モールス信号ON/OFFのパルス幅をPICで測定し、USB経由でPCに送信するプログラムを以前作成ました。
前回までは、PIC16F1619に搭載されているSMTやCLCという周辺機器をなるたけ利用してCPUの負担を軽減したプログラムでした。
今回は、型式の少し古いPICでも実現できるプログラムを作成します。使用部品やPICのピン配置などは前回と同じですが、サイドトーンの周波数や出力フォーマッをPCから変更できるように機能を追加します。
１ プログラム概要
このプログラムでは以下の周辺モジュールを使用しています。
- TMR4
- システムクロックをカウントして、1 mSec 毎に割り込みをかけています。この割り込み処理の中で、電鍵のチャタリング防止や ON/OFF 時間の測定を行います。
- ESUART
- SMTで測定した電鍵信号の On/Off を、mS 単位に変換した文字列をUSBシリアル変換モジュールに送信します。比較的高速の115200 baud で送信します。割り込み処理は使用しません。
- TMR2
- PWM3と共に機能し、サイドトーンのベースとなります。Fosc (8MHz)を 1/100 し、80kHz のPWM周期で、その５回に一度(16kHz)、波形データを更新します。
- PWM3
- 波形データは、正弦波を20分割した値を使用するので、出力波形は、800Hz (16kHz/20)です。
PCからのコマンドで、TMR2 postscaler が、1:4 、1:5 、1:6 と変化するので、出力される周波数数も、666、800、1000Hzから選ぶことができます。
２ MPLAB X プロジェクトの作成
この例では、「New Project...」から、CWanalizer という名称のプロジェクトを作成しました。
- Device: PIC16F1619
- MPLAB X; v5.45
- MPLAB XC8; v2.20
- MCC; v3.95.0
３ システムクロックの設定
MCCの設定から8MHz_HF を選択し、PLL Enabled にレ点を付けます。
Current System Clock が、32 MHz になることを確認します。
４ TMR4 の設定
Device Resources ウインド内の Libraries list にある Timer icon 展開して TMR4 icon をダブルクリックします。
表示される画面を見ながら、マウスでクリックして設定します。赤で示した設定以外はデフォルトでOKでした。設定後に、Actual Period が 1 ms になることを確認します。
- Control Mode : Roll over pulse
- Start/Reset Option : Softwear control
- Clock Souce : FOSC/4
- Prescaler : 1:32
- Timer Period : 1 ms
- Enable Timer Interrupt にレ点を入れる
５ EUSART の設定
Device Resources ウインド内の Libraries list にある EUSART icon を展開して EUSART icon をダブルクリックします。
表示される画面を見ながら、マウスでクリックして設定します。
- Baud Rate : 115200 を選択
- printf 関数を使用できるように、Redirect STDIO にレ点を入れる
６ TMR2 の設定
Device Resources ウインド内の Libraries list にある Timer icon を展開して TMR2 icon をダブルクリックします。モジュールがロードされるとTMR2設定画面が現れます。
表示される画面を見ながら、マウスでクリックして設定します。下記の４項目以外はデフォルトでOKでした。
- Clock Source は Fosc/4 を選択
- Postscaler は 1:5
- Timer Period は 62.5us を入力
- Enable Timer Interrupt に レ点を入れる
参考：Postscaler を 1:4 に設定すると、正弦波周波数を 1kHz に変更することができます。
７ PWM3 の設定
Device Resources ウインド内の Libraries list にある PWM icon を展開して PWM3 icon をダブルクリックします。モジュールがロードされると PWM3 設定画面が現れます。
- Duty Cycle : 100%
- PWM Polarity : active_lo
これらは、電鍵がOFFになりサイドトーンを止めた時、その出力が Lowレベルになるよう通常とは異なり、反転出力を利用する処置です。
最後に、画面で連携タイマーがにTimer2 が選択されていて、PWM Frequency が 80KHz と表示されいるのを確認します。
８ 入出力の指定
各module がロードされると、Pin Manager に、利用できる 入出力pinが表示されます。以下のように設定します。
- EUSART RX : RB5
- EUSART TX : RB7
- PWM3 PWM3OUT : RC5
- GPIO input : RC4
- GPIO input : RC7
- GPIO output : RA1
- GPIO output : RA2
- GPIO output : RA5
Pin Module画面で、RC7のWPU（弱プルアップ）にレ点を入れます。
さらに、Registersタブをクリックし OPTION＿REG の nWPUEN を enabled に変更します。
９ Code 生成
Generate ボタンをクリックします。
10 処理ルーチンを main.c に記載
自動生成された main.c ファイルを開き、内容を下のリストの様に全面変更します。
なお、MPLAB X プロジェクトを下のリンクからダウンロードですることができます。また、プロジェクトをコンパイルした HEXファイル（CWanalizer.hex）も同梱しました。その HEXファイルを MPLAB IPE を使用しCuriosityボードに書き込んでも良いでしょう。
---> CWanalizer.zip
/******************************************
* CW Analizer
* 電鍵のOnOff時間を、mSec単位で測定し、PCに送信
* 115200 Baud 8bits
* Device : PIC16F1619
* Driver Version : 2.00
* 2021-02-15
********************************************/
#include "mcc_generated_files/mcc.h"
#define verMsg "v1 2021-02-15"
#define keyToDown LATA5 // Keyが押された時に点灯
#define keyToUp LATA1 // Keyが離れた時に点灯
#define keyGap LATA2 // Key操作が中断時に点灯
#define keyIn RC7 // 電鍵接続ポート
#define cgCount 10 // チャタリング防止する時間
#define LED_on_ms 50 // LED点灯時間
uint8_t keying = 0; // 電鍵操作中
uint8_t keyCount = 0; // 防止時間カウント
uint8_t keyClean = 1; // チャタリング除去済み整形波形
uint8_t cgToMark = 0; // Markへの遷移
uint8_t cgToSpace = 0; // Spaceへの遷移
uint8_t gapDetected = 0; // ギャプ開始
uint8_t LEDtimer = 0; // 点灯時間
uint16_t MK_time = 0; // Mark継続時間
uint16_t SP_time = 0; // Space継続時間
uint16_t keyTimer = 0; // 継続時間測定タイマー
uint8_t modeSep = 0; // 分離出力モード
// Sin定数 20分割 MAX 99
uint8_t wave[] = {
97,90,79,65,50,34,20,9,2,0,2,9,20,34,50,65,79,90,97,99
};
uint8_t p_wave; // wave pointer
void MyTMR2_ISR(void); // 割り込み処理関数プロトタイプ
void MyTMR4_ISR(void); // 割り込み処理関数プロトタイプ
void RxOptions(void);
/********** Main application **********/
void main(void)
{
uint8_t nFirstMk = 0; // 電鍵操作開始
uint8_t num = 0; // 符号番号
SYSTEM_Initialize(); // デバイス初期化
TMR2_SetInterruptHandler(MyTMR2_ISR); // 割り込み処理関数設定
TMR4_SetInterruptHandler(MyTMR4_ISR); // 割り込み処理関数設定
INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();
INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable();
printf("CW Analizer option commands:\r\n");
printf(" 1 : Tone frequency 1000 Hz\r\n");
printf(" 2 : Tone frequency 800 Hz\r\n");
printf(" 3 : Tone frequency 667 Hz\r\n");
printf(" 4 : Output format -> Separate\r\n");
printf(" 5 : Output format -> Combine\r\n");
if(modeSep) // 開始メッセージ出力
printf("\r\n");
else
printf("\r\n Mark Space (mS)\r\n");
while (1)
{
RxOptions(); // Option Command 受信の確認
if(cgToMark){ // Key 押されたなら
cgToMark = 0; // 押されたイベントをOFF
keyToDown = 1; // LED 押された を ON
LEDtimer = LED_on_ms; // LED点灯時間セット
if(nFirstMk){ // 最初は出力なし
if(modeSep)
printf("S %5d\r\n",SP_time);
else
printf(" %5d\r\n",SP_time);
}
nFirstMk = 1;
}
else if(cgToSpace){ // Key 離れたなら
cgToSpace = 0; // 離れたイベントをOFF
keyToUp = 1; // LED 離れた を ON
LEDtimer = LED_on_ms; // LED点灯時間セット
if(modeSep)
printf("M %5d\r\n",MK_time);
else
printf("%2d %5d ",num++,MK_time);
}
else if(gapDetected){ // Key操作 中断なら
gapDetected = 0; // GAPイベントをOFF
keyGap = 1; // LED GAP を ON
LEDtimer = LED_on_ms; // LED点灯時間セット
nFirstMk = 0; // 継続フラグリセット
num = 0; // 符号番号リセット
if(modeSep)
printf("G ---\r\n");
else{
printf(" ---\r\n");
printf("\r\n");
printf(" Mark Space (mS)\r\n");
}
}
}
}
// 割り込み処理関数設定 ---------------------------
// 正弦波を派生させるために定期的に実行される
void MyTMR2_ISR(void){
PWM3DCH = wave[p_wave]; // 波形定数を更新
if(p_wave >= 19){ // 零点なら
if(!RC7) p_wave = 0; // SW ON で継続
}else{ // 零点以外なら
p_wave ++; // 波形定数を進める
}
}
// MyTMR4_ISR は、1msごとに実行される
void MyTMR4_ISR(void){
if(keying)keyTimer++; // 電鍵操作中ならタイマーを進める
if(keyTimer > 2000){ // 2秒以上なら
gapDetected = 1; // ギャップ操作終了なので
keyTimer = 0; // 電鍵操作中ならタイマーを進める
keying = 0; // 電鍵操作の終了
// return;
}
if(keyClean){
// ######## 整形出力「1」(電鍵がUP)の時 ########
if(keyCount){ // keyCount 0 以外 Mark確認中なら
keyCount--; // 確認時間を進める
if(!keyCount){ // 確認時間終了なら
if(!keyIn){ // 入力を再度確認し
// ------------- 以下の変異処置を実施
keyClean = 0; // チャタリング整形出力を「0」
SP_time = keyTimer; // 経過時間をSP_timeに
keyTimer = 0; // 経過時間をリセット
cgToMark = 1; // 押されたイベントをON
keying = 1; // 電鍵操作の開始
}
}
} else { // keyCount == 0 電鍵監視中に
if(!keyIn) // 電鍵がONになったら
keyCount = cgCount; // Mark確認中に移行
}
}else{ // ######## 整形出力「0」(電鍵がDOWN)の時 ########
if(keyIn){ // keyIn == 1 電鍵がOFF離れれば
keyCount--; // 確認カウントを進め
if(!keyCount){ // 確認カウント終了で
// ------------- 以下の変異処置を実施
keyClean = 1; // チャタリング整形出力を「1」
MK_time = keyTimer; // 経過時間をSP_timeに
keyTimer = 0; // 経過時間をリセット
cgToSpace = 1; // 離れたイベントをON
}
}else{ // keyIn == 0 電鍵がON 押しているなら
keyCount = cgCount; // 確認カウントをリセット
}
}
if(LEDtimer){ // LED を一定時間(10mS)後に
LEDtimer--; // 消灯させる
if(!LEDtimer){
keyToDown = 0;
keyToUp = 0;
keyGap = 0;
}
}
}
void RxOptions(void)
{
if(EUSART_is_rx_ready()){
// UARTで受信していれば以下を実行する ---------------------
uint8_t cmd = EUSART_Read(); // 受信したバイトを受け取る
EUSART_Write(cmd); // 受信コードをエコーバック
switch(cmd){ // コマンドをチェック
case '0': // 1000Hz 周波数変更
printf(verMsg);
printf("\r\n");
break;
case '1': // 1000Hz 周波数変更
T2CON = 0x83;
printf(" -> 1000 Hz !!\r\n");
break;
case '2': // 800Hz 周波数変更
T2CON = 0x84;
printf(" -> 800 Hz !!\r\n");
break;
case '3': // 667Hz 周波数変更
T2CON = 0x85;
printf(" -> 667 Hz !!\r\n");
break;
case '4': // 分離出力フォーマット
modeSep = 1;
printf(" -> Separate mode !!\r\n");
break;
case '5': // 統合出力フォーマット
modeSep = 0; //
printf(" -> Combine mode !!\r\n");
break;
default: // 以外は、「Fail」送信
printf(" -> Fail Command!! \r\n");
break;
}
}
}
/** End of File **/
13 プロジェクトのコンパイルと書き込み
Program アイコンをクリックし、PICにプログラムを書き込みます。
14 動作の確認
書き込み終了後に、USBシリアル変換器とPCをUSBケーブルで接続し、CoolTermなどの通信ソフトを立ち上げます。通信ソフトの設定画面で
- 115200 baud,
- 8 bit data,
- none parity,
- 1 stopbit
に設定し接続を有効にします。
PICをリセットすると、利用可能なコマンドを表示し信号待ちの状態になります。
電鍵のキーを押すとサイドトーンが聞こえ、CoolTerm画面にパルス幅が表示されます。 PCから半角数字の１、２、または、3 を入力すると、トーン周波数数を、1000、800、667Hzから選ぶことができます。4、または、5 を入力すると出力フォーマットを変更することができます。
