PowerPoint プレゼンテーション

マイコンプログラミング演習Ｉ

第02-03回

回路構築／ＬＥＤを用いた出力制御

担当：植村

講義内容

本講義では携帯電話や携帯オーディオプレイヤー、各種 ロボットなどの電子機器・情報機器に用いられるマイコン 制御技術を、実習を通して理解する。

PIC: Peripheral Interface Controller

直訳：周辺装置インタフェースコントローラー

マイクロコンピュータ

CPUやメモリをワンチップ化した小型のコンピュータ

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講義内容

目的 マイコン制御システムの設計に必要なマイコンのI/Oポー ト制御技術、アセンブラ言語によるプログラミング、ROM ライタによる書込みと実装、回路部品技術、センサー入 力技術などを学び、企業におけるマイコン制御設計の即 戦力となるべく技術の習得を目的とする。 開発環境 マイコンプログラミング演習 I ではアセンブラ言語を用い てプログラミングを行う。_{各自ノートＰＣを持参のこと}

講義内容

本講義での規約事項 • 忌引きや病欠などのやむない理由を除く欠席は原則 として認めない。 欠席する場合は事前、または事後速やかに連絡を入 れること。 • 全てのレポートに於いて規定の評価基準を満たす必 要がある。1つでも未提出、不合格のレポートがある場 合は成績評点を不可とする。 ただし、レポートは採点後返却され、再提出が1度のみ 認められる。

6 文字 画像 音声 印刷 再生 表示 情報の入力 情報の処理 情報の出力 数値

コンピュータの行うこと

入力装置 キーボード マウスなど 演算装置 制御装置 主記憶装置 出力装置 ディスプレー プリンターなど 中央制御装置

ノイマン型コンピュータの基本構成

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① プログラム内蔵方式

– 処理手順であるプログラムはコンピュータ内部に記 憶される

② 逐次処理

– プログラムで指定した順序で、逐次命令が実行され る

③ 命令とデータの共存

– 同じメモリ(主記憶装置)上に命令とデータが共存す る

ノイマン型コンピュータの特徴

入力装置 キーボード マウスなど 演算装置 制御装置 プログラム メモリ 出力装置 ディスプレー プリンターなど

ハーバード型コンピュータの基本構成

データ メモリ

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① プログラム内蔵方式

– 処理手順であるプログラムはコンピュータ内部に記 憶される

② 逐次処理

– プログラムで指定した順序で、逐次命令が実行され る

③ 命令とデータのメモリ分離

– 命令（プログラム）とデータの記憶領域が別である

ハーバード型コンピュータの特徴

ハーバード型の利点

CPU メモリ （プログラム・データ兼用） CPU プログラム メモリ データ メモリ ノイマン型 ハーバード型 1つのバスでプログラムとデータの やりとりを行うので、転送が混雑 →パフォーマンスの低下 （フォン・ノイマンのボトルネック） プログラムとデータはそれぞれ別の バスが使われる

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ハーバード型の利点

ハーバード型のコンピュータの特徴から、以下のような用 途で使われることが多い • プログラムを利用者が書き換える必要がない • プログラムにアクセスさせたくない • 高速にプログラムを処理したい →リモコンやマウス、タイマー、コントローラーなどの 制御によく使われる

① 命令の取り出し(フェッチ)

② 命令の解読(デコード)

③ 命令の実行

命 令 の 取 出 し ( フ ェ ッ チ₎ 命 令 の 解 読 ( デ コ ー ド₎ 命 令 の 実 行

命令実行サイクル

14 プログラム カウンター 命令 レジスタ デコーダ 命令 演算回路 各種レジスタ 制御装置 命令メモリ 演算装置 命令 命令 命令 命令 データメモリ データ データ データ データ データ

命令実行の流れ

PICマイコンの特徴

• 小型パッケージに全ての機能を内蔵

– ＣＰＵ，メモリ，Ｉ／Ｏ（入出力）

• プログラムを内蔵するメモリがフラッシュメモリ

• 機能が豊富…ﾊﾟﾜｰｱｯﾌﾟﾀｲﾏ､ｳｫﾁﾄﾞｯｸﾞﾀｲﾏ､

割込み､ｽﾘｰﾌﾟﾓｰﾄﾞ､ADｺﾝﾊﾞｰﾀ等

• 命令数が少ない(35個)

• 低消費電力(2mA)

• 安価(100円程度)

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PICマイコンの概要

ゲーム機のコントローラーに用いられる PICマイコン その他リモコンやマウスなど この実験で用いるPICマイコン 16F84A

PICの端子の構成

入出力ポートA クロック IN/OUT 電源(＋) 入出力ポートB 入出力ポートA リセット 電源（－） 入出力ポートB 入出力ポート数 ポート A 最大５個(5bit) ポート B 最大８個(8bit)

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配線図

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プログラミング～ＰＩＣへの書き込み

MPLABでソースコードを記述 アセンブル ○ ○ ○ ○.HEX Picに書き込む マシン語のファイル

アセンブラによるプログラム（P54)

LIST P=PIC16F84A INCLUDE P16F84A.INC

__CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _CP_OFF BSF STATUS, RP0 CLRF TRISA CLRF TRISB BCF STATUS, RP0 MOVLW B’00001111’ ;リテラル→Wレジスタ MOVWF PORTB ;Wレジスタ→ファイルレジスタ LOOP GOTO LOOP

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プログラム（P54)

LIST P=PIC16F84A 使用するPICの記述 INCLUDE P16F84A.INC ファイルのインクルード

__CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _CP_OFF

BSF STATUS, RP0 CLRF TRISA CLRF TRISB BCF STATUS, RP0 MOVLW B‘00001111’ ;リテラル→Wレジスタ MOVWF PORTB ;Wレジスタ→ファイルレジスタ LOOP GOTO LOOP END PICの機能の設定。 順に • 発振回路の周波数をHSモード（1MHz～20MHz）にする • ウォッチドッグタイマ（暴走防止用のタイマ）をOFFにする • パワーアップタイマ（安定起動させるためのタイマ）をONにする • プログラムメモリのコードプロテクト（外部からのアクセスを禁止 する）をOFFにする

プログラム（P54)

LIST P=PIC16F84A INCLUDE P16F84A.INC

__CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _CP_OFF

BSF STATUS, RP0 CLRF TRISA CLRF TRISB BCF STATUS, RP0 MOVLW B‘00001111’ ;リテラル→Wレジスタ MOVWF PORTB ;Wレジスタ→ファイルレジスタ LOOP GOTO LOOP

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新しく使う命令

BSF fレジスタ 処理bit Bit Set File-register

ビット単位でファイルレジスタの値を1にセットする

CLRF fレジスタ Clear File-register

バイト単位でファイルレジスタの値を0にクリアする

BCF fレジスタ 処理bit Bit Clear File-register

ﾜｰｷﾝｸﾞﾚｼﾞｽﾀとﾌｧｲﾙﾚｼﾞｽﾀ

PICの命令文はデータを2つまでしか制御できない ファイルレジスタに同時に2つ以上アクセスできない ワーキングレジスタ： 一時的に値を入れておくことのできるメモリ ファイルレジスタ： 設定やプログラムで予約することのできるメモリ領域 RAM Fレジスタ Wレジスタ ALU 算術演算部 8bit 8bit × 68 8bitを2つまで制御 8bit 8bit 8bit

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P16F84Aのファイルレジスタ

Address BANK 0 BANK 1 Address

00h Indirect addr BANK0 にマップ 80h

01h TMR0 OPTION 81h 02h PCL BANK0 にマップ 82h 03h STATUS BANK0 にマップ 83h 04h FSR BANK0 にマップ 84h 05h PORTA TRISA 85h 06h PORTB TRISB 86h 07h 使用不可 BANK0 にマップ 87h 08h EEDATA EECON1 88h 09h EEADR EECON2 89h

0Ah PCLATH BANK0 にマップ 8Ah

0Bh INTCON BANK0 にマップ 8Bh 0Ch 68 SRAM 汎用レジスタ BANK0 にマップ 8CH : : : : 4Fh CFh 50h 使用不可 使用不可 D0h : : : : 7Fh FFh 設定用の メモリ領域 プログラムが 自 由 に 使 用 できるメモリ

P16F84Aのファイルレジスタ

Address BANK 0 Address BANK 1

00h 00000000₂ 80h 00000000₂ 01h 00000000₂ 81h 00000000₂ 02h 00000000₂ 82h 00000000₂ 03h 00000000₂ 83h 00000000₂ 04h 00000000₂ 84h 00000000₂ 05h 00000000₂ 85h 00000000₂ 06h 00000000₂ 86h 00000000₂ 07h 00000000₂ 87h 00000000₂ 08h 00000000₂ 88h 00000000₂ 09h 00000000₂ 89h 00000000₂ 0Ah 00000000₂ 8Ah 00000000₂ 0Bh 00000000₂ 8Bh 00000000₂ 0Ch 00000000₂ ： ： 00000000₂ 8CH 00000000₂ ： ： 00000000₂ : : : : 4Fh CFh 50h D0h

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STATUSレジスタの各bitの意味

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 IRP RP1 RP0 ^TO ^PD Z DC C IRP PIC16F84では未使用 RP1 PIC16F84では未使用 RP0 バンク選択ビット 0=バンク０ 1=バンク１ ^TO タイムアウトビット 1=電源ON後，CLRWDT命令またはSLEEP命令実行後 0=WDTタイムアウト発生 ^PD パワーダウンビット（SLEEP命令実行有無判定用） 1=電源ON後またはCLRWDT命令実行により１になる 0=SLEEP命令により０になる Z ゼロビット 1=計算結果またはロジック演算結果がゼロ 0=計算結果またはロジック演算結果がゼロでない DC デジットキャリービット 1=結果により下位４ビット目からキャリーが発生した 0=結果により下位４ビット目からキャリーが発生しなかった C キャリービット 1=結果により最上位ビットからキャリーが発生した 0=結果により最上位ビットからキャリーが発生しなかった

TRISA, TRISB レジスタ

• 各ビットは PORTA の RA0～RA4 ピンおよび PORTB のRB0～RB7ピンの入出力モードを設定する

0=出力 1=入力

※使わないポートは通常1をセットする

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 - - - TRISA4 TRISA3 TRISA2 TRISA1 TRISA0

TRISAレジスタ

TRISBレジスタ

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 TRISB7 TRISB6 TRISB5 TRISB4 TRISB3 TRISB2 TRISB1 TRISB0

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前回のプログラム（P54)

LIST P=PIC16F84A

INCLUDE P16F84A.INC

__CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _CP_OFF

BSF STATUS, RP0 CLRF TRISA CLRF TRISB BCF STATUS, RP0 MOVLW B’00001111’ ;リテラル→Wレジスタ MOVWF PORTB ;Wレジスタ→ファイルレジスタ LOOP GOTO LOOP END

新しく使う命令

MOVLW 指定値 MOVe Literal to Working-register

リテラルの値（こちらが表記で指示した値）をワーキング レジスタへ格納

B’00001111’ … バイナリ(B)の数字列の意味

MOVWF fレジスタ MOVe Working-register to File-register

ワーキングレジスタ内の値を指定されたファイルレジス タに格納する

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課題

(1) MOVLW B'00001111' を次のように書き替えると，動 作はどう変化するか？ MOVLW B'00001010‘ (2) LEDをPICのRA0～RA3のポートに接続しなおすならば， プログラムは "MOVWF PORTB" をどのように書き替え ればよいか？ ・PICを抜き差しするときは電源をOFFにすること。 ・PICの向きに注意すること ・PICを抜くときはピンが折れないように慎重に