PIC で MIDI の送受信 - 2. MIDI の送信

前回 は MIDI 送受信に必要な回路について書きました。
いよいよ PIC にプログラムを書き込み、実際に送信をしてみたいと思います。

今回は PIC16F1827 を使用し、内蔵クロックで動作させることにします。

サンプルプログラム

このサンプルプログラムで MIDI の受信はしていませんが、EUSART の受信のための設定も一緒にしてしまいます。

動作環境 : MPLAB X IDE v4.10 / Microchip MPLAB XC8 C Compiler (v1.45)

#include <xc.h>

#pragma config FOSC = INTOSC    // Oscillator Selection : Internal
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable : Off
#pragma config PWRTE = ON       // Power-up Timer Enable : On
#pragma config MCLRE = OFF      // MCLR Pin Function Select : Off
#pragma config CP = OFF         // Flash Program Memory Code Protection : Off
#pragma config CPD = OFF        // Data Memory Code Protection : Off
#pragma config BOREN = ON       // Brownout Reset Enable : On
#pragma config CLKOUTEN = OFF   // Clock Out Enable : Off
#pragma config IESO = OFF       // Internal/External Switchover : Off
#pragma config FCMEN = OFF      // Fail-Safe Clock Monitor Enable : Off
#pragma config WRT = OFF        // Flash Memory Self-Write Protection : Off
#pragma config PLLEN = OFF      // PLL Enable : Off
#pragma config STVREN = ON      // Stack Overflow/Underflow Reset Enable : On
#pragma config BORV = LO        // Brown-out Reset Voltage Selection : Low
#pragma config LVP = OFF        // Low-Voltage Programming Enable : Off

#define _XTAL_FREQ 4000000


void main(void) {

    // Internal Clock (4 MHz)
    OSCCON = 0b01101010;
 
    // I/O : Digital Mode
    ANSELA = 0b00000000;
    ANSELB = 0b00000000;
   
    // Configure Input / Output
    TRISA = 0b00100000; // RA5: Input
    TRISB = 0b00000010; // RX: Input
    
    // Configure TX / RX Pins
    APFCON1bits.TXCKSEL = 0; // TX : RB2 (Pin 8)
    APFCON0bits.RXDTSEL = 0; // RX : RB1 (Pin 7)

    // Setup EUSART
    TXSTA = 0b00100100;
    RCSTA = 0b10010000;
    BAUDCON = 0b00000000;
    SPBRGL = 0x07;

    // Send Note On Message
    while (!TXSTAbits.TRMT);
    TXREG = 0x90;
    while (!TXSTAbits.TRMT);
    TXREG = 0x3C;
    while (!TXSTAbits.TRMT);
    TXREG = 0x7F;

    __delay_ms(1000);

    // Send Note Off Message
    while (!TXSTAbits.TRMT);
    TXREG = 0x80;
    while (!TXSTAbits.TRMT);
    TXREG = 0x3C;
    while (!TXSTAbits.TRMT);
    TXREG = 0x00;

    while(1);
    
    return;
}

各レジスタの設定

クロックの設定

OSCCON = 0b01101010;

• 内蔵クロック ４ MHz
• PLL は使用しない

入出力ピンの設定

ANSELA = 0b00000000;
ANSELB = 0b00000000;

• すべての入出力ピンをデジタル入出力に設定する

TRISA = 0b00100000;
TRISB = 0b00000010;

• RA5 (Pin 4) は入力専用
• EUSART の RX として使用する RB1 (Pin 7) を入力にする

EUSART の設定

APFCON1bits.TXCKSEL = 0;
APFCON0bits.RXDTSEL = 0;

• RB2 (Pin 8) を送信 (TX) に使用
• RB1 (Pin 7) を受信 (RX) に使用

TXSTA = 0b00100100;

• 送信有効
• 非同期
• 高ボーレート選択 : ハイスピード

RCSTA = 0b10010000;

• シリアルポート有効
• 連続受信有効

BAUDCON = 0b00000000;

• 16 ビットボーレートジェネレータを使わない

ボーレートと SPBRG レジスタの設定

• EUSART のモード（SYNC : TXSTA レジスタの bit 4）
• 高ボーレート選択（BRGH : TXSTA レジスタの bit 2）
• 16 ビットボーレートジェネレータ設定（BRG16 : BAUDCON レジスタの bit 3）

これらのビットの設定値と SPBRG レジスタ の値、ボーレートの関係がデータシートに記載されています。

• SYNC = 0
• BRGH = 1
• BRG16 = 0

のとき、

baudrate = \frac{F_{OSC}}{16\ (n + 1)}

で計算できるようです（n は SPBRG レジスタに設定する値）。

今回、PIC のクロックは 4 MHz の設定で、また、MIDI の転送速度は 31.25 kbps なので、 $n = 7$ と求められます。
この結果から、

SPBRGL = 0x07;

となります。

MIDI 信号の送信

while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = 0x90;
while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = 0x3C;
while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = 0x7F;

TXREG レジスタに送信データを格納する前に、TXSTA レジスタの TRMT ビット（送信シフトレジスタステータスビット）の値が 1 になる、すなわち、送信シフトレジスタが空になるまで while 文で待機しています。
この例では、0x90, 0x3C, 0x7F の 3 バイト（チャンネル 1、ノートナンバー 60、ベロシティ 127 のノートオンメッセージ）を送信します。
続いて、

__delay_ms(1000);

while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = 0x80;
while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = 0x3C;
while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = 0x00;

1 秒待機してから同じノートナンバーのノートオフメッセージを送信します。

回路を組み、ボーレートの設定さえ正しくすれば、送信自体は簡単にできました。
1 バイト送信するたびに必要な

while (!TXSTAbits.TRMT);
TXREG = byte_data;

この部分は、関数にしてしまったほうが実用的だと思います。

さて、次回は MIDI 信号の受信に挑戦してみます。

参考資料

PIC16(L)F1826/27 Data Sheets
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41391D.pdf