[はじめに]
多くの情報を表示する場合には一般にダイナミック表示を行ないます。ＦＡＱの「
ダイナミック動作とスタティック(Dynamic Operation and Static)」も参照ください。
ここでは、ＦＡＱの「
ＬＥＤのドライブ方法」の「ＬＥＤのマトリクス接続の例」に掲載された回路を対象にしたダイナミック表示方法について説明します。
ＬＥＤは以下の表に示すポート構成によりグループを選択、その中から対象を選択します。
[表示のしかた]
ここではＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８、Ｌ９〜Ｌ１２、Ｌ１３〜Ｌ１６の４つのＬＥＤから構成された４つのグループに分けて表示することにします。P44〜P47で点灯したいＬＥＤのグループに対応したポートに０それ以外は１に設定、表示したいＬＥＤをP40〜P43で指定することで表示を行ないます。下図の表示のしかたに示すようにP44から順にP45、P46、P47、またP44と０を設定してポートからロウレベルを出力します。これに合わせて、P40〜P43に対応したＬＥＤの点灯パターンを出力します。
表示は２．５ｍ秒で切り替え、１０ｍ秒（１００Ｈｚ）で全てのＬＥＤの点灯を完了するものとします。このために、システム・クロックとして高速内蔵発振器の８ＭＨｚを１／２分周した４ＭＨｚを使用します。これを１／６４分周したクロックで８ビット・タイマを駆動し、１／１５６分周することで約４００Ｈｚのインターバル割り込みを発生させます。このインターバル割り込みの中で表示を切り替えます。
[プログラム例１]
ここではアセンブラ言語で記述したプログラム例を示します。C言語記述についてはプログラム例２で説明します。
表示の指定は、点灯するＬＥＤに対応した２つ（LEDSTATUS1とLEDSTATUS2）の８ビットの変数（ＬＥＤステータス）を準備して、そこに表示データを設定しておきます。タイマ割り込み処理では、点灯したいＬＥＤに対応したビットから４個のＬＥＤに対応したデータを抽出します。そのデータと表示グループの指定データを組み合わせてポート４に出力することでＬＥＤを点灯します。これを4回繰り返すことで完全な表示となります。
・表示データの作成
ＬＥＤステータスの情報を４つのグループに分けて点灯するため、何回目の表示かの情報を元にＬＥＤステータスから表示データパターンを抽出します。ここでは、どのグループかの情報をXレジスタ、どのＬＥＤかの情報をAレジスタで作成し、２つを合成して表示データを作ります。処理時間を短くするために、グループを示す情報と、その中の点灯するLEDの情報を並行して処理し、最後に結合します。下記のプログラム例では、主にXレジスタでグループの選択情報、Aレジスタでグループ中の点灯するＬＥＤの情報を処理しています。
DATWORK DSEG SADDR
NEXTDATA: DS 1 ; 次の表示データ格納用
LEDSTATUS1: DS 1 ; LED1〜8の点灯情報（１で点灯）
LEDSTATUS2: DS 1 ; LED9〜16の点灯情報（１で点灯）
COUNT: DS 1 ; 何回目の表示か（0−3）
GETLED:
MOV A,LEDSTATUS1 ; LED1〜8のステータスを読み出す
MOV X,#11101111b ; LED1〜4の選択信号
BF COUNT.1,$NEXT1 ; LED1〜8の表示なら次へ
MOV A,LEDSTATUS2 ; そうでなければLED9〜16を
MOV X,#10111111b ; LED９〜12の選択信号
NEXT1:
BF COUNT.0,$NEXT2 ; LED1〜4/9〜12なら分岐
ROR A,1 ; 有効LEDビットを下位４ビットに
ROR A,1
ROR A,1
ROR A,1
XCH A,X ; グループ選択信号をAレジスタへ
ROL A,1 ; 選択信号を次のグループに
XCH A,X ; A:LEDステータス、X:グループ情報
NEXT2:
OR A,#11110000b ; グループ情報をマスク
AND A,X ; 表示データを合成
MOV NEXTDATA,A ; 次の表示データを保存
RET
・データの表示（タイマ割り込み処理）
２．５ｍ秒ごとの割り込みでＬＥＤをグループごとに点灯させます。表示するためのデータ生成は上記のサブルーチンを用いています。
ここでは、まず表示を消したあとで、前回計算しておいたデータをポートに出力することで表示を行ないます。その後、次のグループの選択し、その表示データを準備します。
前回計算しておいたデータを使用するのはできるだけ時間のばらつきの影響をなくすためです。
TMH1INT:
PUSH AX
MOV A,NEXTDATA ; 表示データ情報を読み出す。
MOV P4,#11110000b ; LEDを全て消灯
MOV P4,A ; 新しいデータを表示
INC COUNT ; 次のグループを選択
MOV A,#00000011b ; 表示グループ数のマスク
AND A,COUNT ; 全ての桁が終了していれば
MOV COUNT,A ; 次のグループをセット
CALL !GETLED ; 次の表示データを作成
：
ここに他に必要な処理を記述する
：
POP AX
DUMMY: RETI ; 割り込み処理終了
・初期化処理
初期化処理では、スタックポインタの設定、電源の立ち上がり待ち、メモリや使用する内蔵周辺のハードウェアを初期化します。その後にタイマを起動し、割り込みのマスクを解除し、その後は他の処理を行ないます。タイマ割り込みが発生すると、ＬＥＤ表示を開始します。
なお、リセット・ベクタや割り込みベクタは以下のようにしておきます。ここで、使用しない割り込みには何もしないでRETI命令で戻るためのダミーのベクタを設定しておきます。
RSTVECT CSEG AT 0
DW START ;00:リセットスタート処理のベクタ
DW DUMMY ;02:
DW DUMMY ;04:
DW DUMMY ;06:INTLVI
DW DUMMY ;08:INTP0
DW DUMMY ;0A:INTP1
DW TMH1INT ;0C:INTTMH1
DW DUMMY ;0E:INTTM000
DW DUMMY ;10:INTTM010
DW DUMMY ;12:INTAD
CSEG
START: MOVW AX,#STACKP
MOVW SP,AX
CALL !POWERON ; 電源の立ち上がりを待つ
CALL !INITIO ; ハードの初期化
CALL !INITRAM ; RAMの初期化
：
：
SET1 TMHE1 ; タイマをスタート
CLR1 TMMKH1 ; タイマ割り込みマスク解除
EI
：
ここには他にやりたい処理を記述する。
：
;
; 電源の立ち上がり待ち（２．７Ｖ以上になるのを待つ）
;
POWERON:
DI
MOV LVIS,#00000111b ; VLI=2.7V
MOV LVIM,#10000000b ; 低電圧検出開始
MOV PCC,#00 ; CPU clock is fx/4
MOV WDTM,#01110000b ; ＷＤＴを停止
SET1 LSRSTOP ; 低速発振器停止
MOV A,#50
PONLOOP:
DEC A
BNZ $PONLOOP ; 0.2m秒待つ
PONLOOP2:
BT LVIF,$PONLOOP2 ; 電圧が2.7V以上まで待つ
MOV PPCC,#01 ; CPU clock is fx/2
RET
;
; ＲＡＭの初期化
;
INITRAM:
MOV COUNT,#3
MOV LEDSTATUS1,#0
MOV LEDSTATUS2,#0
MOV NEXTDATA,#11110000b
RET
;
; タイマＨ１やポート４等ハードウェアの初期設定
;
INITIO:
MOV P4,#11110000b ; 初期値（ＬＥＤ全消灯）
MOV PM4,#00 ; ポート４は全て出力に
MOV TMHMD1,#00110000b ; タイマモード設定
; |||++----- インターバルタイマモード
; +++------- カウントクロックfXP/64
MOV CMP01,#155 ; インターバル時間を設定
MOV IF0,#00 ; 割り込みクリア
：
ここには他で必要な初期化処理を記述する
：
RET
[プログラム例２]
ここではC言語で記述したLED表示プログラム例について説明します。この例では、表示パターンを約１秒ごとに＋１するような処理も追加しています。
・宣言部分
このプログラムでは内蔵周辺Ｉ／Ｏの操作以外に、割り込み制御を行なうので、プログラムの先頭で以下のような#pragma指令の宣言を行ないます。割り込み処理を行なう関数としてはGETLEDをプロトタイプ宣言しています。
コーヒーブレーク
７８Ｋシリーズ用のＣ言語では標準的なＣ言語に対して組み込み用途で使用するために機能が拡張されています。この拡張機能を使用するためには宣言が必要となります。主な宣言としては、ここで使用している内蔵周辺Ｉ／Ｏをキーワードとして使用するための「#pragma SFR」、ＣＰＵのもついくつかの命令をＣ言語で使用するための「#pragma EI」や「#pragma NOP」等の指定、ＣＰＵのベクタ割り込み（ここではINTTMH1）と実際の処理関数（ここではGETLED）を結びつけるための「#pragma INTERRUPT INTTMH1 GETLED」があります。
|
それ以外ではハードウェアの初期化を行なうためのhdwinitもプロトタイプ宣言しています。
変数としてはLEDSTATUSが点灯するＬＥＤの情報で、ここでは１６ビットの変数として処理しています。SECTIMERは１秒の時間をカウントするために使用します。NEXTDATAやCOUNTはアセンブラ記述のプログラムと同じ意味で使用しています。
#pragma SFR
#pragma EI
#pragma DI
#pragma NOP
#pragma INTERRUPT INTTMH1 GETLED
unsigned int LEDSTATUS,SECTIMER;
unsigned char NEXTDATA,COUNT;
__interrupt void GETLED(void);
void hdwinit(void);
・初期化処理部
７８ＫのＣ言語では内蔵周辺Ｉ／Ｏの初期化処理をプログラム本体の実行開始前に実行できるようになっています。そのために、専用の関数（hdwinit）が予約されています。早目に実行させたい内容はhdwinit関数に記述します。
コーヒーブレーク
７８ＫのAll Flashマイコンでは、ＣＰＵが起動するとオプションバイトの確認によるハードウェア構成の決定が行なわれます。その後にリセット・ベクタ（０番地と１番地）に格納されているアドレスから実行がスタートします。アセンブラ記述のプログラムでは、リセット・ベクタもプログラムとして記述しますが、C言語記述の場合にはスタートアップ・ルーチンがスタートします。スタートアップ・ルーチンについてはＦＡＱの「最初に実行する内容について」を参照してください。
スタートアップ・ルーチンがスタックポインターの設定やCのプログラムを実行するために必要な処理を行ないます。その中にhdwinit関数の呼び出しが含まれています。一連の処理が完了したら、スタートアップ・ルーチンはC言語で記述されたmain関数を呼び出すことで、C言語記述のプログラムを実行します。
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以下に示すhdwinit関数では、ウォッチドッグタイマを停止した後で、低電圧検出機能を用いて、電源電圧の立ち上がりを待っています。低電圧検出機能は起動してから0.2ｍ秒待たないと、正常な結果が得られないので、そこはソフトウェア・タイマで待ちます。電源電圧が２．７Ｖ以上になったら、ＣＰＵの動作クロックを４ＭＨｚに設定して使用するポートやタイマ等の初期化を行っています。
void hdwinit(void){
unsigned char work1;
LVIS = 0b00000111; /* select VLI=2.7V */
LVIM = 0b10000000; /* Start VLI detection */
PCC = 0x00; /* CPU clock is fx/4 */
WDTM = 0b01110000; /* Stop WDT */
LSRSTOP = 1; /* Stop Low speed OSC */
/*
wait for 0.2m秒
*/
for (work1 = 0; work1 < 10; work1++){
NOP();
}
while ( LVIF ){
NOP();
} /* wait VDD > 2.7V */
PPCC = 0b00000001; /* CPU clock is fx/2 */
P4 = 0b11110000; /* Clear All LED */
PM4 = 0x00; /* Port 4 is Output */
TMHMD1 = 0b00110000; /* set interval timer mode */
CMP01 = 155; /* Interval = 2.5m秒 */
IF0 = 0x00;
}
・本体処理部
main関数では、各種の変数に初期値を設定します。その後は、タイマを起動して、１秒の時間をカウントする変数（SECTIMER）が０になるのを待ちます。1秒経過したら、表示データ（LEDSTATUS）の値を＋１します。変数SECTIMERはmain関数と割り込み関数の両方から書き込まれるので、本来は排他制御を行なうことが考えられます。しかし、ここでは、割り込み間隔（２．５ｍ秒）以内に処理は完了してしまうことから排他制御（この場合には割り込みの禁止／許可）は行いません。
void main(void){
COUNT = 3;
NEXTDATA = 0b1111000;
LEDSTATUS = 1;
SECTIMER = 400;
TMHE1 = 1;
TMMKH1 = 0;
EI();
while(1){
while(SECTIMER){
NOP();
}
SECTIMER = 400;
LEDSTATUS++;
}
}
・割り込み処理部
タイマＨ１による２．５ｍ秒ごとの割り込みにより起動され、実行されます。そのため、関数の頭で割り込み処理関数であることを示す「__interrupt」が宣言されています。これ以外は通常の引数や戻り値をもたない関数と同じです。
処理の殆どは表示のためのポートに出力するデータパターンの生成です。これは２つの処理から構成されています。一つは、表示するグループに対応したグループの選択信号を生成です。これはswitch文により、変数COUNTに応じた値をNEXTDADAにセットすることにより実現しています。２つ目は、表示データの抽出です。これは表示したいデータ（LEDSTATUS）を必要な回数だけ右シフトして、下位４ビット以外はマスクすることで実現しています。このようにして得られた２つのデータを結合して、次の表示のためのデータパターンとします。
その他の処理としては、最初に前回作成したデータパターンを実際にポートに出力や、次回のための表示グループの更新や１秒を得るためのカウントです。
__interrupt void GETLED(void){
unsigned int work1;
unsigned char work2;
P4 = 0b11110000; /* Clear LED */
P4 = NEXTDATA; /* Turn on specified LED */
work1 = COUNT; /* Get Display Group Number */
switch(work1){
case 0:
NEXTDATA = 0b11100000;
break;
case 1:
NEXTDATA = 0b11010000;
break;
case 2:
NEXTDATA = 0b10110000;
break;
case 3:
NEXTDATA = 0b01110000;
}
work1 *= 4;
work2 = LEDSTATUS >> work1;
work2 &= 0b00001111;
work1 = (unsigned char) work2;
NEXTDATA |= work1;
COUNT = (COUNT+1) & 0b00000011;
SECTIMER--;
}
(2006/04)
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