전자 룰렛의 제작 SW편전자 룰렛의 제작 SW편마이크로칩사의 마이크로 컴퓨터 PIC16C/F84를 사용한 제작 예의
소프트웨어 제작 방법의 소개입니다. ( 「게임 레버러토리＇98/6월호에 게재)
그런데 전회 제작한 전자 룰렛의 프로그램을 만드는 방법을 소개합니다.
PIC 마이크로칩의 기본적인 프로그램을 만드는 방법을, 실제의 제작을
하면서 소개해 갑니다.
2. PIC의 프로그램
PIC의 명령은 어떻게 실행되는 것일까요?
우선 PIC는 프로그램을 격납하는 프로그람메모리를 내장하고 있습니다.
게다가, PIC16C/F84는 이 프로그람메모리가 몇회에서도 쓰거나 지우거나
할 수가 있다고 하는, 매우 편리한 원칩 마이크로컴퓨터입니다.
이 프로그램을 「쓰거나 지우거나」라고 하는 것은 무슨 일입니까?
PIC의 이 메모리는 전기가 없어져도 사라지지 않는 메모리가 되고 있습니다.
즉, 전기를 넣은 순간에 0번지로부터 명령이 실행되게 됩니다.
그러나, 전기를 꺼도 사라지지 않는 메모리도, 어느 특정의 전기적 조건을
채워 주면(자) 자유롭게 변경할 수가 있게 됩니다.
이 조건을 정돈하는 것이 제1회로 제작한 「PIC 라이터」인 것입니다.
이 PIC 라이터로 프로그램을 메모리에 기입합니다. 프로그램은 명령의
모임에서 되어있는 것으로, 메모리의 0번지로부터 차례차례 꺼내져 실행되어
갑니다.
이 명령에는 크게 나누어 (1) 아르바이트 처리 명령 (2) 비트 처리 명령 (3) 리테
랄(정수) 처리 명령 (4) 점프 명령 (5) 제어 명령의 5 종류가 있습니다.
(1)~(3)는 레지스터를 사용한 연산 처리를 하는 명령으로, (4)는 프로그램의 실행
의 흐름을 변경하는 명령, (5)는 타이머등의 하드 제어를 합니다.
PIC는, 이것들 전부를 맞추어도 겉(표)-1의 35 종류의 명령 밖에 없기 때문에,
기억하기 쉽게 사용하기 쉬운 마이크로컴퓨터입니다.
겉(표)-1
nemonic : 내용 : 영향 Phrack″ :사이클 :작동코드
---------------------------------------------------------------------
ADDLW k : w + k -> w : C, DC, Z : 1 : 11 111x kkkk kkkk
ADDWF f, d : w + f -> dest : C, DC, Z : 1 : 00 0111 dfff ffff
ANDLW k : w AND k -> w : Z : 1 : 11 1001 kkkk kkkk
ANDWF f, d : w AND f -> dest : Z : 1 : 00 0101 dfff ffff
BCF f, b : 0 -> f<b> : None : 1 : 01 00bb bfff ffff
BSF f, b : 1 -> f<b> : None : 1 : 01 01bb bfff ffff
BTFSC f, b : skip if f<d>=0 : None : 1(2) : 01 10bb bfff ffff
BTFSS f, b : skip if f<d>=1 : None : 1(2) : 01 11bb bfff ffff
CALL adr : Subroutine Call : None : 2 : 10 0kkk kkkk kkkk
PC+1 -> TOS k -> PC<10:0> PCLATH<4:3> -> PC<12:11>
CLRF f : 00h -> f : Z(=1) : 1 : 00 0001 1fff ffff
CLRW : 00h -> w : Z(=1) : 1 : 00 0001 0xxx xxxx
CLRWDT : 00h -> WDT : PD, TO : 1 : 00 0000 0110 0100
0 -> WDT prescaler 1 -> PD(STATUS<3>) 1 -> TO(STATUS<4>)
COMF f, d : f -> dest : Z : 1 : 00 1001 dfff ffff
DECF f, d : f - 1 -> dest : Z : 1 : 00 0011 dfff ffff
DECFSZ f, d : f - 1 -> dest, : None : 1(2) : 00 1011 dfff ffff
skip if result=0
GOTO k : k -> PC<10:0> : None : 2 : 10 1kkk kkkk kkkk
PCLATH<4:3> -> PC<12:11>
INCF f, d : f + 1 -> dest : Z : 1 : 00 1010 dfff ffff
INCFSZ f, d : f + 1 -> dest, : None : 1(2) : 00 1111 dfff ffff
skip if result=0
IORLW k : w OR k -> w : Z : 1 : 11 1000 kkkk kkkk
IORWF f, d : w OR f -> dest : Z : 1 : 00 0100 dfff ffff
MOVLW k : k -> w : None : 1 : 11 00xx kkkk kkkk
MOVF f, d : f -> dest : Z : 1 : 00 1000 dfff ffff
MOVWF f : w -> f : None : 1 : 00 0000 1fff ffff
NOP : No Operation : None : 1 : 00 0000 0xx0 0000
RETFIE : 세치기 처리로부터 : None : 2 : 00 0000 0000 1001
의 리턴 TOS -> PC, 1 -> GIE(INTCON<7>)
RETLW k : k -> w 해 : None : 2 : 11 01xx kkkk kkkk
리턴 TOS -> PC
RETURN : 써브루틴 : None : 2 : 00 0000 0000 1000
(으)로부터의 리턴 TOS -> PC
RLF f, d : 좌회전 : C : 1 : 00 1101 dfff ffff
f<n> -> d<n+1> f<7> -> C C -> d<0>
RRF f, d : 오른쪽 회전 : C : 1 : 00 1100 dfff ffff
f<n> -> d<n-1> f<0> -> C C -> d<7>
SLEEP : sleep 모드 : PD, TO : 1 : 00 0000 0110 0011
00h -> WDT 1 -> PD(STATUS<3>) 0 -> TO(STATUS<4>)
SUBLW k : k - w -> w : C, CD, Z : 1 : 11 110x kkkk kkkk
SUBWF f, d : f - w -> dest : C, CD, Z : 1 : 00 0010 dfff ffff
SWAPF f, d : f<0:3> -> d<4:7>, : None : 1 : 00 1110 dfff ffff
f<4:7> -> d<0:3>
XORLW k : w XOR k -> w : Z : 1 : 11 1010 kkkk kkkk
XORWF f, d : w XOR f -> dest : Z : 1 : 00 0110 dfff ffff
3. 레지스터란?
PIC등의 마이크로컴퓨터에는 반드시 레지스터로 불리는 것이 있습니다.
이것은, 명령의 실행을 할 때의 데이터를 일시적으로 격납하는 메모리로, 일반적으로
데이터를 격납하는 메모리보다 고속의 동작을 합니다. 그러나 PIC의 경우는 특수해,
이 레지스터와데이타메모리가 함께의 내장 데이타메모리가 되고 있습니다.
예를 들면 그림-1은 PIC16F84의 경우의레지스터 일람입니다.
그림에 있는 주소를 명령 중(안)에서 지정합니다. 예를 들면, 「MOVWF 3」(이)라고 쓰면(자)
working register(연산용의 중계 레지스터)로부터, 3번지에 있는 STATUS
레지스터에 8비트의 데이터가 전송 된다고 하는 동작을 합니다.
그러나 이와 같이 수치로 번지를 직접 지정해 있어서는, 프로그램을 읽는 것이
어려워져 버리므로, 프로그램의 최초로 「STATUS EQU 3」(이)라고 하는 명령
그리고라벨(을)를 지정해 「MOVWF STATUS」라고 하도록(듯이), 번지 대신에 라
벨로 쓰도록(듯이) 합니다.
이것으로 군과 프로그램이 읽기 쉬워집니다. 게다가 이러한 라벨의
정의를 매회 쓰고 있는 것은 귀찮아서, 일괄해 정의하는 것이 성과
. 이것이 「인클루드 파일」이라고 불리는 것입니다.
시스템 공통으로 사용하는 레지스터의 라벨을 정의한 인클루드 파일이,
미리 준비되어 있습니다. 이 파일을 이용해 프로그램의 최초로
「INCLUDE P16F84.INC」이라고 하는 1행을 추가하면(자), 시스템으로 매회 필요한
라벨은 정리해 정의됩니다.
4. 사이클이란?
PIC 중(안)에서는 명령은,페치(메모리로부터 꺼내)와실행의 2 사이클의
스텝에서 실제의 처리가 이루어집니다.
한층 더파이프라인 처리라고 해, 전의 명령의 실행중에 다음의 명령의 페치
(을)를 해 버리기 (위해)때문에, 외관상, 대부분의 명령은 1 사이클로 실행이 완료합니다.
단,점프 명령(CALL, GOTO)(와)과판단 명령(BTFSS, BTFSC, DECFS, DECFSC)
에 대해서는, 실효 번지가 돌연 스킵 하기 위한(해), 페치 해 수선이 되기 (위해)때문에
2 사이클 필요로 합니다.
이 명령의 실행에 필요한 시간, 즉사이클의 시간을 프로그램으로 타이미
그를 취할 때에 이용합니다.
이번 룰렛으로도, 발광 다이오드를 번뜩거릴 수 있는 시간 간격을 프로그램으로
만들고 있습니다만, 그 만드는 방법은,
(사이클수)=(필요한 시간)÷(사이클 시간)
그리고 요구한 사이클수가 되도록(듯이) 명령 실행을 반복하는 것으로 필요한 시간을 만들어
냅니다.
실제의 세는 방법의 예는, 리스트의 마지막 (분)편에게 있는 타이머 써브루틴으로,
아래와 같이 리스트가 됩니다. 코멘트되어 있기 때문에 참고로 해 주세요.;******************************************
; 타이머 써브루틴
; TIM04 : 0.4msec TIM100:100msec
;******************************************
;**** 간격 대기 써브루틴 ****
WAIT
MOVWF CNT3 ;간격 보존
WAITLP
MOVF CNT3, W ;카운터 get
BTFSC STATUS, Z ;마지막인가?
RETURN ;종료, 돌아온다
CALL TIM04 ;0. 8 msec 기다린다
CALL TIM04
DECF CNT3, F ;카운터 1
GOTO WAITLP
;*** 0.4 msec 타이머 써브루틴 ****
TIM04
MOVLW 0F9H ;249회
MOVWF CNT1
TIMLP1
NOP
DECFSZ CNT1, F
GOTO TIMLP1 ;2+4*249-1=997
RETURN ;997+1=998*0. 4 usec= 약 0.4msec
;**** 100 msec 타이머 써브루틴 ****
TIM100
MOVLW 0F9H ;249회
MOVWF CNT2
TIMLP2
CALL TIM04 ;2+1003*249-1
DECFSZ CNT2, F
GOTO TIMLP2
RETURN ;+1=249749*0. 4 usec= 약 100msec
5. 룰렛의 프로그램
그런데 그러면 실제의 전자 룰렛의 프로그램을 보고 갑니다.
프로그램 리스트는 아래와 같이로 다운로드할 수 있습니다. 리스트에는 일본어의 설명
(을)를 붙인 것도 있기 때문에 참고로 해 주세요.
(프로그램을 어셈블(assemble) 할 때는 일본어가 없는 것을 사용해 주세요. )
전체의 흐름은, 우선 초기화로 입출력 핀의 모드 설정을 실시합니다.
RA4 이외는 모두 출력 모드입니다.
그 다음은 start 키의 입력 체크의 반복 루프로, 아무것도 없을 때는
항상 여기를 루프 하고 있습니다.
일단 start 키의 입력을 검출하면(자), 100 msec 기다리고 나서 키 입력을 재확인
하고 있습니다. 이것은 chattering를 피하기 위한 키 입력 프로그래밍의
기본입니다.
이chattering란 무엇인가라고 하면(자), 스윗치나 릴레이류에 반드시 있는 것으로,
밑그림과 같이 스윗치 동작때, 일단 스윗치의 접점이 접촉해도, 용수철의
탄력으로 단시간의 사이 붙거나 멀어지거나를 반복하는 것을 말합니다.
보통 이 시간은 10 msec 이하입니다.
이 불안정한 시간을 기다리고 나서 재차 키 입력이 계속되고 있는지를 확인한다
일로, 실제로 키 입력이 있었다고 판단합니다.
다음에서는, 이 키 입력이 계속되고 있는 동안, 「INTERVAL」라고 하는 변수를 카운트
다운하면서 LED를 차례로 쉬프트 시켜 점 켜고 있습니다.
(버저는 스윗치에 의해 하드웨어로 자동적으로 연속명 동요합니다. )
그리고 start 키 입력이 없어지면(자), 거기로부터 룰렛 동작이 시작됩니다.
우선, 버저를 울리기 위해서(때문에) RA4를 출력 모드로 설정 변경합니다.
다음에 INTERVAL의 값x0. 8 msec의 사이만, LED를 점 켜게 하면(자), INTERVAL를
＋1만 카운트업해, 다음의 LED를 점 켜게 해 또 INTERVAL분만큼
번뜩거릴 수 있으면(자) 다음을 점등 한다. (와)과 같이 차례차례 점등을 쉬프트 시켜, INTERVAL
하지만 FF(16 진수)가 되면 거기서 정지한 채로로 합니다.
즉 차례차례 점등 쉬프트가 느리게 됩니다. 또 LED를 점 켜게 할 때에는,
직전에 버저를 울리기 (위해)때문에, RA4에 트리거 펄스 신호를 출력합니다.
순간만 신호를 내면, 나머지는 타이머 IC가 0.1초간만 버저를 울려 줘
.
정지시킬 때는, RA4 포토의 모드를 원래의 입력에 되돌리고 나서, 최초의
키 입력 기다리는 루프로 돌아옵니다. 이것으로 반복해 같은 동작을 하는 것에
됩니다.
키를 누르고 있는 동안은 매우 고속으로 LED의 차례차례 점등을 하기 (위해)때문에, 인간
하지만 키를 떼어 놓는 순간을 같은 위치로 하는 것은 불가능합니다.
이것에 의해, 매회 스윗치를 떼어 놓은 순간의 LED의 위치가 다르기 (위해)때문에, 최후
의 정지 위치도 매회 다르게 되어 갬블로 할 수가 있습니다.
★ 전자 룰렛 프로그램 리스트(일본어 설명 코멘트 첨부)
(다운로드 할 수 있습니다, 디스크에 보존해 인쇄해 사용해 주세요)
6. 프로그램 작성
드디어 프로그램 작성입니다. 작성과 테스트에는 「MPLAB」라고 하는 소프트의 도구
(을)를 사용합니다.
입수방법은 마이크로칩사의 홈 페이지로부터 다운로드합니다.
아래와 같이 프로그램 리스트를 소스 리스트로서 「MPLAB」를 사용해 PC상에서 편집
합니다.
편집 후, MPLAB로어셈블(assemble)합니다. 어셈블(assemble) 에러가 없어지면(자) PIC에 책
붐비기 위한 「HEX 파일」이라고 하는 것이 생성됩니다.
이것을 전회 작성한 PIC 라이터를 사용해 PC로부터 PIC에 기록.
이 기록이 완료한 PIC를 룰렛의 IC소켓에 실장해 전원을 ON와
하면, 동작을 개시합니다.
정상적으로 개시하지 않으면, 프로그램의 어딘가가 잘못되어 있기 때문에 재차
체크합니다. 프로그램의 체크는 MPLAB의시뮬레이터 기능을 사용합니다.
PC상에서 의사적으로 작성 프로그램을 실행시키고 내부 동작의 확인을 합니다.
이 시뮬레이션은 조금 귀찮습니다만, 눈에 보이는 형태로 프로그램의
테스트를 할 수 있기 때문에 매우 편리합니다. 반드시 사용합시다.
★ 전자 룰렛 프로그램 리스트
(다운로드해 사용해 주세요)
