ＴＴＬでＣＰＵを作ろう！

~~標準ＴＴＬ~~だけ（！）でCPUをつくろう！（組立てキットです！）
(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第４８９回］

●ＣＯＮＦＩＧの続きです

今回は前回に続いて、ＣＯＮＦＩＧについて説明をいたします。
前回はＰＩＣ１６Ｆ８８のＣＯＮＦＩＧの設定例もお見せしました。

        __CONFIG _CONFIG1,_CP_OFF & _LVP_OFF & _WDT_OFF & _INTRC_IO
        __CONFIG _CONFIG2,

ＰＩＣ１６Ｆ８８はＣＯＮＦＩＧレジスタが１個ではなくて、ＣＯＮＦＩＧ１、ＣＯＮＦＩＧ２の２個あるために、このようなちょいと面倒な書式になってしまったのでしょう。すると、同じ書式でやるとなると、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０では大変なことになってしまいます。
ＰＩＣ１６Ｆ８８はＣＯＮＦＩＧレジスタが２個だけだったので、そのような書式でも、まあいいか、と思えますけれど、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０のＣＯＮＦＩＧレジスタは、前回もお見せしましたように、こんなにたくさんあるのです。

; The following is an assignment of address values for all of the
; configuration registers for the purpose of table reads
_CONFIG1L        EQU  H'300000'
_CONFIG1H        EQU  H'300001'
_CONFIG2L        EQU  H'300002'
_CONFIG2H        EQU  H'300003'
_CONFIG3H        EQU  H'300005'
_CONFIG4L        EQU  H'300006'
_CONFIG5L        EQU  H'300008'
_CONFIG5H        EQU  H'300009'
_CONFIG6L        EQU  H'30000A'
_CONFIG6H        EQU  H'30000B'
_CONFIG7L        EQU  H'30000C'
_CONFIG7H        EQU  H'30000D'

これを全部ＰＩＣ１６Ｆ８８の書式でやるとなると、うわあ、勘弁してほしいなあ、という感じになってしまいます。
多分そのあたりの理由からなのでしょう。
ＰＩＣ１８ＦでのＣＯＮＦＩＧの表記はＰＩＣ１６Ｆとはがらりと変わって、スッキリしたものになりました。
それが、前回もお見せした、下のような書き方です。

CONFIG FOSC=INTOSC_EC,WDT=OFF,LVP=OFF,MCLRE=OFF

ＣＯＮＦＩＧレジスタ名は書かなくてよい、ということのようですから、これは楽です。
ＣＯＮＦＩＧレジスタのパラメータは、書き込み前に消去すると、デフォルトの値が設定されます。
もっと正確に言いますと、消去すると全てのビットが’１’になりますから、個々のパラメータで’１’の時に選択される設定が、消去後のデフォルトの設定になる、ということです。

ですから、各パラメータで、’１’のときに選択される設定のままでよいものについては、わざわざＣＯＮＦＩＧ文で設定してやる必要はありません。
また、そのプログラムでは使わない機能についての設定は、どちらになっていてもいいわけですから、その場合にもあらためて設定をする必要はありません。

結局、どうしても設定しておかなければいけない、というものだけを設定することになります。
当然、それはプログラムによって異なってきます。
今回は簡単なテストプログラムですから、設定しなければならない項目はわずかです。

●ＦＯＳＣ

ＦＯＳＣはシステムクロックに関する設定です。
システムクロックについての詳細は、ＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔに書いてありますが、ＣＯＮＦＩＧにおける具体的な書き方については、ｐ１８ｆ２５５０．ｉｎｃを参照します。

;   Oscillator Selection bits:
;     FOSC = XT_XT         XT oscillator, XT used by USB
;     FOSC = XTPLL_XT      XT oscillator, PLL enabled, XT used by USB
;     FOSC = ECIO_EC       External clock, port function on RA6, EC used by USB
;     FOSC = EC_EC         External clock, CLKOUT on RA6, EC used by USB
;     FOSC = ECPLLIO_EC    External clock, PLL enabled, port function on RA6, EC used by USB
;     FOSC = ECPLL_EC      External clock, PLL enabled, CLKOUT on RA6, EC used by USB
;     FOSC = INTOSCIO_EC   Internal oscillator, port function on RA6, EC used by USB
;     FOSC = INTOSC_EC     Internal oscillator, CLKOUT on RA6, EC used by USB
;     FOSC = INTOSC_XT     Internal oscillator, XT used by USB
;     FOSC = INTOSC_HS     Internal oscillator, HS used by USB
;     FOSC = HS            HS oscillator, HS used by USB
;     FOSC = HSPLL_HS      HS oscillator, PLL enabled, HS used by USB

ＣＯＮＦＩＧの表記については、今まで説明してきましたように個々のＰＩＣのｉｎｃファイルを参照すればよいのですが、ＰＩＣ１８については、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社の「ＰＩＣ１８　ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ　ＳＥＴＴＩＮＧ　ＡＤＤＥＮＤＵＭ（ＤＳ５１５３７Ｆ）」にＰＩＣ１８のＣＯＮＦＩＧについてＰＩＣ品名毎にまとめられていますから、それを参照することもできます（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社のホームページからダウンロードできます）。
記載内容はｉｎｃファイルと同じです。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社ＰＩＣ１８　ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ　ＳＥＴＴＩＮＧ　ＡＤＤＥＮＤＵＭ

今回は動作テストをするだけでＵＳＢはまだ使いません。
内蔵オシレータ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を使います。
ｉｎｃファイルまたはＰＩＣ１８　ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ　ＳＥＴＴＩＮＧ　ＡＤＤＥＮＤＵＭを見ますと、４通りあることがわかります。
今回はクロックが発振していることを確認するために、ＲＡ６へのクロック出力モードを選びます。ＦＯＳＣ＝ＩＮＴＯＳＣ＿ＥＣです。
このモードでは内蔵発振周波数の１／４の周波数がＲＡ６から出力されます。
ＰＩＣはクロック発振周波数または外部から入力されたクロック（ＦＯＳＣ）の周波数の１／４が命令のクロックになります。

システムクロックのソースをクリスタル発振にするのか、内蔵発振によるのか、あるいは外部からクロックを入れるかなどの設定については、説明しましたようにＣＯＮＦＩＧで設定しますが、内蔵発振を選択した場合の、発振周波数はプログラムで設定をします。
その設定についてはまた別の項目で説明をいたします。

●ＷＤＴ

ＷＤＴはウォッチドッグタイマーのことです。
ウォッチドッグタイマーがセットされていると、何らかの理由でシステムがハングアップしてしまったようなときに、それを検出して自分でリセットしてくれます。
ウォッチドッグ（ｗａｔｃｈ　ｄｏｇ）は直訳すれば番犬です。
ＣＰＵがちゃんと動作しているかどうか常に見張っていて、ＣＰＵが寝てしまったりすると、ガブリと噛み付いて起こしてくれるというわけです。

ウォッチドッグタイマーはＣＯＮＦＩＧでＯＮ（有効）／ＯＦＦ（無効）の設定と、ＣＰＵが起動してからリセットが働くまでの時間を設定します。
時間はｐｏｓｔｓｃａｌｅｒの値×４ｍｓで、４ｍｓ～１３１．０７２ｓｅｃの間で選ぶことが出来ます。

ウォッチドッグタイマーＯＮの設定にすると、ＣＰＵが起動した直後からカウントを開始します。
そのままにしておくと、設定時間が来るとリセットされてしまいます。
そうしないためには、プログラムの中（とくに繰り返し実行されるループの中など）で、ｃｌｒｗｄｔ命令（ｃｌｅａｒ　ＷＤＴの意）を繰り返し実行することで、ＷＤＴカウンタをクリアするようにしておきます。

プログラムが正しく実行されている間は、ＷＤＴカウンタがクリアされますから、ＣＰＵリセットはされませんが、何らかの原因でＣＰＵがハングアップしてしまうと、ｃｌｒｗｄｔ命令が実行されなくなりますから、設定時間経過後にＣＰＵリセットが働きます。　

今回は簡単なテストプログラムですから、ＷＤＴはＯＦＦにしておきたいと思います。
ｐ１８ｆ２５５０．ｉｎｃでＷＤＴの設定を見ますと、次のように書いてあります。

;   Watchdog Timer Enable bit:
;     WDT = OFF            HW Disabled - SW Controlled
;     WDT = ON             HW Enabled - SW Disabled

しかしこれだけでは、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０の消去後のデフォルトがＯＮなのかＯＦＦなのかがわかりません。
そこで、ＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔで確認をしてみます。

［出典］ＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ

ＣＯＮＦＩＧ２Ｈのビット０（ＷＤＴＥＮ）がＷＤＴの設定のためのビットです。
このビットが１のときにＷＤＴ　ｅｎａｂｌｅｄ、０のときにＷＤＴ　ｄｉｓａｂｌｅｄとなっています。
ＷＤＴＥＮの上の記号を見ると、Ｒ／Ｐ－１と書いてあります。
ｒｅａｄａｂｌｅ／ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅで、消去後の値（Ｖａｌｕｅ　ｗｈｅｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｕｎｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ）は１になっています。
ということは、消去後は１つまりＷＤＴ＝ＯＮの設定になるということです。

ですから、ＷＤＴを使わない設定にするためには、ＷＤＴ＝ＯＦＦを書いておかなければいけません。
ここを省略すると、ＷＤＴ＝ＯＮが設定されたことになってしまいます。

●ＬＶＰ

ＬＶＰは低電圧プログラム書き込みモードです。
ＰＩＣはＭＣＬＲ端子に約＋１３ＶのＶＰＰ電圧を加えることで、プログラムを書き込みます。
＋１３Ｖというのは、一般のＴＴＬなどのロジックＩＣの絶対最大定格を超える危険な電圧です。
ＰＩＣプログラマを使って書き込みを行っている分には特に問題はないのですが、回路基板にＰＩＣを実装してしまってから、プログラムを書き直したりする場合には、ＶＰＰが他の回路に流れないための工夫が必要になってきます。
そのようなときに、ＬＶＰモードが選択されていると、＋１３Ｖではなくて、＋５Ｖで書き込みをすることができるようになります。
それは便利なようですが、その代わりに、ＲＢ５がＩ／Ｏではなくて、ｐｒｏｇｒａｍモードの指定のために使われてしまいます。
うっかりしていると、ＲＢ５を普通のＩ／Ｏと思って回路を作ってしまい、あとでＰＩＣが動作してくれなくて悩んでしまうことになりかねませんから、私は普段このモードは選択していません。

で、このＬＶＰの設定も、ｐ１８ｆ２５５０．ｉｎｃで調べてみますと、下のように書いてあります。

;   Single-Supply ICSP Enable bit:
;     LVP = OFF            Single-Supply ICSP disabled
;     LVP = ON             Single-Supply ICSP enabled

しかしこれだけでは、先ほどのＷＤＴと同じで、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０の消去後のデフォルトがＯＮなのかＯＦＦなのかがわかりません。
そこで、またＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔで確認をしてみます。

［出典］ＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ

ＣＯＮＦＩＧ４Ｌのビット２（ＬＶＰ）がｌｏｗ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｕｐｐｌｙ　ＩＣＳＰ）の設定のためのビットです。
このビットが１のときに低電圧書込みモードＯＮ（ｅｎａｂｌｅｄ）、０のときに低電圧書込みＯＦＦ（ｄｉｓａｂｌｅｄ）となっています。
ＬＶＰの上の記号を見ると、Ｒ／Ｐ－１と書いてあります。
ｒｅａｄａｂｌｅ／ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅで、消去後の値（Ｖａｌｕｅ　ｗｈｅｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｕｎｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ）は１になっています。
ということは、消去後は１つまりＬＶＰ＝ＯＮの設定になるということです。

ですから、ＬＶＰを使わない（通常のＶＰＰで書き込む）設定にするためには、ＬＶＰ＝ＯＦＦを書いておかなければいけません。
ここを省略すると、ＬＶＰ＝ＯＮが設定されたことになってしまいます。

●ＭＣＬＲＥ

ＭＣＬＲＥはｐｉｎ１をＭＣＬＲ（リセット）端子として使うか、ＲＥ３入力端子として使うかの設定をします。
ＰＩＣ１８Ｆ２５５０に限らず、この端子は普通はＭＣＬＲとしてＶＤＤに接続して使います。
外部からリセットしたいときなどは、抵抗でＶＤＤにプルアップしたうえで、そこにＲＥＳＥＴ信号を入れるかＰＵＳＨスイッチを接続するなどして使います。
そのような定番の使い方のほかに、この端子をリセット回路から切り離して、Ｉ／Ｏ端子として使うモードもあります。
その場合にはリセット回路は内部でＶＤＤに接続され、外部からリセットすることはできません。
わざわざそのようなモードを選択するメリットは普通はありません。
しかしＩ／Ｏの数がぎりぎりで、もう１本Ｉ／Ｏ（ただし入力）が欲しい、というようなときには、ＲＥ３を入力端子とすることができることが救いになるかもしれません。

今回はただのテストプログラムなので、ＭＣＬＲを使わないで、ＲＥ３入力を使うという設定にしなければならない理由はありません。しかし実はちょいと考えていることがありますから、せっかくのテストプログラムなので、ついでにこのＭＣＬＲを無効にしてＲＥ３入力を有効にする設定も試してみたいと思います。

ＭＣＬＲＥの設定について、ｐ１８ｆ２５５０．ｉｎｃで調べてみますと、下のように書いてあります。

;   MCLR Pin Enable bit:
;     MCLRE = OFF          RE3 input pin enabled; MCLR disabled
;     MCLRE = ON           MCLR pin enabled; RE3 input pin disabled

しかしこれだけでは、先ほどのＷＤＴ、ＬＶＰと同じで、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０の消去後のデフォルトがＯＮなのかＯＦＦなのかがわかりません。
そこで、またＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔで確認をしてみます。

［出典］ＰＩＣ１８Ｆ２４５５／２５５０／４４５５／４５５０ＤａｔａＳｈｅｅｔ

ＣＯＮＦＩＧ３Ｈのビット７（ＭＣＬＲＥ）がＭＣＬＲ／ＲＥ３の選択のためのビットです。
このビットが１のときにｐｉｎ１はＭＣＬＲ入力端子になります。０のときにはｐｉｎ１はＲＥ３入力端子になります。
ＭＣＬＲＥの上の記号を見ると、Ｒ／Ｐ－１と書いてあります。
ｒｅａｄａｂｌｅ／ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅで、消去後の値（Ｖａｌｕｅ　ｗｈｅｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｕｎｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ）は１になっています。
ということは、消去後は１つまりＭＣＬＲＥ＝ＯＮの設定になるということです。

ですから、ＭＣＬＲ入力を無効にして（ＲＥＳＥＴ回路は内部でプルアップする）、ＲＥ３入力を有効にするためには、ＭＣＬＲＥ＝ＯＦＦを書いておかなければいけません。
ここを省略すると、ＭＣＬＲＥ＝ＯＮが設定されたことになってしまいます。
２０１０．４．２８ｕｐｌｏａｄ

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