2013 Microchip Technology Inc. DS41632B_JP - p. 1
新周辺モジュール活用のヒントとコツ
はじめに
マイクロチップ社は、小型化と高性能化ならびに使い
やすさと信頼性の向上を目指して常に先進的な製品を
提供しています。フラッシュベースの PIC
®MCU は、
煙検知器等の身近な製品から産業、車載、医療機器ま
で幅広く使われています。
PIC16(L)F150X および PIC10(L)F32X ファミリのデバ
イスが内蔵する構成可能なロジックセル (CLC) の機能
を使うと、PIC MCU アーキテクチャの全ての利点とフ
ラッシュ プログラムメモリの柔軟性を融合できます。
これらを組み合わせて使う事により、リソースを節約
でき、外付け部品も削減できるため、低コストに構成
要素を形成できます。
フラッシュの柔軟性と優れた開発ツール ( 低コスト イ
ンサーキット デバッガ、インサーキット シリアル プ
ログラミング
TM(ICSP
TM)、CLC コンフィグレーショ
ン ツール GUI 等 ) により、これらのデバイスはほとん
どの組み込み制御アプリケーションで理想的にご使用
いただけます。
本書に記載したヒントは、各種のアプリケーションで
CLC 内蔵 PIC MCU を使ってさまざまなデジタルロ
ジック機能を構成するためにお役立ていただけます。
ヒント 1: CWG 自動シャットダウン条
件入力の拡張
PWM アプリケーションでリソースが限られている場
合、ソフトウェアで駆動する以外の自動シャットダウ
ン条件が必要になる事があります。このような場合、
相補波形ジェネレータ (CWG) が備える 2 つの自動
シャットダウン条件入力を使えます。1 つは外部条件
用の CWG1FLT ピン、もう 1 つは構成可能なロジック
セル (CLC) からの出力 (LCxOUT -> LC2OUT) です。特
に、CLC 出力を自動シャットダウン要因として選択す
ると、CLC への全ての入力を CWG の自動シャットダ
ウン条件として使えるので便利です (
図 1
参照 )。
図 1: CWG 自動シャットダウン要因の拡張
PWM1OUT PWM2OUT TMR2=PR2 LFINTOSC TMR0IF TMR1IF ADFRC C1OUT C2OUT CLC2IN0 CLC2IN1 FOSC C1OUT C2OUT CWGFLT pin LC2OUTInput Sources
Clock Sources
CWG
(PIC16(L)F1509)CWG1A
CWG1B
Shutdown Sources
相補波形ジェネレータ (CWG)、構成可能なロジックセル (CLC)、
数値制御オシレータ (NCO) 周辺モジュール活用のヒントとコツ
注意 : この日本語版文書は参考資料としてご利用ください。最新情報は必ずオリジ ナルの英語版をご参照願います。DS41632B_JP - p. 2 2013 Microchip Technology Inc.
ヒント 2: CWG を使ったハーフブリッ
ジまたはフルブリッジ回路の駆動
ハーフブリッジまたはフルブリッジ モータ回路を駆
動するために多ピン マイクロコントローラは必ずし
も必要ではありません。PWM モジュールと CWG モ
ジュールを組み合わせると、少ピンデバイスでも駆動
できます。
この場合、PWM モジュールから CWG 入力へ適切な
駆動信号を出力するよう PWM モジュールを構成しま
す。さらに、駆動信号とその相補信号を適切なデッド
バンド遅延付きで出力するよう CWG モジュールを構
成します。これらにより、モータ駆動回路へオーバー
ラップのない駆動信号を出力し、貫通電流の発生を防
ぐ事ができます。
図 2
に、CWG を使うフルブリッジ
駆動回路を示します。
図 2: CWG によるフルブリッジ回路の駆動
CWGxB V+ Load CWGxA 2013 Microchip Technology Inc. DS41632B_JP - p. 3
新周辺モジュール活用のヒントとコツ
ヒント 3: 直交デコーダを使った DC
モータの速度と回転方向の計測
モータの速度および / または回転方向を計測するため
に通常はロータリエンコーダを使います。ロータリエ
ンコーダは、モータの回転軸に取り付けた回転部と、
その動きを計測する固定部により構成されます。これ
らによりモータの速度と、必要に応じて回転方向を計
測できます。ロータリエンコーダには各種の方式が存
在しますが、最も一般的に使われるのは光学式です。
光学式ロータリエンコーダはコンピュータ用のボール
式マウスに使われています。エンコーダ ディスクは
モータの回転軸に取り付けます。ディスクには一定間
隔で放射状に多数のスロット ( 細長い穴 ) が開けられ
ています。回転中のディスクのスロットをカウントす
るために LED と光検出器を使います。回転速度は、ス
ロットの回転時に発生するパルスのタイミング ( 周期 )
から求まります。
モータの回転方向を検出するには第 2 のセンサ (LED
と光検出器 ) が必要です。第 2 センサは、出力パルス
の位相が第 1 センサから 90° シフトするよう取り付け
ます。エンコーダ ディスクの回転運動は、2 つの出力
パルスによって直交変調パルス列として表現されま
す。
このアプリケーション例では、PWM モジュールが生成
する信号 ( 外付けポテンショメータを使ってを制御 ) を
CWG に入力する事によりモータ回路を駆動します。
モータが回転するとスロットを刻んだディスクも一
緒に回転し、スロットを通過した LED からの光が 2
つのフォトトランジスタ (A と B) に入射します。光が
フォトトランジスタに入射している時、マイクロコン
トローラの入力ピンでは論理「0」が読み出されます。
フォトトランジスタ B からの入力がマイクロコント
ローラに読み込まれるたびに、入力パルス信号の 1 つ
おきの立ち下がりエッジ間の時間を計算します。この
時間からモータの速度が求まります。フォトトランジ
スタ A はフォトトランジスタ B から 90° シフトしてい
るため、CLC を使ってどちらのフォトトランジスタが
先にターンオンしたのかを判定する事により、モータ
の回転方向を特定できます。
図 3
を参照してください。
図 3: 直交エンコーダの概略図
CWGxA CWG PIC16F1508 MSSP PWM CLC LCD POT CWGxB CircuitDriverM
T1GV
DDV
DD A BDS41632B_JP - p. 4 2013 Microchip Technology Inc.
ヒント 4: CLC と NCO を使ったマン
チェスター デコーディング
EUSART をマンチェスター エンコーディング用に使
える場合、構成可能なロジックセル (CLC) と数値制御
オシレータ(NCO)を使ってマンチェスターコード化さ
れた信号をデコードできます。
このヒントでは、SPI クロック信号から SPI データ信
号を分離するために、4 つの CLC と NCO を使ってマ
ンチェスターコード化された信号をデコードする方法
を紹介します (
図 4
を参照 )。この方法では、4 つの
CLC と 1 つの NCO を内蔵するマイクロコントローラ
(PIC16F1509 等 ) を選ぶ必要があります。CLC1 では、
マンチェスターコード化されたデータ信号を D 形フ
リップフロップに入力します。D 形フリップフロップ
にはコード化された信号から分離したクロック出力信
号を反転して供給します (
図 5
を参照 )。このフリップ
フロップの反転出力をデコードします。CLC2 では、
CLC1 の非反転出力と CLC1 への入力信号 ( コード化
されたデータ信号 ) の間で XOR 演算します (
図 6
を参
照 )。この XOR 出力の立ち上がりエッジのタイミング
で出力データが得られます。この XOR 出力を CLC3
のクロック入力に接続します (
図 7
を参照 )。CLC3 に
は論理 HIGH を入力し、CLC3 の出力を CLC4 へ入力
します。CLC4 では、マイクロコントローラの内部オ
シレータ信号 (F
OSC) と CLC 出力信号および NCO か
らのクロック出力信号の間でそれぞれ AND 演算し、そ
れらの結果を OR 演算します。
CLC4 の出力信号は、NCO アキュムレータへのクロッ
ク入力として使います (
図 8
を参照 )。これによりク
ロック周波数で NCO 出力信号を生成し、データ出力
信号をデコードするために適切なタイミング ( データ
信号の開始と終了 ) が得られます。マンチェスター デ
コーダ信号波形を
図 9
に示します。
図 4: マンチェスター デコーダの概略ブロック図
CLC1
CLC2
CLC3
CLC4
Data Input
Code Reset
Clock Out
Data Output
FOSC D S Q1 R D S Q2 R NCO 2013 Microchip Technology Inc. DS41632B_JP - p. 5
新周辺モジュール活用のヒントとコツ
図 5: CLC1 の構成
DS41632B_JP - p. 6 2013 Microchip Technology Inc.
図 7: CLC3 の構成
2013 Microchip Technology Inc. DS41632B_JP - p. 7
新周辺モジュール活用のヒントとコツ
図 9: マンチェスター デコーダ信号波形
Data Input
Q1
Data Input (xor) Q1
Clock Out
DS41632B_JP - p. 8 2013 Microchip Technology Inc.
参考文献
[1] 構成可能なロジックセル (CLC) コンフィグレーショ
ン ツール ユーザガイド、DS41597、
www.microchip.com
[2] 構成可能なロジックセル (CLC) コンフィグレーショ
ン ツール GUI ソフトウェア、
www.microchip.com
[3] 各デバイスのデータシート、
www.microchip.com
© 2013 Microchip Technology Inc. DS41632B_JP - p. 9 本書に記載されているデバイス アプリケーション等に関する 情報は、ユーザの便宜のためにのみ提供されているものであ り、更新によって無効とされる事があります。お客様のアプ リケーションが仕様を満たす事を保証する責任は、お客様に あります。マイクロチップ社は、明示的、暗黙的、書面、口 頭、法定のいずれであるかを問わず、本書に記載されている 情報に関して、状態、品質、性能、商品性、特定目的への適 合性をはじめとする、いかなる類の表明も保証も行いません。 マイクロチップ社は、本書の情報およびその使用に起因する 一切の責任を否認します。マイクロチップ社の明示的な書面 による承認なしに、生命維持装置あるいは生命安全用途にマ イクロチップ社の製品を使用する事は全て購入者のリスクと し、また購入者はこれによって発生したあらゆる損害、クレー ム、訴訟、費用に関して、マイクロチップ社は擁護され、免 責され、損害をうけない事に同意するものとします。暗黙的 あるいは明示的を問わず、マイクロチップ社が知的財産権を 保有しているライセンスは一切譲渡されません。 商標 マイクロチップ社の名称とMicrochipロゴ、dsPIC、FlashFlex、 KEELOQ、KEELOQロゴ、MPLAB、PIC、PICmicro、PICSTART、 PIC32ロゴ、rfPIC、SST、SST ロゴ、SuperFlash、UNI/O は、 米国およびその他の国におけるマイクロチップ・テクノロ ジー社の登録商標です。
FilterLab、Hampshire、HI-TECH C、Linear Active Thermistor、 MTP、SEEVAL、Embedded Control Solutions Company は、 米国におけるマイクロチップ・テクノロジー社の登録商標で す。
Silicon Storage Technology は、その他の国におけるマイクロ チップ・テクノロジー社の登録商標です。
Analog-for-the-Digital Age、Application Maestro、BodyCom、 chipKIT、chipKIT ロ ゴ、CodeGuard、dsPICDEM、 d s P I C D E M . n e t 、d s P I C w o r k s 、d s S P E A K 、E C A N 、 ECONOMONITOR、FanSense、HI-TIDE、In-Circuit Serial Programming、ICSP、Mindi、MiWi、MPASM、MPF、MPLAB 認 証ロ ゴ、MPLIB、MPLINK、mTouch、Omniscient Code Generation、PICC、PICC-18、PICDEM、PICDEM.net、PICkit、 PICtail、REAL ICE、rfLAB、Select Mode、SQI、Serial Quad I/O、Total Endurance、TSHARC、UniWinDriver、WiperLock、 ZENA、Z-Scale は、米国およびその他の国におけるマイクロ チップ・テクノロジー社の登録商標です。
SQTP は、米国におけるマイクロチップ・テクノロジー社の サービスマークです。
GestICとULPPは、その他の国におけるMicrochip Technology Germany II GmbH & Co. & KG ( マイクロチップ・テクノロ ジー社の子会社 ) の登録商標です。
その他、本書に記載されている商標は各社に帰属します。 ©2012, Microchip Technology Incorporated, Printed in the U.S.A., All Rights Reserved.
ISBN: 978-1-62076-587-6 マイクロチップ社製デバイスのコード保護機能に関して次の点にご注意ください。 • マイクロチップ社製品は、該当するマイクロチップ社データシートに記載の仕様を満たしています。 • マイクロチップ社では、通常の条件ならびに仕様に従って使用した場合、マイクロチップ社製品のセキュリティ レベルは、現 在市場に流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています。 • しかし、コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です。弊社の理解ではこうした手法は、 マイクロチップ社データシートにある動作仕様書以外の方法でマイクロチップ社製品を使用する事になります。このような行 為は知的所有権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます。 • マイクロチップ社は、コードの保全性に懸念を抱くお客様と連携し、対応策に取り組んでいきます。 • マイクロチップ社を含む全ての半導体メーカーで、自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありません。コー ド保護機能とは、マイクロチップ社が製品を「解読不能」として保証するものではありません。 コード保護機能は常に進歩しています。マイクロチップ社では、常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます。マイクロ チップ社のコード保護機能の侵害は、デジタル ミレニアム著作権法に違反します。そのような行為によってソフトウェアまたはそ の他の著作物に不正なアクセスを受けた場合は、デジタル ミレニアム著作権法の定めるところにより損害賠償訴訟を起こす権利が マイクロチップ社では、Chandler および Tempe ( アリゾナ州 )、 Gresham ( オレゴン州 ) の本部、設計部およびウェハー製造工場そし て カ リ フ ォ ル ニ ア 州 と イ ン ド の デ ザ イ ン セ ン タ ー が ISO/TS-16949:2009 認証を取得しています。マイクロチップ社の品質システ ム プロセスおよび手順は、PIC® MCU および dsPIC® DSC、KEELOQ®
コード ホッピング デバイス、シリアル EEPROM、マイクロペリフェ ラル、不揮発性メモリ、アナログ製品に採用されています。さらに、 開発システムの設計と製造に関するマイクロチップ社の品質システ ムは ISO 9001:2000 認証を取得しています。
QUALITY MANAGEMENT SYSTEM
CERTIFIED BY DNV
== ISO/TS 16949
==
DS41632B_JP - p. 10 © 2013 Microchip Technology Inc.
