目次 前 次

A/D処理

 
　ATmegaチップの内蔵A/D変換器を動かしてみます。

　Arduinoが動作する基板を利用。




　A/D変換器は、ポートCの６ビットのピンのいずれかに
　接続されるので、コネクタをつけている基板を使うと
　電圧測定に都合がよいため、Arduino基板を利用。

　ATmega328のSFRを確認。




　A/D変換器を制御するには、データと制御ステータスの
　２レジスタに関する仕様を理解しなければなりません。

　制御ステータスレジスタは、ADCSRA、ADCSRBという
　ラベルがつけられ、データレジスタを合わせてワード
　「constant」を利用して、文字列で扱えるようにして
　おきましょう。

$7f constant DIDR1
$7e constant DIDR0
$7c constant ADMUX
$7b constant ADCSRB
$7a constant ADCSRA
$79 constant ADCH
$78 constant ADCL

　各レジスタの内容を見ていきます。

　ADCL ADCH

　　ATmegaのA/D変換器は、10ビットのデジタル値を
　　生成するので、16ビット分のレジスタが必要。

　　16ビット中に10ビットを展開するので、ADMUXのADLARビット
　　により、左詰めをするか否かを指定できます。

　　ADLARの論理値で、10ビットは次のように配置されます。



　ADCSRA

　　A/Dコンバータの制御とスタータスを
　　知るために、このレジスタを使います。



　　アナログ→デジタルの変換では、比較が必要。
　　比較には、カウンタを使うのでクロックを与えます。

　　下位ビットにある、ADSPの組合わせで
　　システムクロックを分周したクロック
　　のいずれかを選びます。

　　MSBにあるADENビットで、A/D変換器を使うか
　　否かを指定。A/D変換器を使わないときは
　　内部回路の電源をカットしています。

　　ADSCビットを１にすると、A/D変換を開始。
　　変換が終了すると、自動的に０になります。

　　システムクロックを分周したクロックをもとに
　　変換するので、A/D変換器モジュールに与える
　　クロックで、おおよその変換時間を見積もること
　　ができます。

　　ADATEビットを１にすると、A/D変換を開始し
　　終了する動作を繰り返します。

　　８ビットレジスタのADCSRBに設定する値で、自動処理
　　の詳細を指定します。

　　ADIE、ADIFは、A/D変換終了時の割込みに
　　関係するビットです。今回は、使いません。

　DIDR0 DIDR1

　　A/D変換器を使うとき、チップのアナログ入力と
　　デジタル入出力を兼用するピンの動作モードを
　　指定するために利用。

　　DID = Digital Input Disableを見れば、デジタル
　　入力禁止とわかります。

　　アナログ入力が多いチップでは、DIDR1をもつ
　　デバイスもあります。

　　Forthインタプリタが起動したときは、ともに$00。
　　調べるのは簡単で、次の操作で確認できました。

    DIDR0 c@ .{enter}
    DIDR1 c@ .{enter}

　　A/D変換器を使うときには、使いたいビットに１を書き込み。

　　ポートCの０ビット目をA/D変換で使うときは
　　次のように入力。

    DIDR0 c@ $01 or DIDR0 c!{enter}

　　ポートCの６ビット中の任意のビットを、A/D変換で
　　使うようにしたいときには、ワードを用意しておく
　　と、ミスが少なくなるでしょう。

　　A/D変換器の入力に設定と解除には、次のワード定義。

    : adc.sele 1 swap lshift DIDR0 c@ or DIDR0 c! ;
    : adc.seld 1 swap lshift $ff xor DIDR0 c@ and DIDR0 c! ;

　　使いたいピンが、ポートCの４ビット目だとすると
　　次のようにタイプ。

    4 adc.sele{enter}

　大まかな仕様を理解したとして、初期化ワード
　を定義していきます。

　PC0を利用し、クロックを最低周波数に。

: adc.init ( -- )
 0 adc.sele
 1 5 lshift ADMUX c@ xor ADMUX c!
 1 7 lshift 7 or ADCSRA c!
;

　シフトを利用して、ADMUXのADLARビットの値を指定。
　ADCLの８ビット全体を使い、ADCHの下位２ビットに
　10ビットを展開するようにしてみました。

　A/D変換の開始と終了を制御するワードを定義します。

: adc.start ( -- )
 1 6 lshift ADCSRA c@ or ADCSRA c!
 begin
   ADCSRA c@ 6 rshift 1 and =0
 until
;

　変数advを用意して、A/D変換の結果を格納します。

variable adv

: adc.do
 adc.init
 adc.start
 ADCH c@ 3 and 8 lshift
 ADCL c@ or 
 adv c!
;

　ポートＣの０ビット目に、電池を接続して電圧測定します。



　デジタル値から電圧値への換算は、次式を利用。

　V = 50 * adv / 1024

　Forthは、整数計算しかできないので1.5Vや2.3Vを表現できません。
　予め10倍した値を求め、10で割った商と余りを計算するのが定石。

　ワードを定義します。

: show.adc
 50 * 1024 /
 10 /mod swap ( quotient residue -- residue quotient )
 $30 + emit \ quotient
 $2e emit   \ .
 10 / $30 + emit \ residue
 cr
;

　ワード「emit」は、ASCIIコードを端末に出力するので
　数値から数字への変換。
　商と余りをワード「/mod」で求めたら、スタック内での
　位置関係を交換。
　余りは、１桁にするため10で割った商を求めています。
　小数点を入れたいので、「.」($2e)をスタックに置いて
　からワードを呼び出し。

　使い方は、以下。

　256 show.adc{enter}

　A/D変換を一気にするためのシーケンサは、次のワードで。

: adv.show
  adc.do adv c@ show.adc
;
目次 前 次

inserted by FC2 system