6821PIAからアセンブラによるSPI通信でセンサーを制御する

 6809SBCやFM-7からSPI通信でADコンバータMCP3208を制御してみました

これは以前の報告（6809SBCボードやFM-7にArduinoを接続してRTCやLCDを制御　2021年8月24日）の続編です。

実現しようとしているのは6809SBCボードやFM-7にArduinoやRaspberry Piのようなマイコンを接続して、その先の様々なセンサー等を制御することです。そのスタートが上記の報告だったのですが、SBCボードやFM-7に搭載したPIAとArduinoの通信にハードI2Cを用いざるを得なかったために、肝心のセンサー等の制御にソフトI2Cを用いることになり、これでは制御の自由度が狭まってしまっていました。

ということで、PIAとArduino間にSPI通信を用いることができれば、Arduinoに接続したセンサー等をI2C（ハード、ソフト）やSPIで自由に制御できると考えました。

手始めに、Arduinoを仲介せずにPIAにADコンバータMCP3208 を直接接続して制御してみました。写っていませんが前回同様にフラットケーブルの先でPIAと接続しています。

ブレッドボードで実験

 接続図です。

PIAとMCP3208の接続

プログラムを示します。

以前のI2C通信で用いたサブルーチンと同じ名称のものがありますが、その内容は細かいところで異なっているものがあります。またMCP3208のSPI通信に特化したものですので、制御信号は5ビットのみで良く、制御信号の書き込み、データの読み出しはいずれもSCLKをH->Lにするタイミングで行われます。

示したのは6809のFLEX9でのアセンブラプログラムですが、FLEX9特有のサブルーチンは15～18行目の4つ（WARMS, GETCHR, PCRLF, OUTADR）のみです。

  * * MCP3208_RD.CMD * * READ DATA from MCP3208 by SPI on FLEX9 * * 6821(PIA) Port A <--> MCP3208 * CA2 CS -- CS 10 * b7 MOSI -- SDI 11 * b6 MISO -- SDO 12 * b0 SCLK -- SCLK 13 * * Original version '2021.11.03 * Copyright by Y.Yamamoto * WARMS EQU $CD03 GETCHR EQU $CD15 PCRLF EQU $CD24 OUTADR EQU $CD45 PADAT EQU $F0DC PACTL EQU PADAT+1 *MCP3208 control data *b0-b2:select channel SNDDAT EQU $18 (0b00011000) ORG $C100 START BRA MAIN VN FCB 1 RDDATA FDB 0 ODAT FDB 00 MAIN EQU * *reset pia *port A,B:output, data $ff:out CLRA STA PACTL select ddra LDA #$FF STA PADAT set output mode LDA #$36 STA PACTL select peripheral,CA2=0 *out High = bus release (set input mode) LDA #$FF STA ODAT save out data STA PADAT *set CS High LBSR SETCSH *start ====================================== RDLOP EQU * *set CS Low LBSR SETCSL *send control data(5bits) LDA #SNDDAT LSLA LSLA LSLA LDB #5 LBSR WRDAT *read data (null bit + data 12bits) LDB #5 LDX #RDDATA LBSR RDDAT LEAX 1,X LDB #8 LBSR RDDAT *set CS High LBSR SETCSH *set data format LDA RDDATA ANDA #$0F STA RDDATA *display data JSR PCRLF LDX #RDDATA JSR OUTADR JSR GETCHR CMPA #'Y BNE RDLOP JMP WARMS *************************************** *set clk low(out b0=0) SETCKL EQU * PSHS B LDB ODAT get saved data ANDB #$FE b0=0 STB PADAT STB ODAT PULS B,PC *set clk Hi = bus release (set input mode) SETCKH EQU * PSHS B LDB ODAT get saved data ORB #$01 b0=1 STB PADAT STB ODAT save data PULS B,PC *set data low(out b7=0) SETDTL EQU * PSHS B LDB ODAT get saved data ANDB #$7F b7=0 STB PADAT STB ODAT save data PULS B,PC *set data Hi = bus release (set input mode) SETDTH EQU * PSHS B LDB ODAT get saved data ORB #$80 b7=1 STB PADAT STB ODAT save data PULS B,PC *write data *A:data, B:data count WRDAT EQU * WLOP PSHS B ASLA b7->C BCC WL1 BSR SETDTH BRA WL2 WL1 BSR SETDTL WL2 BSR SETCKH BSR SETCKL PULS B DECB BNE WLOP BSR SETCKH BSR SETCKL RTS *read data *bit6:input data, B:data count *(X):save data RDDAT EQU * CLR ,X RLOP PSHS B BSR SETCKH BSR SETCKL LDA PADAT read data ASLA ASLA data->C,clk=L ROL ,X C->save PULS B DECB BNE RLOP BSR SETDTH sda release BSR SETCKH BSR SETCKL RTS *set CS high SETCSH EQU * LDA #$3C 0bxx111100 STA PACTL RTS *set CS low SETCSL EQU * LDA #$34 0bxx110100 STA PACTL RTS END START  

 

これで、6809SBCやFM-7にマイコンを接続してその先に色々なセンサーをつなぐことができ、マイコンの高級言語（！）でセンサーを自由に制御できることになります。

間にマイコンを挟む場合ですが、ArduinoのようにSPI通信が1回路のみのものでは、センサー側がI2CかSPIかによってPIA側の接続を選ぶことになります。

Raspberry PiやBeaglebone blackのようにSPI通信を2回路持っているものではセンサーとの通信もSPIを使うことができます。

MCP3208の制御に関しては、データシートの他に「最新Raspberry Piで学ぶ電子工作」（金丸隆志著）の解説がとても分かりやすくて大変参考になりました。感謝いたします。