PICマイコンを使って測定ツールを作ってみよう(6) ―― PIC12F1822を搭載したRS-485ネットワーク対応のセンサ基板を作成

●待望のUART機能がPICマイコンに

　UARTほど，8ピンのPICマイコンに待望されていた機能はないでしょう．もちろん9600bpsぐらいの速度であれば，普通のI/Oピンを使い，プログラムでUART機能をエミュレートできます．秋月電子通商の最初のシリアル表示基板キットも，PIC16F84でUART信号を作っていました．しかし，ソフトウェア処理の負荷が重く，他の割り込み処理とも衝突する場合には，できるだけハードウェアでUART機能を実現したいものです．

　PIC12F1822には，周辺回路としてUART機能が実装されています（図15，図16）．レジスタ構成も18ピンのPICマイコンなどと同じで，PIC18F2550向けに作ったプログラムをほとんど修正なしに使えました．PIC12F1822のUARTのレジスタはEUSARTと呼ばれています．通常のUARTと少し違っていて，非同期通信だけでなく，同期通信も行えます．

図15　送信ブロック

図16　受信ブロック

　また，FIFO（First-in First-out）メモリが2本あり，RXピンから入力されたシリアル・データは，シリアル-パラレル変換レジスタでパラレル値に変換され，いったんFIFOメモリに蓄えられます．このときRCIFの割り込みフラグが1になり，割り込みが起きます．

　読み出すときはFIFOメモリからRCREGに送られます．何らかの理由でRCREGの読み出しが行われないときは，2本のFIFOメモリがいっぱいになり，3個目のデータが来たときにオーバラン・エラー割り込みが起こります．つまり，データ2個までは，読み出ししなくても，ほかの仕事ができるわけです．FIFOメモリへの転送時にはRCIDLフラグがONになるので，この回数を数えておけばエラーが起こる前に読み出すことができます．今回はそれほど忙しくないので，RCIFの受信割り込みが起こるたびにRCREGを読み出しており，FIFOメモリにたまることはありません．

　UARTの送受信制御レジスタは「CON」とつくものがなくて，TXSTAとRCSTAしかありません（図17，図18）．STAは「STATUS&CONTROL」の略だと思いますが，呼び名に不統一さを感じます．それに，STATUSレジスタの中に制御ビットがあるのも不自然です．STATUSレジスタは状態表示レジスタなので，状態表示フラグだけを集めておけばいいのに，と思ってしまいます．

図17　TXSTAレジスタ

図18　RCSTAレジスタ

　UART独特のレジスタは，ボーレート設定レジスタ（BAUDCON）です（図19）．UARTにはいろいろな速度があり，このボーレート設定レジスタでその速度を決めます．もともとはシステム・クロックであり，これを分周して作ります．そのため，どうしても周波数として半端な値になり，受信エラーの原因となります．

図19　BAUDCONレジスタ

　PICマイコンのデータシートには，各通信速度のエラーレートが表にまとめられています（図20）．

図20　ボーレート設定表

　非同期通信の場合，1バイトごとに少しの待ち時間を入れて送れば，受信エラーはなくせます．しかし，実効通信速度は落ちます．ここらへんは速度とエラーレートのトレードオフとなります（図21）．

図21　非同期受信のダイアグラム（オーバラン・エラーの発生）

　今回は速度が9600bpsで，1秒で送るデータも1個だけなので，待ち時間を送信時間と同じくらいとっています．つまり，実効通信速度は4800bpsです．