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１８１回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３（１３０）Ｉ／Ｏポート
前回でやっとＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３についての説明が完了したと思ったのですが。
実は少し前からちょっと気になっていることがありました。
過去記事をざっと確認してみたところ、本来ならいの一番に説明しなければならないはずの「Ｉ／Ｏポート」の説明がなくて「ＴＩＭＥＲ０」から始まっています。
どうやらＩ／Ｏポートについては説明したつもりになっていたようです。
Ｉ／Ｏポートはポピュラーな機能ですしこれまで作ってきた多くのテストプログラムの中でごく普通に使ってきましたからあえて説明しなくてもよいようなものですけれど。
やっぱり一応は簡単にでも説明しておくべきでありましょう。
というわけで今回は今更ながらですが「Ｉ／Ｏポート」について簡単にまとめておきたいと思います。
いつものようにＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０のＤａｔａ Ｓｈｅｅｔを読みながらの説明です。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●Ｉ／Ｏポート
（ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０にはポートＡ、ポートＢ、ポートＣの）３ポートがあります。
Ｉ／Ｏポートの一部はデバイスの周辺機能と端子を共用しています。
通常（端子を共用している）周辺機能がイネーブル（有効）な場合、その端子は汎用Ｉ／Ｏ端子としては使えません。
各ポートには次の３つのレジスタがあります。
・ＴＲＩＳレジスタ（データ方向レジスタ）
・ＰＯＲＴレジスタ（デバイス端子の入力レベルを読む）
・ＬＡＴレジスタ（出力ラッチ）
ＬＡＴレジスタはＩ／Ｏ端子から出力されているデータに対するリードモディファイライト操作に有益なレジスタです。
リードモディファイライトはポートに対してビットセット、ビットリセットなどの命令を実行するときにシステムが実行する機能です。
Ｉ／Ｏ端子に容量性の負荷がかっている場合などにはＬＡＴレジスタが必要になることがありますが、ＢＡＳＩＣの場合には気にする必要はありません。
ＰＯＲＴＡはＵＳＢ、クロック発振回路などに使っているのでＩ／Ｏポートとしては使えません。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●ＰＯＲＴＢ、ＴＲＩＳＢ、ＬＡＴＢレジスタ
ＰＯＲＴＢは４ビットで入出力可能なポートです。
方向レジスタはＴＲＩＳＢです。
ＴＲＩＳＢのビットを１にセットすると対応するＰＯＲＴＢの端子は入力になります（出力ドライバは無効になります）。
ＴＲＩＳＢのビットを０クリアすると対応するＰＯＲＴＢの端子は出力になります（出力ドライバが有効になり出力ラッチの値が端子から出力されます）。
ＰＯＲＴＢデータラッチレジスタ（ＬＡＴＢ）もメモリにマップされています。
ＬＡＴＢレジスタに対するリードモディファイライト操作はＰＯＲＴＢに出力されたラッチデータをリードしライトします。
ＢＡＳＩＣの場合にはＬＡＴＢレジスタは意識する必要はありません。
入力も出力もＰＯＲＴＢに対して実行して構いません。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●プルアップ
ＰＯＲＴＢの全ての端子には内部で（高抵抗で）プルアップする機能があります。
ＷＰＵＢレジスタのビットをセットすると対応する端子がプルアップされます。
原文ではこのあとＩＮＴＣＯＮ２レジスタのＲＡＢＰＵビットについての複雑な説明がありますがＰＯＲＴＢ割込みに関係する設定と考えられます。
本稿ではＰＯＲＴＢの割込みについては扱いません。
普通はＷＰＵＢのビットセットでプルアップあり、ビットクリアでプルアップなしと考えてよいと思います。
ＰＯＲＴ端子を出力に設定するとプルアップは自動的にＯＦＦになります。
プルアップはパワーＯＮリセットでＯＦＦになります。
Ｎｏｔｅ：パワーＯＮリセットによってＲＢ＜５：４＞はアナログ入力に設定され（Ｉ／Ｏポートとして）読むと’０’が読み出されます。
’ｗｅａｋ ｐｕｌｌ−ｕｐ’とありますから高抵抗でプルアップするという意味だと思います。
一体どの程度の抵抗値なのかが気になるところです。
Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔを最初から終わりまで検索してみたところ一箇所だけ数値が記載されているところがみつかりました。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
下から３番目の項目Ｄ０７０のところにあります。
ＶＤＤ＝５Ｖの場合に端子をＶＳＳにつないだときにプルアップ抵抗に流れる電流値です。
５０μＡ〜４００μＡとありますから抵抗値は５／０．０５＝１００（ＫΩ）〜５／０．４＝１２．５（ＫΩ）になります。
標準は２５０μＡですから５／０．２５＝２０（ＫΩ）になります。
なおＤ０７０には＊がついています。
＊を見ると’ｎｏｔ ｔｅｓｔｅｄ’とありますから「目安にしてくださいねー」ということだと思います。
下はＰＯＲＴＢ レジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ＰＯＲＴＢはビット７〜ビット４の４ビットです。
ｂｉｔ７−４ ＲＢ＜７：４＞ＰＯＲＴＢ Ｉ／Ｏ端子ビット
１＝ポート端子は＞ＶＩＨ
０＝ポート端子は＜ＶＩＬ
ｂｉｔ３−０ 未実装（’０’が読み出されます）
下はＴＲＩＳＢレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−４ ＴＲＩＳＢ＜７：４＞ＰＯＲＴＢ ３ステートコントロールビット
１＝ＰＯＲＴＢ端子は入力になる（３ステート）＊
０＝ＰＯＲＴＢ端子は出力になる
ｂｉｔ３−０ 未実装（’０’が読み出されます）
＊入力は「出力」ではありませんから３ステート（ハイインピーダンス）と考えてもよいという意味でしょう。
下はＷＰＵＢレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−４ ＷＰＵＢ＜７：４＞プルアップイネーブル（有効）ビット
１＝プルアップ有り
０＝プルアップ無し
ｂｉｔ３−０ 未実装（’０’が読み出されます）
下はＬＡＴＢレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−４ ＬＡＴＢ＜７：４＞ＲＢ＜７：４＞ポートＩ／Ｏ出力ラッチレジスタビット
ｂｉｔ３−０ 未実装（’０’が読み出されます）
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●ＰＯＲＴＣ、ＴＲＩＳＣ、ＬＡＴＣレジスタ
ＰＯＲＴＣは８ビットで入出力可能なポートです。
方向レジスタはＴＲＩＳＣです。
ＴＲＩＳＣのビットを１にセットすると対応するＰＯＲＴＣの端子は入力になります（出力ドライバは無効になります）。
ＴＲＩＳＣのビットを０クリアすると対応するＰＯＲＴＣの端子は出力になります（出力ドライバが有効になり出力ラッチの値が端子から出力されます）。
ＰＯＲＴＣデータラッチレジスタ（ＬＡＴＣ）もメモリにマップされています。
ＬＡＴＣレジスタに対するリードモディファイライト操作はＰＯＲＴＣに出力されたラッチデータをリードしライトします。
ＢＡＳＩＣの場合にはＬＡＴＣレジスタは意識する必要はありません。
入力も出力もＰＯＲＴＣに対して実行して構いません。
ＰＯＲＴＣの全ての端子にはシュミットトリガ入力バッファがついています。
各端子は端子ごとに入力、出力に設定できます。
Ｎｏｔｅ：パワーＯＮリセットによってＲＣ＜７：６＞およびＲＣ＜３：０＞はアナログ入力に設定され（Ｉ／Ｏポートとして）読むと’０’が読み出されます。
下はＰＯＲＴＣレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−０ ＲＣ＜７：０＞ＰＯＲＴＣ Ｉ／Ｏ端子ビット
１＝ポート端子は＞ＶＩＨ
０＝ポート端子は＜ＶＩＬ
下はＴＲＩＳＣレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−０ ＴＲＩＳＣ＜７：０＞ＰＯＲＴＣ ３ステートコントロールビット
１＝ＰＯＲＴＣ端子は入力になる（３ステート）＊
０＝ＰＯＲＴＣ端子は出力になる
＊入力は「出力」ではありませんから３ステート（ハイインピーダンス）と考えてもよいという意味でしょう。
下はＬＡＴＣレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−０ ＬＡＴＣ＜７：０＞ＲＣ＜７：０＞ポートＩ／Ｏ出力ラッチレジスタビット
原文でＲＢ＜７：０＞とあるのはミスプリントだと思います。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
●ポートアナログコントロール
いくつかのポート端子はたとえばＡＤコンバータとかコンパレータなどのアナログ機能と端子を共用しています。
これらのＩ／Ｏ端子をアナログ入力として使うときはデジタル入力の不適切なバイアスによって過剰な電流が流れるのを避けるためにデジタル入力バッファを無効にする必要があります。
アナログ機能と端子を共用するデジタル入力バッファの制御はＡＮＳＥＬおよびＡＮＳＥＬＨレジスタで行ないます。
ＡＮＳｘビットを’１’にセットすると対応するデジタル入力バッファは無効にされアナログ入力が有効である間は（デジタル入力として）その端子を読むと’０’が返ります。
ＡＮＳｘビットの状態はデジタル出力には影響しません。
ＴＲＩＳｘビットを０クリアしかつＡＮＳｘビットをセットした端子はデジタル出力として働きますが入力はアナログ入力モードとして働きます。
下はＡＮＳＥＬレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７ ＡＮＳ７：ＲＣ３ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＣ３のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＣ３のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ６ ＡＮＳ６：ＲＣ２ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＣ２のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＣ２のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ５ ＡＮＳ５：ＲＣ１ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＣ１のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＣ１のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ４ ＡＮＳ４：ＲＣ０ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＣ０のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＣ０のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ３ ＡＮＳ３：ＲＡ４ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＡ４のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＡ４のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ２−０ 未実装（’０’が読み出されます）
下はＡＮＳＥＬＨレジスタです。
［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ． ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０／１４Ｋ５０ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ
ｂｉｔ７−４ 未実装（’０’が読み出されます）
ｂｉｔ３ ＡＮＳ１１：ＲＢ５ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＢ５のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＢ５のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ２ ＡＮＳ１０：ＲＢ４ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＢ４のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＢ４のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ１ ＡＮＳ９：ＲＣ７ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＣ７のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＣ７のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
ｂｉｔ０ ＡＮＳ８：ＲＣ６ アナログセレクトコントロールビット
１＝ＲＣ６のデジタル入力バッファはディスエーブル（無効）になる
０＝ＲＣ６のデジタル入力バッファはイネーブル（有効）になる
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３のパワーＯＮ後のポートの設定
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０はデフォルトではパワーＯＮ後はアナログと端子を共用するポートはアナログモードになります。
またＩ／Ｏポートの向きは入力になります。
しかしＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３は起動後にＵＳＢ接続の設定を行なうなど、ＢＡＳＩＣインタプリタのための独自の設定を行ないます。
そのなかでアナログと端子を共用するポートはデジタルモードになります。
ＰＩＵＣＵＳＢＩＯ用ＢＡＳＩＣインタプリタを起動してポートの初期的な状態を確認してみました。
ＴＲＩＳＢ＝００、ＴＲＩＳＣ＝ＥＦになりました。
ＰＯＲＴＢのＲＢ７−ＲＢ４は出力、ＰＯＲＴＣはＲＣ４のみ出力で他のビットは入力です。
どうも今までの他のＰＩＣＵＳＢＩＯボードの設定をそのまま受けているようで、ちょっと中途半端な設定です。
この設定についてはどうするかちょっと検討してみることにします。
ＡＮＳＥＬおよびＡＮＳＥＬＨは全ビットが’０’ですからアナログと端子を兼用するポートは全部デジタルに設定しています。
ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第１８１回］
２０２３．２．９ｕｐｌｏａｄ
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