Ｈ8ＣＰＵのADC・ DACのサンプルプログラム

Copyright(C) 13May2002
coskx

はじめに

この文書はAKI-H8にて，ADC，DACのサンプルプログラムを提示するものである。

DAC
　DAC（DAコンバータ，ディジタルアナログ変換）とは，コンピュータの取り扱うことのできる数値を，アナログ量すなわ ち電圧に変換する機能をもったデバイスである。より大きな数値を与えるとより高い電圧が出力されるようになっており，与える数値と出力される 電圧は比例関係になる。マイコンの場合は出力電圧は0Vから5Vである場合が多く，0を与えると0Vが出力され，1023を与えると5Vが出 力され，512を与えると2.5Vが出力される。
DACの応用
　1秒間に8000回でDACで音響信号バイト列を出力し，アンプ・スピーカを接続すると，電話音質の音声データを再生することができる。

ADC
　ADC（ADコンバータ，アナログディジタル変換）とは，アナログ量すなわち電圧を，コンピュータの取り扱うことのできる数値に変換する機 能をもったデバイスである。デジタル電圧計だと思えばよい。ただし，数値で表した時の単位はボルトではなくて，コンピュータに都合のよいよう にできている。入力電圧と変換結果の値は比例関係にあり，マイコンの場合は入力電圧は0Vから5Vである場合が多く，0Vを入力すると0 に，5Vを入力すると1023に，2.5Vを入力すると512になる。
ADCの応用
　回転式の可変抵抗やポテンショメータと呼ばれる精密可変抵抗は，軸の回転角を電圧に変換できる。これの出力をADCで捉 えると，角度センサが作れる。その他，温度センサや湿度センサ，光度センサ，圧力センサなどは電圧出力のものが多いのでADCを用いるとマイ コンがさまざまな物理量を知ることができる。

【１】　AKI-H8のDAコンバータ出力

H8CPUはDAコンバータ（CPU内のレジスタの値を，値に比例した電圧に変換して出力する機能,Digital Analogue Converter）を２チャンネル持っている。 DAコンバータの分解能は８ビットなので，この比例関係は理論的には表１．１のようになる。H8CPUでは，DAC0チャンネル出力は CN2-18ピンに出力される。図１．１はDACチャンネル0を引き出している回路例である。
プログラムでは，RS232Cに接続されたパソコンのターミナルソフト（例えばハイパーターミナル）を用い，キーボードからDAコンバータへ の出力値を設定するものとし，設定値は0から255までの値とする。

DACへの出力

/********************************************************** DACへの出力　 **********************************************************/ #include "h8-01.h" /* DACは2チャンネル存在する*/ void initDAC() {     DA.CR.BYTE |= 0xc0; } /* ------------------------------------------------- DA CONVERT data    出力電圧   0  →   0V 255  →   5V ------------------------------------------------- */ void outputDAC(unsigned char ch, unsigned char data) {     if(ch==0)         DA.DR0 = data;     else if(ch==1)         DA.DR1 = data; } main() {     int x;     initSCI1();     initDAC();     while(1) {         x=getIntSCI1("DA value(0..255) =");         outputDAC(0,x&0xff);         outputDAC(1,x&0xff);     } } /* 実行時の測定結果 入力値　出力値    0     0.08V   64     1.27V  128     2.53V  192     3.78V  255     5.02V */

課題 実際にこのプログラムを動作させて，出力ピン（CN2-18）の電圧を測定して確かめなさい。

【２】　AKI-H8のADコンバータ入力（単一モード）

図２．２はテストのためにADCチャンネル0を引き出して，再びDACチャンネル0に戻している回路例である。
プログラムでは，RS232Cに接続されたパソコンのターミナルソフト（例えばハイパーターミナル）を用い，キーボードからDAコンバー タへの出力値を設定するものとし，設定値は0から255までの値とする。DAコンバータチャンネル0から出力された電圧は外部で直結され たADコンバータチャンネル0へ再入力され，得られたAD変換値をパソコンのターミナルソフト上に表示する。
このプログラムで使用している関数inputADC()はADコンバータのチャンネル0から3のみを扱うものである。

DACからの出力をADCの入力へつなげてのテスト

/********************************************************** DACからの出力をADCの入力へつなげてのテスト **********************************************************/ #include "h8-01.h" /* ------------------------------------------------- */ /* AD CONVERT */ /* ------------------------------------------------- */ unsigned int inputADC(unsigned char ch) {     AD.ADCSR.BYTE = ch;     /* ＡＤ設定単一モード、ＡＮ(ch)のみ使用 chの値は0,1,2,3のみ*/     AD.ADCSR.BIT.ADST = 1;  /* start */     while(AD.ADCSR.BIT.ADF == 0); /* AD変換終了待機 */     AD.ADCSR.BIT.ADF = 0;     return (*( (volatile unsigned int *) (&AD.ADDRA+(ch<<1)) ))>>6; } void initDAC() {     DA.CR.BYTE |= 0xc0; } void outputDAC(unsigned char ch, unsigned char data) {     if(ch==0)         DA.DR0 = data;     else if(ch==1)         DA.DR1 = data; } main() {     int x;     unsigned int y;     initSCI1();     initDAC();     while(1) {         x=getIntSCI1("DA value(0..255) =");         outputDAC(0,x&0xff);         y=inputADC(0);         SCI1_printf("%d\n",y);     } } /* 実行結果 入力値 　                出力値    0     0.08V　　→         4   64     1.27V　　→       256  128     2.53V　　→       508  192     3.78V　　→       765  255     5.02V　　→      1017 */

【３】　AKI-H8のADコンバータ入力（スキャンモード）

H8-CPUは全部で8チャンネルのADコンバータ（Analogue Digital Converter）があるが，そのうち4個を 利用し，タイマー割り込み（一定時間ごとの割り込み）を利用し，4つの時系列データを取り込むプログラム例の一部を提示する。
４つの時系列データは
unsigned char ad_result0[SIZE];
unsigned char ad_result1[SIZE];
unsigned char ad_result2[SIZE];
unsigned char ad_result3[SIZE];
に保存されることとし，変数counterは0からSIZE-1の範囲になるようにうまく制御されているものとする。

タイマー割り込みを利用した4つの時系列データの取込

#define SIZE 256 unsigned char ad_result0[SIZE]; unsigned char ad_result1[SIZE]; unsigned char ad_result2[SIZE]; unsigned char ad_result3[SIZE]; /* ADC INITIALIZATION  */ void initADC_L4() {     AD.CSR.BIT.ADF=0;   /*エンドフラグをクリア*/     AD.CSR.BIT.ADIE=0;  /*インタラプト禁止*/     AD.CSR.BIT.ADST=0;  /*スタート停止*/     AD.CSR.BIT.SCAN=1;  /*スキャンモード*/     AD.CSR.BIT.CKS=1;   /*変換時間＝134ステート*/     AD.CSR.BIT.CH=3;    /*AN0〜AN3（スキャンモード）*/ } /*   GET ADC RESULT    */ void getADC_L4(unsigned char adc[]) /*ad*/ {     AD.CSR.BIT.ADST = 1;         /* ＡＤ設定SCANモード 4チャンネル同時使用 ＡＤスタート */     while(AD.CSR.BIT.ADF == 0);  /*変換終了まで待つ*/      AD.CSR.BYTE &= 0x5f ;        /*ADFとADSTクリア*/     adc[0]=(AD.DRA>>8);   /*AD.DRAは unsigned int */     adc[1]=(AD.DRB>>8);     adc[2]=(AD.DRC>>8);     adc[3]=(AD.DRD>>8); } volatile int counter=SIZE; /*      割り込み関数   */ void interrupt_cfunc() {     static unsigned char adc[4];     if (counter<=SIZE) {         getADC_L4(adc);         ad_result0[counter]=adc[0];         ad_result1[counter]=adc[1];         ad_result2[counter]=adc[2];         ad_result3[counter]=adc[3];         counter++;     } } main() {     /*関連部分のみ抜粋*/     initADC_L4();     counter=0; /*counterに0を代入することでADC変換要求*/     while (counter<SIZE); /*counter=SIZEになることでSIZE個のデータ取得完了*/ }