12bitAD変換

はじめに

12bitAD変換の設定諸々についての記述．マイコンボードはGR-CITRUSとする．ハードウェアマニュアルの参考先はHM ＊.＊.＊と表記する（例：HM 3.3.4ならばハードウェアマニュアルの3.3.4節を参考）．

資料（必需品）
・ RX63Nグループ、RX631グループ ユーザーズマニュアル
・ GR-CITRUS回路図

12bitAD変換の設定

HM 1.5 表1.9より，アナログ値を受け取りたい端子を確認する（例：P40 > AN000）．AD変換の端子は基本的に一括で取り扱う

初期化関数

流れ

1. 端子機能設定
2. ADC停止
3. ADCの設定
4. サンプリングレート
5. ADC開始

"hwsetup.c"

void S12ADC_init(void);

void HardwareSetup(void)
{
	S12ADC_init();
}

/*=================================
 * 関数名 : S12ADC0_init
 * 機能 : AN000の初期化
 * 引数 : なし
 * 戻り値 : なし
 * 備考 : 12bitADC
 * ===============================*/
void S12ADC_init(void)
{
	/*=== プロテクト解除 ===*/
    SYSTEM.PRCR.WORD = 0xA502;
    /*=== SCI0を有効化 ===*/
    MSTP(S12AD) = 0;
    /*=== プロテクト ===*/
    SYSTEM.PRCR.WORD = 0xA500;
    /*=== 端子機能の有効化 ===*/
    PORT4.PMR.BIT.B0 = 1;
    /*=== ピン機能設定 プロテクト解除===*/
    MPC.PWPR.BIT.B0WI = 0;
    MPC.PWPR.BIT.PFSWE = 1;
    /*=== ピン機能設定 P20 > AN000 ===*/
    MPC.P40PFS.BIT.ASEL = 1;
    /*=== ピン機能設定 プロテクト===*/
    MPC.PWPR.BIT.PFSWE = 0;
    MPC.PWPR.BIT.B0WI = 1;
    /*=== ADCストップ ===*/
    S12AD.ADCSR.BIT.ADST = 0;
    /*=== クロック選択 : PCLK/8===*/
    S12AD.ADCSR.BIT.CKS = 0x00;
    /*=== トリガー選択 : 同期式 ===*/
    S12AD.ADCSR.BIT.EXTRG = 1;
    /*=== 割り込み禁止 ===*/
    S12AD.ADCSR.BIT.ADIE = 0;
    /*=== スキャンモード : 連続スキャン ===*/
    S12AD.ADCSR.BIT.ADCS = 1;
    /*=== ADCチャンネル設定 : AN000 ===*/
    S12AD.ADANS0.WORD = 0x0001;
    /*=== 加算モード非選択 ===*/
    S12AD.ADADS0.WORD = 0x0000;
    /*=== ADDRy自動クリア ===*/
    S12AD.ADCER.BIT.ACE = 1;
    /*=== データフォーマット : 右詰め ===*/
    S12AD.ADCER.BIT.ADRFMT = 0;
    /*=== サンプリングレート : 30ns ===*/
    S12AD.ADSSTR01.BIT.SST1 = 30;
    /*=== ADC開始 ===*/
    S12AD.ADCSR.BIT.ADST = 1;
}

"main.c"

# include"iodefine.h"
# include"name.h"
# include"icu_cmt.h"
# include"sci.h"

void main(void)
{
	unsigned char data[2] = {0,1};
	unsigned short S12ADC0_data;

	while(1)
	{
		S12ADC0_data = S12AD.ADDR0;
		data[1] = (S12ADC0_data >> 8) & 0x00FF;
		data[0] = S12ADC0_data & 0x00FF;
		LED = LED_ON;
		Delay(500);
		SCI0_write(data[1]);
		SCI0_write(data[0]);
		LED = LED_OFF;
		Delay(500);

	}

}

詳細

初期化関数

1. 端子機能設定

SYSTEM.PRCR.WORD = 0xA502;

プロテクト解除
HM 13.1.1より，保護するレジスタへの書き込み許可を選択する．PRCRは16bit構成で以下のような内容である．WORDで一括で設定している．
b0 > 0 :クロック発生回路関連レジスタへの書き込み禁止
b1 > 1 :動作モード、消費電力低減機能、ソフトウェアリセット関連レジスタへの書き込み許可
b2 > 0 :予約ビット
b3 > 0 :LVD関連レジスタへの書き込み禁止
b7-4 > 0 :予約ビット
b15-8 > A5 : PRCキーコードビット

MSTP(S12AD) = 0;

モジュールストップ解除
HM 11.4より，レジスタの読み出し書き込みができる状態にする必要がある．=0で解除となる．

SYSTEM.PRCR.WORD = 0xA500;

プロテクト
HM 13.1.1より，保護するレジスタへの書き込みを禁止する．

PORT4.PMR.BIT.B0 = 1;

端子機能の有効化
HM 1.5 表1.10より，必要な機能が備わっている端子を選定する．HM 21.3.4より，=1で端子機能を有効化する．

MPC.PWPR.BIT.B0WI = 0;
MPC.PWPR.BIT.PFSWE = 1;

ピン機能設定 プロテクト解除
HM 22.2.1より，初めにB0WI = 0でPFSWEレジスタへの書き込みを許可する．次に，PFSWE = 1でPFSレジスタへの書き込みを許可する．許可順番は必ず守る．

MPC.P40PFS.BIT.ASEL = 1;

ピン機能設定
HM 22.2.6より，周辺機能を設定する．ここでは，ASEL=1でP40をアナログ端子として設定している．

MPC.PWPR.BIT.PFSWE = 0;
MPC.PWPR.BIT.B0WI = 1;

ピン機能設定 プロテクト
HM 22.2.1より，順次プロテクトする．プロテクト順番は必ず守る．

2. ADC停止

S12AD.ADCSR.BIT.ADST = 0;

HM 41.2.1 より，ADCを禁止する．

3. ADCの設定

S12AD.ADCSR.BIT.CKS = 0x00;

クロック選択
HM41.2.1 より，クロックを選択する．CKS=0x00でPCLK/8となる．

S12AD.ADCSR.BIT.EXTRG = 1;

トリガー選択
HM41.2.1 より，ADCを開始するトリガーを選択する．=1でクロック同期式となる．外部入力をトリガーにする場合は非同期式を選択する．

S12AD.ADCSR.BIT.ADIE = 0;

割り込み禁止
HM41.2.1 より，=0でスキャン後の割り込みを禁止する．割り込みする場合は，=1として，vect.h内の#pragma interrupt (Excep_S12AD_S12ADI0(vect=102))を変更する．また，以下のように割り込み許可と優先度設定を行う必要がある．

"hwsetup.c"

/*=== 割り込み許可 ===*/
IEN(S12AD, S12ADI0) = 1;
/*=== 割り込み優先度設定 ===*/
IPR(S12AD, S12ADI0) = 8;

S12AD.ADCSR.BIT.ADCS = 1;

スキャンモード
HM41.2.1 より，=1で連続スキャンモードとする．シングルスキャンは本当に1回分のみの読み込みとなる．

S12AD.ADANS0.WORD = 0x0001;

ADC変換チャンネル設定
HM41.2.2 より，使用するAN***分だけ変換対象とする．

S12AD.ADADS0.WORD = 0x0000;

加算モード
HM41.2.4 より，加算モードを非選択とする．選択すると，チェックサムらしきものがアナログ値に追加される．

S12AD.ADCER.BIT.ACE = 1;

自動クリア
HM41.2.7 より，=1でADDRyレジスタを自動でクリア0とする．未更新故障の防止となる．

S12AD.ADCER.BIT.ADRFMT = 0;

データフォーマット
HM41.2.7 より，=0で2byteデータに対して右詰めでデータが送られるようになる．

4. サンプリングレート

S12AD.ADSSTR01.BIT.SST1 = 30;

HM41.2.13 より，10～255ステートのステート単位にサンプリング時間を設定する．デフォルト値は20．
1 ステート＝ 1ADCLK（S12AD.ADCSR.BIT.CKSで設定した分周クロック）
サンプリング時間 = SST1(ステート数) x 1 ステート

5. ADC開始

S12AD.ADCSR.BIT.ADST = 1;

HM 41.2.1 より，ADCを開始する．

アナログ値読みこみ

HM41.2.12 より，ADDRyにアナログ値が格納される．このレジスタは2byteである．必要に応じてビット演算を行い取り扱いやすいようにする．

12-bit の場合，3.3V=0xFFFであるので注意する．

参考文献

• RX631開発 12bit ADC https://blog.ccwo.net/entry/2016/08/18/025727
• S12ADC　：　RX63N http://pgstudynotes.blogspot.com/2017/05/s12adcrx63n.html
• A/D変換の概要 http://memes.sakura.ne.jp/memes/?page_id=1120
• ビット演算 https://www.binzume.net/library/robo/ca3.html
• RXファミリ ADCモジュール Firmware Integration Technology アプリケーションノート https://www.renesas.com/jp/ja/doc/products/tool/apn/001/r01an1666jj0420-rx-adc.pdf