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１７８回］



●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（１２７）コンパレータモジュール（２）コントロールレジスタ

前回からの続きです。

下はＣＭ１ＣＯＮ０レジスタです。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

ｂｉｔ７　Ｃ１ＯＮ：コンパレータＣ１イネーブル（有効）ビット
　　　　１＝コンパレータＣ１はイネーブル（有効）
　　　　０＝コンパレータＣ１は無効
ｂｉｔ６　Ｃ１ＯＵＴ：コンパレータＣ１出力ビット
　　　　Ｃ１ＰＯＬ＝１（極性反転）の場合
　　　　Ｃ１Ｖｉｎ＋＞Ｃ１Ｖｉｎ−のときＣ１ＯＵＴ＝０
　　　　Ｃ１Ｖｉｎ＋＜Ｃ１Ｖｉｎ−のときＣ１ＯＵＴ＝１
　　　　Ｃ１ＰＯＬ＝０（極性非反転）の場合
　　　　Ｃ１Ｖｉｎ＋＞Ｃ１Ｖｉｎ−のときＣ１ＯＵＴ＝１
　　　　Ｃ１Ｖｉｎ＋＜Ｃ１Ｖｉｎ−のときＣ１ＯＵＴ＝０
ｂｉｔ５　Ｃ１ＯＥ：コンパレータＣ１出力イネーブル（有効）ビット
　　　　Ｃ２ＯＥ＝０（Ｃ２出力無効）の場合
　　　　０＝Ｃ１ＯＵＴは内部出力のみ
　　　　１＝Ｃ１ＯＵＴはＣ１２ＯＵＴ端子に出力（１）
　　　　Ｃ２ＯＥ＝１（Ｃ２出力有効）の場合
　　　　０＝Ｃ１ＯＵＴは内部出力のみ
　　　　１＝Ｃ２ＯＵＴはＣ１２ＯＵＴ端子に出力（１）
ｂｉｔ４　Ｃ１ＰＯＬ：コンパレータＣ１出力極性選択ビット
　　　　１＝Ｃ１ＯＵＴの論理は反転する
　　　　０＝Ｃ１ＯＵＴの論理は反転しない
ｂｉｔ３　Ｃ１ＳＰ：コンパレータＣ１スピード／パワー選択ビット
　　　　１＝Ｃ１は通常の消費電力、ハイスピードモードで実行される
　　　　０＝Ｃ１は低消費電力、低速モードで実行される
ｂｉｔ２　Ｃ１Ｒ：コンパレータＣ１基準電圧選択ビット（非反転入力）
　　　　１＝Ｃ１Ｖｉｎ＋はＣ１ＶＲＥＦ出力に接続される
　　　　０＝Ｃ１Ｖｉｎ＋はＣ１２ＩＮ＋端子に接続される
ｂｉｔ１−０　Ｃ１ＣＨ＜１：０＞：コンパレータＣ１チャネル選択ビット
　　　　００＝Ｃ１Ｖｉｎ−はＡＧＮＤに接続される
　　　　０１＝Ｃ１２ＩＮ１−端子がＣ１Ｖｉｎ−に接続される
　　　　１０＝Ｃ１２ＩＮ２−端子がＣ１Ｖｉｎ−に接続される
　　　　１１＝Ｃ１２ＩＮ３−端子がＣ１Ｖｉｎ−に接続される

Ｎｏｔｅ　１：　コンパレータの外部端子への出力には次の３条件が必要とされる。
　　　Ｃ１ＯＥ＝１
　　　Ｃ１ＯＮ＝１
　　　対応するＴＲＩＳビット＝０

下はＣＭ２ＣＯＮ０レジスタです。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

ｂｉｔ７　Ｃ２ＯＮ：コンパレータＣ２イネーブル（有効）ビット
　　　　１＝コンパレータＣ２はイネーブル（有効）
　　　　０＝コンパレータＣ２は無効
ｂｉｔ６　Ｃ２ＯＵＴ：コンパレータＣ２出力ビット
　　　　Ｃ２ＰＯＬ＝１（極性反転）の場合
　　　　Ｃ２Ｖｉｎ＋＞Ｃ２Ｖｉｎ−のときＣ２ＯＵＴ＝０
　　　　Ｃ２Ｖｉｎ＋＜Ｃ２Ｖｉｎ−のときＣ２ＯＵＴ＝１
　　　　Ｃ２ＰＯＬ＝０（極性非反転）の場合
　　　　Ｃ２Ｖｉｎ＋＞Ｃ２Ｖｉｎ−のときＣ２ＯＵＴ＝１
　　　　Ｃ２Ｖｉｎ＋＜Ｃ２Ｖｉｎ−のときＣ２ＯＵＴ＝０
ｂｉｔ５　Ｃ２ＯＥ：コンパレータＣ２出力イネーブル（有効）ビット
　　　　１＝Ｃ２ＯＵＴはＣ１２ＯＵＴ端子に出力（１）
　　　　０＝Ｃ２ＯＵＴは内部出力のみ
ｂｉｔ４　Ｃ２ＰＯＬ：コンパレータＣ２出力極性選択ビット
　　　　１＝Ｃ２ＯＵＴの論理は反転する
　　　　０＝Ｃ２ＯＵＴの論理は反転しない
ｂｉｔ３　Ｃ２ＳＰ：コンパレータＣ２スピード／パワー選択ビット
　　　　１＝Ｃ２は通常の消費電力、ハイスピードモードで実行される
　　　　０＝Ｃ２は低消費電力、低速モードで実行される
ｂｉｔ２　Ｃ２Ｒ：コンパレータＣ２基準電圧選択ビット（非反転入力）
　　　　１＝Ｃ２Ｖｉｎ＋はＣ２ＶＲＥＦ出力に接続される
　　　　０＝Ｃ２Ｖｉｎ＋はＣ１２ＩＮ＋端子に接続される（原文Ｃ２ＩＮ＋はミスプリントと思われる）
ｂｉｔ１−０　Ｃ１ＣＨ＜１：０＞：コンパレータＣ１チャネル選択ビット
　　　　００＝Ｃ１Ｖｉｎ−はＡＧＮＤに接続される
　　　　０１＝Ｃ１２ＩＮ１−端子がＣ１Ｖｉｎ−に接続される
　　　　１０＝Ｃ１２ＩＮ２−端子がＣ１Ｖｉｎ−に接続される
　　　　１１＝Ｃ１２ＩＮ３−端子がＣ１Ｖｉｎ−に接続される

Ｎｏｔｅ　１：　コンパレータの外部端子への出力には次の３条件が必要とされる。
　　　Ｃ２ＯＥ＝１
　　　Ｃ２ＯＮ＝１
　　　対応するＴＲＩＳビット＝０

● ＣＭｘＣＯＮ０のｂｉｔ３（ＣｘＳＰ）について
前回この項目について書いたときは気が付かなかったのですが今回あらためてこのレジスタについて書くなかで原文の記述がおかしいことに気が付きました。
上記レジスタのビットごとの図を見るとｂｉｔ３の上には’Ｒ／Ｗ−０’と表記されています。
この意味はＲｅａｄ／Ｗｒｉｔｅ可能でデフォルト（パワーオン、リセット時）は’０’ということです。
ところが前回の’ＣｘＳＰ’の説明（●コンパレータの速度選択）のところの原文ではこのビットについて
Ｔｈｅ　ｄｅｆａｕｌｔ　ｓｔａｔｅ　ｆｏｒ　ｔｈｉｓ　ｂｉｔ　ｉｓ　’１’
と書かれています。
ということになるとこれはどちらかが間違っていることになります。
ＵＳＢから＋５Ｖ（５００ｍＡ）の供給を受けてＢＡＳＩＣで制御するのですから速度も消費電流も問題にはならないのですけれど。
気が付いてしまったからにはどちらなのか確認できればそうしたほうがよろしいでしょう。
デフォルト状態が’１’なのか’０’なのかはＣＭｘＣＯＮ０を読んでみればわかるはずです。
それはＢＡＳＩＣならいともたやすいことです。
さっそく実行してみました。
ダイレクトモードでたった１行実行するだけです。

おお。
ｂｉｔ３は’１’になっています。
ということはレジスタのビットごとの表示で、ビット３のところは’Ｒ／Ｗ−１’が正しい（おそらく’Ｒ／Ｗ−０’はミスプリント）と考えられます。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

●アナログ入力についての考慮

単純化したアナログ入力回路をＦｉｇｕｒｅ１８−６に示します。
アナログ入力回路はデジタル入力回路と端子を共用しています。
デジタル入力回路には逆方向に静電防止用の入力保護ダイオードがついています。
そのためアナログ入力はＶＳＳとＶＤＤの間の電圧でなければなりません。
もしも入力電圧がこの範囲から０．６Ｖ以上はみ出ると、はみ出た側のダイオードが順方向にバイアスされてしまいラッチアップが発生する可能性があります。

アナログ入力源のインピーダンスは１０ＫΩ以下であることが推奨されます。
それと同時にアナログ入力端子につながる外部回路のコンデンサまたはゼナーダイオードはうんと小さいリーク電流のものであることが正確な結果のために必要になります。

Ｎｏｔｅ１：　アナログ入力に設定されたポートレジスタを読むと’０’が読み出されます。
　　　　　　デジタル入力に設定された端子をアナログ入力としてコンバートすると入力電圧に従った値になります。
Ｎｏｔｅ２：　デジタル入力に設定された端子に対してアナログレベルの信号を入力すると入力バッファに規定値以上の電流が流れる可能性があります。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

●付加的なコンパレータの機能

下記の付加的なコンパレータ機能があります。
・コンパレータ出力の同時読み込み
・内部基準電圧の選択
・ヒステリシスの選択
・出力の同期


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

●コンパレータ出力の同時読み込み

ＣＭ２ＣＯＮ１レジスタのＭＣ１ＯＵＴおよびＭＣ２ＯＵＴビットは２つのコンパレータ出力のミラーコピーです。
１つのレジスタから同時に２つの出力を読むことができることで、別々のレジスタを読むことによるタイミングのねじれを避けることができます。
Ｎｏｔｅ１：　ＣＭ２ＣＯＮ１レジスタを読むことによってＣ１ＯＵＴやＣ２ＯＵＴの状態を得ることでコンパレータ割込みミスマッチレジスタに影響を与えることはありません。
本稿ではコンパレータの割込みについては扱いませんから、コンパレータ割込みミスマッチレジスタがどういうものなのかについて言及しません。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

●内蔵基準電圧の選択

コンパレータの非反転入力に接続可能な内蔵基準電圧は２つあります。
そのひとつは固定基準電圧（ＦＶＲ）でもうひとつはコンパレータ用可変基準電圧（ＣＶＲＥＦ）です。
ＣＭ２ＣＯＮレジスタのＣｘＲＳＥＬビットはそのどちらをコンパレータ用基準電圧（ＣｘＶＲＥＦ）に接続するかを決定します。
その出力はＣＭｘＣＯＮ０レジスタのＣｘＲビットによってコンパレータに接続されます。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

●コンパレータのヒステリシス

コンパレータＣｘはヒステリシスを選択できます。
ＣＭ２ＣＯＮ１レジスタのＣｘＨＹＳビットによってヒステリシスがイネーブル（有効）になります。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

●コンパレータ出力とＴｉｍｅｒ１の同期

コンパレータＣｘの出力はＣＭ２ＣＯＮ１レジスタのＣｘＳＹＮＣビットをセットすることでＴｉｍｅｒ１に同期させることができます。
Ｃｘ出力はＴｉｍｅｒ１ソースクロックの上がりエッジでラッチされます。
もしＴｉｍｅｒ１がプリスケーラを使っていたらコンパレータ出力はプリスケール後にラッチされます。
レーシングを避けるためコンパレータ出力はＴｉｍｅｒ１ソースクロックの立ち上がりエッジでラッチされ、Ｔｉｍｅｒ１もそのソースクロックの立ち上がりエッジでインクリメントします（意味不明です）。

下はＣＭ２ＣＯＮ１レジスタです。

［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７　　ＭＣ１ＯＵＴ：Ｃ１ＯＵＴビットのミラーコピー
ｂｉｔ６　　ＭＣ２ＯＵＴ：Ｃ２ＯＵＴビットのミラーコピー
ｂｉｔ５　　Ｃ１ＲＳＥＬ：コンパレータＣ１基準電圧選択ビット
　　　　　１＝ＦＶＲがＣ１ＶＲＥＦに接続される
　　　　　０＝ＣＶＲＥＦがＣ１ＶＲＥＦに接続される
ｂｉｔ４　　Ｃ２ＲＳＥＬ：コンパレータＣ２基準電圧選択ビット
　　　　　１＝ＦＶＲがＣ２ＶＲＥＦに接続される
　　　　　０＝ＣＶＲＥＦがＣ２ＶＲＥＦに接続される
ｂｉｔ３　　Ｃ１ＨＹＳ：コンパレータＣ１ヒステリシスイネーブル（有効）ビット
　　　　　１＝コンパレータＣ１ヒステリシスはイネーブル（有効）
　　　　　０＝コンパレータＣ１ヒステリシスはディスエーブル（無効）
ｂｉｔ２　　Ｃ２ＨＹＳ：コンパレータＣ２ヒステリシスイネーブル（有効）ビット
　　　　　１＝コンパレータＣ２ヒステリシスはイネーブル（有効）
　　　　　０＝コンパレータＣ２ヒステリシスはディスエーブル（無効）
ｂｉｔ１　　Ｃ１ＳＹＮＣ：Ｃ１出力同期モードビット
　　　　　１＝Ｃ１出力はＴｉｍｅｒクロックの上がりエッジに同期する
　　　　　０＝Ｃ１出力は同期しない
ｂｉｔ０　　Ｃ２ＳＹＮＣ：Ｃ２出力同期モードビット
　　　　　１＝Ｃ２出力はＴｉｍｅｒクロックの上がりエッジに同期する
　　　　　０＝Ｃ２出力は同期しない

コンパレータモジュールに関係するレジスタ

［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コンパレータモジュールでは使用されない。

ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ　ｕｓｉｎｇ　ＢＡＳＩＣ［第１７８回］
２０２３．２．６ｕｐｌｏａｄ

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