ディジタル温度センサー　Sｰ5851



　Arduinoの項でも扱っていますが、同じ温度センサーS-5851をR8C/M12Aでも試してみました。思った以上にすんなりとはいきませんでしたが、何とか温度を読み取ることができました。エイブリックのマニュアルには「２ワイヤシリアル入出力のデジタル温度センサ」と記されていますが、何故I2Cとは記載されていないのかはよくわかりません。温度レジスタは２バイト連続で読み取るように記載されていますが、Readの連続読み込みができずに悩んでいたのですが、もう一度、ReadとWriteの基本事項を確認してみます。


　　　　　Ⅰ．温度センサーS-5851Aの概要

　　　　　Ⅱ.パソコン画面に温度表示する

　　　　　Ⅲ．SPI　LCD画面に温度表示する


Ⅰ．温度センサーS-5851Aの概要

１）I2C　Readの連続読み込みをするには

◎I2C　Writeの手順

◎I2C　Readの手順


以上を図示化すると下のようになります


　温度ﾃﾞｰﾀは最初の１バイト（８ビット）と次の１バイト（上位４ビット）の合計１２ビットデータ長です。１２ビット補数形式の温度データで最小単位で０．０６２５℃の分解能と記述されていますので、１２ビットのMSB(最下位ビット）が０．０６２５℃となります。２バイト目に読み込む上位４ビットデータが小数点以下の桁を表示することになります。

　温度レジスタのデータは必ずしもすべてを受信する必要はないとのことです。通常は小数点以下の温度データが必要ない場合が多いと思います。最初の１バイト目を読み取った後、マスタデバイスからのACK信号を返さずに、続けてストップコンディションを入力することで通信を終了することができます。この場合は、読み取った最初の８ビット（16進２桁）データを10進数に変換するだけで直接の温度データということになります（０．０６２５×１６＝１）。＋－１℃程度の誤差はありますが、厳密さを求めないのであれば、これで十分だと思います。


２）レジスタの構成

◎ポインタレジスタ
　ポインタレジスタは８ビットの読み出しまたは書き込みを行うレジスタを指定するレジスタです。ポインタレジスタへ００ｈを書き込むと温度レジスタを読み出すことができます。
０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ P0
MSB　　　　　　　　　　　　　　　　　　LSB

◎温度レジスタ
　温度レジスタは２バイトに別れており、連続で読み取りを行います。最初の１バイト目の８ビットと２バイト目の上位４ビットの合計１２ビットが温度データになります。補数形式のデータで収納されており、最初の１バイト目のMSBが１のときは負、０のときは正の温度データになります。分解能は０．０６２５℃です。

温度レジスタ　１バイト目
T11 T10 T9 T8 T7 T6 T5 T4
MSB　　　　　　　　　　　　　　　　　　LSB
　最上位ビット（T11)は温度の正負を表します

温度レジスタ　２バイト目
T3 T2 T1 T0 ０ ０ ０ ０
MSB　　　　　　　　　　　　　　　　　　LSB




◎コンフィギュレーションレジスタ
　コンフィギュレーションレジスタは８ビットの読み書き可能なレジスタで、S-5851Aシリーズの動作モードを制御するビットを格納しています。

　　SDビット・・・シャットダウンモード（SD)ビットに１を書き込むと、シリアルインターフェイス以外の回路が停止するため消費電力を節約できます。


　　OSビット・・・ワンショットモード（OS)ビットに１を書き込むと、１回のみの温度変換が始まります。この１回の温度変換が終了し、
　　　　　　　　　温度レジスタのデータを更新すると、再びシャットダウン状態に戻ります。

OS ０ ０ ０ ０ ０ ０ SD
MSB　　　　　　　　　　　　　　　　　　LSB
　


Ⅱ.パソコン画面に温度表示する

◎結線図

　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　
　S-5851側 　
 R8C/M12A側
　１　SCL P3_4に接続
　２　VSS　 GNDに接続
　３　AD1 GNDに接続
　４　SDA １０KΩでﾌﾟﾙｱｯﾌﾟP3_3に接続
　５　AD0 GNDに接続
　６　VDD ５V
P1_4（TXDに接続）
P1_5（RXDに接続）

P1_4、P1_5はUSB-ｼﾘｱﾙ変換ﾓｼﾞｭｰﾙ（FT231X)に接続してパソコン画面に表示しています


結 線 図（表 面）






◎プログラム構成

　プログラムは以下の３部から構成されています

　EM_S8551_2.c　・・・メインプログラム
　i2c_ctrl.c　　　　・・・コントロール関数
　i2c_ctrl.h　　　　・・・ヘッダーファイル



１）EM_S8551_2.c　・・・メインプログラム

０１：#include "sfr_r8m12a.h"
０２：#include "i2c_ctrl.h"
０３：void main(void)
０４：{
０５：　unsigned char idt,a,b;
０６：　unsigned char rdata;
０７：　unsigned char i;
０８：　unsigned char add;
０９：　unsigned long T,afd,abd;// afd:After decimal point小数点以下の値　abd:Above decimal point 小数点以上の値
１０：　float temp;
１１：　init();
１２：　set_UART0();
１３：　add=0x90; // addr=0x48( 100 1000) → 0x90(1001 0000)
１４：　UART0_tx_str("S5851 TEST");
１５：　CRLF();
１６：　add=0x90; // device address
１７：　I2C_start(); // startｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ
１８：　IO_write(add,0x00); // 0x00 ﾎﾟｲﾝﾀﾚｼﾞｽﾀ呼び出し
１９：　while(1){
２０：　　I2C_start();// 再度startｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ発行する
２１：　　do{
２２：　　　idt=I2C_write(add|0x01);// S5851にｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ(読み込み時）を送る
２３：　　　delay();
２４：　　}while(idt !=0);　　　// ACK信号を待つ
２５：　　a=I2C_read();　　　　// S5851からﾃﾞｰﾀを読み込み
２６：　　ACK();　　　　　　　　// ACK をdeviceに返す
２７：　　b=I2C_read();　　　　// 次の1ﾊﾞｲﾄ読み込み ACK応答なし
２８：　　delay();
２９：　　I2C_stop();　　　　　// ACKなし　I2Cｽﾄｯﾌﾟｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝで読み取り終了
３０：　　wait_us(1000);
３１：　　T=((unsigned long)a<<8 | (unsigned long)b)>>4;// 12ﾋﾞｯﾄ形式になおす
３２：//　UART0_tx_hex(T,3);CRLF();
３３：　　if(T & 0b100000000000 ){　　// 負数の場合（最上位ﾋﾞｯﾄ１）の処理
３４：　　　T=(0b1000000000000 - T );　// 補数処理
３５：　　　abd = T>>4; 　　　　　　　// 小数点以上の値
３６：　　　afd = T & 0b000000001111;　// 小数点以下の値
３７：　　　UART0_tx_str("-");
３８：　　　UART0_tx_num((float)abd,2);
３９：　　　UART0_tx_str(".");
４０：　　　UART0_tx_num((float)afd*0.0625*100,2);
４１：　　　UART0_tx_str(" ℃");
４２：　　}
４３：　　else{　　　　　　　　　　　　// 正数の場合（最上位ﾋﾞｯﾄ０）の処理
４４：　　　abd = T >>4;　　　　　　　// 小数点以上の値
４５：　　　afd = T & 0b000000001111;// 小数点以下の値
４６：　　　UART0_tx_num((float)abd,2);
４７：　　　UART0_tx_str(".");
４８：　　　UART0_tx_num((float)afd*0.0625*100,2);
４９：　　　UART0_tx_str(" ℃");
５０：　　}
５１：　　CRLF();
５２：　　CRLF();
５３：　　wait_ms(1000);
５４：　}
５５：}
５６：/* I/O 初期化関数 */
５７：void init(void)
５８：{
５９：　int i;
６０：　prc0 = 1;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ解除
６１：　hocoe = 1;// 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀ発振開始
６２：　for(i=0;i<50;i++);// 発振安定まで待つ
６３：　hscksel = 1;// 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀ選択ﾋﾞｯﾄを1にする
６４：　scksel = 1;// ｼｽﾃﾑ基準ｸﾛｯｸを高速にする
６５：　prc0 = 0;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ禁止
６６：　pd3 = 0x18; // p3_3,p3_4 出力設定 0001 1000
６７：}



２）i2c.ctrl.c　・・・コントロール関数 （I2C関数のみ抜粋）

　　・
４６：void I2C_start(void)　//start　ｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ
４７：{
４８：　I2C_EDA_OUT;　// SDA 出力
４９：　I2C_S_EDA; 　// SDA High
５０：　I2C_H_CLK();　// CLK High
５１：　delay();
５２：　I2C_C_EDA; 　// SDA Low
５３：　delay();
５４：　I2C_L_CLK();　// CLK Low
５５：}
　　・
５９：void I2C_stop(void)　//stop　ｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ
６０：{
６１：　I2C_EDA_OUT;// SDA 出力
６２：　I2C_C_EDA; // SDA Low
６３：　I2C_H_CLK();// CLK High
６４：　delay();
６５：　I2C_S_EDA; // SDA High
６６：　delay();
６７：　I2C_L_CLK();// CLK Low
６８：}
　　・
　　・
７２：void I2C_H_CLK(void)　//ｸﾛｯｸをHighにする
７３：{
７４：　I2C_S_SCL;
７５：　delay();
７６：}
　　・
　　・
８０：void I2C_L_CLK(void)　//ｸﾛｯｸをLowにする
８１：{
８２：I2C_C_SCL;
８３：delay();
８４：}
　　・
　　・
８９：void ACK(void)　//ACKNOWLEDGE Master → Slave
９０：{
９１：　I2C_EDA_OUT;
９２：　I2C_C_SCL;
９３：　I2C_C_EDA;// ack信号
９４：　I2C_S_SCL;
９５：　delay();
９６：　I2C_C_SCL;
９７：　delay();
９８：　I2C_EDA_IN;
９９：}
　　・
　　・
１０５：int I2C_write(unsigned char data)// 書き込みの基本関数
１０６：{
１０７：　int i;
１０８：　int ack;
１０９：　I2C_EDA_OUT;
１１０：　for(i=0;i<8;i++){　// 上位から1ﾋﾞﾄ毎にｸﾛｯｸと共に送信
１１１：　　if(data & 0x80){　// ﾋﾞｯﾄの値がHigh(=1)だったら
１１２：　　　I2C_S_EDA;　// ﾃﾞｰﾀﾗｲﾝをHigh(=1)にする
１１３：　　}
１１４：　　else{
１１５：　　　I2C_C_EDA;// ﾋﾞｯﾄの値がLow(=0)ﾃﾞｰﾀﾗｲﾝをLow
１１６：　　}
１１７：　　delay();
１１８：　　I2C_H_CLK();// ｸﾛｯｸを作る
１１９：　　I2C_L_CLK();// 送信
１２０：　　data<<=1;// 次のﾋﾞｯﾄへｼﾌﾄ
１２１：　}// 8ﾋﾞｯﾄ繰り返す
１２２：　I2C_EDA_IN;// ﾃﾞｰﾀﾗｲﾝを入力ﾓｰﾄﾞにする
１２３：　I2C_H_CLK(); // ｸﾛｯｸ信号を作る
１２４：　ack=I2C_EDA_data;// ｸﾛｯｸHighの状態でP3_3の値をackに入れる
１２５：　I2C_L_CLK(); // ｸﾛｯｸLow
１２６：　delay();
１２７：　I2C_EDA_OUT; // P3_3を出力に戻す
１２８：　return ack; // ACK信号を戻り値
１２９：}
　　・
　　・
１３５：unsigned char I2C_read(void)// 読み込み基本関数
１３６：{
１３７：　int i;
１３８：　unsigned char data;
１３９：　data=0x00;
１４０：　I2C_EDA_IN;
１４１：　for(i=0;i<8;i++){
１４２：　　data<<=1;
１４３：　　I2C_S_SCL;
１４４：　　delay();
１４５：　　data |=(I2C_EDA_data);
１４６：　　I2C_C_SCL;
１４７：　　delay();
１４８：　}
１４９：//ACK();// ACK信号を出力する
１５０：　return data;// data戻り値を返す
１５１：}
　　・
　　・
１５３：void IO_write(unsigned char add,unsigned char data)// S5851にﾃﾞｰﾀを出力する関数
１５４：{
１５５：　unsigned char idt;
１５６：　I2C_start(); // I2Cｽﾀｰﾄｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ
１５７：　do{
１５８：　　idt=I2C_write(add); // S5851にｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽを送る
１５９：　}while(idt !=0);// ACK信号を待つ
１６０：　do{
１６１：　　idt=I2C_write(data);// 出力ﾃﾞｰﾀを送る
１６２：　}while(idt !=0);// ACK信号を待つ
１６３：}
　　・
　　・
　　・



３）i2c_ctrl.h　・・・ヘッダーファイル

０１：/********************************************/
０２：/* i2c_ctrl.h */
０３：/********************************************/
０４：#define I2C_S_SCL p3_4=1 // I2Cｸﾛｯｸ p3_4を1にする
０５：#define I2C_C_SCL p3_4=0 // I2Cｸﾛｯｸ p3_4を0にする
０６：#define I2C_S_EDA p3_3=1 // I2Cﾃﾞｰﾀ p3_3を1にする
０７：#define I2C_C_EDA p3_3=0 // I2Cﾃﾞｰﾀ p3_3を0にする
０８：#define I2C_SCL_OUT pd3_4=1 // p3_4を出力ﾎﾟｰﾄに設定
０９：#define I2C_EDA_IN pd3_3=0 // p3_3を入力ﾎﾟｰﾄに設定
１０：#define I2C_EDA_OUT pd3_3=1 // p3_3を出力ﾎﾟｰﾄに設定
１１：#define I2C_EDA_data p3_3// ﾃﾞｰﾀﾎﾟｰﾄをp3_3に設定
１２：#define DEV_ADD 0x39// ｱﾄﾞﾚｽ 0B 011 1001+(c/w)
１３：#define CLOCK 20000
１４：/*======================================*/
１５：/* プロトタイプ宣言 */
１６：/*======================================*/
１７：void init(void); １８：void wait_us(unsigned long usec);// us単位のﾀｲﾏ
１９：void wait_ms(unsigned long msec);// ms単位のﾀｲﾏ
２０：void delay(void); // 6usの遅延関数
２１：void I2C_start(void);// I2C開始
２２：void I2C_stop(void);// I2Cｽﾄｯﾌﾟ
２３：void ACK(void);// ACKNOWLEDGE信号送信
２４：void I2C_H_CLK(void);// ｸﾛｯｸHigh
２５：void I2C_L_CLK(void);// ｸﾛｯｸLow
２６：int I2C_write(unsigned char data);// 書き込みの基本関数
２７：unsigned char I2C_read(void);// 読み込みの基本関数
２８：void IO_write(unsigned char add,unsigned char data);// S5851にﾃﾞｰﾀを出力する関数
２９：//unsigned long IO_read(unsigned char add);// S8551からﾃﾞｰﾀを受け取る関数
３０：void set_UART0(void);
３１：int UART0_rx(void);
３２：int put_uart0(char r);
３３：int UART0_tx_hex(unsigned long value,int keta);
３４：void UART0_tx_num(unsigned long value,int keta);
３５：void UART0_tx(unsigned int data);
３６：void UART0_tx_str(char *str);
３７：void CRLF(void);



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Ⅲ．SPI　LCD画面に温度表示する

　パソコン画面に温度表示する場合と基本的な事は変わりません。I2C　LCDで表示してみたところ画面のフォントが小さすぎて見づらいこともあり、前節のUARTで表示する部分をSPI LCDに縦横２倍フォントで表示するようにプログラムを改変しただけです。




◎結線図
　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　
　S-5851側 　
 R8C/M12A側
 LCD AQM1248 側
　１　SCL １０KΩでﾌﾟﾙｱｯﾌﾟP3_4に接続
　２　VSS　 GNDに接続
　３　AD1 GNDに接続
　４　SDA １０KΩでﾌﾟﾙｱｯﾌﾟP3_3に接続
　５　AD0 GNDに接続
　６　VDD ３．６VVDD １　VDD
P1_4 ２　SDIに接続
３　無接続
P1_３ ４　RS（ﾃﾞｰﾀｺﾏﾝﾄﾞ識別）
P1_６ ５　SCL（ｸﾛｯｸ）
P1_７ ６　/CS（ﾁｯﾌﾟｾﾚｸﾄ）
GND ７　GND


◎プログラム構成

　EM_S8551_SPI.C ・・・メインプログラム
　I2C_ctrl.c ・・・I2C関数
　spi_lcd_ctrl.c ・・・SPI LCD関数
　ctrl.h ・・・I2C、SPI関連ﾍｯﾀﾞｰﾌｧｲﾙを1つにしたもの
　font_8x8.h ・・・フォントファイル


１）EM_S8551_SPI.C　・・・メインプログラム
０１：#include "sfr_r8m12a.h"
０２：#include "ctrl.h"
０３：void main(void)
０４：{
０５：　unsigned char idt,a,b;
０６：　unsigned char rdata;
０７：　unsigned char i;
０８：　unsigned char add;
０９：　unsigned char x,y;
１０：　unsigned long T,afd,abd;// afd:After decimal point小数点以下　abd:Above decimal point 小数点以上
１１：　float temp;
１２：　init();
１３：　SPI_LCD_init();// LCD AQM1248A-RNの初期化
１４：　SPI_LCD_clr();// 画面を消去しないとｺﾞﾐが表示されてしまう
１５：　add=0x90;// device address addr=0x48( 100 1000) → 0x90(1001 0000)
１６：　x=0;y=0;
１７：　x=SPI_LCD_str2("S-5851A",x,y);
１８：　I2C_start(); // startｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ
１９：　IO_write(add,0x00); // 0x00 ﾎﾟｲﾝﾀﾚｼﾞｽﾀ呼び出し
２０：　while(1){
２１：　　I2C_start(); // 再度startｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝ発行する
２２：　　do{
２３：　　　idt=I2C_write(add|0x01);// S5851にｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ(読み込み時）を送る
２４：　　　delay();
２５：　　}while(idt !=0);// ACK信号を待つ
２６：　　a=I2C_read();// S5851からﾃﾞｰﾀを読み込み、
２７：　　ACK();// ACK をdeviceに返す
２８：　　b=I2C_read();// 次の1ﾊﾞｲﾄ読み込み ACK応答なし
２９：　　delay();
３０：　　I2C_stop();// ACKなし　I2Cｽﾄｯﾌﾟｺﾝﾃﾞｨｼｮﾝで読み取り終了
３１：　　wait_us(1000);
３２：　　T=((unsigned long)a<<8 | (unsigned long)b)>>4;// 12ﾋﾞｯﾄ形式になおす
３３：　　if(T & 0b100000000000 ){
３４：　　　T=(0b1000000000000 - T ); // 補数処理
３５：　　　　abd = T>>4; // 小数点以上の値
３６：　　　　afd = T & 0b000000001111; // 小数点以下の値
３７：　　　　x=0;y=3;
３８：　　　　x=SPI_LCD_data2('-',x,y);
３９：　　　　x=SPI_LCD_num2((float)abd,x,y);
４０：　　　　x=SPI_LCD_data2('.',x,y);
４１：　　　　x=SPI_LCD_num2((float)afd*0.0625*100,x,y);
４２：　　　　x=SPI_LCD_data2('C',x,y);
４３：　　　}
４４：　　　else{
４５：　　　　abd = T >>4;// 小数点以上の値
４６：　　　　afd = T & 0b000000001111;// 小数点以下の値
４７：　　　　x=0;y=3;
４８：　　　　x=SPI_LCD_data2('+',x,y);
４９：　　　　x=SPI_LCD_num2((float)abd,x,y);
５０：　　　　x=SPI_LCD_data2('.',x,y);
５１：　　　　x=SPI_LCD_num2((float)afd*0.0625*100,x,y);
５２：　　　　x=SPI_LCD_data2('C',x,y);
５３：　　　}
５４：　　　wait_ms(1000);
５５：　}
５６：}
５７：/* I/O 初期化関数 */
５８：void init(void)
５９：{
６０：　int i;
６１：　prc0 = 1;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ解除
６２：　hocoe = 1;// 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀ発振開始
６３：　for(i=0;i<50;i++); // 発振安定まで待つ
６４：　hscksel = 1;// 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀ選択ﾋﾞｯﾄを1にする
６５：　scksel　= 1;// ｼｽﾃﾑ基準ｸﾛｯｸを高速にする
６６：　prc0　　= 0;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ禁止
６７：　pd1　　= 0xff;// p1_0～p1_7 出力設定 1011 1000
６８：　pd3　　= 0x18;// p3_3,p3_4 出力設定 0001 1000
６９：}

２）spi_lcd_ctrl.c　・・・SPI LCD制御関数
　以前の５章.SPI通信で作成した制御関数に追加した部分のみを記します。

１０進数表示関数・・・縦横２倍で表示する（２桁表示のみ）

　unsigned char SPI_LCD_num2(unsigned long value,unsigned char px,unsigned char py)
　{
　　int i;
　　int a[2];
　　int tmp;
　　a[0]=value/10;
　　a[1] = value % 10;
　　for(i=0;i<2;i++){
　　　px=SPI_LCD_data2((a[i] + 0x30),px+1,py);
　　}
　　return px;
　}

　　・
　　・
　　・

　I2C_ctrl.cとfont_8x8.hは以前使用したものと同じです。　ctrl.hはI2C関連のﾍｯﾀﾞｰﾌｧｲﾙとSPI関連のﾍｯﾀﾞｰﾌｧｲﾙを合わせて一つにしたものです。


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