PIC18F14K50の基本動作から応用プログラムまでを学びます。

18F14K50のMaster Synchronous Serial Port (MSSP) を使うと周辺機器と簡単にシリアル通信を行うことができます。MSSPは、SPIとI2Cという２種類の方式をサポートしていまが、ここでは、I2Cを利用したEEPROMとのインターフェースだけを取り上げます。このため、I2C マスターモードが対象です。

高低２レベルの優先度を使用するI2C に関連するレジスターを一覧で説明します。

I2Cのプログラム例

64KbitsEEPROMメモリ24LC64に読み書きするプログラムを作成しました。読み出したデータの表示や書込みデータ値を指示するのにUARTの入出力を利用しています。PICkit2をUARTツールとして接続し制御している画面を示します。

＜回路図＞

＜プログラム＞

/***************************************************************
 *    I2C シリアルEEPROM(24LC64)をUART経由で読書テスト
 *     コマンド例  R0000\r\n   ：0000番地から64番地分を16進表示　
 *                 R\r\n       ：現番地から64番地分を16進表示　
 *                 W00A0 33\r\n：00A0番地に33を書込み
 * 　
 *    OSC  内部クロック  4MHz   Language: MPLABX XC8
 *    Target: PIC18F14K50
 * Copyright (c) 2014 iwamoto All Rights Reserved
 ***************************************************************/

#include <xc.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

#define _XTAL_FREQ 4000000      // XTAL_FREQ　は4MHz

// -------------- I2C関連定義 --------------
// 各シーケンスの終了を待って復帰
// I2C特殊 condition
#define i2c_Idle()     while ((SSPCON2 & 0x1F) | (SSPSTATbits.R_W))
#define i2c_Start()    SSPCON2bits.SEN=1;while(SSPCON2bits.SEN)
#define i2c_Stop()     SSPCON2bits.PEN=1;while(SSPCON2bits.PEN)
#define i2c_Restart()  SSPCON2bits.RSEN=1;while(SSPCON2bits.RSEN)
#define i2c_Ack()      SSPCON2bits.ACKDT=0;SSPCON2bits.ACKEN=1;while(SSPCON2bits.ACKEN)
#define i2c_NAck()     SSPCON2bits.ACKDT=1;SSPCON2bits.ACKEN=1;while(SSPCON2bits.ACKEN)

#define BuffMax  20        // UART Rx暫定バッファMAX容量

// -------------- プロトタイプ --------------------------
char i2c_Write(char data);
char i2c_Read( void );
char i2c_EEPRomRead( int addr );
void i2c_EEPRomWrite( int addr, char data);

void ReadMem(void);        // 「R」Cmdの処理
void WriteMem(void);       // 「W」Cmdの処理

//-------------- コンフィグレーション ------------------------
#pragma config FOSC = IRC        //  内部クロック
#pragma config USBDIV = OFF, CPUDIV = NOCLKDIV
#pragma config IESO  = OFF, FCMEN = OFF, PLLEN  = ON
#pragma config BORV  = 30,  BOREN = OFF, PWRTEN = OFF
#pragma config WDTPS = 32768, WDTEN = OFF
#pragma config MCLRE = OFF, HFOFST = OFF, XINST  = OFF
#pragma config BBSIZ = OFF, LVP    = OFF, STVREN = ON
#pragma config CP1   = OFF, CP0  = OFF, CPD  = OFF, CPB  = OFF
#pragma config WRT1  = OFF, WRT0 = OFF, WRTB = OFF, WRTC = OFF
#pragma config EBTR1 = OFF, EBTR0 = OFF, EBTRB  = OFF
//
// -------------- 共通変数 定数 -----------------------------
int memadd = 0;          // EEPROM読み書きアドレス

char TempBuf[BuffMax];   // UART Rx暫定バッファ
char PtrBuf = 0;         // UART Rx読込みポインタ
char RxBuf[BuffMax];     // UART Rx受信バッファ
char RxSize = 0;         // UART Rx受信文字数

//----------------------高優先割込み------------------------
void interrupt Hi_Isr(void){
    char RxData;
    if(PIR1bits.RCIF){                    // ------- UART (PC）からの受信
        if(RCSTA1bits.OERR){                        // Overrunエラーなら
            RCSTA1bits.CREN=0;                      //   エラークリア
            RCSTA1bits.CREN=1;                      //   再度UARTをON
        }else{
            RxData = RCREG;                         // 割込フラッグクリア
            TempBuf[PtrBuf++] = RxData;             // データ格納
            if(RxData == 0x0A){                     // コマンド終了か
                memcpy(RxBuf, TempBuf, PtrBuf);     //   バッファコピー
                RxSize = PtrBuf;                    //   受信バイト数保存
                PtrBuf = 0;                         //   ポインタリセット
            }
            if(PtrBuf >= BuffMax) PtrBuf = 0;       // 容量超えはすべて廃棄
        }
    }    // UART RxIF}
}

//****** メイン関数   ************************
void main(void){
    OSCCON = 0b01010010;   //  内部クロック4Mhz
    PORTA = 0x00;
    PORTB = 0x00;
    PORTC = 0x00;
    TRISA = 0b11111111;                 //PortA すべて入力
    TRISB = 0b11111111;                 //PortB すべて入力
    TRISC = 0b11111111;                 //PortC すべて入力
    ANSEL  = 0b00000000;                //すべてデジタル
    ANSELH = 0b00000000;

// I2Cモジュールを初期化 ---------------------------------------------
    SSPCON1 = 0b00001000;               // I2C Master modeにする
    SSPCON2 = 0x00;                     // PowerOn初期値にする
    SSPSTAT = 0b10000000;               // スルーレート制御はOff @100k
    SSPADD  = 9;                        // クロックの設定    100k@4MHz
    SSPCON1bits.SSPEN = 1;              // SSP 有効にする

// UARTを初期化 --------------------------------------------------
    RCSTA   = 0b10010000;               // UART送受信を有効
    TXSTA   = 0b00100100;               // 8Bit非同期送受信
    BAUDCON = 0b00001000;               // HI-16Bitボーレート
    SPBRGH  = 0;                        // 9600
    SPBRG   = 103;
    IPR1bits.RCIP = 1;                  // 受信高優先割込
    PIE1bits.RCIE = 1;                  // 受信割込み許可
    RCONbits.IPEN=1;                    // ２段階の割込みに設定
    INTCONbits.GIEH=1;                  // 高優先割込みを許可
    INTCONbits.GIEL=0;                  // 低優先割込みを禁止
    __delay_ms(100);                    // システム安定までの時間

    // ---------------- 電源ONの開始メッセージ --------------------------
    printf("R[0000] -- Read memory : W[0000],[00] -- Write memory\r\n");
    while(1){
        if(RxSize){                    // コマンドを受信したか
            switch(RxBuf[0]){          // 文字をテストする
                case 'R':              //「R」Cmdの処理
                    ReadMem();         //
                    break;             //
                case 'W':              //「W」Cmdの処理
                    WriteMem();        //
                    break;             //
                default:               // 上記 Cmd以外は、
                    break;             //   受信文字を廃棄
            }
            RxSize=0;
        }
    }
}
/********************** ReadMem **************************
 * [R]コマンドの直後の文字を検査し、
 * 　　Hex文字なら、その文字列をEEPROMのアドレスとする
 * 　　Hex文字でないなら、記録してあるアドレスを使用する
 * 64アドレス分４行表示したら、記録アドレスを更新し、終了
 **********************************************************/
void ReadMem(void){
    char i,mdata,data;
    if(isxdigit(RxBuf[1])){                 //「R」直後がHex文字なら
        memadd = strtol(RxBuf+1, NULL, 16); // 新しいメモリアドレスとする
    }
    for(i=0;i<4;i++){                       // 16番地を1行に、4行分表示
        printf(" %04X",memadd);             // 番地を表示
        for(mdata=0;mdata<16;mdata++){      // 16番地分を横方向に順に表示
            data = i2c_EEPRomRead(memadd + mdata);   // メモリ内容の読出
            printf(" %02X",data);           // データ間のスペース
        }
        printf("\r\n");                     // 1行終了、復帰改行
        memadd += 16;
    }
}

/********************** WriteMem **************************
 * [W]コマンドの直後の文字列をEEPROMのアドレスとする
 * 　　アドレスとスペースで区切られた次のHex文字列を
 *     書込みデータとしEEPROMに書き込む
 **********************************************************/
void WriteMem(void){
    char data;
    char * end;
    memadd = strtol(RxBuf+1, &end, 16);    //「W」直後からアドレス取得
    data = strtol(end+1, NULL, 16);        // 書込みデータ取得
    i2c_EEPRomWrite(memadd, data);         // EEPROMに書込み
}

/********************************************************
 * i2c Library Master Mode Only
 * Target PIC18F14K50
 * 2014/09/27 initial issue
*********************************************************/
char i2c_Write(char data){
    SSPBUF = data;                 // データセット
    PIR1bits.SSPIF = 0;            // 終了フラグクリア
    while(!PIR1bits.SSPIF);        // 送信終了待ち
    return SSPCON2bits.ACKSTAT;    // ACKなら「0」で復帰
}

char i2c_Read( void )
{
  SSPCON2bits.RCEN = 1;            // データ受信を指示
  while ( !SSPSTATbits.BF );       // 8ビット受信の完了を待つ
  return  SSPBUF;                  // 受信データで復帰
}

/**************************************************************
 *    EEPROM(24LC64)から、１バイトを読み込む
 * 　　　チップセレクトは、A0=1,A1=0,A2=0 として
 * 　　　スレーブアドレスは、「A2」
 **************************************************************/
char i2c_EEPRomRead( int addr ){
    char data;
    i2c_Idle();                    // busアイドルの確認
    i2c_Start();                   // Start condition
    i2c_Write(0xA2);               // アドレス送信
    i2c_Write(addr >> 8);          // 制御コード送信
    i2c_Write(addr & 0xFF);        // データ送信
    i2c_Restart();                 // ReStart condition
    i2c_Write(0xA3);               // 制御コード送信
    data=i2c_Read();               // データ送信
    i2c_NAck();
    i2c_Stop();                    // Stop condition
    return data;
}

/**************************************************************
 *    EEPROM(24LC64)に、１バイトを書き込む
 * 　　　チップセレクトは、A0=1,A1=0,A2=0 として
 * 　　　スレーブアドレスは、「A2」
 **************************************************************/
void i2c_EEPRomWrite( int addr, char data ){
    i2c_Idle();                    // busアイドルの確認
    i2c_Start();                   // Start condition
    i2c_Write(0xA2);               // アドレス送信
    i2c_Write(addr >> 8);          // 制御コード送信
    i2c_Write(addr & 0xFF);        // データ送信
    i2c_Write(data);               // データ送信
    i2c_Stop();                    // Stop condition
}

/********************************************************
 * printf を UART で使用するための指定
*********************************************************/
void putch(char data) {
    while( ! TXIF)      // 送信バッファが
    continue;           // 空になるのを待ち
    TXREG = data;       // 送信
}