====== 輝度可変型LED(10灯)ユニット(I2C対応) ======

===== 概要 =====
前回製作した、NightRiderV1(残像方式)を、I2C対応に改良してみました。
I2C対応なので、他のPICからLEDの輝度データを自由に設定することができます。
このようにすることで、NightRider以外にも使い道が考えられるので、汎用的な名称のユニットとしました。

===== 動作原理 =====
I2Cのスレーブ機能としての、基本的な構造は、前回製作した、LCDモニター(I2C対応)と同じです。

<メモリ構造>
10個のLEDの輝度データを設定するために、10バイトのメモリを使用します。
【0x00】LED1の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x01】LED2の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x02】LED3の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x03】LED4の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x04】LED5の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x05】LED6の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x06】LED7の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x07】LED8の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x08】LED9の輝度データ(0x00~0xFF)
【0x09】LED10の輝度データ(0x00~0xFF)

輝度の制御方式は、前回製作した、NightRiderV1(残像方式)と同様です。

<マスター側から、スレーブ側への、LED輝度データ出力>
マスター側から、アドレス(0x00~0x09)のメモリに、輝度データを書き込みます。
<code>
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xE0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(255);
Soft_I2C_Write(128);
Soft_I2C_Write(64);
Soft_I2C_Write(32);
Soft_I2C_Write(16);
Soft_I2C_Write(8);
Soft_I2C_Write(4);
Soft_I2C_Write(2);
Soft_I2C_Write(1);
Soft_I2C_Write(0);
Soft_I2C_Stop();
</code>

===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080233.png}}

===== ソースコード =====
<code c LedDisplay_i2c.c>
//********************************************************************** 
/*
	＜輝度可変型ＬＥＤ（１０灯）ユニット（Ｉ２Ｃ対応）＞
*/
//********************************************************************** 

#define		LED			PORTA.F2

#define		SW_ADDR1	PORTA.F3
#define		SW_ADDR2	PORTA.F4
#define		SW_ADDR3	PORTA.F5

#define		ADDR_BASE	0xE0

#define		ON			0
#define		OFF			1

#define		DATA_SIZE	10

#define		LED1	PORTB.F0
#define		LED2	PORTB.F2
#define		LED3	PORTB.F3
#define		LED4	PORTB.F5
#define		LED5	PORTB.F6
#define		LED6	PORTB.F7
#define		LED7	PORTA.F6
#define		LED8	PORTA.F7
#define		LED9	PORTA.F0
#define		LED10	PORTA.F1

//********************************************************************** 

void	i2c_Write(unsigned short dat)
{
	while (SSPSTAT.BF == 1)
		;
	while (1) {
		SSPCON.WCOL = 0;
		SSPBUF = dat;
		if (SSPCON.WCOL == 1)
			continue;
		//
		SSPCON.CKP = 1;
		return;
	}
}

//********************************************************************** 

static	unsigned	short	i2c_memory[DATA_SIZE], i2c_pnt, i2c_flg, i2c_tmp;

//********************************************************************** 

void	i2c_Handler()
{
	if (SSPSTAT.P == 1)		//ストップビットを検出するとTIMER0を再開する。 
		INTCON.T0IE = 1;
	if (SSPSTAT.S == 1)		//スタートビットを検出するとTIMER0を一時停止する。
		INTCON.T0IE = 0;
	//
	i2c_tmp = SSPSTAT & 0b00101101;
	//
	if (i2c_tmp == 0b00001001) {	//書き込みモード、デバイスアドレス
		i2c_tmp = SSPBUF; 
		i2c_flg = 0;
		i2c_pnt = 0;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101001) {	//書き込みモード、データ
		if (i2c_flg == 0) {
			i2c_pnt = SSPBUF;
			i2c_flg = 1;
			return;
		}
		if (i2c_flg == 1) {
			i2c_memory[i2c_pnt] = SSPBUF;
			i2c_pnt++;
			return;
		}
	}
	if (i2c_tmp == 0b00001100) {	//読み込みモード、デバイスアドレス 
		i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]);
		i2c_pnt++;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101100) {	//読み込みモード、データ（ＡＣＫ） 
		i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]);
		i2c_pnt++;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101000) {	//読み込みモード、データ（ＮＯ＿ＡＣＫ） 
		i2c_tmp = SSPBUF;
		SSPCON = 0b00111110;
		return;
	}
}

//********************************************************************** 

static	unsigned	short	pwm_cnt;

void	interrupt()
{
	if (PIR1.SSPIF == 1) {
		PIR1.SSPIF = 0;
		//
		LED = ON;
		i2c_Handler();
		LED = OFF;
	}
	//
	if (INTCON.T0IF == 1) {		// 約0.128msec周期 
		INTCON.T0IF = 0;
		//
		LED1  = (pwm_cnt <= i2c_memory[0]) ? ON : OFF;
		LED2  = (pwm_cnt <= i2c_memory[1]) ? ON : OFF;
		LED3  = (pwm_cnt <= i2c_memory[2]) ? ON : OFF;
		LED4  = (pwm_cnt <= i2c_memory[3]) ? ON : OFF;
		LED5  = (pwm_cnt <= i2c_memory[4]) ? ON : OFF;
		LED6  = (pwm_cnt <= i2c_memory[5]) ? ON : OFF;
		LED7  = (pwm_cnt <= i2c_memory[6]) ? ON : OFF;
		LED8  = (pwm_cnt <= i2c_memory[7]) ? ON : OFF;
		LED9  = (pwm_cnt <= i2c_memory[8]) ? ON : OFF;
		LED10 = (pwm_cnt <= i2c_memory[9]) ? ON : OFF;
		//
		if (pwm_cnt < 255)
			pwm_cnt++;
		else
			pwm_cnt = 1;
	}
}

//********************************************************************** 

static	unsigned	short	Luminance[10] = {255, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 0};

void	main()
{
	unsigned	short	cnt;
	//
	CMCON  = 0b00000111;		//コンパレータは使用しない。 
	ANSEL  = 0b00000000;		//A/Dコンバータは使用しない。 
	OSCCON = 0b01110000;		//クロックは内臓8MHzを使用する。 
	TRISA  = 0b00111000;		//PORTAを設定する。 
	TRISB  = 0b00010010;		//PORTBを設定する。 
	OPTION_REG.NOT_RBPU = 0;	//PORTBをプルアップする。
	// TIMER0を設定する。 
	INTCON.T0IE = 1;
	INTCON.T0IF = 0;
	OPTION_REG.T0CS = 0;
	OPTION_REG.PSA = 1;
	OPTION_REG.PS0 = 0;
	OPTION_REG.PS1 = 0;
	OPTION_REG.PS2 = 0;
	TMR0 = 0;
	//Ｉ２Ｃを設定する。 
	SSPSTAT.SMP = 1;
	SSPSTAT.CKE = 1;
	SSPCON.WCOL = 0;
	SSPCON.SSPOV = 0;
	SSPCON.SSPEN = 1;
	SSPCON.CKP = 1;
	SSPCON.SSPM0 = 0;
	SSPCON.SSPM1 = 1;
	SSPCON.SSPM2 = 1;
	SSPCON.SSPM3 = 1;
	SSPADD = ADDR_BASE + ((SW_ADDR3 == 1) ? 8 : 0) + ((SW_ADDR2 == 1) ? 4 : 0) + ((SW_ADDR1 == 1) ? 2 : 0);
	PIE1.SSPIE = 1;
	PIR1.SSPIF = 0;
	//
	LED = OFF;
	i2c_pnt = 0;
	i2c_flg = 0;
	pwm_cnt = 1;
	// 割り込み(全体)の設定
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	for (cnt = 0; cnt < DATA_SIZE; cnt++) {
		i2c_memory[cnt] = Luminance[cnt];
	}
	Delay_ms(500);
	for (cnt = 0; cnt < DATA_SIZE; cnt++) {
		i2c_memory[cnt] = Luminance[9 - cnt];
	}
	Delay_ms(500);
	for (cnt = 0; cnt < DATA_SIZE; cnt++) {
		i2c_memory[cnt] = 0x00;
	}
	//
	while (1) {
	}
}

//**********************************************************************
</code>

<参考>
※テスト用(PIC12F683)のプログラムです。
<code c LedDisplay_i2c_master.c>
//********************************************************************** 
/*
　『輝度可変型ＬＥＤ（１０灯）ユニットのテストデータ送信用（マスター）』
*/
//********************************************************************** 

#define		SW				GPIO.F3
#define		LED				GPIO.F2

#define		ON				1
#define		OFF				0

#define		ACK				1
#define		NO_ACK			0

//********************************************************************** 

void	SwitchONcheck()
{
	while (Button(&GPIO, 3, 1, 0) == 0)
		;
	while (Button(&GPIO, 3, 1, 1) == 0)
		;
}

//********************************************************************** 

void main()
{
	unsigned	short	cnt, dat;
	//
	CMCON0 = 0b00000111;
	ANSEL.ANS0 = 0;
	ANSEL.ANS1 = 0;
	ANSEL.ANS2 = 0;
	ANSEL.ANS3 = 0;
	ADCON0.VCFG = 0;
	TRISIO = 0b00001011;
	OSCCON = 0b01110000;
	//
	for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
		LED = ON;
		Delay_ms(50);
		LED = OFF;
		Delay_ms(50);
	}
	//
	Soft_I2C_Config(&GPIO, 4, 5);	// SDA, SCL
	//
	while (1) {
		SwitchONcheck();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xE0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Write(255);
		Soft_I2C_Write(128);
		Soft_I2C_Write(64);
		Soft_I2C_Write(32);
		Soft_I2C_Write(16);
		Soft_I2C_Write(8);
		Soft_I2C_Write(4);
		Soft_I2C_Write(2);
		Soft_I2C_Write(1);
		Soft_I2C_Write(0);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		SwitchONcheck();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xE0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Write(0);
		Soft_I2C_Write(1);
		Soft_I2C_Write(2);
		Soft_I2C_Write(4);
		Soft_I2C_Write(8);
		Soft_I2C_Write(16);
		Soft_I2C_Write(32);
		Soft_I2C_Write(64);
		Soft_I2C_Write(128);
		Soft_I2C_Write(255);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		SwitchONcheck();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xE0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Write(1);
		Soft_I2C_Write(4);
		Soft_I2C_Write(16);
		Soft_I2C_Write(64);
		Soft_I2C_Write(255);
		Soft_I2C_Write(255);
		Soft_I2C_Write(64);
		Soft_I2C_Write(16);
		Soft_I2C_Write(4);
		Soft_I2C_Write(1);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		SwitchONcheck();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xE0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Write(255);
		Soft_I2C_Write(64);
		Soft_I2C_Write(16);
		Soft_I2C_Write(4);
		Soft_I2C_Write(1);
		Soft_I2C_Write(1);
		Soft_I2C_Write(4);
		Soft_I2C_Write(16);
		Soft_I2C_Write(64);
		Soft_I2C_Write(255);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		SwitchONcheck();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xE0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Write(rand() / 256);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
			LED = ON;
			Delay_ms(50);
			LED = OFF;
			Delay_ms(50);
		}
	}
}

//**********************************************************************
</code>

===== 動作確認 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080435.png?500}}

本ユニットへのテストデータ送信用のPIC12F683です。<右側に伸びている、赤色線=SDA、青色線=SCL>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080450.png?500}}

左側が、最も明るく、右側に行くほど暗くなります。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080505.png?500}}

左側が、最も暗く、右側に行くほど明るくなります。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080517.png?500}}

中央が、最も明るく、左右に行くほど暗くなります。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080533.png?500}}

中央が、最も暗く、左右に行くほど明るくなります。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080545.png?500}}

ランダムに輝度を設定しました。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200430-080600.png?500}}

如何ですか?
本ユニットを8台接続すると、80個のLEDの輝度を制御することができるので、クリスマスのイルミネーション等には打って付けですね。
また、LEDの色を変えたり、フルカラーLEDを接続することにより、とても幻想的な雰囲気を醸し出す事ができるのではないでしょうか? ^_^

※フルカラーLEDを接続すると、1000色の色を表現できます。
赤色(R)10段階×緑色(G)10段階×青色(B)10段階

<callout type="warning" title="著作権表示 copyright notice">
このページは稲崎様の閉鎖したHPのコピーで、著作権は稲崎様にあります。[[elechobby:picdic:picdic|詳細]]
This page is a copy of Mr. Inasaki's closed website, and the copyright is held by him.[[elechobby:picdic:picdic|Details]]
</callout>