き換えました。
変更したのはプログラムの中ほどＯＳＣＣＯＮに値を設定するところだけです。
ＯＳＣＣＯＮは前回お見せしましたが下に再掲します。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．ＰＩＣ１６Ｆ１９３Ｘ　ＤａｔａＳｈｅｅｔ

４ｘＰＬＬを使うためｂｉｔ７のＳＰＬＬＥＮを’１’にします。
内蔵クロック発振を８ＭＨｚにしますからｂｉｔ６−３を”１１１０”にします。
ということでＯＳＣＣＯＮに”Ｆ０”をセットします。
実はｂｉｔ７の説明には怪しげなことが書かれているのですがこの時点ではそのことには全く気がついていませんでした。
後になってＰＩＣ１６Ｆ１９３８の異様な動作に混乱した挙句にやっとそのことに気がついたのでした。
それについては後で書くことになります。

プログラムを実行しました。
下がオシロスコープで観測した写真です。

先ほどと同様にＰＯＲＴＢのビット０の出力を観測しました。
先のプログラムではＰＯＲＴＢは１ｍｓｅｃごとにカウントアップします。
そのときのＣＰＵクロック（Ｆｏｓｃ）は４ＭＨｚです。
今回はその８倍の３２ＭＨｚになっているはずです。
すると１／８＝０．１２５ｍｓｅｃごとにカウントアップするはずです。
０．１２５ｍｓｅｃ＝１２５μｓです。
おお。
その通りになっています。
すごい！
ちゃんと内蔵発振でＦｏｓｃ＝３２ＭＨｚが得られました。
ＰＩＣの１命令はその４クロックか８クロックで実行されますから３２ＭＨｚの場合１命令が１／８μｓか１／４μｓで実行されるということです。
つまり１命令の実行時間は１２５ｎｓか２５０ｎｓです。
それが外付けクリスタルなしでできるのですから。
本当にすごいです。
ちなみに上のプログラムのサブルーチンｔ１ｍｓではマシン語の命令が１０００回実行されています（最初のＭＯＶＷＦのところやＣＡＬＬ、ＲＥＴＵＲＮを除きます）。
そのサブルーチンの１回のＣＡＬＬが１２５μｓです。

さらに深掘りは続きますが今回はここまでです。
次回に続きます。

超ローコストＰＩＣＷＲＩＴＥＲの製作［第２７５回］
２０２５．５．４　ｕｐｌｏａｄ

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