電子工作室

CCPの使い方

【CCP】

CCP(Capture/Compare/PWM)は、16ビットのCCPRレジスタを使って、Capture、
Compare、PWM Duty Cycleの３つの機能を果たすようにしたものです。
　（PWM：Pulse Width Modulation)
いずれもタイマー１とタイマー３と連動して機能を実現しています。
これら３つの機能により内部ハードウェア構成が変わります。

PIC18Fxxxxシリーズには、このCCPモジュールが２組内蔵されていますが、２つの
使い方は下記のように制限されます。

機能の組合せ制限タイマーの組合せ

両方ともCapture機能 ○ タイマー１、タイマー３どちらとの組合せも自由

両方ともCompare機能 ○ タイマー１、タイマー３どちらとの組合せも自由
Special Event Triggerでどちらをリセットするかは選択

Capture機能とCompare機能 ○ どちらの機能も自由に指定可能
タイマー１、タイマー３どちらとの組合せも自由
Special Event Triggerでどちらをリセットするかは選択

両方ともPWM機能 ○ タイマー２と連動

Capture機能とPWM機能 × PWMと他との組合せは不可

Compare機能とPWM機能 ×

【CCPｘCONレジスタ】

CCPの機能を設定するためのレジスタは「CCP1CONレジスタ」と「CCP2CON
レジスタ」となります。
両者の内容は全く同じで２つのCCPモジュールに対応しています。
下位４ビットでCCPモジュールの動作モードを設定します。

【Capture機能】

Capture機能を設定した場合のCCPモジュールの内部構成は、下図のように
なります。
CCPR1H、CCPR1L　と　CCPR2H、CCPR2LがCCPのレジスタで、外部ピンからの
パルスが入力した瞬間に、その時のタイマー１かタイマー３の値をこれらのレジスタ
にコピーします。つまりストップウォッチと同じ機能を果たします。
入力パルスの条件が指定でき、エッジの立上り、立下りと回数が指定できます。
またタイマー１とタイマー３のどちらをコピーするかもCCP1,2それぞれ独立に指定
できます。このコピーと同時に割込みも発生します。

《使い方テクニック》
　このCapture機能を使って、CCP1,2でパルスの立上りと立下りのそれぞれを
　Capureすると、その値の差からパルスの幅を測定することができます。
　タイマーはクロックの１／４の速度でカウントアップしているので、この時間を
　最小単位にして測ることができます。

【Compare機能】

Compareモードに設定した場合のCCPモジュールの構成は下図のようになります。
CCPRレジスタに設定した値と、タイマー１またはタイマー３の値を常時比較していて
同じになったら割込みを発生すると同時に、下記のような機能のいずれかを実行します。
どれを実行するかはCCPｘCONレジスタの設定により決まります。
　(1) 出力ピンの０、１を反転する。
　(2) 出力ピンをLowにする。
　(3) 出力ピンをHighにする。
　(4) Special Event Triggerとして、タイマー１またはタイマー３をクリアする。
　　　同時に、A.D変換モジュールをスタートさせる。

【PWM機能】

PWMモードにしたときのCCPの内部構成は下図のようになります。
全体が大きく２つのブロックに別れ、上側のブロックは、デューティ比を決める
値の設定を行い、下側は、繰返し周期を決める設定を行います。

全体の動作は、まず、TMR2とプリスケーラで構成されたタイマー２がシステム
クロックで常時カウントアップ動作をしています。
このタイマー２の値と、下側のPR2レジスタに設定された値が常時周期コンパレータ
で比較されていて、同じになった時点でタイマー２がクリアされると同時に、出力
フリップフロップがセットされ出力がHighとなります。　これで下図のように毎回の
周期の始めで出力が一旦Highとなります。
次に、CCPRｘLレジスタにCCPｘCONレジスタの２ビットを追加した１０ビットで、
デューティを設定します。
この値は毎回のタイマー２のクリアのタイミングでCCPRxHにコピーされ、その値と
タイマー２の値が常時デューティコンパレータで比較されます。
ここで、値が一致した時点で、出力フリップフロップがリセットされ出力がLowに
なります。
従って、CCPRｘLに設定した値が、PR2に設定した値より小さければ、周期の
途中で出力ピンがHighからLowに変わることになります。
これであるデューティ比の連続パルスが出力されることになります。

ここで、実際の周波数とデューティの値は下記式で求めることができます。
　《周期の求め方》
　　　Cycle = (CCPRｘL：CCPxCON<5:4>）×Tosc×TMR2プリスケール値

　　実際にクロックが40MHzの時に求めた値の例は下表のようになります。
　この結果から１０ビットの分解能の時は、39kHzが最高周期ということになります。

PWM周波数(kHz) 2.44 9.77 39.06 156.25 312.50 416.67

タイマー２
プリスケール値 16 4 1 1 1 1

PR2の値 FF FF FF 3F 1F 17

最大分解能(ビット) 10 10 10 8 7 6.58

【PWM設定手順】

実際にCCPをPWMモードで動かす時には、下記ステップで設定します。

(1) PR2レジスタに設定する値でPWM周期を設定する。

(2) 必要なデューティとなる値をCCPRxLレジスタとCCPxCONレジスタの
　　２ビットに設定する。
(3) CCPｘの出力を可能にするため、ポートのTRISレジスタで出力モード
　　にする。
(4) タイマー２のTMR2レジスタに初期値を、T2CONレジスタに動作モードを
　　設定する。
(5) CCPｘCONレジスタでPWMモードに設定する。

【CCP用C言語ライブラリ】

CCS社のPCHコンパイラに用意されているCCPモジュール用の組込み関数は
下表のようになっています。

組込み関数書式機能内容

setup_ccp1(mode)
setup_ccp2(mode)

CCPの動作モードを初期設定します。
modeには下記の値を指定します。
　CCP_OFF 0
　CCP_CAPTURE_FE、　　　　　　CCP_CAPTURE_RE
　CCP_CAPTURE_DIV_4、　　　　CCP_CAPTURE_DIV_16
　CCP_COMPARE_SET_ON_MATCH
　CCP_COMPARE_CLR_ON_MATCH
　CCP_COMPARE_INT
　CCP_COMPARE_INT_AND_TOGGLE
　CCP_COMPARE_RESET_TIMER
　CCP_PWM
　CCP_PWM_PLUS_1、　　　CCP_PWM_PLUS_2
　CCP_PWM_PLUS_3、　　　CCP_USE_TIMER3

set_pwm1_duty(value)
set_pwm2_duty(value)

デューティ値をデューティカウンタに設定します。
valueのデータ型によって８ビットモードと
１０ビットの高解像度モードを自動切替しています。
　　int型　　→　８ビットモード
　　long型　→　１０ビットモード

setup_timer_2(mode,
　 period, postscale)
タイマ２の設定でperiodを設定することでパルスの周期を設定する。
modeは下記値を取る
　プリスケール値設定とスタート制御
　T2_DISABLED　　T2_DIV_BY_1　　T2_DIV_BY_4　　T2_DIV_BY_16

periodは８ビット値で００からＦＦまでのバイナリ値。
前項の表のＰＲ２値を参照。

postscaleは1-16の値で、何回タイマーがリセットされたら割込みを
発生するかを指定します。これは通常は「１」としておきます。

CCP_1
CCP_2

CCPのカウンター（CCPRｘH,Lレジスタ）の、アクセス用の変数です。
但し１６ビットなのでlongで扱う必要があります。

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組込み関数書式	機能内容
setup_ccp1(mode) setup_ccp2(mode)	CCPの動作モードを初期設定します。 modeには下記の値を指定します。　CCP_OFF 0 　CCP_CAPTURE_FE、　　　　　　CCP_CAPTURE_RE 　CCP_CAPTURE_DIV_4、　　　　CCP_CAPTURE_DIV_16 　CCP_COMPARE_SET_ON_MATCH 　CCP_COMPARE_CLR_ON_MATCH 　CCP_COMPARE_INT 　CCP_COMPARE_INT_AND_TOGGLE 　CCP_COMPARE_RESET_TIMER 　CCP_PWM 　CCP_PWM_PLUS_1、　　　CCP_PWM_PLUS_2 　CCP_PWM_PLUS_3、　　　CCP_USE_TIMER3
set_pwm1_duty(value) set_pwm2_duty(value)	デューティ値をデューティカウンタに設定します。 valueのデータ型によって８ビットモードと１０ビットの高解像度モードを自動切替しています。　　int型　　→　８ビットモード　　long型　→　１０ビットモード
setup_timer_2(mode, 　 period, postscale)	タイマ２の設定でperiodを設定することでパルスの周期を設定する。 modeは下記値を取る　プリスケール値設定とスタート制御　T2_DISABLED　　T2_DIV_BY_1　　T2_DIV_BY_4　　T2_DIV_BY_16 periodは８ビット値で００からＦＦまでのバイナリ値。前項の表のＰＲ２値を参照。 postscaleは1-16の値で、何回タイマーがリセットされたら割込みを発生するかを指定します。これは通常は「１」としておきます。
CCP_1 CCP_2	CCPのカウンター（CCPRｘH,Lレジスタ）の、アクセス用の変数です。但し１６ビットなのでlongで扱う必要があります。

機能の組合せ	制限	タイマーの組合せ
両方ともCapture機能	○	タイマー１、タイマー３どちらとの組合せも自由
両方ともCompare機能	○	タイマー１、タイマー３どちらとの組合せも自由 Special Event Triggerでどちらをリセットするかは選択
Capture機能とCompare機能	○	どちらの機能も自由に指定可能タイマー１、タイマー３どちらとの組合せも自由 Special Event Triggerでどちらをリセットするかは選択
両方ともPWM機能	○	タイマー２と連動
Capture機能とPWM機能	×	PWMと他との組合せは不可
Compare機能とPWM機能	×	PWMと他との組合せは不可

PWM周波数(kHz)	2.44	9.77	39.06	156.25	312.50	416.67
タイマー２プリスケール値	16	4	1	1	1	1
PR2の値	FF	FF	FF	3F	1F	17
最大分解能(ビット)	10	10	10	8	7	6.58