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| ＵＳＢ接続の時計を作る |
PIC16E1455のブレークアウト基板が出来たので、ＵＳＢ接続の時計を作ってみます。
回路図 ↓ |
「Ｕ＿ＢＡＳＥ」がブレークアウト基板です。ピンの位置も基板と同じです。
秋月電子のＲＴＣモジュール「ＲＴＣ−８５６４ＮＢ」とＬＥＤを１ヶ接続しています。
モジュールとＰＩＣ１６Ｆ１４５５間の接続は、Ｉ２Ｃです。ＲＴＣはクロックとアラームを出力可能です。
ＬＥＤ１ヶが表示部です。輝度はあまり明るくしません。
Ｉ２ＣのプルアップはＲＴＣモジュール内のプルアップ抵抗を使用します。
☆☆☆ ユニバーサル基板で組み付け ☆☆☆
できあがり↓
※ソフトウェア
仕様：
PCに対して、仮想シリアルデバイスとして動作
（Windows側のドライバは、マイクロチップのデモを無加工で使用）
ターミナル（teraterm等）を使用し、時刻の設定、読み出しを行う
周期的にＲＴＣを読み出し、時刻得る。
取得した時刻をモールスコードに変換し、LEDを点滅させる。
開発環境
コンパイラ ＸＣ８ Ｖ１.２
統合開発環境 ＭＰＬＡＢ XＩＤＥ Ｖ１．５１
フレームワーク Microchip Application Libraries v2012-06-15
書き込み器 ＰＩＣＫＩＴ３
ＵＳＢ絡みのソフトウェアはマイクロチップの「Microchip Libraries for Applications」を元にして作っていきます。
CDCデバイスを作りたいので、「Device - CDC - Serial Emulator」を使います。
このサンプルプログラムは、USB−UARTブリッジとして動作するので、このプログラムを移植すると、ブレークアウト基板がUSB−非同期シリアル変換基板になります。
○ 移植について
１６F１４５９用の雛形があるので、これを使います。
○ ＬＶＰについて
USBのＤ＋、Ｄ−信号をＩＣＳＰに使っている都合上、コンフィグレーションレジスタのＬＶＰ設定はＯＮにする必要があります。
「#pragma config LVP = ON 」
○ ACTCONについて
水晶振動子を付けずに、USBコントローラを使用する場合、アクティブクロックチューニングをイネーブルにする必要があります。
普通は、OSCCON = 0xFC;ACTCON = 0x90、と設定するだけで問題無いと思いますが、USBハブを挟んでいる場合、運が悪いとクロックがロックしません。
（ハブが悪いのかもしれませんが、そのようなハブが普通に市販されています）
クロックのロックに失敗した場合、PC側は「不正なデバイスを検出した」と判断し、対象となるUSBポートへのアクセスを停止します。（わりと簡単にあきらめてしまいます）
アクセスが停止するとUSBバスのD＋、D−に有意な波形を送出しなくなるため、以後クロックがロックすることはありえません。
その様なケースを回避するため、一定期間の間にクロックがロック出来なかった場合、USBのプルアップを中止し、少し待ってから再度プルアップする仕掛けを付けています。
このアクションは、PCからは、USBデバイスがいったん外され、再度プラグインされた様に見えます。
待ち時間が少し必要なので、起動が遅くなるキライがありますが、まあ仕方が無いでしょう。
出来上がり usb2uart.zip
ＲＣ４がＴxD、ＲＣ５がＲxDなので、基板のピンは↓の様になっています。
ＵＳＢ→ＵＡＲＴの動作が確認出来たので、その他の部分を作り込んでいきます。
☆☆☆ ｉ２ｃ部分
RTCはI2Cで接続されています。
I2Cのライブラリが、何故かXC8に付いていないので、関数をソースからコンパイルする必要があります。（何故かソースはある。何故かヘッダ”i2c.h”もある）
I2C関係のソースは「C:\Program Files\Microchip\xc8\v1.12\sources\pic18\plib\i2c」にインストールされています。
面倒なので、必要な関数だけを拾って、main.cにコピーしました。
RTCアクセスに必要なｉ２ｃの関数は、以下の９つです
unsigned char ReadI2C( void );
signed char WriteI2C( unsigned char );
void IdleI2C( void );
void OpenI2C( unsigned char , unsigned char );
void StopI2C( void );
void AckI2C( void );
void NotAckI2C( void );
void StartI2C( void );
void RestartI2C(void);
☆☆☆ 仮想シリアルポート部分
シリアルエミュレータでは、USBからデータを受信すると、そのデータをEUSARTの送信バッファに書き込んでいます。
また、EUSARTの受信バッファに有意なデータが有れば、そのデータを読み出して、PCに向けて送出しています。
今回は、送信と受信のリングバッファを作り、リングバッファを仲介してデータを送受信します。
☆☆☆ コマンド パーサ
簡単なパーサで、ターミナルからの入力処理をします。
PCのターミナルから送られたコマンドに応答して、アクションを起こします。
最初に入力された１文字がコマンド、続く文字列をパラメータとして扱います。
リターンキーを検出すると、コマンドとパラメータの解析を行い、コマンドに従ってアクションを起こします。
○時刻をセットするコマンド 「s」
ｅｘ..
２０１３年７月２６日午前９時１４分００秒 （時間は２４時間制、曜日は未使用）
s 130726091400 (enter)
○時刻を表示するコマンド 「t」
ex.
t (enter)
○入力した文字列を表示するコマンド「e」 （送受信確認用）
ex.
e 12345678 (enter)
○モールス信号で時刻表示を開始するコマンド 「d」
ex.
d (enter)
☆☆☆ ＬＥＤ表示
一定間隔でＲＴＣを読み出し、時刻をモールス信号で表示します。
モールス信号自体は可変長ですが、数字に限れば５音の固定長です。
下記のパターンでテーブルを作り、数字をビットパターンに変換します。
０＝ 長長長長長
１＝ 短長長長長
２＝ 短短長長長
３＝ 短短短長長
４＝ 短短短短長
５＝ 短短短短短
６＝ 長短短短短
７＝ 長長短短短
８＝ 長長長短短
９＝ 長長長長短
ＲＴＣから読み出した時刻に対応するビットパターンをテーブルから拾って、左シフトしながら、長点と短点を送出します。
ビット４が１であれば長点、０であれば短点です。
ソースファイル↓
USB_CLOCK.zip
書き込みツール
ＩＣＳＰで書き込みを行うために、PICKIT3とモジュールを接続するケーブルが必要です。
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部品
６ピンヘッダ
ｕｓｂミニｂコネクタ オス （ハンダ付けタイプ）
配線材 少々
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結線表
６ピンヘッダ（ｐｉｃｋｉｔ側） ＵＳＢミニＢコネクタ
１ ＶＰＰ ４
２ ＶＤＤ １
３ ＧＮＤ ５
４ ＩＣＳＰ＿ＤＡＴ ３
５ ＩＣＳＰ＿ＣＬＫ ２
６ ＮＣ
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↓ こんな風。ケーブルは短めに。
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ＵＳＢミニＢコネクタは、共立エレショップで扱っている「ＵＳＢ−３２ＢＰ」です。
千石電商やオヤイデ電気で販売されている物も、たぶん同じ物だと思います。
中国製というだけで、メーカ−は不明、かつ、データシート無しというとても怪しい部品です。
プラスチックのカバーは、一度付けると、外すことが出来ないので、結線して動作確認が済むまでカバーを付けない方が良いでしょう。
※書き込み時の注意
ＬＶＰモードで書き込みます。書き込みツールもＬＶＰをイネーブルに設定する必要があります。
書き込み時はＰＩＣＫＩＴ３からパワーを供給します。供給する電圧は３.３Ｖ程度とします。
☆☆☆ 感想
USBから給電するので、ACアダプタ不要なのがいいですね。
セルフパワーのハブを使えば、PCの電源を落としても給電が継続します。
モールス信号の光表示は、最初はたぶん読めません。
３日程度すると、目が慣れて読める様になります。
暗闇で時間を知る手段としては、実用性が無いこともありません。
私は乱視が強いので、メガネ無しでは時計の文字盤が読めないのですが、この時計ならば離れていても読むことができます。
（ 因みに７ｓｅｇＬＥＤの時計は、乱視があると暗闇ではボケボケになって全く判読できません。）
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