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A/D変換

　シリアルインタフェースをもつA/D変換ICを
　8048に接続してみます。

　利用するA/D変換ICは、ADC0832。
　ピンアサインは、以下。



　２チャネル分の入力がありますが、インタフェースは
　４信号で扱えます。

　４信号で、アナログからデジタルに変換した値を
　入力するための仕様を、タイミングチャートから
　読み取ります。



　８ビットデータを読み込むシーケンスは、以下。

nCSを'0'に設定。
DIに、START_BIT、SGL/nDIF、ODD/nEVENを転送。(rising_edge)
DOから８ビットデータ入力。(falling_edge、LSB first)
nCSを'1'に設定。

　４信号を、ポート２の上位４ビットに割当てて
　プログラムを考えます。４信号のビット割当て
　は、次のようにしました。

P2.7 nCS
P2.6 CLK
P2.5 DI
P2.4 DO

　8048からは、３信号を出力するので汎用レジスタの
　８ビットのうちの３ビットにnCS、CLK、DIを割当てて
　扱いましょう。またDOの扱いも決めておきます。



　レジスタは、r2、r3、r4でカウンタ、制御
　データと役割分担しておきます。

　nCS、CLK、DIの３信号を扱うサブルーチンを定義し
　シーケンスをわかりやすくしておきます。

　nCSの扱いは、以下。

CS_SET:
  ; initialize
  mov a,#80h
  ; MSB = 1 and impress
  outl P2,a
  ;
  ret

CS_CLR:
  ; clr
  clr a
  ; MSB = 0 and impress
  outl P2,a
  ;
  ret

　DIに論理値を出力するコードを定義します。
　メモリのMODEに入っている３ビットを転送して
　DIに３ビット分の信号を出力。

SND_DIB:
  ; set pointer
  mov  r0,#MODE
  ; expand
  mov  a,@r0
  swap a
  rr   a
  mov  r2,a
  rl   a
  mov  r3,a
  rl   a
  mov  r4,a
  ; mask
  xch  a,r2
  anl  a,#20h
  xch  a,r2
  xch  a,r3
  anl  a,#20h
  xch  a,r3
  xch  a,r4
  anl  a,#20h
  xch  a,r4
  ; start bit
  xch  a,r2
  outl P2,a    ; CLK = 0
  orl  a,#20h
  outl P2,a    ; CLK = 1
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a    ; CLK = 0
  ; single or bipolar
  xch  a,r3
  outl P2,a    ; CLK = 0
  orl  a,#20h
  outl P2,a    ; CLK = 1
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a    ; CLK = 0
  ; odd or even
  xch  a,r4
  outl P2,a    ; CLK = 0
  orl  a,#20h
  outl P2,a    ; CLK = 1
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a    ; CLK = 0
  ;
  ret

　タイミングチャートからスタートビットに続けて
　２ビットを転送しています。

　３ビットを汎用レジスタr2、r3、r4に展開してから
　CLKをL→H→Lとしてエッジを生成。

　DOから論理値を入力するコードを定義します。

DO_GET:
  ; CLK = 1
  mov  a,#40h
  outl P2,a
  ; CLK = 0
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a
  ; DO
  in   a,P2
  anl  a,#10h
  ; store
  mov  r4,a
  ;
  ret

　DOから８ビットのデータを受取って、レジスタに
　保存するには反復処理が必要なので、カウンタに
　r2を使い、８ビットをr5に格納します。

AD_GET:
  ; initialize
  mov r2,#8
  mov r3,#0
  ;
AD_GETL:
  ; shift
  xch a,r3
  rr  a
  xch a,r3
  ; get DO state
  call DO_GET
  ; get
  mov a,r4
  anl a,#10h
  jz  AD_GETL1
  ; set MSB
AD_GETL0:
  xch a,r3
  orl a,#80h
  xch a,r3
AD_GETL1:
  djnz r2,AD_GETL
  ; store
  mov  r0,#ADR
  mov  a,r3
  mov  @r0,a
  ;
  ret

　8048のSRAMにA/D変換値を保存する
　シーケンスは、以下。

ADC_HND:
  ; enable nCS
  call CS_CLR
  ; set mode
  call SND_DIB
  ; get 1 byte
  call AD_GET
  ; disable nCS
  call CS_SET
  ;
  ret

　メモリに保存された８ビットを10進数の３けたに
　変換することを考えます。

　８ビットの整数で最大値は255。レジスタの値が
　100以上、10以上と場合分けして、数値を生成と
　いう定石を適用。

　100以上だったらレジスタの値から、何回100を
　引けるかで、100の位を求められます。

　8048では、減算命令がないので、２の補数を
　使い加算で減算を代行します。

　200を減算するときには、200の２の補数を求めて
　それを加算する処理を使います。
　コードは、以下。

  mov r2,#038h
  add a,r2

　レジスタaに負の数を加えていき、キャリーが
　セットされたら終了します。キャリーがセット
　されるまでの回数をカウントすれば、減算での
　除算が実現できます。
　コードは、以下。

CAL:
  ; get value
  mov a,@r0

  ;+++ calculate 100 +++
  ; set counter
  mov r2,#0
  ; set -100
  mov r3,#09ch
CAL0:
  add a,r3
  jc  CAL1
  inc r2
  jmp CAL0
CAL1:
  ; store 100 digit
  xch a,r4
  mov a,r2
  mov @r1,a
  xch a,r4
  ; adjust
  add a,#100
  ; update pointer : DIGIT10
  inc r1

  ;+++ calculate 10 +++
  ; set counter
  mov r2,#0
  ; set -10
  mov r3,#0f6h
CAL2:
  add a,r3
  jc  CAL3
  inc r2
  jmp CAL2
CAL3:
  ; store 10 digit
  xch a,r4
  mov a,r2
  mov @r1,a
  xch a,r4
  ; adjust
  add a,#10
  ; update pointer : DIGIT
  inc r1
  ; store
  mov @r1,a
  ;
  ret

　変換したい値が入っているアドレスと
　変換結果を格納するアドレスを設定後
　サブルーチンコールすると考えます。

　コーリングシーケンスの例は、以下。

  ; set pointer
  mov  r0,#ADR
  mov  r1,#DIGIT100
  ;
  call CAL

　２チャネルのA/D変換を実現するプログラムに
　まとめてみます。（表示はなし）

;
;	TEST program for 8048 ( PROASM-II )
;	Copyright (C) 2018 Kensuke Ooyu
;
	INCLUDE 8048.LIB

;*******************
; value and address 
;*******************
MODE	equ 18h
ADR	equ 19h
DIGITA	equ 1Ah
DIGITB	equ 1Bh

;****************
; define symbols
;****************
ENTRY	equ	0h
E_INT	equ	3h
E_TIM	equ	7h

;*******************
; interrupt vectors
;*******************
	org	ENTRY
	jmp	START

	; external interrupt
	org	E_INT
	retr

	; timer interrupt
	org	E_TIM
	retr

	org	10h
;**************
; sub routines
;**************
INIT:
	; disable external interrupt
	dis	i

	; disable timer interrupt
	dis	tcnti

	; initialize I/O
	mov	a,#0
	outl	p1,a
	outl	p2,a

	ret

CS_SET:
  ; initialize
  mov a,#80h
  ; MSB = 1 and impress
  outl P2,a
  ;
  ret

CS_CLR:
  ; clr
  clr a
  ; MSB = 0 and impress
  outl P2,a
  ;
  ret

SND_DIB:
  ; set pointer
  mov  r0,#MODE
  ; expand
  mov  a,@r0
  swap a
  rr   a
  mov  r2,a
  rl   a
  mov  r3,a
  rl   a
  mov  r4,a
  ; mask
  xch  a,r2
  anl  a,#20h
  xch  a,r2
  xch  a,r3
  anl  a,#20h
  xch  a,r3
  xch  a,r4
  anl  a,#20h
  xch  a,r4
  ; start bit
  xch  a,r2
  outl P2,a    ; CLK = 0
  orl  a,#20h
  outl P2,a    ; CLK = 1
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a    ; CLK = 0
  ; single or bipolar
  xch  a,r3
  outl P2,a    ; CLK = 0
  orl  a,#20h
  outl P2,a    ; CLK = 1
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a    ; CLK = 0
  ; odd or even
  xch  a,r4
  outl P2,a    ; CLK = 0
  orl  a,#20h
  outl P2,a    ; CLK = 1
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a    ; CLK = 0
  ;
  ret

DO_GET:
  ; CLK = 1
  mov  a,#40h
  outl P2,a
  ; CLK = 0
  anl  a,#0bfh
  outl P2,a
  ; DO
  in   a,P2
  anl  a,#10h
  ; store
  mov  r4,a
  ;
  ret

AD_GET:
  ; initialize
  mov r2,#8
  mov r3,#0
  ;
AD_GETL:
  ; shift
  xch a,r3
  rr  a
  xch a,r3
  ; get DO state
  call DO_GET
  ; get
  mov a,r4
  anl a,#10h
  jz  AD_GETL1
  ; set MSB
AD_GETL0:
  xch a,r3
  orl a,#80h
  xch a,r3
AD_GETL1:
  djnz r2,AD_GETL
  ; store
  mov  r0,#ADR
  mov  a,r3
  mov  @r0,a
  ;
  ret

ADC_HND:
  ; enable nCS
  call CS_CLR
  ; set mode
  call SND_DIB
  ; get 1 byte
  call AD_GET
  ; disable nCS
  call CS_SET
  ;
  ret

CAL:
  ; get value
  mov a,@r0

  ;+++ calculate 100 +++
  ; set counter
  mov r2,#0
  ; set -100
  mov r3,#09ch
CAL0:
  add a,r3
  jc  CAL1
  inc r2
  jmp CAL0
CAL1:
  ; store 100 digit
  mov r4,a
  xch a,r2
  mov @r1,a
  xch a,r4
  ; adjust
  add a,#100
  ; update pointer : DIGIT10
  inc r1

  ;+++ calculate 10 +++
  ; set counter
  mov r2,#0
  ; set -10
  mov r3,#0f6h
CAL2:
  add a,r3
  jc  CAL3
  inc r2
  jmp CAL2
CAL3:
  ; store 10 digit
  mov r4,a
  xch a,r2
  mov @r1,a
  xch a,r4
  ; adjust
  add a,#10
  ; update pointer : DIGIT
  inc r1
  ; store
  mov @r1,a
  ;
  ret

;**************
; main routine
;**************
	org	100h
START:
	call	INIT

MAIN:
	; set mode
	mov	a,#4
	; perform A/D conversion
	call	ADC_HND
	; set pointer
	mov	r0,#ADR
	mov	r1,#DIGITA
	; convert digit
	call	CAL

	; set mode
	mov	a,#5
	; perform A/D conversion
	call	ADC_HND
	; set pointer
	mov	r0,#ADR
	mov	r1,#DIGITB
	; convert digit
	call	CAL
	;
	jmp	MAIN

	end

　リストは、次のようになりました。

0000          	;
0000          	;	TEST program for 8048 ( PROASM-II )
0000          	;	Copyright (C) 2018 Kensuke Ooyu
0000          	;
0000          		INCLUDE 8048.LIB
0000          		list
0000          	
0000          	;*******************
0000          	; value and address 
0000          	;*******************
0018          	MODE	equ 18h
0019          	ADR	equ 19h
001A          	DIGITA	equ 1Ah
001B          	DIGITB	equ 1Bh
0000          	
0000          	;****************
0000          	; define symbols
0000          	;****************
0000          	ENTRY	equ	0h
0003          	E_INT	equ	3h
0007          	E_TIM	equ	7h
0000          	
0000          	;*******************
0000          	; interrupt vectors
0000          	;*******************
0000          		org	ENTRY
0000 2400    +		jmp	START
0002          	
0002          		; external interrupt
0002          		org	E_INT
0003 93      +		retr
0004          	
0004          		; timer interrupt
0004          		org	E_TIM
0007 93      +		retr
0008          	
0008          		org	10h
0010          	;**************
0010          	; sub routines
0010          	;**************
0010          	INIT:
0010          		; disable external interrupt
0010 15      +		dis	i
0011          	
0011          		; disable timer interrupt
0011 35      +		dis	tcnti
0012          	
0012          		; initialize I/O
0012 2300    +		mov	a,#0
0014 39      +		outl	p1,a
0015 3A      +		outl	p2,a
0016          	
0016 83      +		ret
0017          	
0017          	CS_SET:
0017          	  ; initialize
0017 2380    +	  mov a,#80h
0019          	  ; MSB = 1 and impress
0019 3A      +	  outl P2,a
001A          	  ;
001A 83      +	  ret
001B          	
001B          	CS_CLR:
001B          	  ; clr
001B 27      +	  clr a
001C          	  ; MSB = 0 and impress
001C 3A      +	  outl P2,a
001D          	  ;
001D 83      +	  ret
001E          	
001E          	SND_DIB:
001E          	  ; set pointer
001E B818    +	  mov  r0,#MODE
0020          	  ; expand
0020 F0      +	  mov  a,@r0
0021 47      +	  swap a
0022 77      +	  rr   a
0023 AA      +	  mov  r2,a
0024 E7      +	  rl   a
0025 AB      +	  mov  r3,a
0026 E7      +	  rl   a
0027 AC      +	  mov  r4,a
0028          	  ; mask
0028 2A      +	  xch  a,r2
0029 5320    +	  anl  a,#20h
002B 2A      +	  xch  a,r2
002C 2B      +	  xch  a,r3
002D 5320    +	  anl  a,#20h
002F 2B      +	  xch  a,r3
0030 2C      +	  xch  a,r4
0031 5320    +	  anl  a,#20h
0033 2C      +	  xch  a,r4
0034          	  ; start bit
0034 2A      +	  xch  a,r2
0035 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 0
0036 4320    +	  orl  a,#20h
0038 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 1
0039 53BF    +	  anl  a,#0bfh
003B 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 0
003C          	  ; single or bipolar
003C 2B      +	  xch  a,r3
003D 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 0
003E 4320    +	  orl  a,#20h
0040 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 1
0041 53BF    +	  anl  a,#0bfh
0043 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 0
0044          	  ; odd or even
0044 2C      +	  xch  a,r4
0045 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 0
0046 4320    +	  orl  a,#20h
0048 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 1
0049 53BF    +	  anl  a,#0bfh
004B 3A      +	  outl P2,a    ; CLK = 0
004C          	  ;
004C 83      +	  ret
004D          	
004D          	DO_GET:
004D          	  ; CLK = 1
004D 2340    +	  mov  a,#40h
004F 3A      +	  outl P2,a
0050          	  ; CLK = 0
0050 53BF    +	  anl  a,#0bfh
0052 3A      +	  outl P2,a
0053          	  ; DO
0053 0A      +	  in   a,P2
0054 5310    +	  anl  a,#10h
0056          	  ; store
0056 AC      +	  mov  r4,a
0057          	  ;
0057 83      +	  ret
0058          	
0058          	AD_GET:
0058          	  ; initialize
0058 BA08    +	  mov r2,#8
005A BB00    +	  mov r3,#0
005C          	  ;
005C          	AD_GETL:
005C          	  ; shift
005C 2B      +	  xch a,r3
005D 77      +	  rr  a
005E 2B      +	  xch a,r3
005F          	  ; get DO state
005F 144D    +	  call DO_GET
0061          	  ; get
0061 FC      +	  mov a,r4
0062 5310    +	  anl a,#10h
0064 C66A    +	  jz  AD_GETL1
0066          	  ; set MSB
0066          	AD_GETL0:
0066 2B      +	  xch a,r3
0067 4380    +	  orl a,#80h
0069 2B      +	  xch a,r3
006A          	AD_GETL1:
006A EA5C    +	  djnz r2,AD_GETL
006C          	  ; store
006C B819    +	  mov  r0,#ADR
006E FB      +	  mov  a,r3
006F A0      +	  mov  @r0,a
0070          	  ;
0070 83      +	  ret
0071          	
0071          	ADC_HND:
0071          	  ; enable nCS
0071 141B    +	  call CS_CLR
0073          	  ; set mode
0073 141E    +	  call SND_DIB
0075          	  ; get 1 byte
0075 1458    +	  call AD_GET
0077          	  ; disable nCS
0077 1417    +	  call CS_SET
0079          	  ;
0079 83      +	  ret
007A          	
007A          	CAL:
007A          	  ; get value
007A F0      +	  mov a,@r0
007B          	
007B          	  ;+++ calculate 100 +++
007B          	  ; set counter
007B BA00    +	  mov r2,#0
007D          	  ; set -100
007D BB9C    +	  mov r3,#09ch
007F          	CAL0:
007F 6B      +	  add a,r3
0080 F685    +	  jc  CAL1
0082 1A      +	  inc r2
0083 047F    +	  jmp CAL0
0085          	CAL1:
0085          	  ; store 100 digit
0085 AC      +	  mov r4,a
0086 2A      +	  xch a,r2
0087 A1      +	  mov @r1,a
0088 2C      +	  xch a,r4
0089          	  ; adjust
0089 0364    +	  add a,#100
008B          	  ; update pointer : DIGIT10
008B 19      +	  inc r1
008C          	
008C          	  ;+++ calculate 10 +++
008C          	  ; set counter
008C BA00    +	  mov r2,#0
008E          	  ; set -10
008E BBF6    +	  mov r3,#0f6h
0090          	CAL2:
0090 6B      +	  add a,r3
0091 F696    +	  jc  CAL3
0093 1A      +	  inc r2
0094 0490    +	  jmp CAL2
0096          	CAL3:
0096          	  ; store 10 digit
0096 AC      +	  mov r4,a
0097 2A      +	  xch a,r2
0098 A1      +	  mov @r1,a
0099 2C      +	  xch a,r4
009A          	  ; adjust
009A 030A    +	  add a,#10
009C          	  ; update pointer : DIGIT
009C 19      +	  inc r1
009D          	  ; store
009D A1      +	  mov @r1,a
009E          	  ;
009E 83      +	  ret
009F          	
009F          	;**************
009F          	; main routine
009F          	;**************
009F          		org	100h
0100          	START:
0100 1410    +		call	INIT
0102          	
0102          	MAIN:
0102          		; set mode
0102 2304    +		mov	a,#4
0104          		; perform A/D conversion
0104 1471    +		call	ADC_HND
0106          		; set pointer
0106 B819    +		mov	r0,#ADR
0108 B91A    +		mov	r1,#DIGITA
010A          		; convert digit
010A 147A    +		call	CAL
010C          	
010C          		; set mode
010C 2305    +		mov	a,#5
010E          		; perform A/D conversion
010E 1471    +		call	ADC_HND
0110          		; set pointer
0110 B819    +		mov	r0,#ADR
0112 B91B    +		mov	r1,#DIGITB
0114          		; convert digit
0114 147A    +		call	CAL
0116          		;
0116 2402    +		jmp	MAIN
0118          	
0118          		end

　HEXファイルは、次のようになります。

:020000002400DA
:010003009369
:010007009365
:1000100015352300393A8323803A83273A83B81869
:10002000F04777AAE7ABE7AC2A53202A2B53202BC3
:100030002C53202C2A3A43203A53BF3A2B3A4320E0
:100040003A53BF3A2C3A43203A53BF3A8323403ABB
:1000500053BF3A0A5310AC83BA08BB002B772B145A
:100060004DFC5310C66A2B43802BEA5CB819FBA0E9
:1000700083141B141E1458141783F0BA00BB9C6B16
:10008000F6851A047FAC2AA12C036419BA00BBF6CA
:0F0090006BF6961A0490AC2AA12C030A19A183CF
:10010000141023041471B819B91A147A2305147140
:08011000B819B91B147A24028E
:00000001FF

---

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