「組み込み」ならではの基礎知識　――スタートアップ・ルーチンからハードウェアまで

●シフト・レジスタでパラレルをシリアルに変換する

　一方，制御するためではなく，主に通信に使われる「シリアル・ポート」と呼ばれるポートがあります．これは，パラレル（並列）データを時間軸でシリアル（直列）データに（もしくはシリアル・データをパラレル・データに）変換するものです（図8-7）．

　シリアル・ポートは，CPUからパラレルでアクセスされるデータ・レジスタと，1ビットずつ順にずらしながら出力していくシフト・レジスタから構成されています（図8-8）．

　送信側では，CPUが，パラレル・ポートのラッチと同じように，送りたいデータをデータ・レジスタに書き込みます．データ・レジスタに書き込まれた値は，シフト・レジスタに転送するとともに，ステータス・レジスタに「送信中」であると設定します．次にシフト・レジスタで順にシフト・アウトして1ビットずつ外部に出力します．

　全部のビットを送り終えると，ステータス・レジスタを「（次の）送信可能」に設定します．送信側では，このステータス・レジスタを監視して，「送信可能」になった時点で，次に送りたいデータをデータ・レジスタに書き込みます．

　一方，受信側では，外部から取り込んだ1ビットずつの値をシフト・レジスタに順次シフト・インして，全部のビットがそろったらデータ・レジスタを更新し，ステータス・レジスタを「受信完了」に設定します．データ・レジスタに値がまだ届いていないとき，ステータス・レジスタは「受信待ち」に設定されています．CPUは，ステータス・レジスタが「受信待ち」から「受信完了」になるのを確認した後，そろえられた受信データをデータ・レジスタから取り込みます．

　シリアル・ポートでは1ビットずつ転送するので，入出力に時間がかかります．ポートに接続されるデバイス（リレーやA-Dコンバータなど）によっては待ち時間が必要になります．ポーリングや割り込みを使いこなして対処しましょう．

〔図8-7〕パラレル・データ通信とシリアル・データ通信
パラレル・データ通信では，送りたい情報をある単位ずつまとめて送る．この図では，8ビットずつまとめて同時並列に送受信する．一方，シリアル・データ通信では，送りたい情報を1ビットずつ順番に送受信する．

〔図8-8〕 シリアル・ポートからの通信
送信側のCPUは，ステータス・レジスタを参照して「送信可能」になったら，データ・レジスタに送信したいデータをセットする．受信側のCPUは，ステータス・レジスタを参照して「受信完了」になったらデータ・レジスタを読む．