【温度センサーIC＋PICマイコンの設計】－３：温度センサーICの出力信号をマイコンに取り入れる（ソフト設計編－２：別版）

この記事でわかること

別投稿”【温度センサーIC＋PICマイコンの設計】－3：温度センサーICの出力信号をマイコンに取り入れる（ソフト設計編－2）” では、“main.c”と “tmr2.c” プログラムでの編集を説明しましたが、本投稿は、“main.c”の編集だけ（”tmr2.c”編集無し）で同じ仕様に合った動作を行うプログラム編集を紹介します。
そして、本プログラムをMPLAB X IDEのシミュレーションにて検証します。

プログラムの特長：
・本投稿：main.cファイルのみの編集、全てを一つのファイルにまとめるため単独で設計する時に有利
・別投稿：main.cとtmr2.cファイルの編集は、複数ファイルを複数設計者で行う時に有利

仕様

仕様（要点）：

1. システムクロックは、PICマイコン内の発振器：16MHｚを選択
2. 2ピンをアナログ入力AN0端子名設定
3. マイコン内の10ビットA/D変換モジュールを採用
4. １０秒タイマーで時間管理、割り込み使用
   （温度観測タイミングが、正確に10秒毎ではありません。）
5. 温度電圧値から温度を計算します。計算式の解説は、ここを参照。
6. 温度表示は、有りません。今回はマイコン内で確認します。

前提として、上記、”仕様（要点）”項の 1～６項目を満足するプログラム作成の方法

“MPLAB X IDE”支援ソフトのMCC機能を使い、下記、5つのプログラムを生成しました。
作成の詳細は、前記事【温度センサーIC＋PICマイコンの設計】－2 　ソフト設計－1を参照。
簡単に前記事のおさらい

1. システムクロック
2. ADCモジュール
3. FVRモジュール
4. タイマーモジュール
5. メインプログラム（ main.c ）

1～4までのプログラムを、MCC機能を使い生成、”Generate”ボタンを押下して、1～5のプログラムを含んだ、全体で完結したプログラムを自動生成します。後は、仕様に沿って一部のプログラムを編集します。

今回は、”main.c”の編集で本仕様に対応します。

ソフト設計（仕様に合った動作をmain.cのみの編集で対応）

下記のフローでは、MCC機能で生成したプログラム群の中で、“main.c”ファイルのみを変更します。
タイマーTMR2（ tmr2.c ) は、MCC機能で生成のまま編集無しです。

図 1：main.c 編集, tmr2.c 編集無 のプログラムフローチャート

説明：
黒色：ユーザーが追加するプログラム
青色：MCC機能で生成した部分に相等

main 関数　（ MCC機能で生成＋編集 ）

• System_Initialize
  MCC機能で生成
  初期設定
• TMR2_SetInterruptHandler
  TMR2_flag_set_ProcessのアドレスがTMR2モジュールに登録されます。
  よって、割り込み処理プログラム中にmain.cプログラムのTMR2_flag_set_Process関数にジャンプします。
• TMR2 Interrupt enable、TMR2_stoptimer
  TMR2の割り込み許可と初期化
• ADC_GetConversion、Temperature calculation、TMR2_10sec_flag “0” set、
  TMR2″0″, Start-time
  MCC機能で生成したADC関数を使い、A/D変換処理を実行
  温度センサーIC出力電圧値から温度値を計算します。
  計算式の詳細は、ここを参照。
  10秒タイマーフラグを”0″に設定
  TMR2タイマー”0″からスタート開始
• CMP. TMR2_10sec_flag=0
  TMR2_10sec_flag値 判定
  ・YES（TMR2_10sec_flag＝0 ）⇒ TMR2 10sec count wait : 10秒達成待ち継続
  ・No（TMR2_10sec_flag＝1）⇒ 10秒達成 ⇒ TMR2_StopTimer : TMR2カウンターストップ　　　　　　　
  　⇒ ADC_GetConversionに遷移

---

TMR2_flag_set_Process 関数
本関数で、10秒達成時に行うプログラムを追加する事がでいます。

• TMR2_10sec_flag “1” set
  タイマー2割り込み処理編集プログラム分をmain.cファイル中に追加します。
  よって、tmr2.cファイルの編集が不要となります。
  編集内容：10秒達成フラグ（TMR2_10sec_flag）に “1” 設定
  

---

tmr2.c ( 割り込み処理、MCC機能の生成のまま、編集不要 )

• ISR
  割り込み処理
• TMR2 10msec × Interrupt count handler
  10msec割り込み処理
  割り込みカウンターアップ
• 100 count Interrupt
  10秒タイマー判定（10ｍsec×1000回達成？）
  ・No（10秒未達成）⇒ 割り込み処理終了
  ・YES（10秒達成） ⇒ main.cファイルのTMR2_flag_set_Process関数にジャンプ⇒
  　割り込み処理終了

---

特長：複数のモジュール編集が、main.cファイルに集中します。

　

注意点：
割り込み機能の基本目的は、MPUが複数のモジュールを同時に実行させて、各モジュールが必要な時に割り込みを発生して、随時MPUが各モジュールの処理を効率良くする事です。
今回は、タイマーの割り込み処理プログラムを分かり易く説明するため、1つのタイマーモジュールの割り込み＋ポーリング処理のプログラム（図1のフローチャート部：”CMP. TMR2_10sec_flag=0″で割り込み待ちループ）となっています。

実際にmain.cを編集したプログラムを、下記に説明します。

main.c プログラム編集

MPLAB X IDE画面の右側ウインドに、下記のmain.cプログラムを表示します。

図 2：main.c のプログラム

赤枠のプログラムを追加・編集しました。

① : 10秒フラグデータ宣言
TMR2_10sec_flag:10秒達成用フラグ宣言
ビットサイズ：32ビット、値範囲：0～4,294,967,295
②：割り込み処理関数 TMR2_flag_set_Process
10秒達成設定追加プログラム
TMR2_10sec_flagに”1″セット
③：デジタルデータ宣言
D_reg：A/D変換モジュールで変換したデジタルデータ
　ビット幅：16ビット符号無し、値範囲：0～65535
A_reg：変換公式を使い、デジタルデータをアナログデータに変換
　ビットサイズ：8バイト、値範囲：±1.7×10³⁰⁸
T_reg：アナログデータをLM61のデータシートの温度変換計算式を使っての温度に変換
　ビットサイズ：8バイト、値範囲：±1.7×10³⁰⁸
④：割り込み処理関数指定 TMR2_SetInterruptHandler
“//” 削除、MCC機能で生成した関数を有効にしました。
TMR2_flag_set_ProcessのアドレスがTMR2モジュールに登録
⑤ : タイマー2割り込み許可
“//” 削除、MCC機能で生成した関数を有効にしました。
⑥：タイマー2停止
TMR2_StopTimer()関数設定
⑦：A/D変換実行、温度値算出、10秒カウント待ちループ
温度値計算の詳細は、ここを参照。

プログラムをシミュレーション

main.cとtmr2.cを編集するプログラム検証と同じ項目について、シミュレションをしました。
詳細の検証方法と項目は、”PICマイコンのソフト支援ツール”MPLAB X IDE”のシミュレーションの紹介とプログラム検証”を参照。

本投稿のmain.cのみを編集するプログラムの検証項目は、下記です。
（ main.cとtmr2.cを編集するプログラムと同じ）

　
シミュレーションは、”MPLAB X IDE”環境下で行います。

検証結果：

1. AN0端子に900mVを入力して、PICマイコンに取り入れた電圧値⇒温度値（30℃）となることを
   検証

PICマイコンの2ピン（AN0)に900ｍV印加設定。
（温度センサーICの温度電圧値：30℃に相等します。）

図 3：シミュレーション ・2ピン（An0）に900mV設定

ブレイクポイント設定と”Watches”機能を使い、プログラムの各変数データの値を表示させます。

AN0端子に900mV（30℃相等）印加した時に、
ADC_GetConversion関数を使いA/D変換後：
90ｍV⇒デジタル電圧値＝D_reg=0x01C1
デジタル電圧値⇒アナログ電圧値＝A_reg=898.8778
アナログ電圧値⇒アナログ温度値＝T_reg=29.88778（PICマイコン内の温度値）
シミュレーション結果となりました。
実際のシミュレーションの実行結果を下記に示します。

図 4：シミュレーション ・D_reg, A_reg, T_regの値

シミュレーションの実行方法は、ここを参照（検証するプログラムは違います）。

---

2. 10秒タイマー値（ TMR2_10sec_flg = “0” ⇒ “1” ）で10秒となることを検証

2度のブレイクポイント設定と”Stopwatch”機能を使い時間測定します。

“TMR2_10sec_flg＝0″の次のステップに1度目のブレークポイント設定して実行、マイコン動作停止、
実行時間をストップウォッチ（下画面の赤枠押下）でクリア ”0ns” にします。
本設定のシミュレーション画面を下記に示します。

図 5：シミュレーション ・ストップウォッチ_cleared

“TMR2_10sec_flg＝1″の次のステップに2度目のブレークポイント設定
[Continue]左側ボタンクリックして実行
“TMR2_10sec_flg＝1″実行後マイコン停止、実行時間を表示します。
本設定のシミュレーション画面を下記に示します。

図 6：シミュレーション ・ストップウォッチ_Target halted

シミュレーションの実行方法は、ここを参照（検証するプログラムは違います）。

検証結果の比較（main.c編集 vs main.cとtmr2.c編集の検証比較）

同じ仕様ですが、編集するプログラムが違います。
main.c編集：本投稿プログラム
main.cとtmr2.c編集：ここのプログラムの検証結果

表1：検証結果の比較

検証結果：
1．温度変換は、2つのプログラムで同じである事を確認しました。
2．TMR2_10sec_flgは、秒単位で考えて同じと判断しました。

よって、
本投稿 ”プログラム（mai.cのみの編集）” と ”main.cとtmr2.cの編集プログラム” では同じ動作をする事が確認出来ました。