目次＞９章　ＰＩＣ１８Ｆ１３２０編　＞　ＴＭＲ０割込みを使う（８ビットモードと１６ビットモード）

ＴＭＲ０割込みを使う

−　８ビットモードと１６ビットモード　−

更新日２００８．１２．２１

ここでは、ＰＩＣ１８のＴＭＲ０割込みを使って見ます。
ＰＩＣ１８のＴＭＲ０割込みは、ＰＩＣ１６と同様の８ビットモードに加え、１６ビットモードが追加されています。
この２つの使い方の違いを見て行きましょう。

このページの目次
１．実験回路
２．プログラムの仕様
３．ＰＩＣ１８の割込み
４．ＴＭＲ０割込みで使うレジスタ
５．ＴＭＲ０割込み（８ビットモード）
６．ＴＭＲ０割込み（１６ビットモード）
７．ＰＩＣ１８の勧め（６）

１．実験回路
・

１秒毎にＬＥＤを点滅させて見るで使った回路と同じで、２つのＬＥＤをＲＢ０／ＲＢ１に接続します。

６８０Ωの抵抗２本は、３００Ω〜１ＫΩ程度の範囲であれば何でもＯＫです。

２．プログラムの仕様

ＲＢ０／ＲＢ１のＬＥＤを１秒間隔で交互に点滅させます。
１秒の時間はＴＭＲ０割り込みにより作成します。ＴＭＲ０割込みは、８ビットモードと１６ビットモードの２種類を使って見ます。

３．ＰＩＣ１８の割込み

ＰＩＣ１８の割込みは、基本的にＰＩＣ１６と同様です。
違いは、下の図のように割込みベクタのアドレスが変わっている点です。

ただし、ＰＩＣ１８では割込みに２つの優先順位を持たせる事が可能で、この新しい機能を使う場合は色々と違いがあります。それは別のページで実験して見る事にします。

今回は、割込みをＰＩＣ１６互換で使用します。

４．ＴＭＲ０割込みで使うレジスタ

ＴＭＲ０割込みで使うレジスタをＰＩＣ１６と対比すると下のようになります。

PIC16PIC18用途など
TMR0TMR0L８ビットのカウンタで、１命令サイクル毎にカウントアップし続け、最大値の２５５からオーバフローして０になる時TMR0割込みが発生
INTCONINTCONビットの意味は同じだがビットの名前が変わった
T0IE→TMR0IE
T0IF→TMR0IF
OPTION_REGT0CONプリスケーラ選択とTMR0クロック選択に加え、以下のビットが追加された
TMR0ON：TMR0有効／無効ビット
T08BIT：８／１６ビットモード選択ビット
ＴＭＲ０Ｌ
Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0
０〜２５５のカウンタ

８ビットのカウンタで、１命令サイクル毎に＋１されます。（プリスケーラで変更できます）
そして、最大値の２５５から０に戻る時にＴＭＲ０割込みが発生します。

このレジスタの内容は設定可能で、例えば、ＴＭＲ０Ｌに２００がセットされていると、５６命令サイクル （２５５−２００＋１）でＴＭＲ０割込みが発生します。
今回は、クロックとして１０ＭＨｚを使用していますので、１命令サイクルは０．４μＳです。
従って、２２．４μＳ（０．４μＳ×５６命令サイクル）でＴＭＲ０割込みが発生します。

【補足】
実際に設定する値は、オーバフロー後、次にＴＭＲ０Ｌに値を設定するまでの実行命令数を考慮する必要があります。（オーバフローしてもカウントアップは継続するため。）
更に、ＴＭＲ０Ｌに値を設定した場合、その直後の２命令サイクル分はカウントアップが停止します。
また、プリスケーラを割り当てている場合は、ＴＭＲ０を更新するタイミングでプリスケーラがクリアされます。

このような動作になるため、正確な時間が必要な場合は、ＴＭＲ０Ｌをフリーランさせます。（値を変更せず、プリスケーラやクロックで調整する）


ＩＮＴＣＯＮ
Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0
GIEPEIETMR0IEINT0IERBIETMR0IFINT0IFRBIF

ＴＭＲ０割込みで使うビットは以下の３つです。
その他のビットは、０にしておきます。

GIE全割込み禁止ビット
1：割込み許可（個々の割込み有効・無効ビットに従う）
0：全ての割込み禁止
TMR0IEＴＭＲ０割込み有効・無効ビット
1：ＴＭＲ０割込み有効
0：ＴＭＲ０割込み無効（禁止）
TMR0IFＴＭＲ０オーバフロー発生フラグ
1：ＴＭＲ０オーバフローが発生した（割込み処理でクリアが必要）
0：ＴＭＲ０オーバフローは発生していない

Ｔ０ＣＯＮ
Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0
TMR0ONT08BITT0CST0SEPSAT0PS2T0PS1T0PS0

TMR0ON1：TMR0有効
0：TMR0停止
T08BIT1：８ビットモード
0：１６ビットモード
T0CSＴＭＲ０クロックソース選択
1：T0CKIピン
0：命令サイクル
T0SEＴＭＲ０クロックソースがT0CKIピンの時、パルスの立ち上がり・立下りのどちらでカウントするかを選択
1：立下り
0：立ち上がり
PSAプリスケーラ使用有無
1：使用しない
0：使用する
T0PS2-0 プリスケーラ使用時の倍率指定
T0PS2-0倍率
0002
0014
0108
01116
10032
10164
110128
111256
例えば、倍率６４を設定すると、６４命令サイクル毎にＴＭＲ０Ｌがカウントアップ（＋１）される。

５．ＴＭＲ０割込み（８ビットモード）

８ビットモードで動作させるには、T0CONのT08BITを１にします。

それ以外のレジスタ設定は以下のようにしました。
TMR0L：１２８
プリスケーラ：２５６
クロックが１０ＭＨｚですので、ＴＭＲ０割込み周期は
１命令の時間：１／１０×４＝０．４ｕＳ
ＴＭＲ０割込み周期：０．４ｕＳ×２５６×１２８＝１３．１０７２ｍＳ
従って、１秒間のＴＭＲ０割込み回数は
ＴＭＲ０割込み回数：１０００ｍＳ／１３．１０７２ｍＳ≒７６
（ＴＭＲ０割込み７６回で約１秒）
となります。

プログラム

８ビットモードのプログラムはこちらです。

プログラムの処理で、今回のポイントをいくつか説明します。

＜初期処理＞
初期処理では、T0CON，TMR0L，INTCONの設定を行います。
; ******** 初期処理 *****************************
init
	;省略
	;
	MOVLW	0xC7
	MOVWF	T0CON		;TMR0 enable,8bit,presc256
	MOVLW	TMR0_i
	MOVWF	TMR0L
	BSF	INTCON,TMR0IE	;TMR0割込み許可
	BSF	INTCON,GIE	;全割込み許可

＜割込み処理＞
割込み処理の開始アドレスを、08hに合わせます。
また、割込みの入り口と出口でレジスタの退避・復元を行いますが、通常は下のように３つのレジスタを対象にします。
; ******** 割込み処理 ****************************
	ORG	0x0008			;割込みベクタ
	MOVFF	STATUS,STATUS_TEMP 	;save STATUS
	MOVFF	WREG,WREG_TEMP		;save WREG
	MOVFF	BSR,BSR_TEMP		;save BSR
	;
	;省略
	;
	MOVFF	BSR_TEMP,BSR		;restore BSR
	MOVFF	WREG_TEMP,WREG		;restore WREG
	MOVFF	STATUS_TEMP,STATUS 	;restore STATUS
	RETFIE

MOVFF命令は、ＰＩＣ１８で追加された命令で、以下の利点があります。
・STATUSレジスタを更新しない（ＰＩＣ１６のレジスタ退避・復元のような面倒な事が不要）
・命令のアドレス部が１２ビットであり、バンクを考慮せずに全ＲＡＭ領域にアクセスできる

＜ＧＰＲ（汎用レジスタ）の定義＞
データメモリはバンクを意識したアクセスが必要ですが、バンク０の前半はバンクを意識せずに使えます。（アクセスバンク）
また、割込みで使うレジスタ退避用の領域は、今回はMOVFF命令のみで使いますので、バンクを考慮せずに全ＲＡＭ領域にアクセスできます。
従って、下のようなメモリ割り当てにしました。メモリに余裕があればレジスタ退避領域もバンク０の前半に割り当ててかまいません。
（今回はメモリに十分余裕がありますが意図的にこのような割り当てにしました。）
; ******** ＧＰＲ *******************************
	CBLOCK	0x080
	WREG_TEMP		;WREG save area
	STATUS_TEMP 	;STATUS save area
	BSR_TEMP		;BSR save area
	ENDC

	CBLOCK	0x000
	CNT1S
	flag
	ENDC
６．ＴＭＲ０割込み（１６ビットモード）

次は１６ビットモードで動かして見ましょう。

８ビットと１６ビットの違い

８ビットと１６ビットの違いは、表現できる数が異なる点です。
８ビットで表せる数：　０〜２５５
１６ビットで表せる数：　０〜６５５３５
従って、１６ビットモードの場合は、最大値の６５５３５から０に戻る時にＴＭＲ０割込みが発生します。
ＴＭＲ０割込みの最大値は以下のようになります。（クロック１０ＭＨｚ，プリスケーラ２５６の場合）
８ビットモード：　０．４uＳ×２５６×２５６＝２６．２１４４ｍＳ
１６ビットモード：　０．４uＳ×２５６×６５５３６＝６７１０．８８６４ｍＳ
１６ビットモードで使うレジスタ

１６ビットモードで動作させるには、T0CONのT08BITを0にします。

こうする事でＴＭＲ０レジスタは１６ビットモードになりますが、データメモリ（レジスタ）は８ビット単位でしかアクセスできません。
そこで、下図のようにＴＭＲ０レジスタを上位８ビットと下位８ビットに分けてアクセスするようになっています。

上位８ビットはTMR0Hを、下位８ビットはTMR0Lレジスタを介してアクセスします。

ただし、ＴＭＲ０レジスタの上位８ビットとTMR0Hレジスタは単純には連携していません。

まず、簡単なＴＭＲ０の下位８ビットとTMR0Lですが、こちらは単純で、プログラムからTMR0LレジスタをREAD/WRITEすれば、そのままＴＭＲ０の下位８ビットにREAD/WRITEされます。（下図の水色）

一方、ＴＭＲ０の上位８ビットのREAD/WRITE（下図の黄色の矢印）は、プログラムでのTMR0Hレジスタに対するREAD/WRITE（緑の矢印）に連動しません。
ＴＭＲ０の上位８ビットとTMR0Hレジスタ間のデータ転送は、TMR0LレジスタへのREAD/WRITEに連動して行われます。（赤と黄色の矢印）

ＴＭＲ０への書き込み手順
  1. ＴＭＲ０Ｈレジスタにデータを書き込む
  2. ＴＭＲ０Ｌレジスタにデータを書き込む

ＴＭＲ０からの読み出し手順
  1. ＴＭＲ０Ｌレジスタからデータを読み込む
  2. ＴＭＲ０Ｈレジスタからデータを読み込む

１６ビットのＴＭＲ０レジスタに意図した値が書き込めるように、また正しい値が読み出せるようにするためこのような動作になっています。

今回のプログラムでのレジスタの設定

１６ビットモードで動作させるために、T0CONのT08BITを0にします。

そして、ＴＭＲ０レジスタへの設定値は、プリスケーラを２５６とすると、
オーバフローまでのカウント値：　１秒／０．４ｕ秒／２５６≒９７６５
ＴＭＲ０設定値：　６５５３６−９７６５＝５５７７１
この、ＴＭＲ０設定値を１６進数に変換
５５７７１　→　０Ｄ９ＤＢｈ
従ってレジスタ設定は以下のようになります。
ＴＭＲ０Ｈ：０Ｄ９ｈ
ＴＭＲ０Ｌ：０ＤＢｈ
プリスケーラ：２５６

プログラム

１６ビットモードのプログラムはこちらです。

基本的な流れは８ビットモードのプログラムと同じです。

７．ＰＩＣ１８の勧め（Vol.６）

その７．　TMR0は１６ビットモードがサポートされた
従来の８ビットモードでは、長い時間（例えば１秒とか）を得るためにＴＭＲ０割込みを一定回数カウントするような事が必要でした。
ＰＩＣ１８では、１６ビットモードがサポートされ、長い時間も１回のＴＭＲ０割込みで得る事ができます。
その８．　MOVFF命令はバンクの意識が不要
ＴＭＲ０割込みとは関係ありませんが、ＰＩＣ１８で追加された命令の一つであるMOVFF命令は、転送元・転送先のアドレスを１２ビットで表現しており、全てのデータメモリに対してバンクを考慮せずにアクセスできます。