Arduinoのレジスタを読み取る

2017年12月24日2018年5月18日

Arduino nanoに実装されているATmega328/Pのデータシートを見ていてふと思ったのが内部レジスタを直接見れるんじゃないかと。で、試しにレジスタ名を入れるだけで簡単に読み取れました。

【参考】

https://playground.arduino.cc/Learning/PortManipulation

1. 前回の更なる改善
2. 情報収集
3. レジスタ読み取り実践
4. 方針を変えてプログラムと実験

前回の更なる改善

前回の記事に

″基準電圧を決めるanalogReference();がsetup内で正常に動作せずINTERNALへ変わらなかった。

INTERNAL(内部電圧基準)を設定後、1秒ディレイを入れてから電圧値を取得した後にDEFAULT(電源電圧基準)に戻すことで解決。″

ディレイ使うのにちょっと抵抗感を感じていたのでADC関係のレジスタが設定通りになっていることを確認してから次のステップへ進むよう変更しようと思います。

実験回路は前回のラストと同じです。

情報収集

まず、レジスタ名を知るためにデータシートをダウンロード。

ATmega328/P – Complete Datasheet 11/2016

手始めにLEDをレジスタを操作して動かそうと考え、D13に該当するPB5を探す。
116ページの項目18.4.2. Port B Data RegisterのレジスタPORTBのbit5がD13あたり、それに”1″を書き込むことでON、”0″でOFFになる。

  if(LEDstat == 4){
//ON
//    PORTB |= B00100000;
      PORTB |= _BV(5);
    delayMicroseconds(value1);
//OFF
//    PORTB &= ~B00100000;
      PORTB &= ~_BV(5);
    delayMicroseconds(value1);
  }

コメントアウトしていますが、どちらでも出来るようです。
参考：https://garretlab.web.fc2.com/arduino/inside/avr/sfr_defs.h/_BV.html

Serial.print(PORTB, BIN);で状態を読み取ることが出来ます。

レジスタ読み取り実践

次は本命のディレイ取り除き作戦

まず初めにanalogReference(INTERNAL)でちゃんとレジスタが思うように変わっているか確認。

多分、データシート317ページの28.9.1. ADC Multiplexer Selection Register

レジスタADMUXのBit7:6が基準電圧の選択で”01″がAVcc(+5V)、”11″が内部1.1Vとなるはず。

実際にINTERNALを実行後にレジスタを読み取り表示させてみた。
Serial.println(ADMUX, BIN);

結果、Bit7:6は変わってなかった。けれど、analogRead()実行後はADMUXが設定されていた。つまり、これが実行されて初めて書き換えられるのか？！

分からないので次。

今度はADMUXを直接変更してどうなるか試してみた。

確かにADMUXの値は変わるが結果が変わらなかった・・・。
仕方なくIDE内を見て各関数が何をしてるか調査。

先ほどのanalogRead()でADMUXが設定されるのは正しかったようだ。

analogReference()は基準電圧の設定値を格納するだけにすぎない。

スケッチ上でADMUXを書き換えてもanalogRead()内でADMUXを書き換えられてしまう。

Arduino IDEソース：wiring_analog.c

30行目がanalogReference()について。
39行目から98行目がanalogRead()について。
70行目でanalogReference()で設定した値をADMUXに書き込んでいる。

残念。

方針を変えてプログラムと実験

最終案は、ディレイを入れるか。又は、REFピンにプルダウン抵抗を入れるか。

今のスケッチのセットアップはこんな感じ。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial)

  pinMode(12, OUTPUT);
  pinMode(13, OUTPUT);
  Serial.println("/-----START Arduino-----/");

  PORTB = PORTB ^ _BV(5);

  analogReference(INTERNAL);
  
//  delay(10);

  PORTB = PORTB ^ _BV(4);
  
  for(int i=0; i<=0 ; i++){REF_VAL = analogRead(7);}

  PORTB = PORTB ^ _BV(5);
  
  REF_DEF = (float)REF_VAL * 11 / 1024;

  PORTB = PORTB ^ _BV(4);

  analogReference(DEFAULT);

  PORTB = PORTB ^ _BV(5);
}