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１６９回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（１１８）基準電圧
今回のタイトルはＡＤコンバータではありません。
ちょいと理由があって、予定変更です。
実は。
前回でＡＤコンバータについては一応の説明が終りましたので、順序からいけば今回はＡＤコンバータのテストプログラムの作成とそのテストということになります。
もちろんそのつもりでした。
ＡＤコンバータのテストをするためにはテストをするための入力電圧源が必要です。
そのことはずっと前から考えていましたので、そのためにＳＰＩモードのテストをするときにＤＡコンバータを使ってテストをしたのでした（［第１２３回］参照）。
当然のこととしてＡＤコンバータのテストにはそのときに使ったＤＡコンバータの出力を利用するつもりだったのですが。
ところが。
ＡＤコンバータの記事を書いていて「なんじゃこりゃあ？」とＤａｔａ Ｓｈｅｅｔのある部分に目が留まりました。
［第１６７回］のブロック図（Ｆｉｇｕｒｅ１７−１）をよく見ると入力チャネルの下のほうに”ＤＡＣ”と”ＦＶＲ”という表記があります。
その回の下のほうのＡＤＣＯＮ０レジスタのところでもＣＨＳ＜３：０＞＝’１１１０’が”ＤＡＣ”、’１１１１’が”ＦＶＲ”と表記されています。
ＤＡＣは素直に読めばＤＡコンバータです。
えええ？
ＰＩＣにＤＡコンバータなんてあったのかいな？
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０の端子接続図（［第９６回］）を見ても”ＤＡＣ”や”ＦＶＲ”なんて端子はありません。
そもそもＤＡＣがもしもＤＡコンバータならばそれは当然「出力」のはず。
それがどうしてＡＤコンバータの「入力チャネル」にあるのか？
というようなことから始まって、作業を一時中断して「ＤＡＣ」なるものの探索をすることになってしまいました。
その結果わかったことが今回のテーマです。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０にはれっきとしたＤＡコンバータがあったのでした（今まで全く気が付きませんでした）。
まあ、れっきとしたといいましてもわずか５ビットですけれど。
それでもＤＡコンバータに違いはありません。
前記のブロック図やレジスタ図から推測するところ、どうやらそのＤＡＣ、ＦＶＲの出力をデバイス内部でＡＤコンバータの入力チャネルの’１１１０’番、’１１１１’番に接続することができるらしいというように読めます。
そのことについては後で確認してみることとして、さらにＤａｔａ Ｓｈｅｅｔを読み進めたところ、そのＤＡＣ出力をデバイスの端子から出力することができることがわかりました。
ＣＶＲＥＦ（Ｃポートのビット２、ＲＣ２、ｐｉｎＮｏ．１４）です。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０の端子接続図は［第９６回］にあります。
おお。
そういうことならば。
ＡＤコンバータの適当な入力チャネルにそのＣＶＲＥＦ出力を接続すれば、とりあえずＡＤコンバータのテストができるじゃありませんか。
ということで。
予定を変更して、まずは先にそのＤＡＣを料理してからそのあとでＡＤコンバータのテストをすることにしました。
ＤＡＣとＦＶＲはＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０ Ｄａｔａ ＳｈｅｅｔのＶＯＬＴＡＧＥ ＲＥＦＥＲＥＮＣＥＳ（基準電圧）のところで説明されています。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●（２種類の）基準電圧
（このデバイスには）下記の２種類の独立した基準電圧があります。
・プログラム可能な基準電圧
・１．０２４Ｖの固定基準電圧
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●基準電圧
基準電圧モジュールはコンパレータおよびＤＡＣモジュールのための基準電圧をデバイス内部で生成します。
その基準電圧には下記の機能（特徴）があります。
・コンパレータとは独立している
・３２レベルの電圧レンジ（ＤＡＣ）
・出力はＶＳＳにクランプされている（ＤＡＣ）
・出力はＶＤＤに連動している（ＤＡＣ）
・１．０２４Ｖの固定基準電圧（ＦＶＲ）
原文のこの項目のｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅは複数の異なった機能に対して使われています。
直訳すると混乱してしまいます。
ここでは可変型の基準電圧をＤＡＣ出力、固定型の基準電圧をＦＶＲとして区別して示します。
特に断っていない場合の「基準電圧」はＤＡＣとＦＶＲの両方を示します。
ＲＥＦＣＯＮ１レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ２１−２）により基準電圧モジュール（ＤＡＣ）をコントロールします（Ｆｉｇｕｒｅ２１−１）。
今回の記事の下の方に基準電圧のブロック図とレジスタ図がありますから適宜参照してください。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●独立した制御
基準電圧はコンパレータの設定からは独立しています。
ＲＥＦＣＯＮ１レジスタのＤ１ＥＮビットをセットするとＶＲＥＦ分圧回路に規定電流が流れて基準電圧（ＤＡＣ）がイネーブル（有効）になります。
Ｄ１ＥＮビットをクリアすると基準電圧回路の電流が遮断されて基準電圧（ＤＡＣ）はディスイネーブル（無効）になります。
今回の記事の下の方に基準電圧のブロック図とレジスタ図がありますから適宜参照してください。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●出力電圧の選択
ＶＲＥＦ基準電圧（ＤＡＣ）は３２通りの電圧レベルをもっています。
３２の電圧レベルはＲＥＦＣＯＮ２レジスタのＤＡＣ１Ｒ＜４：０＞ビットによって決定されます。
ＶＲＥＦ出力電圧はＥＱＵＡＴＩＯＮ２１−１に示す式によって決定されます。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●出力はＶＳＳにクランプされている
ＶＲＥＦ出力電圧はＲＥＦＣＯＮ１レジスタのＤ１ＥＮビットを’０’にすることで電流を消費することなくＶｓｓレベルにセットすることができます。
これによってコンパレータはＶＲＥＦモジュールの電流を増加させることなく「ゼロクロス」を検出することができます。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●出力電圧はＶＤＤに連動している
コンパレータの基準電圧（ＤＡＣ）はＶＤＤから得ているためＶＲＥＦ出力はＶＤＤの変動によって変わります。
これはＤＡＣのプラス側電源としてＶＤＤを選択したときに当てはまる記述だと思います。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●基準電圧の出力
ＶＲＥＦ基準電圧（ＤＡＣ）はＲＥＦＣＯＮ１レジスタのＤＡＣ１ＯＥビットをを’１’にすることでデバイスのＣＶＲＥＦ端子から出力することができます。
ＶＲＥＦ基準電圧（ＤＡＣ）をＣＶＲＥＦ端子から出力するように設定するとその端子のデジタル出力バッファおよびデジタル入力のスレッショルド検出回路は自動的に無効にされます。
ＶＲＥＦ基準電圧（ＤＡＣ）を出力するように設定したＣＶＲＥＦ端子を（デジタル入力として）読むと常に’０’が返ってきます。
（基準電圧回路ＤＡＣの）ドライブ電流の制約のため、ＣＶＲＥＦに外部回路を接続する場合には基準電圧出力にバッファをつける必要があります。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●リセットの影響
デバイスをリセットすると下記の状態になります。
・基準電圧（ＤＡＣ）はディスエーブル（無効）になります。
・固定基準電圧も無効になります。
・ＶＲＥＦはＣＶＲＥＦ端子から外れます。
・ＤＡＣ１Ｒ＜４：０＞は’０００００’になります。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●ＦＶＲ基準電圧モジュール
ここからはＦＶＲ（固定基準電圧）の説明です。
ＦＶＲはＶＤＤから独立した固定基準電圧で基本出力電圧は１．０２４Ｖです。
ＲＥＦＣＯＮ０レジスタのＦＶＲ１ＥＮビットを’１’にすることでイネーブル（有効）になります。
ＦＶＲ基準電圧はコンパレータ用として使うことができ、またＡＤＣ入力チャネルにもなります。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●ＦＶＲが安定するまでの時間
固定基準電圧がイネーブル（有効）にされたとき、その出力が安定するまでには一定の時間が必要です。
ユーザプログラムはそのための若干のディレィルーチンが必要です。
ＲＥＦＣＯＮ０レジスタのＦＶＲ１ＳＴビットは基準電圧が十分に安定したときに’１’になります。
［基準電圧のブロック図］
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
［ＲＥＦＣＯＮ０レジスタ］
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７ ０＝ＦＶＲは無効
１＝ＦＶＲは有効
ｂｉｔ６ ０＝ＦＶＲは安定していない
１＝ＦＶＲは安定している
ｂｉｔ５−４ ＦＶＲの電圧選択ビット
００＝使用されない
０１＝１．０２４Ｖ（ｘ１）
１０＝２．０４８Ｖ（ｘ２）
１１＝４．０９６Ｖ（ｘ４）
ｂｉｔ３−０ 未実装：’０’が読み出される
［ＲＥＦＣＯＮ１レジスタ］
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７ ０＝ＤＡＣは無効
１＝ＤＡＣは有効
ｂｉｔ６ ここはよくわかりません。負電圧出力設定？’１’で使うことにします。
ｂｉｔ５ ０＝ＤＡＣはＣＶＲＥＦ端子から切り離される
１＝ＤＡＣはＣＶＲＥＦ端子からも出力される
ｂｉｔ４ 未実装。’０’が読み出される
ｂｉｔ３−２ ＤＡＣのプラス側電源選択ビット
００＝ＶＤＤ
０１＝ＶＲＥＦ＋
１０＝ＦＶＲ出力
１１＝使用されない
ｂｉｔ１ 未実装。’０’が読み出される
ｂｉｔ０ ＤＡＣのマイナス側電源選択ビット
０＝ＶＳＳ
１＝ＶＲＥＦ−
［ＲＥＦＣＯＮ２レジスタ］
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−５ 未実装。’０’が読み出される
ｂｉｔ４−０ ＤＡＣ出力電圧選択ビット
普通の使い方（ＲＥＦＣＯＮ１＜３：０＞＝００ｘ０）のときはＶＯＵＴ＝ＶＤＤ＊ＤＡＣ１Ｒ＜４：０＞／３２
Ｎｏｔｅ１：ここは何を言っているのかよくわかりません。電圧の選択を示すビットの並びは常に右詰です、ということのようです。
ＡＤコンバーターに関係するレジスタの一覧です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
−＝未実装。’０’が読み出される。アミのかかったビットはＡＤコンバーターでは使用されない。
ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第１６９回］
２０２３．１．２８ｕｐｌｏａｄ
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