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液晶の表示～シリアル接続版～ |
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内容
前回、液晶の表示方法を説明しました。R8C/M12Aはリセット端子を除くと使えるI/O端子は16端子で、液晶との接続に6端子使用します。残る端子は、10端子になります。今回は、74HC595というシリアル→パラレル変換ICを使って、R8C/M12Aの使用端子を3本にして制御する方法を紹介します。
ワークスペース
※2012.04.27まで公開していたファイル(Ver.1.00)は、lcd_put_num関数、lcd_put_hex関数に不具合がありました。お手数ですが最新版(Ver.1.01)に差し替えをお願いいたします。
r8cm12a_lcd_sirial_101.zip
ファイルを解凍し、フォルダを「c:\worksapce」に入れてください。
回路
回路を下図に示します。
※液晶の1ピンと2ピンのVcc、GNDは、液晶によって違うことがあります。必ず付属の説明書を参照してください。
シリアル接続
直接接続とシリアル接続
前回は、R8C/M12Aと液晶を直接接続しました(下図)。
今回は、R8C/M12Aと液晶の間に74HC595というシリアル信号を8bit信号に変換するICを入れて、このICを介して液晶を制御します(下図)。
直接接続と74HC595を使ったときの違いまとめた表を下記に示します。
| 項目 |
液晶直接 |
74HC595使用 |
| 付加部品 |
無し |
74HC595、抵抗10kΩ |
| マイコンの使用端子 |
6本 |
3本 |
| 制御スピード |
高速 |
中速 |
R8C/M12Aで使用する
内蔵周辺機能 |
無し |
UART0 |
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74HC595との接続には、R8C/M12AのUART0を使用します。「UART0による通信」で行った、パソコンとの通信はできなくなります。
74HC595の仕組み
R8C/M12Aの各端子から74HC595に入力する信号と、74HC595から出力される信号について説明します。
SINは信号IN、SCKは信号クロック、LCKはラッチクロックの意味です。
SINに信号をセットして、SCKを"0"→"1"にするとSINの信号が74HC595のQA～QH端子に1bitずつシフトして記憶されます。これを8回繰り返しQA～QH端子にデータをセットします。。下図は、"1010 0011"を出力するときの信号です。8bit分セットできたらLCK信号を"0"→"1"にします。この瞬間、QH～QAの8本の端子から"1010 0011"が出力されます。
R8C/M12Aから74HC595のSIN信号、SCK信号への出力は、UART0のクロック同期式I/Oモードを使います。R8C/M12Aと74HC595を接続するとき、R8C/M12Aが接続することのできる端子を下表に示します。
| 74HC595の端子 |
R8C/M12Aと接続することのできる端子 |
| SIN |
TXD0端子…P1_4,P4_2,P4_6のどれか |
| SCK |
CLK0端子…P1_6 |
| LCK |
どの端子でも可能 |
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R8C/M12Aのどの端子と74HC595を接続させるかは、「lcd_lib_sirial.h」で設定します。設定方法は後述します。
また、液晶の各信号を74HC595のどの信号に接続したかも、「lcd_lib_sirial.h」で設定します。
プログラム「lcd_lib_sirial.c」の説明
「lcd_lib_sirial.c」は、液晶をUART0を使って制御するための関数をまとめたファイルです。このCファイルをルネサス統合開発環境に組み込んで使用します。このファイルを組み込むと使うことのできる関数を説明します。
液晶の初期化(シリアル版)
■関数
| 書式 |
void lcd_sirial_init( void ); |
| 内容 |
74HC595に接続された液晶を4bitモードで初期化します。 |
| 引数 |
無し |
| 戻り値 |
無し |
| 使用例 |
lcd_sirial_init(); // 液晶を初期化
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液晶表示位置の設定
■関数
| 書式 |
void lcd_position( char x ,char y ); |
| 内容 |
液晶に表示する位置を設定します。 |
| 引数 |
x位置：0～15 左から何文字目に表示するか設定します。一番左が0です。
y位置：0～1 上から何行目に表示するか設定します。一番上が0です。 |
| 戻り値 |
無し |
| 使用例 |
// x=0, y=1に表示
lcd_position( 0, 1 );
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液晶のコマンド設定
■関数
| 書式 |
void lcd_control( unsigned char data ); |
| 内容 |
液晶にコマンドを設定します。 |
| 引数 |
LCD_CLEAR :表示クリア+カーソルをホームへ移動
LCD_CURSOR_DEC :カーソルオートデクリメント
LCD_CURSOR_INC :カーソルオートインクリメント
LCD_DISPLAY_OFF :表示OFF
LCD_DISPLAY_ON :表示ON
LCD_CURSOR_ON :表示ON+カーソルON +ブリンクOFF
LCD_CURSOR_OFF :表示ON+カーソルOFF+ブリンクOFF
LCD_CURSOR_BLINK:表示ON+カーソルOFF+ブリンクON
LCD_CURSOR_LEFT :カーソル左シフト
LCD_CURSOR_RIGHT:カーソル右シフト
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| 戻り値 |
無し |
| 使用例 |
lcd_control( LCD_CLEAR );
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液晶に文字列表示
■関数
| 書式 |
void lcd_put_str( char *str ); |
| 内容 |
液晶に文字を表示します。 |
| 引数 |
表示する文字列の先頭ポインタ
文字列の終わりは0x00(\0)にします。0x00になると表示を終わります。
C言語の仕様で、文字列をダブルクォーテーション（”）でくくると、自動的に'\0'が付加されます。
例）"abcdefg"→"abcdefg"+'\0' |
| 戻り値 |
無し |
| 使用例 |
void main( void ) {
int i;
char s[2];
init(); /* 初期化 */
lcd_sirial_init(); /* 液晶初期化 */
lcd_position( 0, 0 );
lcd_put_str( "ﾓｼﾞﾚﾂﾋｮｳｼﾞ" );
lcd_position( 0, 1 );
for( i=0; i<16; i++ ) {
s[0] = i + 'a';
s[1] = '\0'; // 終了コード
lcd_put_str( s );
}
}
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液晶に10進数を表示
■関数
| 書式 |
void lcd_put_num( long value, int keta ); |
| 内容 |
液晶に10進数を表示します。 |
| 引数 |
表示する値：0～99999999
表示する桁：1～8
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| 戻り値 |
無し |
| 使用例 |
lcd_position( 0, 1 );
lcd_put_num( 12345, 6 ); // '012345'と表示
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液晶に16進数を表示
■関数
| 書式 |
void lcd_put_hex( long value, int keta ); |
| 内容 |
液晶に16進数を表示します。 |
| 引数 |
表示する値：0～0xffffffff
表示する桁：1～8
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| 戻り値 |
無し |
| 使用例 |
lcd_position( 0, 1 );
lcd_put_hex( 0x1a2b3c4d, 8 ); // "1a2b3c4d"と表示
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プログラム「lcd_sirial.c」の説明
「lcd_sirial.c」は、main関数があるCファイルです。このファイルから「lcd_lib_sirial.c」に登録している関数を呼び出して液晶を制御しています。呼び出し方を説明します。
ヘッダファイルの登録
拡張子が「h」のファイルをヘッダファイルといい、Cファイルに登録している関数を宣言しているファイルです(今回の説明の場合)。「lcd_lib_sirial.c」と「lcd_lib_sirial.h」はペアで作られていて、「lcd_lib_sirial.c」の中にどのような関数があるかを「lcd_lib_sirial.h」で宣言しています。要は、hファイルはCファイルの目次のようなものです。
今回、main関数がある「lcd_sirial.c」から「lcd_lib_sirial.c」の中にある関数を呼び出すために、目次である「lcd_lib_sirial.h」を登録します。
#include "sfr_r8m12a.h" /* R8C/M12A SFRの定義ファイル */
#include "lcd_lib_sirial.h" /* 液晶初期化（シリアル版） */
main関数
init関数の次に、液晶の初期化をする「lcd_sirial_init」関数を実行します。その後は液晶を制御する関数を使って、液晶に文字を表示します。
void main( void )
{
init(); /* 初期化 */
lcd_sirial_init(); /* 液晶初期化（シリアル版）*/
// 文字列の表示
lcd_put_str( "ﾓｼﾞﾚﾂﾋｮｳｼﾞ" );
while( 1 ) {
// 10進数の表示
lcd_position( 0, 1 );
lcd_put_num( cnt_rb, 6 );
// 16進数の表示
lcd_position( 8, 1 );
lcd_put_hex( cnt_rb, 6 );
}
}
今回のプログラムは、液晶の横0文字目、縦0行目(以下、(0,0)と表記)に「モジレツヒョウジ」と表示します。
(0,1)に10進数でcnt_rb変数の値を6桁で表示します。(8,1)に16進数でcnt_rb変数の値を6桁で表示します。
cnt_rb変数の値が1234のときの表示している状態を下記に示します。
| 0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
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| モ |
シ |
゛ |
レ |
ツ |
ヒ |
ョ |
ウ |
シ |
゛ |
|
|
|
|
|
|
| 0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
0 |
0 |
0 |
4 |
d |
2 |
|
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※lcd_put_num関数を実行するときのcnt_rb変数の値と、lcd_put_hex関数を実行するときのcnt_rb変数の値は違うので、実際は上画面のように10進数の値＝16進数の値にはなりません。
液晶と接続するポートの変更
R8C/M12Aと液晶を接続するポートは、変更することができます。「lcd_lib_sirial.h」を開きます。
R8C/M12Aと74HC595の接続
74HC595に接続するR8C/M12Aの端子を設定します。
/*======================================*/
/* シンボル定義 */
/*======================================*/
/* 接続ポートに応じて、ポートを変更してください */
/* R8C/M12A <=> 74HC595間の設定 */
#define HC595_LCK p1_1 /* 74HC595のLCK端子の接続端子 */
#define TXD0 1 /* TXD0端子 1=P1_4 2=P4_2 3=P4_6 */
74HC595のLCK端子に接続するR8C/M12Aの端子を「HC595_LCK」で設定します。
74HC595のSIN端子に接続するR8C/M12Aの端子を「TXD0」で設定します。設定値が1ならP1_4端子と、2ならP4_2端子と、3ならP4_6端子と接続します。UART0のTXD0端子を使うのでそれ以外の端子とは接続できません。
74HC595のSCK端子に接続するR8C/M12Aの端子は、UART0のCLK0端子を使うので、P1_6端子しか接続できません。
74HC595のLCK端子、SIN端子をR8C/M12Aのどの端子に接続するか、設定してください。
74HC595と液晶の接続
液晶に接続する74HC595の端子を設定します。
/* 74HC595 <=> 液晶間の設定 */
#define LCD_E (1<<6) /* 液晶のE 端子の74HC595のQG(bit6) */
#define LCD_RS (1<<4) /* 液晶のRS 端子の74HC595のQE(bit4) */
#define LCD_DB7 (1<<3) /* 液晶のDB7端子の74HC595のQD(bit3) */
#define LCD_DB6 (1<<2) /* 液晶のDB6端子の74HC595のQC(bit2) */
#define LCD_DB5 (1<<1) /* 液晶のDB5端子の74HC595のQB(bit1) */
#define LCD_DB4 (1<<0) /* 液晶のDB4端子の74HC595のQA(bit0) */
液晶の6端子を、74HC595のQA～QHのどの端子に接続するか設定します。
74HC595の接続端子とプログラムでの設定を、下表に示します。
| 74HC595の端子 |
設定値 |
| QH端子 |
(1<<7)、または、0x80 |
| QG端子 |
(1<<6)、または、0x40 |
| QF端子 |
(1<<5)、または、0x20 |
| QE端子 |
(1<<4)、または、0x10 |
| QD端子 |
(1<<3)、または、0x08 |
| QC端子 |
(1<<2)、または、0x04 |
| QB端子 |
(1<<1)、または、0x02 |
| QA端子 |
(1<<0)、または、0x01 |
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※(1<<x)のxは、QA=0,QB=1・・・QH=7となります。
例えば、液晶のE端子を、74HC595のQH端子に接続するときは、表より「(1<<7)」なので、下記のように設定します。
#define LCD_E (1<<7) /* 液晶のE端子の74HC595のQH(bit7) */
このように、液晶の6端子を接続する74HC595の端子を設定してください。
Cファイルの関係
今回のプロジェクトのC source fileには、「startup_r8cm12a.c」、「lcd_lib_sirial.c」、「lcd_sirial.c」の3つのCファイルが登録されています。
3つのファイルの関係を下図に示します。
①マイコンが動作し始めると「startup_r8cm12a.c」内のstart関数が実行されます(#pragma entry命令で設定した関数から実行されます)。この関数でマイコンのレジスタの初期化など、マイコン固有の初期化を行います。次にmain関数に移ります。
②「lcd_sirial.c」の最初に「lcd_lib_sirial.h」を読み込んで、「lcd_lib_sirial.c」に登録している関数を読み込みます。main関数を実行、この中で液晶を制御します。
③「lcd_lib_sirial.c」には液晶をシリアル変換IC(74HC595)を介して制御するための関数を用意しており、main関数などから呼び出されて使います。このCファイル単体では何もしません。
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