ＰＩＣのプログラム作成手順
ＰＩＣのプログラム作成手順
１．基本的なこと
(1)使えるメモリとサイズ
・プログラムROM １Ｋワード(PIC16C84,PIC16F84))
１０００個までの命令が書けるということ。
ROMライタで書き込む。
・レジスタ ３６バイト(PIC16C84) ６８バイト(PIC16F84)
変数として利用できるメモリで Register Fileとして独立の
エリアが確保されています。
データの扱いはバイト（8ビット）単位なので注意。
・Special Register １６種類
ＰＩＣ全体の動作モードを指定するためのレジスタ類で
独立のRegister Fileとして用意されています。
・EEPROMデータ ６４バイト(PIC16C84,PIC16F84)
電源をOFFしても消えないメモリへデータを書き込めます。
ただし、動作が遅いのと、書き込み回数に制限があるので
一般のプログラム変数としては使えません。
使い方としては、パラメータで覚えておきたいものを書き込ん
でおき、再スタート時にレジスタに呼び出して使うという
使い方になります。
・Configration Bits
プログラムメモリのアドレス2007H番地にある特別なメモリで
PICの基本的な条件を設定します。このメモリはプログラミング
の時だけしか Read/Writeができません。
設定内容は、プログラム保護の有無、電源ON時のRESET条件、
WatchDog Timerの有無、発振子の種類です。
(2)Register Fileの見方とBank(Page)の切替え
PICには汎用のレジスタ以外に、各種の動作モードを設定するための
Special Register と呼ばれるものが用意されています。
PICを動かすにはまずこのSpecial Registerの設定から始めます。
そしてそれらは全て、Register File と呼ぶメモリとして用意されています。
そのRegister Fileは Bank0(Page0)とBank1(Page1)とよぶ２ページに
なっているため、多少アクセスの仕方が面倒です。
つまりRESET後の通常はBank0(Page0)となっているので、Bank1(Page1)
側のレジスタにアクセスするときはBank(Page)の切替えをしてからと
なります。
またBank0(Page0)とBank1(Page1)に同じ物があるときにはどちらでも
同じ様に使えます。
さらに、標準のInclude Fileを使った場合には、下図によるラベルで
アセンブラリストに書くことが出来ます。
【例】Bank(Page)の切替え方
Bank(Page)はSpecial Registerである「STATUS」レジスタの
「RP0」ビットを書き替えることによって切替えます。
BSF STATUS,RP0 ;STATUSレジスタのRP0ビットを１にして
;Bank1(Page1)に切替える
CLRF TRISA ;PORTAをすべて出力モードに設定する
MOVLW 0F0H ;11110000をセット
MOVWF TRISB ;PORTBは上位４ポートを入力に設定
BCF STATUS,RP0 :Bank0(Page0)に戻る
下図にRegister Fileの内容を示します。
(3)プログラムはどこから始まるか
ＰＩＣは電源が入った時自動的に「RESET｣されます。RESETされると
プログラムはアドレス０番地から実行されます。
従って、プログラムの最初は０番地ということになります。
これに対して、プログラムが実行中に「割込み」が許可されていると
この割込みが入った時には、強制的にアドレス４番地にジャンプします。
従って、割込みに関するプログラムは４番地から実行されます。
そこで、普通プログラムを書く時には下記の様にして８番地以降に
実際のプログラムを書くようにします。
ORG 0 ;RESETで０番地から始まる
GOTO MAIN ;0番地はGOTOでMAIN処理へジャンプ
ORG 4 ;割込みで４番地から始まる
GOTO INTERRUPT ;4番地はGOTOでINTR処理にジャンプ
ORG 8 ;8番地を指定
MAIN ---- 以降実際のMAINプログラム
INTR ---- 以降実際の割込み処理部
(4)I/Oポートのプログラミング方法
PIC16C/F84には入出力ポート（I/Oポートという）がAとB全部合わせて
１３ポート用意されています。しかもそれぞれが独立に入力か出力かを
プログラムで決めることが出来ます。
以下に具体的なプログラミング方法を例題で説明します。
①入出力の設定の仕方
入出力はTRISA、TRISBというSpecial Registerで設定します。
この各ビットがPORTAとPORTBの各ポートに対応し、入力：「１」
出力：「０」で指定します。
また電源ON後やRESET後はすべて「入力」として設定されています。
BSF STATUS,RP0 ;STATUSレジスタのRP0ビットを１にして
;Bank1(Page1)に切替える
CLRF TRISA ;PORTAをすべて出力モードに設定する
BSF TRISA,1 ;PORTAのRA1だけを入力にする
MOVLW 0F0H ;11110000をセット
MOVWF TRISB ;PORTBの上位４ポートを入力、下位は
;出力に設定
BCF STATUS,RP0 ;Bank0(Page0)に戻る
②出力の仕方
（PORTBの下位４ポートが出力とします）
BSF PORTB,1 ;PORTBのRB1をHighにセット
BCF PORTB,0 ;PORTBのRB0をLowにセット
MOVLW 0CH ;00001100をロード
MVWF PORTB ;PORTBの下位に1100をセット
;つまりRB0,RB1がLow、RB2,RB3がHigh
CLRF PORTB ;すべてのPORTBのポートをLowにセット
③入力の仕方
（PORTBの上位４ポートが入力とします）
MOVF PORTB,W ;PORTBをWレジスタに入力
MOVWF DATA ;入力したPORTBのデータをDATAに格納
BTFSC POTRB,RB7 ;RB7をテストしLowだったらスキップする
GOTO HIGHWAY ;RB7がHighのときHIGHWAYにジャンプ
??? ;RB7がLowのときにここへスキップする
BTFSS PORTB,RB6 ;RB6をテストしHighだったらスキップする
GOTO LOWWAY ;RB6がLowのときLOWWAYにジャンプする
??? ;RB6がHighのときここにスキップする
【注意】BSF、BCFでポートの出力をする場合
BSF、BCFで出力をするとき例えば、「BSF POTRB,RB0」という命令を
実行すると実際の動作は下記手順で実行されます。
・まずポートBの全ビットをCPUに読み込む
・CPUでビット０に１をセットする演算をする
・演算結果をポートBに出力する
つまり出力する前に入力を実行します。その時、たまたま出力電圧
が低い負荷の場合（トランジスタの直接ドライブの様な場合）には
出力にHighを出していても約0.7V程度にしかならないため、その
ポートを入力するとLowとみなしてしまいます。従って、演算結果
を出力する時にLowとして再セットするため、Highを出力していた
直接関係無いビットが突然 Low となってしまうという誤動作となっ
てしまいます。
これを避けるには、ポートを入力出力混在で使う場合には、MOVWF
命令で常に全ポートを意識して同時に出力してやることが必要です。
出力が中途半端な出力電圧になる心配が無いときは気にしなくても
OKです。
２．プログラムを書く
さて次には実際のプログラムの書き方を説明します。
題材は、ハードウェア編で作ったLED点滅回路を実際に動かすプログラム
とします。
(1)フローチャートの作成
自作ハードウェアに必要な機能を考え、まずは全体のフローチャート
を描いてみます。
【例題】ＬＥＤ点滅プログラム
ＳＴＡＲＴ
↓
PORTの初期設定 Ａ，Ｂとも全て出力
+--→ ↓
| PORT Aに１を出力 ＬＥＤの点灯
| ↓
| 0.5秒間待ち ループ
| ↓
| PORT Aに０を出力 ＬＥＤの消灯
| ↓
| 0.5秒間待ち
|______|
(2)プログラムを書く
次に実際にエディタを使ってプログラムを書きます。
使うエディタに特に制限はありません。高速でプログラムリスト作成
に向いているエディタには下記のようなものがあります。
「MPLAB」というMicroChip Technology社が出している統合開発環境
を使えばエディタも含まれているし、そのまま即アセンブルやデバッグ
もできるので便利です。おまけにフリーソフトです。
但し、Windows環境でしか使えませんが。
・秀丸エディタ（Windows95対応）ＤＯＳ版もあり
Nifty Serve FIBMJ LIB20 （シェアウェア）
・akira32（Windows95対応）
Nifty Serve FWINALL LIB08 （シェアウェア）
(3)プログラムの書き方
・全体の構成は下記のようにすると分かり易いと思います。
ヘッダ部分 CPUチップの種類を指定する
例 LIST P=PIC16F84
includeファイルを定義
いつも共通で使う変数をまとめて定義する
アセンブラに標準で添付されている。
例 INCLUDE "P16F84.INC"
変数定義 変数名をレジスタメモリに割り当てる
例 DATA EQU 0DH
開始番地定義 プログラムのスタート番地を定義する
例 ORG 0 MAIN (main program)
メインプログラム 同じ繰り返しの部分はサブルーチンとする
例 CALL SECTIM
サブルーチン 何回もメインプログラムで使う部分を
サブルーチンとしてまとめる。
例 0.5秒待ちルーチン
(4)プログラムリスト例
ダウンロードし解凍したあと普通のエディタで見て下さい。
ＬＥＤ点滅制御のプログラムリスト
【命令一覧表】便利な道具
PIC16C84/PIC16F84の命令をＡ４用紙１枚の一覧表にまとめたもので
プログラミングするときに便利です。
MS-WORDの文章になっています。解凍後MS-WORDで印刷して
下さい。
命令一覧表
３．アセンブルする
プログラムを書き終わったら次ぎはアセンブル作業です。このアセンブルとは
人間が書いた記号のリストから、機械語に変換し、ROMに書き込めるデータに
変換する作業のことを言います。
(1)開発用ソフトを手に入れる
開発用ソフトはマイクロチップテクノロジー社のｗｗｗからダウンロード
するのが最新版が入手でき、また無料のフリーソフトであることから
最も便利と思います。
現在入手できるものには下記のような開発ツールがあります。
MPLABがバージョンアップされました。
* MPLAB-IDE
* MPASM
ここで MPLAB がWindows上で実行できるエディタ、アセンブラ、
シミュレータを一体化したものですので便利です。
またこれらの説明書は英語版ですが上記からダウンロードできます。
(2)アセンブルする
上記で入手したMPLAB（アセンブラを含む）を使って、書いたプログラム
をアセンブルします。
MPASMの場合には、アセンブラを起動すると設定画面が現れるので、
ＣＰＵの種類と、CASE Sensitiveをオフ、出力フォーマットをINHX8M
に設定します。
このアセンブル結果が”error 0”になるまで繰り返します。
error が出る間はリストに何か間違いがあるということです。根気良く
つぶしましょう。
（例題ではWarning Messageが１個所残りますが気にしなくて大丈夫です）
errorが無くなると自動的にオブジェクトファイル（*.hex）が作成
されます。このファイルがPICのプログラムメモリに書き込むプログラムの
データとなります。
(3)シミュレーションする
アセンブルが”error 0”になったら次はパソコン上でシミュレーション
しながら実際に実行してみます。
このシミュレーションには上記開発ツールの中の”MPSIM”か”MPLAB”
を使います。MPSIMはDOS版ですのでIBM互換機が必要です。
このシミュレーションには結構「コツ」が必要でプログラムを作るより
難しく感じるかも知れません。しかし、実機に実装して動かない時は
手探りになりますから、このシミュレータで走らせて確認した方が早く
動かない原因を発見することが出来ます。
このデバッグの詳細については別章の「MPLABの使い方」を参照して
下さい。
(4)プログラム書き込み
出来あがったオブジェクトファイルを実際のPICのチップに書き込む
ためには、ROMライタと書き込みプログラムが必要になります。
この詳細は別章の「ROMライタの作り方」で詳細に説明しています。
さて次ぎは開発方法の詳細です。
