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５２回］
●ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３
今まで紹介してきたボードはＷｉｎｄｏｗｓパソコンのUSB経由で８２Ｃ５５または８２Ｃ５５相当の回路を制御するものでした。
いずれも８ビット×３ポートの基板です。
いずれもＰＩＣをＵＳＢＩ／Ｆとして使いそのＩ／Ｏを使って８２Ｃ５５などのＩ／Ｏ回路を制御するものです。
考えてみればＰＩＣのＩ／Ｏを使ってＩ／Ｏ回路を制御してその外側にさらに別のＩ／Ｏ回路を置くという二重三重の回路構成であることも否めません。
ＵＳＢＩ／Ｆとして使っているＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０のＩ／Ｏポートが少ないため８２Ｃ５５クラスのＩ／ＯをＷｉｎｄｏｗｓパソコンで制御しようとすればそのような回路になってしまうのはやむをえないことではあります。
ともかくＰＩＣをＵＳＢＩ／Ｆ用のＩＣだと割り切ってしまえばよいのです。
実際にＮＤ８０Ｚ３．５などのボードではそういう使い方をしてきています。
しかしもしも８ビット×３ポートものＩ／Ｏは必要はなくて数ビットあれば足りるという用途を考えたならば。
それならＰＩＣの外にＩ／Ｏ回路を置かずともＰＩＣ自体のＩ／Ｏで足りるではないか。
今回紹介するＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３はそのような発想から製作したボードです。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０は２０ｐｉｎのＩＣです。
電源端子やＵＳＢ端子、クロック発生回路用の端子などを除き、切りの良いところで８ビット×１ポート（ＰＯＲＴＣ）と４ビット×１（ＰＯＲＴＢ）の合計１２ビットのＩ／Ｏポートのボードになりました。
ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３の写真です。
わずか５０ｍｍ角の小さなボードです。
今までの基板にならって入出力信号はフラットケーブルコネクタ（１６ｐｉｎ）に配しましたが、フラットケーブル用コネクタの代わりに基板接続型のコネクタを使って別の回路基板とかジャノ目基板に直接接続することも可能です。
こちらはＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３の回路図です。
ＰＩＣおよびその周辺回路以外はなにもないボードです。
８ビット×１ポートと４ビット×１ポートですからちょうど８２Ｃ５５の半分の数のＩ／Ｏです。
８２Ｃ５５はＣポートが上位４ビットと下位４ビットに分けることができます。
それに対してＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３はＰＯＲＴＢが上位４ビットのみになります。
ＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０で８ビット全部を揃って使えるのはＰＯＲＴＣのみなのでそういう使い方になりました。
無理に８２Ｃ５５のＩ／Ｏポートの呼称にあわせなくてもよいかと思います。
ビット数は８２Ｃ５５の半分に過ぎませんがＰＩＣ１８Ｆ１３Ｋ５０のＩ／Ｏポートは１ビットずつ個別に入出力の方向を設定することができます。
その意味では８２Ｃ５５よりもＺ８０ＰＩＯに近いかもしれません。
ただその機能を十分に使おうとするとソフトウェアの機能もアップしなければならなくなります。
それについては回が進むなかで説明をしていくことになるかと思います。
とりあえずは今までと同様にまずはＢＡＳＩＣのＯＵＴ命令でＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３のＩ／Ｏポートからテストデータを出力してみることから始めたいと思います。
Ｉ／Ｏポートの出力テストは昔に作ったＬＥＤボードを接続して行ないました（［第３５回］）。
そのときテストに使ったＬＥＤボードは８２Ｃ５５の出力テスト用に作ったものなのでフラットケーブルは２６ｐｉｎです。
信号線の配列はＮＤ８０Ｚ３．５などの８２Ｃ５５入出力用コネクタに合わせてあります。
その端子配列は［第４３回］でお見せしました。
下に再掲します。
ところが今回のボードは１６ｐｉｎのコネクタです。
端子配列を２６ｐｉｎに合わせることもできたのですが一方が２６ｐｉｎに対してもう一方が１６ｐｉｎなのでかなり差がありますし、そうしたところですっきりした配列にはなりません。
ということで２６ｐｉｎの端子配列は無視をして新しく配列を考えました。
下がＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３の入出力コネクタの端子配列です。
私は単細胞で昔から先のほうまで考えることが苦手です。
とりあえず作りながら考えていこうというタイプです。
今になって少し後悔しています。
これじゃあＬＥＤボードが接続できんではないか？
それにＮＤ８０Ｚ３．５と接続して入出力のテストをすることもできんではないか？
やっぱりもう一度基板を作り直すか？
結局はそういうことになってしまうかもしれませんが。
せっかく作った基板です。
なんとかこの配列のままでテストができないものか。
基板を作る過程では出力テストについては専用のＬＥＤボードを作ってもよいではないかと考えていました。
たかだか１２個のＬＥＤ（と電流制限抵抗）の回路です。
ジャノ目基板に組んだってしれています。
しかしＮＤ８０Ｚ３．５との接続テストまでは考えていませんでした。
そのテストはあとになってから思いついたものですから。
フラットケーブルの途中をつなぎ直すとかジャノ目基板に１６ｐｉｎと２６ｐｉｎのコネクタを取り付けてその間を信号が合うように配線するとかというようなことも考えてみました。
昔ならばもうさっそくハンダゴテをにぎって作業に取り掛かったでしょうけれど。
さすがに今はそれほどのエネルギーはありませんし、立ち止まってじっくり考えてみるだけの心にゆとりができてきました。
で。
じっくり考えてみましたら。
おお。
なんとかなりそうです。
２６ｐｉｎの側をひっくり返して１６ｐｉｎと並べてみました。
これなら。
なんとかいけるんではないの？
ちょうど１６ｐｉｎのＰＣ０〜ＰＣ７が２６ｐｉｎのＰＢ０〜ＰＢ７に合っています。
ただし奇数番が偶数番に偶数番が奇数番につながります。
そして１６ｐｉｎのＰＢ４〜ＰＢ７は２６ｐｉｎのＰＣ０〜ＰＣ３に合っています。
こちらはＰＢ４、５、６、７に対してＰＣ２、３、０、１ですからちょっと乱れていますがそれなりに規則性があります。
これならなんとかいけるでしょう。
あとは電源ですが１６ｐｉｎの＋５Ｖ（ｐｉｎ１５、２６ｐｉｎではｐｉｎ１２）を２６ｐｉｎの斜め右下（ｐｉｎ９）に、１６ｐｉｎのＧＮＤ（ｐｉｎ１６、２６ｐｉｎではｐｉｎ１１）を斜め左下（ｐｉｎ１０）にたすきがけにしてつなげばＯＫです。
まずはフラットケーブルの用意です。
片方を１６ｐｉｎコネクタに他方を２６ｐｉｎコネクタにしています。
ちょっと写真では見難いですが２６ｐｉｎの側はケーブルの１番を通常とは逆のｐｉｎ２６につないでいます。
＋５ＶとＧＮＤのたすきがけ配線をするのと上で作ったフラットケーブルコネクタとＬＥＤボードの２６ｐｉｎフラットケーブルコネクタを中継するためのコネクタ基板です。
以前作った増設コネクタ基板を利用しました。
そこまで用意ができたところでいよいよテストです。
ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３をＵＳＢ接続したＷｉｎｄｏｗｓ７のＢＡＳＩＣ画面です。
とりあえずの出力テストですからダイレクトモードでＯＵＴ命令を実行しました。
たったこれだけです。
ＢＡＳＩＣは実に便利です。
今までの８２Ｃ５５系のボードに合わせるために８ビットのＩ／Ｏアドレスを指定してデータを出力するようにしました。
しかし実際には８２Ｃ５５にはＡポート〜Ｃポートとコントロールワードアドレスの連続した４アドレスしかありませんから８ビットのＩ／Ｏアドレスの下位２ビットのみでＩ／Ｏポートにアクセスするように考えてあります。
ビット表現 １６進表現 アクセスポート
ｘｘｘｘｘｘ００ ｘ０、ｘ４、ｘ８、ｘＣ Ａポート
ｘｘｘｘｘｘ０１ ｘ１、ｘ５、ｘ９、ｘＤ Ｂポート
ｘｘｘｘｘｘ１０ ｘ２、ｘ６、ｘＡ、ｘＥ Ｃポート
ｘｘｘｘｘｘ１１ ｘ３、ｘ７、ｘＢ、ｘＦ コントロールワード
ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３ではＰＯＲＴＢとＰＯＲＴＣしかありませんからＩ／Ｏアドレスとしては１と２を割り当てることになりますがＰＩＣ側のプログラムが少し複雑になります。
どうせ２つだけしかないのですから最下位ビットのみで振り分けるように考えました。
ＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３の場合にはＩ／Ｏアドレスの最下位ビットが０のときにＰＯＲＴＣにアクセスし、最下位ビットが１のときにＰＯＲＴＢにアクセスします。
ですから上の画面のＯＵＴ命令はＰＯＲＴＣに＄ＡＡ（１０１０１０１０）を出力し、ＰＯＲＴＢに＄５５（０１０１０１０１）を出力することになります。
ＰＯＲＴＢは上位４ビットしかありませんから実際には＄５Ｘが出力されることになります。
上の画面の命令を実行したときのＰＩＣＵＳＢ−０３〜ＬＥＤボードの写真です。
ＬＥＤボードの部分のみ拡大しました。
上からＡポート、Ｂポート、Ｃポートで左端がビット７で右端がビット０です。
点灯と消灯が通常の感じとは逆で勘違いをしてしまいそうですが、’１’で消灯、’０’で点灯します。
Ａポートは接続していませんから’ＦＦ’で全部消灯しています。
Ｂポートには実はＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３のＰＯＲＴＣがつながっていてそのビット配列もＬＥＤの通常の並びではありません。
Ｃ６ Ｃ７ Ｃ４ Ｃ５ Ｃ２ Ｃ３ Ｃ０ Ｃ１
になります。
ＰＯＲＴＣには＄ＡＡを出力しましたから奇数ビットが１で偶数ビットが０になります。
０ １ ０ １ ０ １ ０ １
です。
’０’で点灯’１’で消灯ですからそのようになっています。
ちょっと面倒ですねえ。
直感的ではありません。
それはともかくとして、ＰＯＲＴＢです。
ＰＯＲＴＢの上位４ビットがＬＥＤボードのＣポートの下位４ビットにつながっています。
Ｃ３ Ｃ２ Ｃ１ Ｃ０ には
Ｂ５ Ｂ４ Ｂ７ Ｂ６
がつながっています。
ＰＯＲＴＢには＄５５を出力しましたから奇数ビットが０で偶数ビットが１になります。
０ １ ０ １
です。
’０’で点灯’１’で消灯ですからそのようになっています。
なおＰＣ６が点灯していますがこれはＬＥＤボードの２６ｐｉｎコネクタのＰＣ６（ｐｉｎ１１）がＰＩＣＵＳＢＩＯ−０３のＧＮＤ（ｐｉｎ１６）につながっているためです。
１６ｐｉｎコネクタと２６ｐｉｎコネクタの端子配列がぴったり合わないまま接続しているために出力データをＬＥＤで確認するのがちょっと面倒ですがそれでもとにかくＯＵＴ命令の通りにＰＩＣのポート出力が行なわれていることが確かめられたと思います。
今回はとりあえず出力のみをテストしました。
次回はさらに進んで入力のテストも行ないたいと思います。
ＰＩＣ−ＵＳＢＩＯ ｕｓｉｎｇ ＢＡＳＩＣ［第５２回］
２０２２．９．１２ｕｐｌｏａｄ
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