A/D変換プログラム
Ⅰ．単発モード
Ⅱ．繰り返し掃引モード
Ⅰ．単発モード
R8C／M12Aにはデータ有効長１０ビットのAD変換が内蔵されています。使える端子は、P1_0、P1_1,P1_2、P1_3、P1_4、P1_7の６チャンネルあり、取り込みチャネルは３グループに分かれていますが、実際に変換結果が格納されるＡ／Ｄレジスタは２つしかありません。AD入力選択レジスタを使い、端子を切り替えて使う仕様になっています。それぞれの端子の呼び名は、AN0、AN1、AN2、AN3、AN4、AN7となっています。AD変換を使う際に関係するレジスタは次の６つです。
（１）ポート１機能マッピングレジスタ０、１（ＰＭＬ１、ＰＭＨ１）
Ａ／Ｄ変換に使える端子は、ｐ１＿０、ｐ１＿１、ｐ１＿２、ｐ１＿３、ｐ１＿４、ｐ１＿７です。Ａ／Ｄ変換として使える機能を与える設定レジスタがポート１機能マッピングレジスタ０、１です。Ａ／Ｄ変換以外にも、ＲＪ２端子やＲＢ２端子などに設定する場合も必要になってくるレジスタです。
１）ポート１機能マッピングレジスタ０（ＰＭＬ１）
| ビット |
設定値 |
| ７ |
００：ＡＮ３ 入力 |
| ６ |
| ５ |
００：ＡＮ２ 入力 |
| ４ |
| ３ |
００：ＡＮ１ 入力 |
| ２ |
| １ |
００：ＡＮ０ 入力 |
| ０ |
ポートｐ１＿０をＡ／Ｄ変換入力端子ＡＮ０として使う場合は、
ｐ１０ｓｅｌ０ ＝ ０；
ｐ１０ｓｅｌ１ ＝ ０；
または、ｐｍｌ１ ＝ ０ｘ００；
ポートｐ１＿１をＡ／Ｄ変換入力端子ＡＮ１として使う場合は、
ｐ１１ｓｅｌ０ ＝ ０；
ｐ１１ｓｅｌ１ ＝ ０；
または、ｐｍｌ１ ＝ ０ｘ００；
ポートｐ１＿３をＡ／Ｄ変換入力端子ＡＮ３として使う場合は、
ｐ１３ｓｅｌ０ ＝ ０；
ｐ１３ｓｅｌ１ ＝ ０；
または、ｐｍｌ１ ＝ ０ｘ００；
２）ポート１機能マッピングレジスタ１（ＰＭＨ１）
| ビット |
設定値 |
| ７ |
００：ＡＮ７ 入力 |
| ６ |
| ５ |
|
| ４ |
|
| ３ |
|
| ２ |
PMH1Eの
p14esel2ビット０
０００：ＡＮ４ 入力 |
| １ |
| ０ |
ポートｐ１＿４をＡ／Ｄ変換入力端子ＡＮ７として使う場合は、
ｐ１４ｓｅｌ０ ＝ ０；
ｐ１４ｓｅｌ１ ＝ ０；
ｐ１４ｓｅｌ２ ＝ ０；
または、ｐｍｈ１ ＝ ０ｘ００；
ポートｐ１＿７をＡ／Ｄ変換入力端子ＡＮ４として使う場合は、
ｐ１７ｓｅｌ０ ＝ ０；
ｐ１７ｓｅｌ１ ＝ ０；
または、ｐｍｈ１ ＝ ０ｘ００；
（２） ADMOD（A/Dモードレジスタ）
| ビット |
|
設定値 |
| ７ |
００：タイマRC、外部トリガによるAD変換禁止
０１：設定禁止
１０：タイマRCからの変換トリガによるAD変換開始
１１：外部トリガによるAD変換開始 |
０ |
| ６ |
０ |
| ５ |
|
０ |
| ４ |
００：単発モード
ＡＤ動作モード ０１：繰り返しモード
選択ビット １０：単掃引モード
１１：繰り返し単掃引モード
|
０ |
| ３ |
１ |
| ２ |
０００：ｆ８（２．５MHｚ）
００１：ｆ４（５MHｚ）
ＡＤ変換クロック ０１０：ｆ２（１０MHｚ）
選択ビット ０１１：ｆ１（２０MHｚ）
１００：ｆAD（２０MHｚ）
|
０ |
| １ |
１ |
| ０ |
１ |
単発モードとは、１つのチャネル分のA/D変換を１回実行する方法です。今回は、この単発モード、ｆ１（２０ＭＨｚ）で行っています。
ａｄｍｏｄ ＝ ０ｘ０３；
（３） ADINSEL（A/D入力選択レジスタ）
単発モード、繰り返しモードの時には下の設定になります。
| ビット |
AN7 |
AN4 |
AN3 |
AN2 |
AN1 |
AN0 |
| ７ |
１ |
１ |
０ |
０ |
０ |
０ |
| ６ |
０ |
０ |
１ |
１ |
０ |
０ |
| ５ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
| ４ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
| ３ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
| ２ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
| １ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
０ |
| ０ |
１ |
０ |
１ |
０ |
１ |
０ |
掃引モードの時には
ADINSEL：０ｘ００ ・・・ ＡＮ０，ＡＮ１が掃引モードで交互に入力端子になる
：０ｘ４０ ・・・ ＡＮ２，ＡＮ３ 〃
：０ｘ８０ ・・・ ＡＮ４，ＡＮ７ 〃
今回は、単発モードで、ＡＮ７端子を使うので
ａｄｉｎｓｅｌ ＝ ０ｘ８１；
（４）ADCON0（A/D制御レジスタ）
AD変換を開始と停止を制御します。
ａｄｃｏｎ０＝０ｘ０１； ・・・ AD変換開始
ａｄｃｏｎ０＝０ｘ００； ・・・ AD変換停止
ＡＤＣＯＮ０のＡＤＳＴビット（Ａ／Ｄ変換開始ビット）は、単発モード、単掃引モードのとき、Ａ／Ｄ変換終了で０になります。Ａ／Ｄ変換終了の判定に使います。
（５）A/Dﾚｼﾞｽﾀ(AD0､AD1)
ＡＤｉ（ｉ＝０，１）レジスタは、A/D変換された値が保存される１６ビットの専用レジスタです。ＡＤｉＬ下位８ビット、ＡＤｉＨ上位８ビットに分かれますが、値が入力されるのは、ＡＤｉレジスタの下から１０ビットまでです。
Ａ／Ｄ入力選択レジスタ（ＡＤＩＮＳＥＬ）のｂ７とｂ６でチャネルグループを選択しています。ＡＤ０レジスタにはAN0、AN2、AN4が、ＡＤ１レジスタにはAN1、AN3、AN7の値が保存されます。掃引モードのときには、同じチャネルグループに属する２つの端子で交互に掃引入力する。
|
チャネルグループ０ |
チャネルグループ１ |
チャネルグループ２ |
| ＡＤ０レジスタ |
ＡＮ０ |
ＡＮ２ |
ＡＮ４ |
| ＡＤ１レジスタ |
ＡＮ１ |
ＡＮ３ |
ＡＮ７ |
（６）ADISCR(A/D割り込み制御ｽﾃｰﾀｽﾚｼﾞｽﾀ)
割り込みを使ってＡ／Ｄ変換をするとき使うレジスタです。割り込みでA/D変換を使うときには、割り込み優先レベルレジスタ ILVL７を設定する必要があります。
| ビット |
|
|
設定値 |
| ７ |
ＡＤＦ |
ＡＤ変換割り込み要求ビット
０：割り込み要求なし
１：割り込み要求あり |
|
| ６ |
ＡＤＩＥ |
Ａ／Ｄ変換割り込み許可ビット
０：割り込み禁止
１：割り込み許可 |
|
| ５ |
|
|
０ |
| ４ |
|
|
０ |
| ３ |
|
|
０ |
| ２ |
|
|
０ |
| １ |
|
|
０ |
| ０ |
|
|
０ |
ＡＤＩＣＳＲのＡＤＦビット（Ａ／Ｄ変換割り込み要求ビット）は、単発モード、単掃引モードでＡ／Ｄ変換が終了したとき、繰り返しモード、繰り返し掃引モードで、選択されたすべてのチャネルのＡ／Ｄ変換が終了したとき１になります。
（７）ﾓｼﾞｭｰﾙｽﾀﾝﾊﾞｲ制御ﾚｼﾞｽﾀ（MSTCR)
項目３（タイマＲＢ２）でも述べていますが、Ａ／Ｄ変換機能を有効にするためには、モジュールスタンバイ制御レジスタの関係するビットをあらかじめアクテイィブにしておかないと使用できません。
ｍｓｔａｄ ＝ ０；
（または、ｍｓｔｃｒ ＝ ０ｘ００； でも良い）
（８）AD変換プログラムの作成
可変抵抗器による電圧の変化をA/D変換し、０～２５５の値でLCDに表示します。入力端子をAN7、単発モードで行っています。メインファイル AD_LCD.cとlcd_ctrl.hを入力します。lcd_ctrl.cは前回と同じものをコピーして同じフォルダに保存しておきます。
１）メインプログラム AD_LCD.c
#include "sfr_r8m12a.h"
#include "lcd_ctrl.h"
void main(void)
{
unsigned int ad;
unsigned int i;
unsigned char rd[3];
unsigned char str1[16];
unsigned char str2[16];
unsigned char d;
int ret;
init();
lcd_init();
lcd_clear();
for(i=0;i<16;i++){
str1[i]=' ';
str2[i]=' ';
}
while(1){
ad=Get_AD();
ad=ad>>2;
for(i=0;i<3;i++){ // 0～255を各桁に分解する
rd[i] = ad%10;
ad = ad/10;
}
str1[0]='A';
str1[1]='D';
str1[2]='ﾍ';
str1[3]='ﾝ';
str1[4]='ｶ';
str1[5]='ﾝ';
str1[6]='ﾁ';
str1[7]='=';
str1[8]=' ';
str1[9]=rd[2]+0x30; // ASCIIｺｰﾄﾞに変換
str1[10]=rd[1]+0x30;
str1[11]=rd[0]+0x30;
lcd_str(str1,1);
lcd_str(str2,2);
wait_us(10000);
}
}
/* I/O初期化関数 */
void init(void)
{
int i;
/**** 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀで動作する場合 ****/
prc0=1;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ解除
hocoe=1;// 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀ発振開始
for(i=0;i<50;i++);//発振安定まで待つ
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
scksel=1;// ｼｽﾃﾑ基準ｸﾛｯｸを高速にする
prc0=0;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ禁止
pd1=0x7f;// ﾎﾟｰﾄﾃﾞｨﾚｸｼｮﾝﾚｼﾞｽﾀ p0～p6出力p7入力設定
p1=0x00;
}
int Get_AD(void)
{
int i;
pmh1&=0x3f;//ﾎﾟｰﾄ1機能ﾏｯﾋﾟﾝｸﾞﾚｼﾞｽﾀ
mstcr= 0x00;// ﾓｼﾞｭｰﾙｽﾀﾝﾊﾞｲ制御ﾚｼﾞｽﾀをｱｸﾃｨﾌﾞ
admod= 0x03;// A/D動作 0x0b:繰り返しモード 0x03:単発ﾓｰﾄﾞ ｆ１（２０MHｚ）
adinsel= 0x81;// A/D入力選択ﾚｼﾞｽﾀ AN7
adcon0 = 0x01; // AD変換ｽﾀｰﾄ
while( adcon0 & 0x01);// A/D変換終了待ち 単発モードのときのみ
i=ad1;
return i;
}
２）ヘッダーファイル lcd_ctrl.h
先の「（４）LCDに文字を表示する」で作成したlcd_ctrl.hに、関数int Get_AD(void);を追加したものを作成保存します。
void lcd_init(void); /* LCD初期化関数 */
void lcd_clear(void); /* LCD画面ｸﾘｱｰ */
void lcd_cursor_off(void); /* LCDｶｰｿﾙoff */
void lcd_out(unsigned char); /* ﾃﾞｰﾀ出力関数 */
void lcd_data(unsigned char); /* 一文字出力関数 */
void lcd_cmd(unsigned char cmd);/* ｺﾏﾝﾄﾞ出力関数 */
void wait_us(unsigned long usec);/* ｕｓ単位のウエイト関数 */
void lcd_str(unsigned char *str,unsigned char); /* 文字列出力関数 */
void init(void);
int Get_AD(void);
#define CLOCK 20000
#define LCD p1 // LCDのﾃﾞｰﾀﾎﾟｰﾄ
/* LCDのﾚｼﾞｽﾀｰｾﾚｸｼｮﾝ */
#define RS_High (p1_4 = 1)
#define RS_Low (p1_4 = 0)
/* LCDのﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｰｲﾈｰﾌﾞﾙ */
#define E_High (p1_5 = 1)
#define E_Low (p1_5 = 0)
◎プログラム実行画面 ◎回路図（基盤半田面）
プロジェクトファイルのダウンロード
Ⅱ．繰り返し掃引モード
（１） 繰り返し掃引モード
Ａ／Ｄ変換（Ⅰ）では、単発モードでA/D変換を行っていました。Ｒ８Ｃ／Ｍ１２ＡのＡ／Ｄ変換には以下のモードがあります。
単発モード ・・・指定された１端子の値を１度だけＡ／Ｄ変換実行
繰り返しモード ・・・指定された１端子の値を繰り返しＡ／Ｄ変換し続けます
掃引モード ・・・指定された複数端子の値を１度だけＡ／Ｄ変換実行
繰り返し掃引モード ・・・指定された複数端子の値を繰り返しＡ／Ｄ変換し続けます
Renesas R8C/M12Aアプリケーションノートに繰り返し掃引モードによるＡ／Ｄ変換の例が載っています。 今回は、そのプログラムをそのまま借用してＩ２Ｃ接続ＬＣＤに表示するプログラムを作ってみました。Ａ／Ｄ変換部分のプログラム説明は上記のドキュメントに詳しく記載されています。
（２） A/D変換プログラムの作成
繰り返し掃引モードでは、同じチャネルグループ内の２つのチャネルで交互にA/D変換→変換待機を繰り返して行います。ここでは、チャネルグループ０内の２つのチャネルＡＮ０とＡＮ１を使います。ＡＮ０（ｐ１＿０）、ＡＮ１（ｐ１＿１）端子に可変抵抗器を繋いでいます。
チャネルグループ０選択時の繰り返し掃引モードの動作例
| チャネル０（ＡＮ０） |
変換待機 |
Ａ／Ｄ変換１ |
変換待機 |
Ａ／Ｄ変換３ |
変換待機 |
・・・・・ |
| チャネル１（ＡＮ１） |
変換待機 |
変換待機 |
Ａ／Ｄ変換２ |
変換待機 |
Ａ／Ｄ変換４ |
・・・・・ |
（３）メインプログラム AD_SOUIN.c
#include "sfr_r8m12a.h"
#include "ctrl_souin.h"
unsigned short ad_data[2] = {0,0};/* A/D conversion result */
unsigned char ad;
unsigned char rd0[3];
unsigned char rd1[3];
unsigned char i;
void main(void)
{
unsigned char i; // Loop counter
asm("FCLR I"); // Disable interrupt
init();
ad_init(); // Initialize A/D converter
asm("FSET I"); // Enable interrupt
adst = 1; // Start A/D conversion
I2C_LCD_init();
I2C_SDA_OUT; // SDAﾋﾟﾝ出力に設定
while(1){
/************* LCD 表示 ********************/
ad=ad_data[0]>>2; // AN0
if(ad ==0 ) p1_7=1;// AN0入力確認
else p1_7=0;
for(i=0;i<3;i++){ // 0～255を各桁に分解する
rd0[i] = ad%10;
ad = ad/10;
}
ad=ad_data[1]>>2;// AN1
if(ad==0) p1_6=1;// AN1入力確認
else p1_6=0;
for(i=0;i<3;i++){ // 0～255を各桁に分解する
rd1[i] = ad%10;
ad = ad/10;
}
I2C_LCD_cursor(1,0); // 1行目0より表示
I2C_LCD_str("A/D");
I2C_LCD_cursor(1,4);
I2C_LCD_data(rd0[2]+0x30);
I2C_LCD_data(rd0[1]+0x30);
I2C_LCD_data(rd0[0]+0x30);
I2C_LCD_cursor(2,4); // 2行目5より表示
I2C_LCD_data(rd1[2]+0x30);
I2C_LCD_data(rd1[1]+0x30);
I2C_LCD_data(rd1[0]+0x30);
}
}
/* I/O初期化関数 */
void init(void)
{
int i;
/**** 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀで動作する場合 ****/
prc0 = 1;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ解除
hocoe = 1;// 高速ｵﾝﾁｯﾌﾟｵｼﾚｰﾀ発振開始
for(i=0;i<50;i++);//発振安定まで待つ
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
scksel =1;// ｼｽﾃﾑ基準ｸﾛｯｸを高速にする
prc0 = 0;// ﾌﾟﾛﾃｸﾄﾚｼﾞｽﾀ禁止
pd1=0xfc;// ﾎﾟｰﾄﾃﾞｨﾚｸｼｮﾝﾚｼﾞｽﾀ p1_0,p1_1 入力～p6出力ポート設定
pd4 =0x24;//p4_2,p4_5出力 0010 0100
pml3= 0x80;
mstcr= 0x00;/* ﾓｼﾞｭｰﾙｽﾀﾝﾊﾞｲ制御ﾚｼﾞｽﾀをｱｸﾃｨﾌﾞ*/
}
void ad_init(void)
{
/* ==== Set Port ==== */
pd1_0 = 0; /* AN0 port direction = input */
pd1_1 = 0; /* AN1 port direction = input */
pml1 &= 0xf0; /* Select AN0 and AN1 inputs */
/* ==== Disable A/D converter interrupt ==== */
adicsr = 0x00; // A/D割り込み制御ｽﾃｰﾀｽﾚｼﾞｽﾀ
ilvl7 &= 0xfc;
mstcr &= 0x63;// Activate A/D converter
adcon0 = 0x00;// Stop A/D conversion
/* ---- Set A/D mode ---- */
admod = 0x1c; // Clock source : fAD 0x1c f20:0x1b
// A/D operating mode : repeat sweep mode
// A/D conversion starts by software trigger
/* ---- Set A/D input channel ---- */
adinsel = 0x00;// Analog input pin : AN0, AN1
/* ---- Enable A/D converter interrupt ---- */
adie = 1;// A/D割り込み制御ｽﾃｰﾀｽﾚｼﾞｽﾀ割り込み許可ﾋﾞｯﾄ
ilvl7 |= 0x01; // Enable A/D converter interrupt (level 1)
}
#pragma interrupt/B _ad_converter(vect=14)
void _ad_converter(void)
{
adf = 0;// Clear A/D割り込み制御ｽﾃｰﾀｽﾚｼﾞｽﾀ割り込み要求ﾋﾞｯﾄ
/* ---- Write A/D conversion result ---- */
ad_data[0]=0x03ff & ad0;// Write conversion result of AN0 to buffer
ad_data[1]=0x03ff & ad1;// Write conversion result of AN1 to buffer
}
/* End of File */
（４）ヘッダーファイル ctrl_blm.h
赤字の部分のＩ２Ｃ端子の割り当てを変更しています。
/****************************************/
/* ctrl_blm.h */
/****************************************/
/*======================================*/
/* シンボル定義 */
/*======================================*/
#define I2C_S_SCL p4_5=1 // I2Cｸﾛｯｸ p4_2を1にする
#define I2C_C_SCL p4_5=0 // I2Cｸﾛｯｸ p4_2を0にする
#define I2C_S_SDA p4_2=1 // I2Cﾃﾞｰﾀ p4_5を1にする
#define I2C_C_SDA p4_2=0 // I2Cﾃﾞｰﾀ p4_5を0にする
#define I2C_SDA_IN pd4_2=0 // p4_5を入力ﾎﾟｰﾄに設定
#define I2C_SDA_OUT pd4_2=1 // p4_5を出力ﾎﾟｰﾄに設定
#define I2C_SDA_data p4_2 // ﾃﾞｰﾀﾎﾟｰﾄをp1_0に設定
#define ADDR 0x7c // ｱﾄﾞﾚｽ 0B 0111 110+0(c/w)
#define CLOCK 20000
/*======================================*/
/* プロトタイプ宣言 */
/*======================================*/
void init(void);
void wait_us(unsigned long usec);// us単位のﾀｲﾏ
void wait_ms(unsigned long msec);// ms単位のﾀｲﾏ
void delay(void);// 6usの遅延関数
void I2C_start(void);// I2C開始
void I2C_stop(void);// I2Cｽﾄｯﾌﾟ
void ack(void);// ACKNOWLEDGE信号受信
void I2C_H_CLK(void);// ｸﾛｯｸHigh
void I2C_L_CLK(void);// ｸﾛｯｸLow
void I2C_LCD_init(void);// lcd初期化関数
int I2C_write(unsigned char data);// 書き込みの基本関数
static unsigned char I2C_read(void);// 読み込みの基本関数
void I2C_LCD_cmd(unsigned char cmd);// 液晶へのｺﾏﾝﾄﾞ出力関数
void I2C_LCD_data(unsigned char data);// 液晶への１文字出力関数
void I2C_LCD_str(char* ptr);// 液晶への文字列表示関数
void I2C_LCD_clear(void);// 液晶のｸﾘｬｰ関数
// ｶｰｿﾙ位置設定関数 line(行数):1 or 2 cursor(左端からの位置):0～f
void I2C_LCD_cursor(unsigned char line,unsigned char cursor);
void timer(unsigned long timer_set);// タイマRB割り込み使用
void ad_init(void); /* Initial setting of A/D converter */
void _ad_converter(void); /* A/D converter interrupt processing */
（５）LCD制御プログラム i2clcd_ctrl.c
このプログラムは「Ｉ２Ｃ接続ＬＣＤを制御する」で使用したものと同じものですが、ヘッダーファイルで宣言してあるように、Ｉ２Ｃデータ端子を
ｐ４＿２、Ｉ２Ｃクロック端子をｐ４＿５に変更しています。
◎プログラムの実行画面
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