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　ＰＩＣ１８Ｆを使う

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ＰＩＣ１８Ｆを使用 　ＰＩＣ１８Ｆ１３２０をデバッグ中

　現在は殆ど１６Ｆ８７６だが

　私が趣味でマイクロコンピューターを使って何かを作る場合、現在、殆どＰＩＣ１６Ｆ８７６を使っています。
　その他、時々、オークス電子のＭ１６ボード、秋月電子のＳＨ２　７０４５ボードを使います。
　ＰＩＣは試作に便利なＤＩＰパッケージの品種が多く、秋月電子から安く、簡単に入手出来ます。
　書籍や情報、資料も多く、安心感があります。
　ＣＣＳコンパイラも組み込み関数が多く、便利でした。
　尚、仕事では現在、Ｈ８と東芝のＴＬＣＳ８７０Ｃを使用した物件を依頼されています。
　こちらは純正のツールやデバッガーを、お客様から借用しています。

　ＰＩＣかＡＶＲか

　私が初めてＰＩＣを手にしたとき、既にＡＶＲも出ていました。
　ＰＩＣを使うかＡＶＲを使うか悩んだ記憶があります。
　ＰＩＣは癖の有るアーキテクチャですが、後から出たＡＶＲは欠点も改善され、使い易くなっているという話でした。
　ただし、当時、田舎ではＡＶＲは手に入りません。
　さらに、初期のＡＶＲはクロック発生回路の違いで同一のＣＰＵに３種類のチップが存在すると書かれていました。
　ＰＩＣではクロック発生方式がプログラム出来るようです。（これは何年も前の話で、今では常識ですが。）
　決め手となったのは、秋月電子がＰＩＣを扱っていて、田舎でも、通信販売で手に入るという事です。
　ついでにＰＩＣプログラマーも購入し、こちらも便利に使用しています。
　一旦、ＰＩＣに慣れてしまうとＡＶＲを使ってみようと言う気もおこらず、現在に至っています。
　その後、ＰＩＣもＡＶＲも進化しましたが、後発の有利さから、性能的にはＡＶＲが一歩進んでいたようです。
　ただし、ＰＩＣは品種の豊富さと入手性の良さが欠点を補っていました。
　現在ではＰＩＣも１６ビットのＰＩＣ２４ＦやＤＳＰＩＣが簡単に手にはいるので、こちらを使えば性能的にも ＡＶＲを越えると思います。

なぜＰＩＣ１８Ｆにするか

　今までＰＩＣ１６ＦとＣＣＳＣコンパイラを使ってきましたが、新しいチップが次々に発表され、バージョンの古い ＣＣＳＣでは対応出来なくなってきた事が原因の一つです。
　ＣＣＳＣでは基本的にバージョンアップが出来ず、新しいバージョンを購入するしかありません。
　何とかＣＣＳＣを止める方法が無いかと考えました。
　ＰＩＣ１８ＦにすればマイクロチップのＣ１８コンパイラの評価版が使えます。
　Ｃ１８を使えば今後使うであろうＰＩＣ２４ＦのＣ３０コンパイラを使うときもスムースに入り込めると思いました。
　最初からＰＩＣ２４Ｆにする手もありますが、個人的な用途ではＰＩＣ１８Ｆで十分であるし、現時点では 使い易いと考えました。
　ＰＩＣ２４は電源電圧が３．３Ｖということ、データＥＥＰＲＯＭが付いていないのが、やや使いにくいと思います。
　ただ、ＰＩＣ２４Ｆも一部のチップは趣味でコレクションしています。
　
　ＰＩＣ１６ＦとＰＩＣ１８Ｆを比較した場合、ハード的にも進化が見られます。
　ＰＩＣ１６Ｆはメモリが少なく、メモリ不足になる事がありました。
　さらに、プログラムメモリが４つのバンクに分かれているので、バンク毎に余りが発生し、プログラムの構造が合わないと、 メモリが余っているのに入らないという現象が発生しました。
　ハードウエアスタックも８レベルで余裕がありません。
　ＰＩＣ１８Ｆではプログラムメモリのバンクが無くなり、メモリ量も多い品種があるので、この点有利です。
　その他、周辺機能の細部や消費電力の面でも改善されています。

ＰＩＣ１８Ｆに関する参考書

　ＰＩＣ１８Ｆが出た後、新品種はＰＩＣ１８Ｆに移行すると思ったのですが、その後もＰＩＣ１６Ｆの新品種が 出続け、秋月でも、扱っている品種の多くはＰＩＣ１６Ｆです。
　参考書もＰＩＣ１６Ｆを扱った物が多く、最近ではＰＩＣ２４ＦやＤＳＰＩＣの参考書が目に付きますがＰＩＣ１８Ｆ を扱ったものは少ないです。
　後閑氏の出している書籍も基本的にＣＣＳＣを使っているので、Ｃ１８の具体的な使い方は説明がありません。
　ただ、「ＰＩＣで楽しむＵＳＢ機器」はＣ１８で説明されています。
　これは、マイクロチップのＵＳＢライブラリーを使うため、Ｃ１８が必須であるためです。
　ＣＱ出版社が出している「ＰＩＣマイコンのインターフェース１０１」はＣ１８で説明されているので、お勧めです。
　この書籍に付属しているＣＤにはＭＰＬＡＢ７．６０とＣ１８の評価版が収録されているるのでダウンロードの 手間が省けます。

　追補）　その後、後閑氏の出しているＰＩＣ１８Ｆの参考書が改訂され、コンパイラをＣ１８に変更して説明されています。

ＰＩＣ１８Ｆのチップ

　ＰＩＣ１８ＦにはＵＳＢやＬＡＮなど、他のシリーズに無い周辺機能を持った物が存在します。
　パッケージの種類も豊富ですが、８ＰＩＮ、６ＰＩＮと言った小さな物が無く、最も小さな物が１８ピンです。
　秋月で扱っている種類も現状では少ないので、もう少し増やして欲しいところです。
　価格は１６Ｆに比べ、少し高いのですが、性能アップを考えれば安いと思います。
　使い方は、むしろ易しくなっていると思います。

ツールのインストール

　前述の書籍「ＰＩＣマイコンのインターフェース１０１」に付属していたものをインストールしました。
　マイクロチップのウエブサイトからもダウンロード出来るようです。
　ＭＰＬＡＢ、Ｃ１８の順でインストールします。
　インストールはＸＰのノートパソコンに行いましたが、特に問題はありません。
　ただ、Ｃ１８をインストールするとき、環境変数を書き換えるか聞いてきました。
　私は書き換えてしまったのですが、コマンドラインで操作しなければ書き換えなくても良いような気もします。
　ここら辺は良く判りませんが、とにかく無事に動いています。
　開発環境であるＭＰＬＡＢは頻繁にバージョンアップされるので、使い方に戸惑います。

ＩＣＤ２を購入

ＩＣＤ２

　今まで秋月のライターを使っていましたがＰＩＣ１８Ｆに関しては対応が悪いです。
　今後、使うであろうＰＩＣ２４Ｆの書き込みも考えて純正のＩＣＤ２を購入しました。
　ＡＣアダプタ無しで２７０００円と結構、高価です。
　今までデバッガー無しで苦労していましたが、これでインサーキットデバッグも出来るようになりました。
　ただし、インサーキットデバッグする為にはターゲットボードに６ピンのモジュラージャックを付けなければなりません。
　それでは不便なので、ストレートの基板コネクタに変換するケーブルを作りました。（左端）
　それにしても、丸くて派手な塗装は目立ちますが、慣れれば気にならなくなります。
　丸い形状も角が無い分、とり回しが良いようです。
　ある人は「浅田飴」と言っていました。

ＩＣＤ２のインストール

　先にＭＰＬＡＢがインストールされている必要があります。
　バージョンが古いと動作しない可能性があります。
　ＩＣＤ２とＰＣをＵＳＢケーブルで接続すると新しいハードウエアと認識され、ドライバーの場所を聞いてきます。
　このとき必ずドライバーの場所を指定します。
　場所はＭＰＬＡＢ　ＩＤＥのサブフォルダＩＣＤ２￥Ｄｒｉｖｅｒｓにあります。
　フォルダ名称はＭＰＬＡＢのバージョン等で多少、変わっている可能性があります。

ＩＣＤ２用の書き込みアダプタ

書き込みアダプタ

　実験用の簡単な基板等で、デバッグ用のコネクタを付けるのが面倒な事が有ります。
　そこでチップに直接書き込む為のアダプタを作りました。
　ＩＣＤ２のＡＣアダプタを購入しなかった為、チップの電源はアダプタ側で用意しました。
　電源はオークス電子のＭ１６開発セットに付属していた９Ｖ５００ｍＡのＡＣアダプタを流用しました。
　このＡＣアダプタは無負荷では１２Ｖ以上の電圧が出ます。
　　　結線図

テスト基板

テスト基板

　とりあえずコンパイラやデバッガーの動作を確認するために基板を試作しました。
　まず、キャラクタ液晶に文字を表示するだけのテストプログラムを作ってみます。
　この基板は、後で換気扇のコントローラとして使うためにサーミスタやスイッチ、ＳＳＲが接続されるように なっていますが、今回はキャラクタ液晶のみを使います。
　ＣＰＵは１８ピンのＰＩＣ１８Ｆ１３２０を使いました。
　インサーキットデバッグ用のコネクタも付けてあります。
　　　回路図

テストプログラム

プロジェクト

　テストプログラムは液晶の１行目に”ＰＯＷＥＲ　ＯＮ”と２秒間表示し、２秒間消去。
　次に液晶の２行目に”ＰＯＷＥＲ　ＯＦＦ”と２秒間表示し、２秒間消去。
　上記を無限に繰り返します。
　簡単な内容ですが、コンパイラやデバッガーの操作方法や動作は確認出来ると思います。
　左はそのときのプロジェクトの内容です。

ＬＣＤ表示

　　　ファームウエアのダウンロード　（ＺＩＰ圧縮されています。）

注）コンパイラのバージョンにより、プロジェクトに若干の変更が必要になります。

global.h

　複数のソースファイルで参照する定数、変数、関数の宣言、型指定等は、まとめて、ここに記述してあります。
　デバイス定義のヘッダや標準ライブラリーのヘッダは、この中でインクルードされています。
　従って各ソースファイルでは必ずglobal.hをインクルードします。

cnf1320.c

　ＰＩＣ１８ＦはＰＩＣ１６Ｆに比べ、コンフィグレーションが複雑になりました。
　ここではＰＩＣ１８Ｆ１３２０に関するコンフィグレーションを記述しています。
　コンフィグレーションの詳細を品種毎に説明したＰＤＦファイルがマイクロチップサイトからダウンロード 出来るので参考にします。
　２０１１年２月現在、チップ別のコンフィギュレーションの詳細説明はＭＰＬＡＢの最新版 v8.63 の ヘルプファイルに組み込まれています。
　今まで、コンフィギュレーションを説明していたＰＤＦファイルは廃止されました。
　私の場合は書籍の付録ＣＤに収録されていたものを利用しました。
　尚、このようにプログラムで書き込まなくても、ＩＣＤ２で個別に書き込む事も出来ます。

delay.c

　Ｃ１８には１ｍＳ単位のディレー関数が無いので作成しました。
　ただし、時間には上限があって、クロック８ＭＨｚでは最大１２８０ｍＳ、クロック４０ＭＨｚでは最大２５０ｍＳ となります。
　引数は符号無し１６ビットですが、大きい数値を入力しても最大値で飽和します。
　内部でサイクルタイム基準のライブラリーディレー関数を使っているので、global.h 内で delays.h を インクルードしています。
　global.h 内で定数　CONFIG_MHZ　に値（クロック周波数）を入れているので、この値により関数は条件コンパイル されます。
　定数の値は４、８、１０、１６、２０、２４，３２，４０、４８が選べます。
　値が入力されていなかったり、これ以外の値の時は８ＭＨｚに固定されます。

lcdlib4l.c

　一般的なキャラクタ液晶表示用のライブラリーとして作成しました。
　１６文字２行のものか２０文字４行のキャラクタ液晶表示器が使えます。
　ＰＩＣのポートの下位４ビットに接続します。
　Ｒ／Ｗの制御線は使わず、Ｗ固定です。
　ポートと制御線の位置は global.h 内で定義してあります。
　ＰＩＣの特徴として、ＲＯＭとＲＡＭが別空間にあります。
　文字列を表示するとき、表示データがＲＡＭにある場合とＲＯＭにある場合があります。
　この両者ではポインタに互換性がありません。
　このため、文字列表示の関数を２種類、作成しました。
　別の方法として、ＲＯＭ内のデータを一旦、ＲＡＭにコピーしてから表示する方法もあると思います。
　今回はＲＯＭ内の文字列定数を表示する関数を使用しました。

main.c

　簡単なメイン関数です。

18f1320i.lkr

　リンカーの動作を制御するスクリプトファイルで、チップの種類毎にあります。
　予め、用意されているので、プロジェクトに追加するだけですが、収納場所にパスを通しておく必要があります。
　標準ライブラリーのヘッダファイルもパスを通しておく必要があります。
　これらをプロジェクトフォルダにコピーして、ユーザー定義のヘッダーファイルとしても動作するとは思いますが。
　尚、リンクスクリプトファイルには名前の最後にｉの付くものと付かないものがあります。
　ＩＣＤ２でデバッグするときはｉの付く方を使います。
　デバッガが多少、メモリを消費するため、メモリ配置が若干異なる為です。
　Ｃ１８の新しいバージョン（現時点でＶｅｒ３．３１）ではスクリプトファイルは一つにまとめられているようです。
　ファイル名は 18f1320_g.lkr となっていました。

不明な点

　ＰＩＣ１８Ｆ１３２０はＲＡＭが２５６バイトです。
　デホルトのデータセグメントは上位１２８バイトにあり、半分をソフトウエアスタック、１０バイト程度をＩＣＤ２が 使用するので、スタティック変数として確保出来るのは残り４８バイト程度です。
　デバッグ終了後、リンクスクリプトをｉ無しの物に変更すれば、デバッガの分は増やすことが出来ると思います。
　下位１２８バイト（アクセスバンク）の方はシステム的に僅かな量を使っている様ですが、大部分は未使用です。
　デホルトのデータセグメントでは、この部分をアクセス出来ませんが、データセグメントをアクセスバンクに変更すれば、 メモリを確保出来るようです。
　ただ、この部分を使って良いかどうか判断出来ません。
　一部のライブラリー関数がバッファとして、この部分を使うかもしれません。
　いずれにせよ、ＲＡＭの多い品種では、この辺りは気にならなくなると思います。

コンパイラのバージョン

　２００９年１０月１０日　追記

　私が使用した環境はＭＰＬＡＢ　Ｖｅｒ７．６０　Ｃ１８　Ｖｅｒ３．１１（評価版）です。
　新しいＣ１８　Ｖｅｒ３．３１ではリンク時にエラーが発生しました。
　電子回路　＞　ＰＩＣ１８Ｆを使う　＞　Ｃ１８のバージョン　を読んでください。

液晶表示サブルーチンの修正

　２０１０年４月５日　追記

　液晶表示サブルーチン(lcdlib4l.c)において、表示器のストローブ信号のパルス幅には最低値が存在します。
　このため、表示関数やコマンド書き込み関数では２サイクルのウエイト信号を入れてあります。
　しかしながら、初期化コマンドの書き込み関数にはウエイトが入っていませんでした。
　チップ内蔵のクロックで動作させている今回の例では問題ありませんでしたが、クロックスピードが速い場合は、初期化出来ない 可能性があります。
　又、ストローブをＯＮして、すぐにＯＦＦしているので、コンパイラの最適化で無くなってしまう可能性もあります。
　（評価版では最適化が働かないので問題ありませんが。）
　もし、ソースファイルをダウンロードした場合、以下の修正をお願いします。
　（ＰＩＣ１８Ｆを使う（１）〜（４）全て）

　修正前
/////////            初期化コマンドの書込
void lcd_incmd(int cmd){                                //cmd: 初期化コマンド
    lcd_port = (cmd >> 4 & 0x0f) | (lcd_port & 0xf0);   //初期化コマンド（ポート上位保存）
    lcd_rs = 0;                                         //コマンドの書込操作
    lcd_stb = 1;                                        //ストローブ立ち上げ
    lcd_stb = 0;                                        //ストローブの立ち下げ
    delay_ms(5);
}
　修正後
/////////            初期化コマンドの書込
void lcd_incmd(int cmd){                                //cmd: 初期化コマンド
    lcd_port = (cmd >> 4 & 0x0f) | (lcd_port & 0xf0);   //初期化コマンド（ポート上位保存）
    lcd_rs = 0;                                         //コマンドの書込操作
    lcd_stb = 1;                                        //ストローブ立ち上げ
    Delay1TCY();                                        //NOP
    Delay1TCY();                                        //NOP
    lcd_stb = 0;                                        //ストローブの立ち下げ
    delay_ms(5);
}
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