====== 簡易シリアルバッファ ======
===== 概要 =====
市販測定器や自作測定器の中には、測定したデータをRS232C経由でパソコンに送信する機能を持ったものがあります。
しかし、測定現場によっては、湿度が高い、粉塵が多い、設置場所が狭いなどのために、パソコンを持ち込むことが困難な場合があります。
そこで今回は、
* 測定時には、測定器から送信されてくるデータを一旦バッファリングし、￫パソコン不要
* 測定完了後には、バッファリングしたデータを、パソコン側にデータ転送する。￫測定器不要
ことが可能なコンパクトな「簡易シリアルバッファ」を製作しました。
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<仕様>
* バッファリング容量￫256kバイト(正確には、262,144バイト)
* 通信速度￫9600bps
* シリアル信号￫TTLレベル(対PIC)、RS232Cレベル(対パソコン)
===== 動作原理 =====
◎受信データのバッファリング
受信したシリアルデータを、ダブルバッファに交互に書き込み、満杯になったバッファの内容を、随時EEPROMに書き込みます。
◎バッファリングデータの送信
EEPROMに書き込んだデータを、シリアル出力します。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162323.png}}
===== 動作原理(ハードウェア) =====
◎USARTモジュール(受信)
* シリアルデータを受信し、割り込みを発生させます。
◎ダブルバッファ(メモリ)
* 受信したデータは、64バイト×2個のダブルバッファに書き込まれます。
◎外付EEPROM
* 満杯になったダブルバッファの内容は、2個の外付EEPROM(24LC1025)に書き込まれます。(I2C通信使用)
◎内蔵EEPROM
* 外付EEPROMに書き込んだデータ長は、内蔵EEPROMに書き込まれます。
◎USARTモジュール(送信)
* シリアルデータを送信します。
◎トランジスタ(2SC1815)
* シリアル信号のTTLレベル(対PIC)をRS232Cレベル(対パソコン)に変換(位相反転含む)します。
===== 動作原理(ソフトウェア) =====
◎シリアルデータの受信とバッファリング(メモリ)処理￫interrupt関数
* シリアルデータを受信すると、割り込みが発生します。
* 受信したデータをメモリ(ダブルバッファ<64バイト×2個>)に書き込みます。
◎バッファリング(外付EEPROM)処理￫recv関数
* 満杯になったダブルバッファの内容を外付EEPROMに書き込みます。
* 外付EEPROMに書き込んだデータ長を、内蔵EEPROMに書き込みます。
◎受信データ送信処理￫send関数
* 外付EEPROMに書き込まれた受信データを、内蔵EEPROMに書き込まれたデータ長分だけ送信します。
◎受信モードと送信モードの切り替え処理
* 受信モードの開始\\ モードスイッチ(SW_MODE)をオフの状態にして、開始スイッチ(SW_START)を押下します。\\ LED_RECV_MODEが点灯します。\\ データを受信する毎に、LED_RECV_DATAが反転します。
* 受信モードの停止\\ 停止スイッチ(SW_STOP)を押下します。\\ LED_RECV_MODEが消灯します。
* 送信モードの開始\\ モードスイッチ(SW_MODE)をオンの状態にして、開始スイッチ(SW_START)を押下します。\\ LED_SEND_MODEが点灯します。
* 送信モードの停止\\ 停止スイッチ(SW_STOP)を押下します。\\ LED_SEND_MODEが消灯します。
===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162502.png}}
===== ソースコード =====
//**********************************************************************
/*
「簡易シリアルバッファ」
・通信速度 → 9600bps
・受信データ最大長 → 256kバイト(131072 * 2) 24LC1025＊2個使用
*/
//**********************************************************************
//■■■関数宣言■■■
extern void main();
extern void recv();
extern void send();
extern void init_port();
extern void init_eeprom_ex();
extern void eeprom_write_ex(long addr, short *buf, short len);
extern void eeprom_read_ex(long addr, short *buf, short len);
extern void init_usart();
extern void interrupt();
//**********************************************************************
//■■■マクロ定義■■■
//USART
sbit TX_Direction at TRISB.B5;
sbit RX_Direction at TRISB.B2;
//EEPROM
sbit Soft_I2C_Scl at RA0_bit;
sbit Soft_I2C_Sda at RA1_bit;
sbit Soft_I2C_Scl_Direction at TRISA0_bit;
sbit Soft_I2C_Sda_Direction at TRISA1_bit;
#define ACK 1
#define NO_ACK 0
//LED
sbit LED_RECV_MODE at PORTA.B2;
sbit LED_RECV_MODE_Direction at TRISA.B2;
sbit LED_SEND_MODE at PORTA.B3;
sbit LED_SEND_MODE_Direction at TRISA.B3;
sbit LED_RECV_DATA at PORTA.B4;
sbit LED_RECV_DATA_Direction at TRISA.B4;
//SW
sbit SW_START at PORTB.B0;
sbit SW_START_Direction at TRISB.B0;
sbit SW_STOP at PORTB.B1;
sbit SW_STOP_Direction at TRISB.B1;
sbit SW_MODE at PORTB.B3;
sbit SW_MODE_Direction at TRISB.B3;
//other
#define INPUT_MODE 1
#define OUTPUT_MODE 0
//
#define CR 0x0D
#define LF 0x0A
//**********************************************************************
char buf1[64], buf2[64];
short len1 = 0, len2 = 0;
short flag = 0;
//**********************************************************************
//■■■メイン関数■■■
void main()
{
short cnt;
//
OSCCON = 0b01110000; //クロックを8MHzに設定します。
ANSEL = 0b00000000; //A/D変換モジュールは使用しません。
//
init_port();
init_eeprom_ex();
init_usart();
//
for (cnt = 0; cnt < 5; cnt++) {
LED_RECV_MODE = 1;
LED_SEND_MODE = 1;
LED_RECV_DATA = 1;
Delay_ms(100);
LED_RECV_MODE = 0;
LED_SEND_MODE = 0;
LED_RECV_DATA = 0;
Delay_ms(100);
}
//
while (1) {
if ((SW_MODE == 1) && (SW_START == 0)) {
while (SW_START == 0) {
Delay_ms(100);
}
LED_RECV_MODE = 1;
recv();
LED_RECV_MODE = 0;
}
if ((SW_MODE == 0) && (SW_START == 0)) {
while (SW_START == 0) {
Delay_ms(100);
}
LED_SEND_MODE = 1;
send();
LED_SEND_MODE = 0;
}
}
}
//**********************************************************************
//■■■シリアルデータ受信関数■■■
void recv()
{
long addr = 0;
//
len1 = 0;
len2 = 0;
flag = 0;
LED_RECV_DATA = 0;
// 割り込みを許可します。
INTCON.PEIE = 1;
INTCON.GIE = 1;
//
while ((SW_STOP != 0) && (addr < (131072 * 2))) {
if (len1 == 64) {
len1 = 0;
eeprom_write_ex(addr, buf1, 64);
addr += 64;
//
EEPROM_Write(0, addr & 0xFF);
EEPROM_Write(1, (addr >> 8) & 0xFF);
EEPROM_Write(2, (addr >> 16) & 0xFF);
EEPROM_Write(3, (addr >> 24) & 0xFF);
}
if (len2 == 64) {
len2 = 0;
eeprom_write_ex(addr, buf2, 64);
addr += 64;
//
EEPROM_Write(0, addr & 0xFF);
EEPROM_Write(1, (addr >> 8) & 0xFF);
EEPROM_Write(2, (addr >> 16) & 0xFF);
EEPROM_Write(3, (addr >> 24) & 0xFF);
}
}
// 割り込みを禁止します。
INTCON.PEIE = 0;
INTCON.GIE = 0;
//
if (len1 > 0) {
eeprom_write_ex(addr, buf1, len1);
addr += len1;
}
if (len2 > 0) {
eeprom_write_ex(addr, buf2, len2);
addr += len2;
}
//
EEPROM_Write(0, addr & 0xFF);
EEPROM_Write(1, (addr >> 8) & 0xFF);
EEPROM_Write(2, (addr >> 16) & 0xFF);
EEPROM_Write(3, (addr >> 24) & 0xFF);
}
//**********************************************************************
//■■■シリアルデータ送信関数■■■
void send()
{
short cnt;
long addr = 0, data_size;
//
data_size = EEPROM_Read(3);
data_size = (data_size << 8) + EEPROM_Read(2);
data_size = (data_size << 8) + EEPROM_Read(1);
data_size = (data_size << 8) + EEPROM_Read(0);
//
while ((SW_STOP != 0) && (data_size > 0)) {
if (data_size > 64) {
eeprom_read_ex(addr, buf1, 64);
for (cnt = 0; cnt < 64; cnt++) {
UART1_Write(buf1[cnt]);
}
addr += 64;
data_size -= 64;
} else {
eeprom_read_ex(addr, buf1, data_size);
for (cnt = 0; cnt < data_size; cnt++) {
UART1_Write(buf1[cnt]);
}
data_size = 0;
}
}
}
//**********************************************************************
//■■■入出力ポート初期化関数■■■
void init_port()
{
SW_START_Direction = INPUT_MODE;
SW_STOP_Direction = INPUT_MODE;
SW_MODE_Direction = INPUT_MODE;
LED_RECV_MODE_Direction = OUTPUT_MODE;
LED_SEND_MODE_Direction = OUTPUT_MODE;
LED_RECV_DATA_Direction = OUTPUT_MODE;
LED_RECV_MODE = 0;
LED_SEND_MODE = 0;
LED_RECV_DATA = 0;
}
//**********************************************************************
//■■■ＥＥＰＲＯＭ初期化関数■■■
void init_eeprom_ex()
{
Soft_I2C_Init();
}
//**********************************************************************
//■■■ＥＥＰＲＯＭ書き込み関数■■■
void eeprom_write_ex(long addr, short *buf, short len)
{
unsigned short cnt;
//
Soft_I2C_Start();
switch (addr & 0x30000) {
case 0x00000:
Soft_I2C_Write(0xA0);
break;
case 0x10000:
Soft_I2C_Write(0xA8);
break;
case 0x20000:
Soft_I2C_Write(0xA2);
break;
case 0x30000:
Soft_I2C_Write(0xAA);
break;
}
/*
if ((addr & 0x10000) == 0)
Soft_I2C_Write(0xA0);
else
Soft_I2C_Write(0xA8);
*/
Soft_I2C_Write((addr >> 8) & 0xFF);
Soft_I2C_Write(addr & 0xFF);
for (cnt = 0; cnt < len; cnt++) {
Soft_I2C_Write(buf[cnt]);
}
Soft_I2C_Stop();
Delay_ms(1);
}
//**********************************************************************
//■■■ＥＥＰＲＯＭ読み込み関数■■■
void eeprom_read_ex(long addr, short *buf, short len)
{
unsigned short cnt;
//
Soft_I2C_Start();
switch (addr & 0x30000) {
case 0x00000:
Soft_I2C_Write(0xA0);
break;
case 0x10000:
Soft_I2C_Write(0xA8);
break;
case 0x20000:
Soft_I2C_Write(0xA2);
break;
case 0x30000:
Soft_I2C_Write(0xAA);
break;
}
/*
if ((addr & 0x10000) == 0)
Soft_I2C_Write(0xA0);
else
Soft_I2C_Write(0xA8);
*/
Soft_I2C_Write((addr >> 8) & 0xFF);
Soft_I2C_Write(addr & 0xFF);
Soft_I2C_Start();
switch (addr & 0x30000) {
case 0x00000:
Soft_I2C_Write(0xA1);
break;
case 0x10000:
Soft_I2C_Write(0xA9);
break;
case 0x20000:
Soft_I2C_Write(0xA3);
break;
case 0x30000:
Soft_I2C_Write(0xAB);
break;
}
/*
if ((addr & 0x10000) == 0)
Soft_I2C_Write(0xA1);
else
Soft_I2C_Write(0xA9);
*/
for (cnt = 0; cnt < (len - 1); cnt++) {
buf[cnt] = Soft_I2C_Read(ACK);
}
buf[cnt] = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
Soft_I2C_Stop();
Delay_ms(1);
}
//**********************************************************************
//■■■ＵＳＡＲＴ初期化関数■■■
void init_usart()
{
TX_Direction = OUTPUT_MODE;
RX_Direction = INPUT_MODE;
UART1_Init(9600);
PIE1.RCIE = 1;
PIR1.RCIF = 0;
}
//**********************************************************************
//■■■割り込み関数■■■
void interrupt()
{
char rd;
//
if (PIR1.RCIF == 1) {
PIR1.RCIF = 0;
//
rd = UART1_Read();
LED_RECV_DATA = ~LED_RECV_DATA;
switch (flag) {
case 0:
buf1[len1] = rd;
len1++;
if (len1 == 64) {
flag = 1;
}
break;
case 1:
buf2[len2] = rd;
len2++;
if (len2 == 64) {
flag = 0;
}
break;
}
}
}
//**********************************************************************
===== 動作確認 =====
左側:24LC1025×2個、PIC16F88、スイッチ関連、LED関連です。
右側:シリアル信号変換用のトランジスタ(2SC1815×2個)です。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162703.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162707.png}}
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162712.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162716.png}}
前回製作した、「簡易パルスカウンタ」からのデータを受信し、更に、その受信したデータをパソコンに送信し、
ハイパーターミナルで受信してみました。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-162720.png}}
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