PIC18F27Q43 Usart１シリアル通信


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# 8ビット非同期モード 8-bit Asynchronous Mode

# Usart1ピンの割り付け
送信と受信のピン割り付けの設定。
|            |送信|受信|
|:-----------|:------------:|:------------:|
|デフォルトピン|なし|RC7|
|PPS割り付け可能ポート|ポートB,ポートC|ポートB,ポートC|

:::note warn
18F27Q43には５つのUARTがあります。UART3、4は、ポートAに割り付けることができますが、ポートCに割り付けることはできなくなります。
:::


:::note info
受信のデフォルトは、RC7。
**受信、送信ともに、ポートB、ポートCならどこにでも**、PPSを使用して割り付け可能。
※PPS:Peripheral Pin Select Module
:::

# Usartボーレート
:::note info
**受信ビットのサンプリングレートを決めます。** Foscから分周します。通信速度の４倍と１６倍の速度のサンプリングクロックを生成します。整数値にならないので、目標のボーレートの誤差が、３％以内になるようにBRGSを選択します。
:::
|BRGS|BRG/UsartMode|Baud Rate の式|
|:-----------:|:------------:|:------------:|
|1|High Rate|Fosc/[4*(U1BRG+1)]|
|0|normal Rate|Fosc/[16*(U1BRG+1)]|

今回はシステムクロックFosc=32Mhz Usartのボーレートを115200bpsに設定しています。

![baudrate計算式修正１.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3693934/06e45a87-1d3e-6f93-b123-34085f423e6f.png)

誤差３％以内なので、`BRGS=0` で設定します。

# Usart受信バッファ、Usart送信バッファ
:::note info
**受信バッファは2バイト、送信バッファは1バイト。** 受信バッファがオーバーフローした場合、オーバーフローエラーが発生します。今回、オーバーフローエラーは、チェックしていません。
:::

# putch関数　機種依存するprintf標準入出力関数を使用する準備
:::note info
**printf**は、stdoutに出力するとき、**putch関数**を使用します。デフォルトでは、putch関数は、関数名だけ与えられていて、中身が記述されていません。機種ごとに送信フラグ名が違ってくるからです。なので、PIC18F27Q43の送信フラグ名に合わせてputch関数の中身を記述する必要があります。
:::
```C:peripheral.c
void putch(uint8_t _txData)
{
    if(U1ERRIRbits.TXMTIF==High)//ｼﾌﾄﾚｼﾞｽﾀ空?
    {
        do{
            U1TXB=_txData;
            while(U1ERRIRbits.TXMTIF==Low);
        }while(U1FIFObits.TXBF);//TXﾊﾞｯﾌｧ空になるまで送信。
    }else{
        //error operation
    }
}
```
# getch関数　機種依存する関数
:::note info
putch関数と同様に、getch関数も、受信フラグ名が機種依存しています。18F27Q43に合わせて、関数の中身を実装します。
:::
```C:peripheral.c
uint8_t getch(void)
{
    while(PIR4bits.U1RXIF==Low);//受信完了
    return U1RXB;
}
```

# 今回のソースコード
:::note info
タイマー０でLEDを0.5秒間隔で点滅させ、同時に、ｶｳﾝﾀｰ値をパソコンに送信。
Usartで\nを受信したら、受信内容をそのままエコーバックさせています。

**＜ソースファイル＞**
**Q_peripheral27Q43.h**: タイマー、シリアル通信ヘッダーファイル
**Q_peripheral27Q43.h**: タイマー、シリアル通信ソースファイル
**Q_interrupt27Q43.h**: 割込み処理ヘッダーファイル
**Q_interrupt27Q43.c**: 割込み処理ソースファイル
**main.c**:メイン関数
:::


```C:Q_peripheral27Q43.h
#ifndef Q_PERIPHERAL27Q43_H
#define	Q_PERIPHERAL27Q43_H

#ifdef	__cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
    
#define Low 0
#define High 1
   
#define _XTAL_FREQ 32000000
#define BAUDRATE 115200
#define SET_SPBRG_DATA  (((unsigned int)((_XTAL_FREQ/4)/BAUDRATE))-1)
#define SET_SPBRG_DATA1 (((unsigned int)((_XTAL_FREQ/16)/BAUDRATE))-1)   
//USART---------------------------------------
#define RXUSART_BUFFER_SIZE 20
typedef struct
{
    uint8_t buf[RXUSART_BUFFER_SIZE];
    uint8_t length;
    uint8_t completed;
}_rxUsart;
extern _rxUsart rxUsart;
extern uint8_t usartTxData[20];
extern void usartInit(void);
extern void putch(uint8_t);
extern uint8_t getch(void);

//Timer--------------------------------------
typedef struct
{
    uint16_t cnt;
    bool fg;
}_tm;
extern _tm tm0;
extern void timer0Init(void);  

#endif
#endif	/* Q_PERIPHERAL27Q43_H */
```

```C:Q_peripheral27Q43.c
#include "Q_peripheral27Q43.h"

//*****************************************************//
//USART初期化
//*****************************************************//
_rxUsart rxUsart;
void usartInit(void)
{
    //6.PPS--------------------------------------------------
    PPSLOCK = 0x55; 
    PPSLOCK = 0xAA;
    PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 0;//Unlock.
    
    U1RXPPS=0b010111;   //RC7:rx
    RC6PPS=0x20;        //RC6:tx
    TRISC|=0x80;        //RC7:input
    
    PPSLOCK = 0x55; 
    PPSLOCK = 0xAA;
    PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 1;//lock.
    
    //1.ボーレート設定115200----------------------------------
    U1BRG=SET_SPBRG_DATA1;
    //2.モード　非同期
    U1CON0bits.MODE=0b0000; //Asynchronous 8-bit USART mode
    //4.Serial port enabled
    U1CON1bits.ON=1;
    //5.Transmit is enabled. Recieve enabled.
    U1CON0bits.TXEN=1;
    U1CON0bits.RXEN=1;
    
    //7.interrupt setting------------------------------------
    PIR4bits.U1RXIF=0;
    PIE4bits.U1RXIE=1; 
    
}

void putch(uint8_t _txData)
{
    if(U1ERRIRbits.TXMTIF==High)//ｼﾌﾄﾚｼﾞｽﾀ空?
    {
        do{
            U1TXB=_txData;
            while(U1ERRIRbits.TXMTIF==Low);
        }while(U1FIFObits.TXBF);//TXﾊﾞｯﾌｧ空になるまで送信。
    }else{
        //error operation
    }
}

uint8_t getch(void)
{
    while(PIR4bits.U1RXIF==Low);//受信完了
    return U1RXB;
}


//*****************************************************//
//Timer0初期化
//*****************************************************//
_tm tm0;
void timer0Init(void)
{
//Timer0初期化--------------------------------------------------
    T0CON1bits.CS=0b010;//クロックソースFosc/4
    T0CON1bits.CKPS=0b0011;//プリスケ1:8
    T0CON0bits.MD16=1;//16bitsタイマー
    T0CON0bits.OUTPS=0b0000;//ﾎﾟｽﾄｽｹｰﾗ1:1
    TMR0H=0xD8;//10ms Fosc=32Mhz
    TMR0L=0xF0;//10ms 
    T0CON0bits.EN=1;
    PIE3bits.TMR0IE=1;
    PIR3bits.TMR0IF=0;
}

```

```C:Q_interrupt27Q43.h
#ifndef Q_INTERRUPT_H
#define	Q_INTERRUPT_H

#ifdef	__cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "Q_peripheral27Q43.h"
  
extern void __interrupt(irq(IRQ_U1RX)) USART1RX_ISR(void);    
extern void __interrupt(irq(IRQ_TMR0)) Timer0_ISR(void); 

#ifdef	__cplusplus
}
#endif

#endif	/* Q_INTERRUPT_H */
```

```C:Q_interrupt27Q43.c
#include "Q_interrupt27Q43.h"

//****************割り込み関数***********************//
// USART1割込み
//**************************************************//
void __interrupt(irq(IRQ_U1RX)) USART1RX_ISR(void)
{
    uint8_t ch;
    PIR4bits.U1RXIF=0;
    ch=getch();
    rxUsart.buf[rxUsart.length++]=ch;
    if(rxUsart.length>RXUSART_BUFFER_SIZE)
    {
        rxUsart.length=0;
    }
    if(ch==0x0a)
    {
        rxUsart.buf[rxUsart.length-2]=0x00;
        PIE4bits.U1RXIE=0;
        rxUsart.completed=true;
    }
}

//****************割り込み関数***********************//
// Timer0割込み
//**************************************************//
void __interrupt(irq(IRQ_TMR0)) Timer0_ISR(void)
{
    PIR3bits.TMR0IF=0;
    tm0.cnt++;
    TMR0L=0xF0;//10ms
    if(tm0.cnt==50)
    {
        tm0.cnt=0;
        tm0.fg=true;
        T0CON0bits.EN=0;
        PIE3bits.TMR0IE=0;
    }
    
}
```


```C:main.c
// PIC18F27Q43 Configuration Bit Settings

// 'C' source line config statements

// CONFIG1
#pragma config FEXTOSC = OFF    // External Oscillator Selection (Oscillator not enabled)
#pragma config RSTOSC = HFINTOSC_64MHZ// Reset Oscillator Selection (HFINTOSC with HFFRQ = 64 MHz and CDIV = 1:1)

// CONFIG2
#pragma config CLKOUTEN = OFF   // Clock out Enable bit (CLKOUT function is disabled)
#pragma config PR1WAY = OFF     // PRLOCKED One-Way Set Enable bit (PRLOCKED bit can be set and cleared repeatedly)
#pragma config CSWEN = ON       // Clock Switch Enable bit (Writing to NOSC and NDIV is allowed)
#pragma config FCMEN = OFF      // Fail-Safe Clock Monitor Enable bit (Fail-Safe Clock Monitor disabled)

// CONFIG3
#pragma config MCLRE = EXTMCLR  // MCLR Enable bit (If LVP = 0, MCLR pin is MCLR; If LVP = 1, RE3 pin function is MCLR )
#pragma config PWRTS = PWRT_OFF // Power-up timer selection bits (PWRT is disabled)
#pragma config MVECEN = ON      // Multi-vector enable bit (Multi-vector enabled, Vector table used for interrupts)
#pragma config IVT1WAY = ON     // IVTLOCK bit One-way set enable bit (IVTLOCKED bit can be cleared and set only once)
#pragma config LPBOREN = OFF    // Low Power BOR Enable bit (Low-Power BOR disabled)
#pragma config BOREN = SBORDIS  // Brown-out Reset Enable bits (Brown-out Reset enabled , SBOREN bit is ignored)

// CONFIG4
#pragma config BORV = VBOR_1P9  // Brown-out Reset Voltage Selection bits (Brown-out Reset Voltage (VBOR) set to 1.9V)
#pragma config ZCD = OFF        // ZCD Disable bit (ZCD module is disabled. ZCD can be enabled by setting the ZCDSEN bit of ZCDCON)
#pragma config PPS1WAY = OFF     // PPSLOCK bit One-Way Set Enable bit (PPSLOCKED bit can be cleared and set only once; PPS registers remain locked after one clear/set cycle)
#pragma config STVREN = ON      // Stack Full/Underflow Reset Enable bit (Stack full/underflow will cause Reset)
#pragma config LVP = ON         // Low Voltage Programming Enable bit (Low voltage programming enabled. MCLR/VPP pin function is MCLR. MCLRE configuration bit is ignored)
#pragma config XINST = OFF      // Extended Instruction Set Enable bit (Extended Instruction Set and Indexed Addressing Mode disabled)

// CONFIG5
#pragma config WDTCPS = WDTCPS_31// WDT Period selection bits (Divider ratio 1:65536; software control of WDTPS)
#pragma config WDTE = OFF       // WDT operating mode (WDT Disabled; SWDTEN is ignored)

// CONFIG6
#pragma config WDTCWS = WDTCWS_7// WDT Window Select bits (window always open (100%); software control; keyed access not required)
#pragma config WDTCCS = SC      // WDT input clock selector (Software Control)

// CONFIG7
#pragma config BBSIZE = BBSIZE_512// Boot Block Size selection bits (Boot Block size is 512 words)
#pragma config BBEN = OFF       // Boot Block enable bit (Boot block disabled)
#pragma config SAFEN = OFF      // Storage Area Flash enable bit (SAF disabled)
#pragma config DEBUG = OFF      // Background Debugger (Background Debugger disabled)

// CONFIG8
#pragma config WRTB = OFF       // Boot Block Write Protection bit (Boot Block not Write protected)
#pragma config WRTC = OFF       // Configuration Register Write Protection bit (Configuration registers not Write protected)
#pragma config WRTD = OFF       // Data EEPROM Write Protection bit (Data EEPROM not Write protected)
#pragma config WRTSAF = OFF     // SAF Write protection bit (SAF not Write Protected)
#pragma config WRTAPP = OFF     // Application Block write protection bit (Application Block not write protected)

// CONFIG10
#pragma config CP = OFF         // PFM and Data EEPROM Code Protection bit (PFM and Data EEPROM code protection disabled)

// #pragma config statements should precede project file includes.
// Use project enums instead of #define for ON and OFF.

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "Q_peripheral27Q43.h"
#include "Q_interrupt27Q43.h"
#include "Q_initialize.h"
#include "Q_I2C1v1.h"
#include "I2C_LCD.h"
#include  "MCP23017.h"


void portInit(void);
void oscillatorInit(void);
void vicInit(void);

void main(void)
{
    uint16_t val;
    //CPUハード初期化-----------------------
    portInit();
    oscillatorInit();
    vicInit();
    __delay_ms(100);
  
    //周辺機能初期化--------------------------------
    timer0Init();//LED表示
    usartInit();

    //ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ割り込み許可------------------------------------------
    INTCON0bits.IPEN=1;//プライオリティ無し
    INTCON0bits.GIE=1;//Enable all masked interrupts
    
    val=0;
    while(1)
    {
        //Timer0割込み処理-------------------------------------
        if(tm0.fg==true)
        {
            tm0.fg=false;
            PORTCbits.RC0=~PORTCbits.RC0;
            printf("val=%d\n",val);
            val++;
            T0CON0bits.EN=1;
            PIE3bits.TMR0IE=1;
        }
        if(rxUsart.completed==true)
        {
            printf("%s\n",rxUsart.buf);
            rxUsart.length=0;
            rxUsart.completed=false;
            PIE4bits.U1RXIE=1;
        }
    }
    return;
}

void oscillatorInit(void)
{
    //オシレータ設定----------------
    OSCCON3bits.CSWHOLD=1;//Hold
    OSCCON1bits.NDIV=1;//64Mhz/2=32Mhz;
    while(!OSCCON3bits.NOSCR);
    while(!PIR0bits.CSWIF);//ready state
    PIR0bits.CSWIF=0;
    OSCCON3bits.CSWHOLD=0;
    while(!OSCCON3bits.ORDY);
}

void portInit(void)
{
    //ポート設定----------------------    
    PORTA=0x00;
    LATA=0x00;
    ANSELA=0x00;
    TRISA=0x80;
    
    PORTB=0x00;
    LATB=0x00;
    ANSELB=0x00;
    TRISB=0x00;
    
    PORTC=0x00;
    LATC=0x00;
    ANSELC=0x00;
    TRISC=0x00;
   
     //PPS---------------------
    PPSLOCK = 0x55;
    PPSLOCK = 0xAA;
    PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 0;
    
    //I2C1-------------------------
    //RC4 for SDA
    RC4PPS=0x38;
    I2C1SDAPPS=0x14;
    //RC3 for SCL
    RC3PPS = 0x37;
    I2C1SCLPPS=0x13;
    
    PPSLOCK = 0x55;
    PPSLOCK = 0xAA;
    PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 1;
    
    ODCONCbits.ODCC3=1;
    ODCONCbits.ODCC4=1;
    
    RC3I2Cbits.TH=1;
    RC4I2Cbits.TH=1;
    
}

void vicInit(void)
{
 //割り込みテーブルaddress設定----------------------------------
    INTCON0bits.GIE=0;//Enable all masked interrupts
    IVTLOCK=0x55;
    IVTLOCK=0xAA;
    IVTLOCKbits.IVTLOCKED=0;
    IVTBASE = 0x000008;
    IVTLOCK=0x55;
    IVTLOCK=0xAA;
    IVTLOCKbits.IVTLOCKED=1;
}

```