米粒AVRでアナログ入力を試してみた

米粒AVR(ATtiny10)に搭載されている８ビット４チャンネルのアナログ入力を試してみました。

回路図

PB0は動作確認用のLED
PB1は結果送信用のシリアル出力
PB2はアナログ読み込み用の１０ｋの可変抵抗
以上のように接続しています。

プログラム

#ifndef F_CPU<br />
#define F_CPU 8000000UL<br />
#endif<br />
<br />
#include <avr/io.h><br />
#include <util/delay.h><br />
<br />
#define LED_PIN        PB0<br />
#define DELAY        100<br />
<br />
#if F_CPU == 8000000UL<br />
// 19200bps<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT1    52<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT2    51<br />
#elif F_CPU == 4000000UL<br />
// 9600bps<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT1    104<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT2    102<br />
#elif F_CPU == 2000000UL<br />
// 9600bps<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT1    103<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT2    100<br />
#elif F_CPU == 1000000UL<br />
// 4800bps<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT1    206<br />
#define SERIAL_TIME_PER_BIT2    201<br />
#endif<br />
<br />
#define SERIAL_TX_PIN            PB1<br />
<br />
void serialBegin()<br />
{<br />
    DDRB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);<br />
    PORTB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);<br />
}<br />
<br />
void serialWrite(uint8_t data)<br />
{<br />
    PORTB &= ~(_BV(SERIAL_TX_PIN));    // start bit<br />
    _delay_us(SERIAL_TIME_PER_BIT1);<br />
    <br />
    uint8_t i;<br />
    for(i=1;i;i<<=1)<br />
    {<br />
        if(data&i)<br />
        {<br />
            PORTB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);<br />
        }<br />
        else<br />
        {<br />
            PORTB &= ~(_BV(SERIAL_TX_PIN));<br />
            asm volatile ("nop");<br />
        }<br />
        _delay_us(SERIAL_TIME_PER_BIT2);<br />
    }<br />
<br />
    PORTB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);    // stop bit<br />
    _delay_us(SERIAL_TIME_PER_BIT1);<br />
}<br />
<br />
int main(void)<br />
{<br />
    CCP = 0xD8;<br />
    CLKMSR = 0x00;<br />
    CCP = 0xD8;<br />
    CLKPSR = 0x00;<br />
    <br />
    ADCSRA = 0b10000110;    // A/D許可とプリスケーラー<br />
    ADMUX = 0b00000010;        // PB2 選択<br />
    DIDR0 = 0b00000100;        // PB2 デジタル入力禁止<br />
    <br />
    serialBegin();<br />
    <br />
    DDRB |= _BV(PB0);<br />
    <br />
    uint8_t ad_data;<br />
    while(1)<br />
    {<br />
        ADCSRA |= _BV(ADIF);    // ADIFクリア<br />
        ADCSRA |= _BV(ADSC);    // 変換開始<br />
        loop_until_bit_is_set(ADCSRA, ADIF);    // 変換終了待ち<br />
        <br />
        ad_data = ADCL;<br />
        serialWrite(ad_data);<br />
        <br />
        PORTB ^= _BV(LED_PIN);<br />
        _delay_ms(DELAY);<br />
    }<br />
}<br />

このプログラムを実行すると、約100ms毎にPB2に接続されたボリューム（可変抵抗）の値をシリアルで送信します。
送信されるのはバイナリデータで、テキスト変換は行っていません。バイナリデータの表示できる通信ソフトが必要です。

今回ＰＣ用のシリアル通信ソフトは、Acknowrichを利用しました。
かなり古いソフトですが、バイナリデータが表示できて便利なので愛用しています。

説明

米粒ＡＶＲには８ビット４チャンネルのアナログ変換があります。
４チャンネルですから、全てのＩ／Ｏピンでアナログ入力ができます。

アナログ変換には変換用のクロックが必要で、これにはＣＰＵの動作クロックを分周して５０～２００ｋＨｚの範囲で与えます。
米粒ＡＶＲの内臓発振器を使う場合、動作周波数とプリスケーラーの組み合わせから、変換クロックは概ね１２５ｋＨｚとなります。
アナログ変換には１回１３クロックかかるので、内臓発振器を使う場合は１回１０４μ秒かかることになる。

動作結果 

米粒AVRのＡＤ変換はかなり安定して取得できている気がします。
Arduino(mega328p)で同じことをすると、数値はかなり揺れると思うのですが、今回のプログラムではボリュームを固定するとぴたり安定した数値が取得できています。

スピードアップ

今僕が作りたいと思っているものには、もう少し早い速度の変換が必要です。
データシートでは、変換クロックの説明に「最大分解能を得るのに５０～２００ｋＨｚの入力クロック周波数を必要とします」とあるのですが、これはつまり分解能を犠牲にすればクロックを上げても良いよってことなのでしょうか？
１０ビット変換器を持つmega88のデータシートを見てみると、そこには１０ビットよりも低い分解能なら速度を上げられる的なことが書いてあります。
tiny10ではどうなのか・・・いずれ試してみようと思います。