PICマイコン開発環境設定（その2）

2021年8月8日 2021年8月9日

gifu_shino.g

その2では、簡単なプログラムを書いて、コンパイルしてみます。

PICマイコンの開発環境を設定は、
　・その1：プログラミング環境の設定
　・その2：簡単なプログラムを書いてみる
　・その3：PICマイコンへの書き込み１
　・その4：PICマイコンへの書き込み２
の4部に分けて記載しています。

PCなどの開発言語の単なプログラムと言えば、
”Hello world”ですが、

マイコンでは、”Lチカ”となどとよばれている、
LEDの点滅が定番ですね。

回路は図の通りです。

この回路をブレッドボードで制作します。
　　　この回路図の作図には fritzing を利用させて頂いております。
　　　https://fritzing.org/home/

※この回路の、PICマイコン VDD端子に設置している、バイパスコンデンサは、
　　電源の安定供給（電圧変動、ノイズ等への対応）のためのものです。
　　回路によりますが、0.1μF～10μF程度のセラミックコンデンサが使用されます。
　　供給電源によりますが、この回路では設置しなくても問題ないと思います。
※VPP端子とVDD端子間の10KΩの抵抗は、VPP端子のプルアップのためのものです。
　　こちらも、この回路では設置しなくても問題ないと思います。

ブレットボードへの電源供給ですが、
Arduino では、Arduinoの電源ピンより供給可能ですが、
PICマイコンの場合、供給をするための端子は用意されて
いませんので別途供給が必要です。

・ブレッドボードへ電源供給用の
　ブレッドボード電源供給モジュールもあります。
　これは、USB端子やＤＣ端子が付いていますので、
　USB端子や、7V～12VDC電源をDC端子接続で、
　ブレッドボードに、5Vまたは3.3Vを供給することができます。
　画像のものは、大陸調達品で¥80-程度だったと思います。
　国内でも販売されています。
　・・・7V以上のACアダプターや9V乾電池も使えるので、
　　　これが便利かと思います。

・Arduino などをお持ちなら、
　Arduino 等の電源ピンから、ブレッドボードへ
　電源を拝借するというのもありですね。
　・・・Arduino を電源回路として使うのは勿体ないですし、
　　　　容量にも注意が必要です。

・PICkit を使うのであれば、
　PICkit から電源を調達することもできます。
　・・・こちらも容量に注意が必要です。

さて、

PICマイコン 12F683-I/P の
GP2（5番端子）にLEDを接続して、
このLEDを点滅するプログラムを書いてみます。

C言語なので、
Arduino IDE での開発と大差はありませんが、
マイコンや IDE の違いにより、
記述内容や操作は異なります。

では、作成してみます。
※私のIDE環境は、MPLAB X IDE v5.50 です。

１．MPLAB X IDE v5.50x のアイコンをダブルクリックして起動します。

２．プロジェクトを作成します。

　　メニュー「File」 → 「New Project…」
　　開いた、New Project 画面、
　　1.Choose Project
　　　Categories : Microchip Embedded
　　　Projects : Standalone Project
　　　を選択し、〔Next>〕をクリック

　　2.Selext Device
　　　Family : Mid-Range 8-bit MCUs (PIC10/12/16/MCP)
　　　Device : PIC12F683
　　　を選択し、〔Next>〕をクリック
　　　※Family、Device はターゲットのPICマイコンに合わせます。
　　　　私の場合、PIC12F683 なのでこの設定を選択しています。
　　　※Tool : 書き込みのツール（PICkit3等）を接続している場合は、
　　　　選択出来ますので選択します。（書き込み時に設定できます）　

　　3.Select Haadar
　　　そのまま、〔Next>〕をクリック

　　4.Select Plugin Board
　　　この設定項目は、スキップされます。

　　5.Select Compilar
　　　使用するマイコンが PIC12F683 で、C言語を使用しますので、
　　　Compiler Toolchainsの、
　　　・XC8 - XC8 (v2.32) [C:\Program Files\Microchip\xc8\v2.32\bin]
　　　・XC8 - XC8 (v2.31) [C:\Program Files\Microchip\xc8\v2.31\bin]
　　　などインストールバージョンを選択し、〔Next>〕をクリック

　　6.Select Project Name and Foldar
　　　Project Name : f683_led_101
　　　Encoding : UTF-8 （Shift_JIS）
　　　他の項目の確認して、〔Finish〕をクリック
　　　※私の Project Name ”f683_led_101” は、適当です。
　　　　先頭数字や記号、全角は使わないのが良いですね。
　　　※Encoding 項目は、ソース内に日本語コメントを記載する場合は、
　　　　UTF-8 （Shift_JIS）を選択します。
　　　　Shift_JIS を選択されている方が多いようですが、私はUTF-8 を選択します。

３．プログラムを記述するためのソースファイルを
　プロジェクト内に作成します。

　左上窓の、Prjectダブより、
　「f683_led_101」 → 「Source Files」を右クリック
　　　→ 「New」 → 「main.c…」を選択します。

　Name and Location 画面が開き、
　File Name : main
　他の項目の確認をして、〔Finish〕をクリック

これで、プログラミングの準備は完了です。

では、
　「f683_led_101」 → 「Source Files」内に作成された、
　”main.c” を選択し、コーディングします。

「Projects」タブ → 〔Source Files〕 → ”main.c”
をダブルクリックします。

・コンフィギュレーション設定を記述します。
　このコンフィギュレーションは、PCマイコンの
　基本動作を設定するもので、作成するプログラムの
　動作仕様に合わせて設定します。

　設定内容は以下のものになります。
　コンフィグレーションビットの設定内容

項目	設定（）内は、今回の設定	説明
・FOSC	（INTOSCIO）　EXTRCCLK 　EXTRCIO 　INTOSCCLK	システムクロック発生に使用する回路
・WDTE	（OFF）　ON	タイムアウト時にマイコンをリセットさせるタイマ
・PWRTE	（ON）　OFF	電源供給後、64ms間、マイコンをリセット
・MCLRE	（OFF）　ON	外部リセットの利用
・CP	（OFF）　ON	プログラムメモリのプロテクト
・CPD	（OFF）　ON	データメモリのプロテクト
・BOREN	（ON）　NSLEEP 　SBODEN 　OFF	ブラウンアウト・リセット（低電圧時に、リセット）
・IESO	（OFF）　ON	2スピード・モードの使用
・FCMEN	（OFF）　ON	フェイル・セーフ・クロック・モニターの使用

コンフィグレーションビットの設定内容

　記述は、
　メニュー「Production」 → 「Set Configuration Bits」を選択します。
　右下窓に、〔Configuration Bits〕タブが表示されます。
　この画面を使って設定します。

　設定が完了したら、
　〔Generate Source Code to Output〕ボタンをクリックします。

　〔Output - Config Bits Source〕タブが表示され、
　この画面の中に、コードが生成されています。
　これをコピーして、main.c ソースファイルに貼り付けます。

　貼り付け位置は、main.c ソースファイルの、
　#include <xc.h> の位置と、
　Output - Config Bits Source の
　#include <xc.h> の位置を目安に貼り付けます。
　※main(void)関数より上に貼り付ければ良いですね。
　　この時、#include <xc.h>が2文（重複書）にならないように注意です。

　この#pragma（プラグマ）記述は、コンパイラ指令で、
　コンパイラに受け渡され、コンパイル時の制御情報として使われます。

・ __delay_ms( ) のマクロ命令を利用する場合、
　クロック周波数の定義を行う必要があります。
　今回、周波数は、1MHzとしますので、

　#define _XTAL_FREQ 1000000

　の記述を行います。

ここからは、maic( )内に記述します。

・使用するPICマイコンのピン設定を記述します。

　　内部クロック設定（1MHz）
　　　OSCCON = 0x40;
　　ピン（デジタル/アナログ）設定（全てデジタル）
　　　ANSEL = 0x00;
　　コンパレータ無効設定
　　　CMCON0 = 0x07;
　　ピン（入出力）設定（GP3のみ入力、他GPは出力）
　TRISIO = 0x08;

　今回は、このような設定となります。

・無限ループを作成し、
　その中に、処理内容のプログラムを記述します。

    // 永久ループを構成
    while(1) {
        GP2 = 1;                // GPIO2の出力を1に設定（LED点灯）
        __delay_ms(500);        // 500ms待機
        GP2 = 0;                // GPIO2の出力を0に設定（LED消灯）
        __delay_ms(500);        // 500ms待機
    }

これでプログラムは完成です。

プログラムの全体を記載しておきます。

/*
 * File:   main.c
 * Author: g_shino.G
 *
 * Created on 2021/08/00, 00:00
 */

// コンフィギュレーション設定
// PIC12F683 Configuration Bit Settings

// 'C' source line config statements

// CONFIG
#pragma config FOSC = INTOSCIO  // Oscillator Selection bits (INTOSCIO oscillator: I/O function on RA4/OSC2/CLKOUT pin, I/O function on RA5/OSC1/CLKIN)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = ON       // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)
#pragma config MCLRE = OFF      // MCLR Pin Function Select bit (MCLR pin function is digital input, MCLR internally tied to VDD)
#pragma config CP = OFF         // Code Protection bit (Program memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Code Protection bit (Data memory code protection is disabled)
#pragma config BOREN = ON       // Brown Out Detect (BOR enabled)
#pragma config IESO = OFF       // Internal External Switchover bit (Internal External Switchover mode is disabled)
#pragma config FCMEN = OFF      // Fail-Safe Clock Monitor Enabled bit (Fail-Safe Clock Monitor is disabled)

// #pragma config statements should precede project file includes.
// Use project enums instead of #define for ON and OFF.
// define定義
#define _XTAL_FREQ 1000000  // __delay_ms( ) 等のクロック周波数の定義（1MHz）

#include <xc.h>

void main(void) {
    
    // ピン設定
    OSCCON = 0x40;      // 内部クロック設定（1MHz）
    ANSEL  = 0x00;      // ピン（デジタル/アナログ）設定（全てデジタル）
    CMCON0 = 0x07;      // コンパレータ無効設定
    TRISIO = 0x08;      // ピン（入出力）設定（GP3のみ入力、他GPは出力）    
    
    // 永久ループを構成
    while(1) {
        GP2 = 1;                // GPIO2の出力を1に設定（LED点灯）
        __delay_ms(500);        // 500ms待機
        GP2 = 0;                // GPIO2の出力を0に設定（LED消灯）
        __delay_ms(500);        // 500ms待機
    }
    
    return;
}

では、コンパイルしてみます。

メニュー「Production」 → 「Build Project F11」を選択します。
または、
アイコンメニューの”金槌のようなアイコン” をクリックします。
カーソルを当てると、”Build Project (F11)” と表示されます。

コンパイルが行われると、右下窓に〔Output〕タブ表示され、
Output 画面に、詳細が表示されます。

正常にコンパイルが行われた場合、

構文にエラー等がある、コンパイルが中断した場合、

また、左下画面に、〔f683_led_101 - Dashboard〕タブが表示され、
f683_led_101 - Dashboard 画面に、メモリの使用量などの
詳細が確認出来ます。

コンパイルに成功すると、
C:\Users\k_shino\MPLABXProjects\f683_led_101.X\dist\default\production
※"C:\Users\k_shino"の部分は、ご自分のユーザ名となります。
フォルダ内に、
”f683_led_101.X.production.hex”
という、拡張子、"hex"の機械語ファイルが生成されます。