概要

PC-G850VSの11ピンコネクターをミニI/Oとして使って、そこに8チャンネル10ビットのADコンバーターMCP3008を外づけしてみる。

MCP3008は、既製のSPIライブラリで制御することがほとんどだと思うが、ここでは制御プログラムを独自に実装する。といってもたいそうなものでは全然なく、データシートのタイミングチャートどおりに3ビットパラレルのディジタル信号を36個順番にADコンバーターに送り込むだけである。あとはADコンバーターからビット[9]～[0]の順番で返ってくる10ビットAD変換値を読み取ればよい。

タイミング表

MCP3004/3008データシート, FIGURE 5-1, p.20をExcelで整理し直した。
入力チャンネルに応じて黄色列の値を上から順番にminiput()函数の引数としてPC-G850VSのミニI/OからADコンバーターへ送り込む。これで1サンプルが取得できる。Excelファイルはここ。

実験回路

下の回路で試してみる。チャンネル[0]～[3]に印加された電圧をそれぞれAD変換する。

ソースコード

MCP3008.c

unsigned int read(unsigned char CH){
    unsigned char mosi[36] = {3,4,6,4,6,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,0,2,1};
    unsigned char ch[8][6] =          {{0,2,0,2,0,2},  /*CH0*/
                                       {0,2,0,2,4,6},  /*CH1*/
                                       {0,2,4,6,0,2},  /*CH2*/
                                       {0,2,4,6,4,6},  /*CH3*/
                                       {4,6,0,2,0,2},  /*CH4*/
                                       {4,6,0,2,4,6},  /*CH5*/
                                       {4,6,4,6,0,2},  /*CH6*/
                                       {4,6,4,6,4,6}}; /*CH7*/

    unsigned char miso[10];
    unsigned char i, k;
    unsigned int sum;

    /* Some bits of the digital data which are to be transferred to ADC are replaced according to the input channel you specify.*/
    for(i=0; i<6; i++){
        mosi[i+5] = ch[CH][i];
    }

    /*The thirty-six of 3-bit digital data are transferred to ADC, and then the ADC will output each bit of a 10-bit digital code one at a time.*/
    k = 9;
    for(i=0; i<36; i++){
        miniput(mosi[i]);
        if((i>=16) && (i%2==0)){
            miso[k] = miniget();
            k--;
        }
    }

    /*Some shifting operations can generate a 10-bit digital code.*/
    sum = 0;
    for(i=0; i<10; i++){
        sum |= miso[i]<<i;
    }

    return sum;
}

main(){
    unsigned int i; /*For PC-G850VS, a busy wait does not need a "volatile" qualifier.*/
    while(1){
        printf("%4d, %4d, %4d, %4d\n", read(0), read(1), read(2), read(3));
        for(i=0; i<500; i++){} /*busy wait*/
    }
}

実行結果

4チャンネルの変換結果をロジアナで連続して観測したところ:

参考

関連

はてなブログ / ADコンバーターMCP3008 / SPI

追記: ループを全部開いて少しだけ速くした

(2019/09/06) https://ti-nspire.hatenablog.com/entry/2019/09/06/120035