UART0

U A R T 0

　　　　　Ⅰ．クロック非同期型シリアルＩ／Ｏモード

　　　　　　　１）プログラム例－Ⅰ　垂れ流し実験

　　　　　　　２）プログラム例－Ⅱ　受信割り込み

　　　　　　　３）プログラム例－Ⅲ　UARTを使ってGPSデータをＬＣＤに表示する

　　　　　Ⅱ．クロック同期型シリアルＩ／Ｏモード

Ⅰ．クロック非同期型シリアルＩ／Ｏモード

　Ｒ８Ｃ／Ｍ１２ＡにはシリアルインターフェイスであるＵＡＲＴ０が１チャンネルあります。クロック同期型シリアルＩ／Ｏモードとクロック非同期型シリアルＩ／Ｏモードの２種類のモードがあります。ここでは、クロック非同期型シリアルＩ／Ｏモードについて実験してみます。

　　　UART0で使える端子は、以下の通りです。

　　　CLK0 転送クロック P1_6

　　　RXD0 受信 P1_4、P1_5、P4_6

　　　TXD0 送信 P1_4、P4_2、P4_6

　それぞれのRXD0、TXD0の組み合わせを選択することができます。それぞれのポート機能マッピングレジスタを以下のように設定することで選択可能になります。

　　　P1_4 　:RXD0端子・・・ pmh1=0x02;
(または p14sel0=0;p14sel1=1;p14sel2=0;)

　　　P1_4 　:TXD0端子・・・ pmh1=0x01;
(または p14sel0=1;p14sel1=0;p14sel2=0;)

　　　P1_5 　:RXD0端子・・・ pmh1=0x04;pmh1e=0x00;
(または p15sel0=1;p15sel1=0;p15sel2=0)

　　　P4_2 　:TXD0端子・・・ pml4=0x20;(または p42sel0=0;p42sel1=1;)

　　　P4_6 　:TXD0端子・・・ pmh4=0x20;(または p46el0=0;p46sel1=1;p46sel2=0;)
pmh4e=0x00;

　　　P4_6 　:RXD0端子・・・ pmh4=0x10;(または p46sel0=1;p46sel1=0;p46sel2=0;)
pmh4e=0x00;

（１）ＵＡＲＴ０送受信モードレジスタ（Ｕ０ＭＲ）
　
　クロック同期か非同期、パリティ、ストップビットなどを決定します。

ビット	シンボル	ビ　ッ　ト　名	設定値
７		予約ビット	０に設定する
６	ＰＲＹＥ	パリティ許可ビット	０：パリティ禁止１：パリティ許可
５	ＰＲＹ	パリティ奇数／偶数選択ビット	０：奇数パリティ１：偶数パリティ
４	ＳＴＰＳ	ストップビット長選択ビット	０：１ストップビット１：２ストップビット
３	ＣＫＤＩＲ	内部／外部クロック選択ビット	０：内部クロック１：外部クロック
２	ＳＭＤ２	シリアルＩ／Ｏモード選択ビット	０００：シリアルインターフェイス無効００１：クロック同期形シリアルＩ／Ｏモード１００：ＵＡＲＴモード転送データ長７ビット１０１：ＵＡＲＴモード転送データ長８ビット１１０：ＵＡＲＴモード転送データ長９ビット
１	ＳＭＤ１
０	ＳＭＤ０

　　　　ここで、クロック非同期形８ビット長、ストップビット１、ノーパリティにする場合

　　　　ｕ０ｍｒ　＝　０ｘ０５；

（２）ＵＡＲＴ０ビットレートレジスタ（U0BRG）

　送受信の速度（ビットレート）を決めます。ビットｂ７～ｂ０　の８ビットで決めます。設定値をｎとすると、カウントソースをｎ＋１回分周した周波数の１６分周がビット・レートになります。UART0送受信制御レジスタ(U0C0)で決めるカウントソースビットをｆ１（20MHｚ）とすると、9600ｂｐｓのビット・レートにするときのU0BRGの設定値は、

　　　　20MHｚ／9600／16＝130.2＝130（小数点以下を四捨五入）＝129+1＝0x81＋１　

　　　　　ｕ０ｂｒｇ　＝　０ｘ８１；　となる。

同様に、同じカウントソースｆ１のとき、ビット・レートと設定値の関係は以下の通りである。

ｕ０ｂｒｇ　＝	０ｘ８６；	１４４００ｂｐｓ
〃　　　＝	０ｘ６４；	１９２００ｂｐｓ
〃　　　＝	０ｘ４２；	２８８００ｂｐｓ

カウントソースｆ８のとき、ビット・レートと設定値の関係は以下の通りである。

ｕ０ｂｒｇ　＝	０ｘ３２；	４８００ｂｐｓ
〃　　　＝	０ｘ６４；	２４００ｂｐｓ

（３）ＵＡＲＴ０送信バッファレジスタ（Ｕ０ＴＢ）

送信バッファレジスタＵ０ＴＢ（１６ビット）は、下位８ビット、上位８ビット単位で取り扱うことが可能である。

下位８ビット　Ｕ０ＴＢＬ：　ｂ７　　～　ｂ０
上位８ビット　Ｕ０ＴＢＨ：　ｂ１５　～　ｂ８

（４）ＵＡＲＴ０送受信制御レジスタ０（Ｕ０Ｃ０）
　

ビット	シンボル	ビット名	機能
７	ＵＦＯＲＭ	転送フォーマット選択ビット	０：ＬＳＢファースト１：ＭＳＢファースト
６	ＣＫＰＯＬ	ＣＬＫ極性選択ビット	クロック同期形シリアルＩ／Ｏモードのとき有効
５	ＮＣＨ	データ出力選択ビット	０：ＴＸＤ０端子はCMOS出力１：ＴＸＤ０端子はNチャネル　　　オープンドライン出力
４	ＤＦＥ	ＲＸＤ０デジタルフィルタ許可ビット	０：デジタルフィルタ禁止１：デジタルフィルタ許可
３	ＴＸＥＰＴ	送信レジスタ空フラグ	０：送信レジスタにデータあり（送信中）１：送信レジスタにデータなし（送信完了）
２		予約ビット	０に設定
１	ＣＬＫ１	Ｕ０ＢＲＧカウントソース選択ビット	００：ｆ１０１：ｆ８１０：ｆ３２１１：設定不可
０	ＣＬＫ０	Ｕ０ＢＲＧカウントソース選択ビット	００：ｆ１０１：ｆ８１０：ｆ３２１１：設定不可

　　ここでは、ＬＳＢファースト、カウントソースｆ１，デジタルフィルタ許可

　　　　ｕ０ｃ０　＝　０ｘ１０；

（５）ＵＡＲＴ０送受信制御レジスタ１（Ｕ０Ｃ１）

ビット	シンボル	ビット名	機能
７	予約ビット		００に設定
６	予約ビット		００に設定
５	Ｕ０ＲＲＭ	ＵＡＲＴ０連続受信モード許可ビット	０：連続受信モード禁止　１：連続受信モード許可
４	Ｕ０ＩＲＳ	ＵＡＲＴ０送信割り込み要因選択ビット	０：送信バッファ空　１：送信完了
３	ＲＩ	受信完了フラグ	０：Ｕ０ＲＢレジスタにデータなし　１：Ｕ０ＲＢレジスタにデータあり
２	ＲＥ	受信許可ビット	０：受信禁止　１：受信許可
１	ＴＩ	送信バッファ空フラグ	０：Ｕ０ＴＢレジスタにデータあり　１：Ｕ０ＴＢレジスタにデータなし
０	ＴＥ	送信許可ビット	０；送信禁止　１：送信許可

　　　受信許可ビット、送信許可ビットは１

te_u0c1	＝	１
re_u0c1	＝	１

（６）モジュールスタンバイ制御レジスタ（MSTCR)

　UART0スタンバイビットを有効にします

　　　　ｍｓｔｕａｒｔ　＝　０；

　　または、ｍｓｔｃｒ　＝　０ｘ００；

（７）ＵＡＲＴ０受信バッファレジスタ（Ｕ０ＲＢ）

１６ビットレジスタ、受信データは、ｂ０～ｂ７に格納されるので、

　　　ｄａｔａ　＝　ｕ０ｒｂ　＆　０ｘ００ｆｆ；　のようにして下位８ビットを取り出す。

（８）ＵＡＲＴ０割り込みフラグと許可レジスタ（Ｕ０ＩＲ）

ビット	シンボル	ビット名	機能
７	Ｕ０ＴＩＦ	ＵＡＲＴ０送信割り込みフラグ	０：送信割り込み要求なし　１：送信割り込み要求あり
６	Ｕ０ＲＩＦ	ＵＡＲＴ０受信割り込みフラグ	０：受信割り込み要求なし　１：受信割り込み要求あり
５
４
３	Ｕ０ＴＩＥ	ＵＡＲＴ０送信割り込み許可ビット	０：送信割り込み禁止　１：送信割り込み許可
２	Ｕ０ＲＩＥ	ＵＡＲＴ０受信割り込み許可ビット	０：受信割り込み禁止　１：受信割り込み許可
１
０

◎プログラム例－Ⅰ（垂れ流し実験）

　ｐ１＿４をＴＸＤ０に、ｐ１＿５ををＲＸＤ０に割り当てる。９６００ｂｐｓでパソコンに接続した通信ソフトＴｅｒａＴｅｒｍの画面に「送信テスト」と表示し、パソコンキーボードからの入力値を表示するプログラムです。ＵＡＲＴ０の初期設定は、（１）～（５）にしたがって設定しています。

◎１文字受信関数
　UART0送受信制御レジスタ１（Ｕ０Ｃ１）のＲＩビットが１であれば、受信データがUART0受信バッファレジスタU0RB（１６ビット）に格納される。

　　　　　　　　　　/* １文字受信関数 */
　　　　　　　　　　int UART0_rx(void)
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　unsigned int data;
　　　　　　　　　　　　char err;
　　　　　　　　　　　　while(ri_u0c1 != 1);//　受信バッファレジスタをチェック
　　　　　　　　　　　　data = u0rb & 0x00ff;// 下位８ビットを抽出
　　　　　　　　　　　　return data;
　　　　　　　　　　　}

◎１文字送信関数
　UART0送受信制御レジスタ１（U0C1）のＴＩビットが０であれば、送信データがＵＡＲＴ０送信バッファレジスタU0ＴB（１６ビット）にデータがあるので、空になるまで送信を続ける。

　　　　　　　　　　/* １文字送信関数 */
　　　　　　　　　　int UART0_tx(char data)
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　while(ti_u0c1 != 1);// 送信ﾊﾞｯﾌｧ空ﾌﾗｸﾞ
　　　　　　　　　　　　u0tbl = data;　　　　//
　　　　　　　　　　}

◎メインプログラム　EM_UART0.c
#include<stdio.h>
#include "sfr_r8m12a.h"

void main(void);
void init(void);
void set_UART0(void);
int UART0_rx(void);
int UART0_tx(unsigned char r);
void UART0_tx_str(char *str);
void CRLF(void);

void main(void)
{
　　unsigned int i;
　　unsigned char rd = 0; // 受信ﾃﾞｰﾀ格納変数
　　unsigned char d;
　　int ret;
　　init();
　　set_UART0();
　　UART0_tx_str("UART0");
　　CRLF();
　　UART0_tx_str("送信テスト\n\r");
　　while(1){ // ｴｺｰﾊﾞｯｸ
　　　d=UART0_rx();
　　　UART0_tx(d);
　　}
}

/* I/O 初期化関数 */
void init(void)
{
　　int i;
　　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= 0x13; // 0001 0011設定
　　p1 = 0xff;
}
void set_UART0(void)
{
　　mstcr = 0x00; // ﾓｼﾞｭｰﾙｽﾀﾝﾊﾞ制御ｲﾚｼﾞｽﾀを0にする
　　pmh1 = 0x05; // p1_4をTXD0、p1_5をRXD0に割り当てる
　　pmh1e = 0x00;
　　u0mr = 0x05; // 8ﾋﾞｯﾄ長、ﾊﾟﾘﾃｨなし、ｽﾄｯﾌﾟﾋﾞｯﾄなし
　　u0brg = 0x81; // uart0初期化 20MHZ/(9600*16)-1=0x81
　　dfe_u0c0= 1; // ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀ許可
　　te_u0c1 = 1; // 送信許可
　　re_u0c1 = 1; // 受信許可
}
/* １文字受信関数 */
int UART0_rx(void)
{
　　unsigned int data;
　　char err;
　　while(ri_u0c1 != 1);
　　　data = u0rb & 0x00ff;
　　　return data;
}
/* １文字送信関数 */
int UART0_tx(char data)
{
　　while(ti_u0c1 != 1);// 送信ﾊﾞｯﾌｧ空ﾌﾗｸﾞ
　　　u0tbl = data;
}
/* 文字列送信関数 */
void UART0_tx_str(char *str)
{
　　while(*str != '\0'){
　　　UART0_tx(*str);
　　　str++;
　　}
}
/* 改行表示関数 */
void CRLF(void)
{
　　UART0_tx(0x0a);
　　UART0_tx(0x0d);
}

TeraTermの表示画面

プロジェクトファイルのダウンロード

◎プログラム例－Ⅱ（受信割り込み）

　UART0のプログラム例Ⅱとして、P1_4をTXD0、P1_5をRXD0に割り当て、UART0 受信割り込みを使う実験をします。キーボードから入力した文字をTeraTerm画面とI2C LCDの両方に表示します。キーボードから”１”を入力すると、TetaTerm画面にECHO　BACKされた”１”が表示され、LCD画面には、”LED-ON"と表示され、ボード上のLEDが点灯します。キーボードから”０”を入力するとLCD画面には、”LED-OFF"と表示され、ボード上のLEDが消灯します。

TeraTermの表示画面

使用したボード　モニター画面の１に対応してLCD基盤のLEDが点灯している

１）メインプログラム　UART0_I2C_LCD.c
#include "sfr_r8m12a.h"
#include "i2clcd_ctrl.h"
unsigned int i;
unsigned char rd = 0; // 受信ﾃﾞｰﾀ格納変数
unsigned char d;
int ret;
unsigned char str0[8];

void main(void)
{
　　init();
　　set_UART0();
　　I2C_LCD_init(); // LCD初期化
　　I2C_SDA_OUT; // SDAﾋﾟﾝ出力に設定
　　I2C_LCD_cursor(1,0); // 1行目0より表示
　　I2C_LCD_str("ｽﾄﾛﾍﾞﾘ"); // 表示文字列出力
　　wait_ms(1000);
　　I2C_LCD_cursor(1,0); // 1行目0より表示
　　I2C_LCD_str("UART_I2C LCD");
　　wait_ms(1000);
// I2C_LCD_clear(); // LCDｸﾘﾔｰの後は最低でも2ms以上ｳｴｲﾄ
　　asm("FSET I");
　　UART0_tx_str("LCD + ECHO テスト\n\r");
　　str0[0]=' ';str0[1]='T';str0[2]='E';str0[3]='S';str0[4]='\n';str0[5]='\r';
　　UART0_tx_str(str0);
　　u0rif = 0;　　　　　　// 受信割り込みﾌﾗｸﾞｸﾘｱ
　　while(u0rif != 1){　　// ｴｺｰﾊﾞｯｸ
　　　　u0rif = 0;
　　　　rd=UART0_rx();
　　　　UART0_tx(d);
　　}
}
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 =0x93; // pd1入出力設定 1001 0011
　　p1 =0x00;
　　pd3 =0xff;
}

#pragma interrupt _uart0_receive(vect=18) // UART0受信割り込み関数
void _uart0_receive(void)
{
　　unsigned char r_data;
　　r_data = u0rb & 0x00ff;
　　if(r_data =='0'){
　　　　p1_7=1;
　　　　I2C_LCD_cursor(2,0); // 2行目0より表示
　　　　I2C_LCD_str("OFF");
　　　　CRLF();
　　}
　　else if(r_data=='1'){
　　　　p1_7=0;
　　　　I2C_LCD_cursor(2,0); // 2行目0より表示
　　　　I2C_LCD_str("ON ");
　　　　CRLF();
　　}
　　u0rif = 0;
}

２）uart0.c
　UART0関連の関数をまとめたファイルです。ここでは、 p1_4をTXD0、p1_5をRXD0 に割り当てています。
#include "sfr_r8m12a.h"
#include "i2clcd_ctrl.h"
void set_UART0(void)
{
　　mstcr = 0x00; // ﾓｼﾞｭｰﾙｽﾀﾝﾊﾞ制御ｲﾚｼﾞｽﾀを0にする
　　pmh1 = 0x05; // p1_4をTXD0、p1_5をRXD0に割り当てる
　　pmh1e = 0x00;
　　u0mr = 0x05; // 8ﾋﾞｯﾄ長、ﾊﾟﾘﾃｨなし、ｽﾄｯﾌﾟﾋﾞｯﾄなし
　　u0brg = 0x81; // uart0初期化 20MHZ/(9600*16)-1=0x81
　　dfe_u0c0= 1; // ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀ許可
　　te_u0c1 = 1; // 送信許可
　　re_u0c1 = 1; // 受信許可
　　ilvl9_addr.bit.b0=1;// UART0割り込みﾚﾍﾞﾙ1に設定
　　ilvl9_addr.bit.b1=0;
　　u0rie = 1; // 受信割り込み許可
}
　　　　・
　　　　・
　他のUART0関係の関数は例１）プログラムと同じです。
　　　　・
　　　　・

３）i2clcd_ctrl.c、i2clcd_ctrl.h
　以前、使用した第４章「Ｉ２Ｃ接続ＬＣＤを制御する」で使用した"i2clcd_ctrl.c"と同じです。

４）i2clcd_ctrl.h
　以前、４章「Ｉ２Ｃ接続ＬＣＤを制御する」で使用した"i2clcd_ctrl.h"にUART0関連の関数を追加したものです。

I2C_LCD + UART0 のﾍｯﾀﾞｰﾌｧｲﾙ

#define　I2C_S_SCL　　p1_1=1 // I2Cｸﾛｯｸ p1_1を1にする
#define　I2C_C_SCL　　p1_1=0 // I2Cｸﾛｯｸ p1_1を0にする
#define　I2C_S_SDA　　p1_0=1 // I2Cﾃﾞｰﾀ p1_0を1にする
#define　I2C_C_SDA　　p1_0=0 // I2Cﾃﾞｰﾀ p1_0を0にする
#define　I2C_SDA_IN　 pd1_0=0 // p1_0を入力ﾎﾟｰﾄに設定
#define　I2C_SDA_OUT　pd1_0=1 // p1_0を出力ﾎﾟｰﾄに設定
#define　I2C_SDA_data　p1_0 // ﾃﾞｰﾀﾎﾟｰﾄをp1_0に設定

#define　AD　　0x7c　　　　　　　// ｱﾄﾞﾚｽ　0B 0111 110+0(c/w)
#define　CLOCK　20000

void init(void);

/********************* I2C関連 **************************/
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);

/********************* UART0関連 ************************/
void set_UART0(void);
int UART0_rx(void);
int UART0_tx(unsigned char r);
void UART0_tx_str(char *str);
void CRLF(void);

　プロジェクトファイルのダウンロード

◎プログラム例－Ⅲ（UART0を使ってGPSデータをLCDに表示する）

　GPSモジュールは３，０００円～１０，０００円程度で様々な種類が出回っており、それぞれ、一長一短があり、自分の利用の仕方によって選択されたら良いと思います。秋月電子、ストロベリーリナックス、若松通商などから販売されています。データ形式は、NMEA-0183フォーマット形式。通信速度は4800～9600BPSとなっています。R8CにはいずれもUART0を使って取り込むことになります。今回は、ストロベリーリナックスのSUP500F使っています。RS232Cではなく、UARTで直接出力がでていること、専用のプラスチックケースが出ているので、組み込んで自走式のGPSボートGPSカーを作成する際に都合がよいと考えてのことです。

　測地系の設定がデフォルトではWGS-84になっているようなので、測地系を付属のソフトを使って、パソコン上から「TOKYO　Japan」に変更してやる必要があるので、いづれにしてRS232Cに変換するボードは用意しておくほうが良いと思います。ADM3202ANなどのRS232CインターフェイスICを使ってUARTレベルをRS232Cレベルに変換する必要があります。

　NMEA-0183の出力形式は、この機種の場合は、１秒毎にセンテンスと呼ばれる＄マークの付いた６つの形式が１行毎に出力され、更新されるようになっています。そのなかで、ＲＭＣセンテンスは以下のような７７バイトのデータが出力されます。CR、LFはキャリッジリターン、ラインフィードの意味です。

＄GPMRMC、hhmmss、X、ddmm.mmmm、N、dddmm.mmmm、E、nnn.n、ddd.d、ddmmyy、ddd.d、X、a*cc[CR][LF]

　　ｈｈｍｍｓｓ　　　　　　測位時刻（ＵＴＣ、時、分、秒）

　　Ｘ　　　　　　　　　　　測位状態 A：単独測位中またはＤＧＰＳ測位中 V：未測位

　　ddmm.mmmm　　　緯度（度、分、１／１００００分）

　　N　　　　　　　　　　　 N：北緯、S：南緯

　　ｄｄｄｍｍ．ｍｍｍｍ経度（度、分、１／１００００分）

　　E　　　　　　　　　　　 E：東経、W：西経

　　ｎｎｎ．ｎ　　　　　　　経度（000.0～270.0、単位：ノット）

　　ｄｄｄ．ｄ　　　　　　　真方位による進行方向（000.0～359.9、単位：度）

　　ｄｄｍｍｙｙ　　　　　　日付（日、月、年）

　　ｄｄｄ．ｄ　　　　　　　磁気偏差（000.0～180.0、単位：度）

　　Ｘ　　　　　　　　　　　 E：磁気偏差が東より（真方位－磁気偏差＝磁気方位） W：磁気偏差が西より（真方位＋磁気偏差＝磁気方位）

　　ａ　　　　　　　　　　　測位モード N：未測位 A：単独測位中 D：ＤＧＰＳ測位中

　　＊ｃｃ　　　　　　　　　最初の１文字（＊）に続いて２桁のチェックサムを示します（00～FF）

今回は、緯度、経度、時間のみが必要なので、＄GPRMCのセンテンスを使っています。＄GPRMCセンテンスには自走式の船舶や車の場合にも利用できる対地速度（Speed over ground）や進行方向の方角（Course over ground）などのデータも取得できるので、＄GPRMCのセンテンスが一番便利かと思います。それぞれの利用状況に応じて取り出すセンテンスを変えれば良いと思います。

◎プログラム

　プログラムでは、センテンスを取り出すために、それぞれのセンテンスの最後の［ＣＲ］［ＬＦ］を目印にして、そのつぎの文字列のセンテンスが取り出そうとしているセンテンスと同じかどうかをチェックするようにしています。チェックした目的のセンテンスだった場合は、先頭から最後の［ＣＲ］［ＬＦ］、つまり、Ｃ言語のコードで　’￥ｎ’　の手前までの文字列を配列変数　ｒｘ＿ｄａｔａ［］　に取り込みます。表示したい目的とするデータは配列の先頭から何番目に入っているかは判っていますので、それを取り出してＬＣＤに表示しています。プログラムは、一見複雑そうに思えますが、実際は極めて単純な処理をしているだけです。

　時刻はUTC（Universal Time Coordinateed）で表示されていますので、UTC+9＝JST（Japan Standard Time）になっていますので、以下の計算式で変換して２４時間表示になるようにしています。

　　　　UTC+9　＞　　24　の場合は、　JST　＝　UTC　－　15
　　　　UTC+9　＜＝　24　の場合は、　JST　＝　UTC　＋　9

　GPSモジュールとのデータのやりとりはUART0を使い、P4_2をTXD0、P4_6をRXD0に割り当てています。LCDの表示は、P1_0～P1_5を割り当てています。ここでは、ストロベリリナックスGPSモジュールSiRFastarⅢSUP500Fを使っていますが、どの製品でも同じプログラムで動作すると思います。LCDの表示画面は以下のようになっています。
　　　　　　　　　液晶画面の位置　0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
　　　　　　　　　　　　　　　　１行目　N 緯度　　Ｈ　　Ｍ　　Ｓ
　　　　　　　　　　　　　　　　２行目　E 経度　時間　分　　秒

１）メインプログラム　GPS_LCD_STR.c

　　#include "stdio.h"
　　#include "stdlib.h"
　　#include "string.h"

　　#include "sfr_r8m12a.h"
　　#include "lcd_ctrl.h"

　　unsigned char str1[16];
　　unsigned char str2[16];
　　//unsigned int i;
　　//unsigned char r_data;
　　unsigned char rx_data; /* 受信ﾃﾞｰﾀ格納変数 */
　　unsigned char rd[255]; /* 受信ﾊﾞｯﾌｧ受信ﾃﾞｰﾀ格納配列*/
　　unsigned char ch[4]; /* 時間ﾃﾞｰﾀ格納配列時間 */
　　unsigned char ｃm[4]; /* 時間ﾃﾞｰﾀ格納配列分 */
　　unsigned char ｃs[4]; /* 時間ﾃﾞｰﾀ格納配列秒 */

　　unsigned char ｎh; /* 時間ﾃﾞｰﾀの数値化ﾃﾞｰﾀ時間 */
　　unsigned char ｎm; /* 時間ﾃﾞｰﾀの数値化ﾃﾞｰﾀ分 */
　　unsigned char ｎs; /* 時間ﾃﾞｰﾀの数値化ﾃﾞｰﾀ秒 */

　　unsigned char *data="$GPRMC";/* RMCｾﾝﾃﾝｽ抽出用文字列 */
　　unsigned char compdata[10]; /* RMCｾﾝﾃﾝｽと比較する文字列 */
　　unsigned char pflag=1; /* 文字列一致判定ﾌﾗｸﾞ */

　　void main(void)
　　{
　　　　unsigned int i;
　　　　int ret;
　　　　init();
　　　　lcd_init();
　　　　lcd_clear();
　　　　set_UART0();
　　　　asm("FSET I");
　　　　wait_us(1000);
　　　　for(i=0;i<16;i++){/* LCD表示配列の初期化 */
　　　　　　str1[i]=' ';
　　　　　　str2[i]=' ';
　　　　}
　　　　while(1);
　　}

　　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 = 0xff; // ポートディレクションレジスタ１全て出力ポート設定
　　　　p1 = 0x00;
　　　　pur4 = 0b11100100;
　　　　pd4 = 0x04; //p4_2(TXD0)出力p4_6(RXD0)入力
　　}

　　void set_UART0(void)
　　{
　　　　mstcr = 0x00;// ﾓｼﾞｭｰﾙｽﾀﾝﾊﾞｲ制御ﾚｼﾞｽﾀを0にする mstuart=0でも可
　　　　pml4 = 0x20;// p4_2をTXD0に割り当て
　　　　pmh4 = 0x10;// p4_6をRXD0に割り当て
　　　　pmh4e = 0x00;// p4機能ﾏｯﾋﾟﾝｸﾞ拡張ﾚｼﾞｽﾀ
　　　　u0mr = 0x05;// 8ﾋﾞｯﾄ長,ﾊﾟﾘﾃｨなし,ｽﾄｯﾌﾟﾋﾞｯﾄ1
　　　　/＊＊＊＊＊GPS 4800BPSのとき＊＊＊＊＊／
　　　　// u0c0 =0x19; // uart0送受信制御ﾚｼﾞｽﾀｶｳﾝﾀﾘｿｰｽ　f8 ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾂﾀ許可
　　　　// u0brg =0x20; // uart0初期化 U0BRG = 20MHz／(4800*16*8)-1=32.55=0x20

　　　　/＊＊＊＊＊GPS 9600BPSのとき＊＊＊＊＊／
　　　　u0c0 =0x18; // uart0送受信制御ﾚｼﾞｽﾀｶｳﾝﾀﾘｿｰｽ f1 ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾂﾀ許可
　　　　u0brg =0x81; // uart0初期化 U0BRG = 20MHz／(9600*16)-1=0x81

　　　　te_u0c1 =1; // 送信許可
　　　　re_u0c1 =1; // 受信許可
　　　　ilvl9_addr.bit.b0=1;// UART0割り込みﾚﾍﾞﾙ1に設定
　　　　ilvl9_addr.bit.b1=0;
　　　　u0rie =1; // 受信割り込み許可
　　}

　　/* UART0 割り込み関数 */
　　#pragma interrupt _uart0_receive(vect=18)
　　void _uart0_receive(void)
　　{
　　　　unsigned int i;
　　　　/* 受信ﾃﾞｰﾀ取り込み */
　　　　while(1){ // RMCｾﾝﾃﾝｽの取り出し
　　　　　　do{
　　　　　　　　i=0;
　　　　　　　　do{
　　　　　　　　　　rx_data=UART0_rx();
　　　　　　　　　　rd[i]=rx_data;
　　　　　　　　　　i++;
　　　　　　　　}while(rx_data != '\n')； //改行文字の場合は取り込み停止
　　　　　　　　rd[i]='\0'；

　　　　　　　　// $GPRMCの文字列を取り出す
　　　　　　　　for(i=0;i<6;i++){
　　　　　　　　　　compdata[i]=rd[i]；//　先頭から６文字をcompdataに
　　　　　　　　}
　　　　　　　　compdata[i]='\0'；　　//　compdataの最後尾に\0を追加（文字列にする）
　　　　　　　　pflag=strcmp(data,compdata)；//　dataとcompdataが一致したらpflagに１が入る
　　　　　　}while(pflag != 0);// pflagが1($GPRMCに一致)になるまで繰り返す

　　　　　　/***** 時刻切り取り *****/
　　　　　　// 秒の部分切り取り
　　　　　　ｃs[0] = rd[11];
　　　　　　ｃs[1] = rd[12];
　　　　　　ｎs　　 = atoi(ts_c);
　　　　　　str2[14] = ｎs/10+0x30;
　　　　　　str2[15] = ｎs%10+0x30;;

　　　　　　// 分の部分切り取り
　　　　　　ｃm[0] = rd[9];
　　　　　　ｃm[1] = rd[10];
　　　　　　ｎm　　 = atoi(tm_c);
　　　　　　str2[12] = ｎm/10+0x30;
　　　　　　str2[13] = ｎm%10+0x30;

　　　　　　// 時間部分のみ切り取り
　　　　　　ｃh[0] = rd[7];
　　　　　　ｃh[1] = rd[8];
　　　　　　ｎh　　 = atoi(th_c);
　　　　　　if(ｎh >=15){
　　　　　　　　ｎh = ｎh - 15;
　　　　　　}
　　　　　　else{
　　　　　　　　ｎh = ｎh+9;
　　　　　　}
　　　　　　str2[10] = ｎh /10+0x30;
　　　　　　str2[11] = ｎh %10+0x30;

　　　　　　/**** 緯度ﾃﾞｰﾀ取り込み ****/
　　　　　　for(i=0;i<10;i++){
　　　　　　　　str1[i+1]=rd[i+20];// 1行目に表示
　　　　　　}

　　　　　　/* 経度ﾃﾞｰﾀの取り込み ****/
　　　　　　for(i=0;i<9;i++){
　　　　　　　　str2[i+1]=rd[i+32];// ２行目に表示
　　　　　　}

　　　　　　str1[0]='N';
　　　　　　str1[9]= ' ';
　　　　　　str1[10]=' ';
　　　　　　str1[11]='H';
　　　　　　str1[12]=' ';
　　　　　　str1[13]='M';
　　　　　　str1[14]=' ';
　　　　　　str1[15]='S';

　　　　　　str2[0]='E';
　　　　　　str2[9]= ' ';

　　　　　　lcd_str(str1,1);
　　　　　　lcd_str(str2,2);
　　　　　　wait_us(10000);
　　　　}
　　　　u0rif=0;
　　}

　　/* １文字受信 */
　　int UART0_rx(void)
　　{
　　　　unsigned int data;
　　　　char err;

　　　　while(ri_u0c1 !=1);
　　　　data=u0rb & 0x00ff;
　　　　return data;
　　}

　　/* １文字送信 */
　　int UART0_tx(char data)
　　{
　　　　while(ti_u0c1 !=1);// 送信ﾊﾞｯﾌｧ空ﾌﾗｸﾞ
　　　　u0tbl = data;
　　}

　　/* 文字列送信関数 */
　　void UART0_tx_str(char *str)
　　{
　　　　while( *str != '\0'){
　　　　　　UART0_tx(*str);
　　　　　　str++;
　　　　}
　　}

２）ヘッダーファイル　lcd_ctrl.h

　　/********************************************************/
　　/* lcd_ctrl.h */
　　/********************************************************/

　　#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)

　　void init(void);
　　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 code,unsigned char flag);// ﾃﾞｰﾀ出力関数
　　void lcd_data(unsigned char asci);// 一文字出力関数
　　void lcd_cmd(unsigned char cmd);// ｺﾏﾝﾄﾞ出力関数
　　void lcd_str(unsigned char *str,unsigned char line);// 文字列出力関数
　　void wait_us(unsigned long usec);// ｕｓ単位のウエイト関数

　　void set_UART0(void); // UART初期設定関数
　　int UART0_rx(void); // UART受信関数
　　int UART0_tx(unsigned char r); // UART一文字送信関数
　　void UART0_tx_str(char *str); // UART文字列送信関数

ＬＣＤ制御プログラム　lcd_ctrl.c　は以前使ったものと同じです。

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Ⅱ．クロック同期形シリアルＩ／Ｏモード

　クロック同期型シリアルＩ／Ｏモードとは、受信側と送信側が転送クロックで同期をとり、データの送受信を行うモードです。３本の入出力端子（CLK0、RXD0、TXD0）を使います。転送データフォーマットにおける、転送データ長は８ビット固定です。転送クロックは、U0MRレジスタのCKDIRビットが０の時は内部クロック、１の時は、外部クロックを使います。　クロック同期型シリアルＩ／Ｏモードでは、送信側を動作させることによりシフトクロックを発生させて、受信側はそのクロックに同期して受信データを受信します。ここでは、２台のＣＰＵボードを繋いでＩ２Ｃ通信をする場合を考えていますので、マスタ側は内部クロックを選択し、スレーブ側は外部クロックを選択することになります。従って、データを受信する側は、データ受信状態にするために送信側からのダミークロックを受信して送信を許可することによってデータが受信可能状態になります。

◎クロック同期形で使用する端子端子は、以下の通りです

端子名	機　　能	選択
TXD0（p1_4）	シリアルデータ出力	受信だけの時はダミーデータ出力
RXD0（p1_5）	シリアルデータ入力
CLK0（p1_6）	転送クロック出力	u0mrレジスタのckdir＝１
CLK0（p1_6）	転送クロック入力	u0mrレジスタのckdir＝０

　ここでは、各レジスタを以下のように設定しています。

◎送信側の設定

送信バッファレジスタ(U0TB)	u0tbl	b0～b7	送信データ設定
送受信モードレジスタ(U0MR)	ckdir	＝　０ｘ０１；	内部クロックを選択する
ビットレートレジスタ(U0BRG)	u0brg	＝　０ｘ８１；
送受信制御レジスタ１(U0C1)	te_u0c1	＝　１；	送信許可
	ti_u0c1	＝　０；	u0tbレジスタにデータあり
	u0irs_u0c1	０：送信バッファ空１：送信完了	送信割り込み要因
送受信制御レジスタ０(U0C0)	CLK1、CLK0	００：ｆ１０１：ｆ８１０：ｆ３２	カウントソース選択ビット
	texpt	０：送信中１：送信完了	送信レジスタ空フラグ
	nch		データ出力選択ビット
	ckpol	０：立ち下がりで出力１：立ち上がりで出力	ＣＬＫ極性選択ビット
	ukform	0：LSBファースト 1：MSBファースト	転送フォーマット選択ビット

◎受信側の設定

受信バッファレジスタ(U0RB)	u0rbl	b0～b7	受信データを読む
受信バッファレジスタ(U0RB)	oer_u0rb	０：なし、１：あり	オーバーランエラーフラグ
送受信モードレジスタ(U0MR)	ckdir	＝　０ｘ０９；	外部クロックを選択する
ビットレートレジスタ(U0BRG)	u0brg	＝　0x81；
送受信制御レジスタ１(U0C1)	re_u0c1	＝　１；	受信許可
	ri_u0c1	０：完了１：未完了	受信完了フラグ
	uorrm_u0c1	０：連続受信モード禁止１：連続受信モード許可	連続受信モード許可ビット
送受信制御レジスタ０(U0C0)	CLK1、CLK0	００：ｆ１０１：ｆ８１０：ｆ３２	カウントソース選択ビット
	dfe		ＲＸＤ０デジタルフィルタ許可
	ckpol	０：立ち上がりで　　データ入力１：立ち下がりで　　データ入力	ＣＬＫ極性選択ビット
	ukform	０：ＬＳＢファースト１：ＭＳＢファースト	転送フォーマット選択ビット

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CLK0	転送クロック	P1_6
RXD0	受信	P1_4、P1_5、P4_6
TXD0	送信	P1_4、P4_2、P4_6

P1_4	:RXD0端子	・・・	pmh1=0x02; (または p14sel0=0;p14sel1=1;p14sel2=0;)
P1_4	:TXD0端子	・・・	pmh1=0x01; (または p14sel0=1;p14sel1=0;p14sel2=0;)
P1_5	:RXD0端子	・・・	pmh1=0x04;pmh1e=0x00; (または p15sel0=1;p15sel1=0;p15sel2=0)
P4_2	:TXD0端子	・・・	pml4=0x20;(または p42sel0=0;p42sel1=1;)
P4_6	:TXD0端子	・・・	pmh4=0x20;(または p46el0=0;p46sel1=1;p46sel2=0;) pmh4e=0x00;
P4_6	:RXD0端子	・・・	pmh4=0x10;(または p46sel0=1;p46sel1=0;p46sel2=0;) pmh4e=0x00;