PIC 8bitマイコンでシリアル通信

全体の構成

EUSARTの受信/送信は、マイコンのペリフェラルに任せます。これにより、データの受信、送信をハードウェアで処理させ、ソフトウェア処理の負荷を抑えることができます。

フローチャートを示します。

main()では、EUSARTの初期化をし、メインループ（無限ループ）の中で受信と送信操作を行います。



受信操作は、receive_data()によって、グローバル変数配列のバッファから受信データを読み出しています。



送信操作は、transmit_data()で送信データをグローバル変数配列のバッファにセットし、EUSART TX 割り込みを許可します。



受信バッファ、送信バッファはそれぞれ割り込み処理の中で処理されます。

• 受信では、シリアル通信ポートに入ってきたデータが受信バッファに取り込まれると、割り込み要求が出されます。割り込み要求によって割り込み処理に入り、受信バッファのデータをグローバル変数配列のバッファにコピーします。
  
• 送信では、送信バッファが空になっていると、割り込み要求が出され、割り込み処理の中でグローバル変数配列のバッファのデータを送信バッファに格納します。送信データがなければ、EUSART TX割り込みを禁止して終了します。
  

以下、それぞれの処理の実装例を示します。なお、実装例（レジスタ）はPIC16f15245の例です。

EUSARTの初期化

PICマイコンはPPS(Peripheral Pin Select)で、EUSARTのTX, RXピンの割当を設定することができます。以下の例では、RB6（PORTBの6pin）ピンをEUSARTのTXに、RB5（PORTBの5pin）をRXに割り当てています。

#define RX1PORT 0x0d    // RB5(01:101) for RX
#define TX1PORT RB6PPS  // RB6 for TX

void EUSART_init() {
  BADUD1CON = 0x08;     // bit4:SCKP(Clock/Transmit Polarity) = 0,
                        // bit3:BRG16(16-bit Baud Rate Generator) = 1,
                        // bit0:ABDEN(Auto-Baud Detect) = 0
  RC1STA = 0x90;        // bit7:SPEN(Serial Port Enable) = 1
                        // bit6:RX9(9-Bit Receive Enable) = 0
                        // bit5:SREN(Single Receive Enable) = 0
                        // bit4:CREN(Continuous Receive Enable) = 1
  SP1BRG = 25;          // Baud Rate Register
  TX1STA = 0x00;        // bit7:CSRC(Clock Source Select) = 0
                        // bit6:TX9(9-Bit Transmit Enable) = 0
                        // bit5:TXEN(Transmit Enable) = 0
                        // bit4:SYNC(EUSART Mode Select) = 0
                        // bit2:BRGH(High Baud Rate Select) = 0
  RX1PPS = RX1PORT;     //
  TX1PORT = 0x05;       // 
  PIE1 |= 0x10;         // bit4:RC1IE(EUSART1 Receive Interrupt) = 1
}

受信

受信は、グローバル変数のrxBuf[]のデータを読み出します。rxBuf[]には、EUSARTの受信割り込みで、受信バッファからデータをコピーしており、そのデータを読み出すことができます。

rxBufはリングバッファとなっており、バッファ内の最古のデータ位置がrxBufHead、最新のデータ位置の次がrxBufTailとしています。したがって、バッファ内のまだ読みだしていないデータは、rxBufHead～rxBufTail-1のデータとなります。

#define RX_BUF_SIZE 8

unsigned char rxBuf[RX_BUF_SIZE]; // receive data buffer
unsigned char rxBufHead = 0;    // receive data head index
unsigned char rxBufTail = 0;    // receive data tail index

void receive_data(unsinged char data[]) {
  int i = 0;
  while (rxBufHead != rxBufTail) {
    data[i] = rxBuf[rxBufHead];
    rxBufHead++;
    if (rxBufHead >= RX_BUF_SIZE) {
      rxBufHead = 0;
    }
  }
}

送信

送信は、グローバル変数のtxBuf[]に送信データをセットし、EUSARTの送信を許可、EUSARTの送信割り込みを許可すれば、後は割り込み処理でrxBuf[]のデータを送信します。

unsigned char txBuf[8];         // transmit data buffer
unsigned char txBufIdx = 0;     // transmit data index

void transmit_data(unsigned char txData[], int nTxData) {
  /* txDAta : transmit data array     */
  /* nTxData: number of transmit data */
  for (int i = 0; i < nTxData; i++) {
  	txBuf[nTxData - 1 - i] = txData[i];
  }
  RC1STA &= ~0x10;      // bit4:CREN(Continuous Receive) = 0 to transmit
  TX1STA |= 0x20;       // bit5:TXEN(Transmit Enable) = 1
  PIE1 |= 0x04;         // bit3:TX1IE(Transmit Interrupt) = 1
}

割り込み処理

EUSARTの受信バッファ（RC1REG）、送信バッファ（TX1REG）の操作は、割り込みで行います。

受信は、EUSARTの受信バッファ（RC1REG）のデータを読み出して、グローバル変数rxBuf[]に格納します。ただし、EUSARTの受信バッファのオーバーフロー、フレーミングエラーの処理を行っています。オーバーフローについては、受信できなかったデータはしかたないので、オーバーフローフラグ（RC1STA, bit1）をクリアする（CRENまたはSRENを一旦クリアする）のみ行います。

フレーミングエラーについては、エラー情報（RC1STA, bit2）をグローバル変数（ferr）にセットしておきます。

unsigned char ferr = 0;

void __interrupt() isr(void) {
  if (PIR1 & 0x10 != 0) {       // EUSART1 Receive Interrupt
  	if (RC1STA & 0x02 != 0) {
  	  RC1STA &= ~0x10;
  	  RC1STA |= 0x10;
  	}
  	ferr = RC1STA & 0x04;       // set framing error flag
  	rxBuf[rxBufTail] = RC1REG;  // read receive buffer
  }
  if (PIR1 & 0x08 != 0) {       // EUSART1 Transmit Interrupt
  	if (txBufIdx == 0) {
  	  TX1STA &= ~0x20;          // bit5:TXEN(Transmit Enable) = 0
  	  RC1STA |= 0x10;           // bit4:CREN(Continuous Receive) = 1 to receive
  	  PIE1 &= ~0x04;            // bit3:TX1IE(Transmit Interrupt) = 0
  	  return;
  	}
  	txBufIdx--;
  	TX1REG = txBuf[txBufIdx];   // set transmit buffer
  }
}

メイン関数

ここまでの処理が実装できていれば、メイン関数で、EUSARTの初期化と受信操作、送信操作を行うのみとなります。

#include "pic16f15245.h"        // head file for mpu

void EUSART_init(void);
void receive_data(unsigned char[]);
void transmit_data(void);

int main() {
  int n = 10;                   // number of data
  unsigned char data[n];

  EUSART_init();
  INTCOPN |= 0xc0;              // bit7:GIE(Global Interrupt Enable) = 1
                                // bit6:PIE(Peripheral Interrupt Enable) = 1
  while (1) {
  	receive_data(data);         // read -> data[]

  	/* make sample data to transmit */
    for (int i = 0; i < n; i++) {
      data[i] = 'a' + i;
    }
    /*                              */

  	transmit_data(data, n);     // transmit data[]
  }
  return 0;
}