ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ
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ＵＳＢインターフェースを内蔵したＰＩＣを使ってＷｉｎｄｏｗｓパソコンで外部回路を制御するための各種Ｉ／Ｏ基板の製作記事です。
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［第１３０回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（７９）Ｉ２Ｃモード
前回までＳＰＩ通信について書いてきました。
今回からはＩ２Ｃ通信です。
Ｉ２ＣはＳＰＩとよく似た仕組みのシリアル通信です。
８ビットのシフトレジスタを送信と受信で共用するところなどはＳＰＩと変わりません。
レジスタなどもＳＰＩで使うレジスタをそのまま使います。
ＳＰＩでは送信と受信は同時に行なわれますがＩ２Ｃでは送信と受信は同時には行なわれません。
送信モードで通信するか受信モードで通信するかはマスターが最初に送るコマンドで指定します。
通信はマスターがＳＴＡＲＴ信号を送ることで開始されＳＴＯＰ信号を送ることで終了します。
Ｉ２Ｃについては５年ほど前に書いています。
新マイコン独立化セットに使うＲＴＣ（リアルタイムクロック）としてＤＳ１３０７を使うことを決めたときの記事です。
ＤＳ１３０７は通信にＩ２Ｃを使っています。
同記事はＤＳ１３０７のＤａｔａ ＳｈｅｅｔをもとにしてＩ２Ｃについて仕様や使い方をまとめたものです。
私としてはわかりやすくまとめたつもりです。
ＰＩＣのＤａｔａ Ｓｈｅｅｔは今ひとつわかりにくいように思えます。
前回までのＳＰＩについてもそうなのですがこれから書いていくことになりますＩ２Ｃについてもいきなり読むとちょいと理解しにくいところがあるかもしれません。
まずはＤＳ１３０７のＩ２Ｃ通信についての記事（下記リンク）をお読みいただいてからこちらをお読みいただくことをお勧めいたします。
ＲＯＭ／ＲＡＭ／ＲＴＣボードの製作［第５回］〜
［第８回］ぐらいまでお読みいただくとＩ２Ｃ通信についてざっとご理解いただけるのではないかと思います。
それで、当連載のほうは今までと同じような調子でＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０のＤａｔａ Ｓｈｅｅｔをもとに読み解いていくことにいたします。
まずはＩ２Ｃモードについての概要です。
下はＰＩＣ１３Ｋ５０ Ｄａｔａ ＳｈｅｅｔのＩ２Ｃモードについての説明の最初の部分です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ＭＳＳＰモジュールのＩ２Ｃモードはマルチマスターファンクションもサポートしているとありますがマルチスレーブはともかくマルチマスターはいささか特殊かと思いますので当記事ではそこまでは触れないつもりです。
また普通の７ｂｉｔアドレスだけではなくて１０ｂｉｔアドレスについてもできるとありますがまあ普通の７ｂｉｔアドレスだけでよろしいでしょう。
Ｉ２Ｃモードでは通信に下記の２つの端子を使います。
シリアルクロック ＳＣＬ
シリアルデータ ＳＤＡ
Ｎｏｔｅ：これらの端子に対応するＴＲＩＳレジスタのビットは入力に設定する必要があります。
ちなみにＳＣＬはＲＢ６とｐｉｎ１１を共有しています。
またＳＤＡはＲＢ４とｐｉｎ１３を共有しています。
Ｉ２Ｃモードでは下記の７つのレジスタを使います。
コントロールレジスタ ＳＳＰＣＯＮ１
コントロールレジスタ ＳＳＰＣＯＮ２
ステータスレジスタ ＳＳＰＳＴＡＴ
シリアル送受信バッファレジスタ ＳＳＰＢＵＦ
シフトレジスタ ＳＳＰＳＲ（直接アクセスできません）
アドレスレジスタ ＳＳＰＡＤＤ
アドレスマスク ＳＳＰＭＳＫ
ＳＳＰＣＯＮ１とＳＳＰＣＯＮ２はリード／ライトできます。
ＳＳＰＳＴＡＴの下位６ビットはリードオンリーです。
上位２ビットはリード／ライトできます。
ＳＳＰＳＲは入出力データをシフトするためのシフトレジスタです。
ＳＳＰＢＵＦは受信データをリード、送信データをライトするためのバッファレジスタです
ＳＳＰＡＤＤレジスタはマスターモードではボーレートジェネレータの設定値を保持するためのレジスタとして使われます。
ＳＳＰＡＤＤレジスタはスレーブモードではスレーブデバイスのアドレスを保持します。
ＳＳＰＭＡＳＫレジスタを使ってＳＳＰＡＤＤレジスタの値をマスクすることである範囲のなかからスレーブアドレスを選択することができます。
受信動作ではＳＳＰＳＲとＳＳＰＢＵＦはダブルバッファを構成します。
ＳＳＰＳＲが８ｂｉｔのデータの受信を完了するとそのデータはＳＳＰＢＵＦに送られＳＳＰＩＦ割り込みフラグがセットされます。
送信動作ではＳＳＰＢＵＦはダブルバッファにはなりません。
送信データをＳＳＰＢＵＦに書き込むとそのデータはＳＳＰＢＵＦとＳＳＰＳＲの両方に書き込まれます。
下はＳＳＰＳＴＡＴレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ＳＳＰＳＴＡＴはＳＰＩモードでも使われていますがＳＰＩモードとＩ２Ｃモードではビットの意味が異なります。
ｂｉｔ７ ＳＭＰ：スルーレートコントロール
スルーレートとはなんでしょう？
当記事では動作テストは通常の１００ＫＨｚクロックを使います。
ここは’１’にしておきましょう。
ｂｉｔ６ ＣＫＥ：ＳＭＢｕｓセレクト
ＳＭＢｕｓについてＤａｔａ Ｓｈｅｅｔを検索したのですが説明はみつかりませんでした。
ここは’０’にしておきます。
以下のビットはリードオンリーです。
ｂｉｔ０以外は多分使わないと思います（ｂｉｔ２はひょっとするとスレーブモードでは使うかも）。
ｂｉｔ０ ＢＦ：バッファフル
送信と受信で使い方が異なります。
送信モード：
１＝ＳＳＰＢＵＦフル（まだ送信は完了していない）
０＝ＳＳＰＢＵＦは空（送信は完了している）
受信モード：
１＝ＳＳＰＢＵＦフル（受信データを読取可能。ＡＣＫ、ＳＴＯＰビットは含まない）
０＝ＳＳＰＢＵＦは空（受信データはまだ読み取りできない）
下はＳＳＰＣＯＮ１レジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ＳＳＰＣＯＮ１もＳＰＩモードで使われていますがＳＰＩモードとＩ２Ｃモードではビットの意味は異なります。
ｂｉｔ７ ＷＣＯＬ：不正書込み検出ビット
送信モード（マスター）
１＝Ｉ２Ｃラインの状態がまだ不十分のときにＳＳＰＢＵＦに書込みが行なわれた（このビットはソフトウェアでクリアする必要がある）
０＝不正書込みは発生していない
送信モード（スレーブ）
１＝ＳＳＰＢＵＦのデータの送信中にＳＳＰＢＵＦに書込みが行なわれた（このビットはソフトウェアでクリアする必要がある）
０＝不正書込みは発生していない
受信モード（マスター／スレーブ）ではこのビットは使われない
ｂｉｔ６ ＳＳＰＯＶ：受信オーバーフロー検出ビット
受信モード
１＝前の受信データがＳＳＰＢＵＦに残っているときに次のデータが受信された（このビットはソフトウェアでクリアする必要がある）
０＝オーバーフローは起きていない
送信モードではこのビットは使われない
ｂｉｔ５ ＳＳＰＥＮ：ＳＳＰイネーブルビット
１＝シリアルポートがイネーブルになりＳＤＡ（ＲＢ４）とＳＣＬ（ＲＢ６）端子がシリアルポート端子になる
０＝シリアルポートがディスイネーブルになり上記端子はＩ／Ｏポート端子になる
ｂｉｔ４ ＣＫＰ：ＳＣＫリリースコントロールビット
スレーブモード
１＝クロック端子を開放する
０＝クロック端子をＬに固定（データセットアップタイムであることを示すため）
マスターモードではこのビットは使われない
ｂｉｔ３−０ ＳＳＰＭ＜３：０＞：ＳＳＰモードセレクトビット
１１１１＝Ｉ２Ｃスレーブモード、１０ビットアドレス、スタートおよびストップビット割り込みイネーブル
１１１０＝Ｉ２Ｃスレーブモード、７ビットアドレス、スタートおよびストップビット割り込みイネーブル
１０１１＝Ｉ２Ｃファームウェアコントロールマスターモード（どういうモードなのかよくわかりません）
１０００＝Ｉ２Ｃマスターモード、クロック＝４８ＭＨｚ／（４＊（ＳＳＰＡＤＤ＋１））
０１１１＝Ｉ２Ｃスレーブモード、１０ビットアドレス
０１１０＝Ｉ２Ｃスレーブモード、７ビットアドレス
ここに示されていないビットの組み合わせは予約されているかＳＰＩモード専用
下はＳＳＰＣＯＮ２レジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７ ＧＣＥＮ：ゼネラルコールイネーブルビット（スレーブモードのみ）
１＝ゼネラルコールアドレス（００Ｈ）を受信したときに割り込みを発生する
０＝上記をディスイネーブルにする
ｂｉｔ６ ＡＣＫＳＴＡＴ：アクノリッジステータスビット（マスター送信モードのみ）
１＝スレーブからＡＣＫを受信した
０＝ＡＣＫを受信していない
ｂｉｔ５ ＡＣＫＤＴ：ＡＣＫデータビット（マスター受信モードのみ）
１＝ＡＣＫではない（ＮＡＣＫ）
０＝ＡＣＫ
ｂｉｔ４ ＡＣＫＥＮ：ＡＣＫシーケンスイネーブルビット（マスター受信モードのみ）
１＝ＡＣＫシーケンスを実行しＡＣＫＤＴビットのデータを送出する
このビットはハードウェアによって自動的にクリアされる
０＝ＡＣＫシーケンスは実行されない
ｂｉｔ３ ＲＣＥＮ：受信イネーブルビット（マスターモードのみ）
１＝Ｉ２Ｃ受信イネーブル
０＝受信ディスイネーブル
ｂｉｔ２ ＰＥＮ：ＳＴＯＰコンディションイネーブルビット（マスターモードのみ）
１＝ＳＤＡ、ＳＣＬラインをＳＴＯＰコンディションにする
このビットはハードウェアによって自動的にクリアされる
０＝ＳＴＯＰコンディションにしない
ｂｉｔ１ ＲＳＥＮ：リピーテッドＳＴＡＲＴコンディションイネーブルビット（マスターモードのみ）
１＝ＳＤＡ、ＳＣＬラインをリピーテッドＳＴＡＲＴコンディションにする
このビットはハードウェアによって自動的にクリアされる
０＝リピーテッドＳＴＡＲＴコンディションにしない
ｂｉｔ０ ＳＥＮ：ＳＴＡＲＴコンディションイネーブル／ストレッチイネーブルビット
マスターモード
１＝ＳＤＡ、ＳＣＬラインをＳＴＡＲＴコンディションにする
このビットはハードウェアによって自動的にクリアされる
０＝ＳＴＡＲＴコンディションにしない
スレーブモード
１＝スレーブ送信、スレーブ受信でクロックストレッチをイネーブルにする（ストレッチイネーブル）
２＝クロックストレッチディスイネーブル
Ｎｏｔｅ １：Ｉ２ＣモジュールがアイドルモードではないときにはＡＣＫＥＮ，ＲＣＥＮ，ＰＥＮ，ＲＳＥＮ，ＳＥＮの各ビットはセットされないことがあります。
またＳＳＰＢＵＦは書き込みされないかもしれません。
Ｎｏｔｅ ２：ＡＣＫＤＴビットの値はユーザーがＡＣＫＥＮビットをセットしたときに受信データの終わりに送出される。
説明が長くなりましたので途中ですが今回はここまでにします。
レジスタの説明などは読んだだけではとても理解できません。
実際にテストプログラムを書くなかで補足的に説明していくことになると思います。
ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第１３０回］
２０２２．１２．１７ｕｐｌｏａｄ
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