Lab.【ピックマイコン】サヌキテックネット「ものづくり:make」を楽しみながら学ぶ人へ向けた独習サポートサイト。Lab.PICマイコンLab.では、PICマイコンに関する情報やPICマイコンを使った電子工作を紹介しています。あらゆる要求を満たすデバイス群1-3PICマイコンの種類2017-09-102017-11-23FacebookTwitterGoogle+ハーバードアーキテクチャとは?8ビット・16ビット・32ビットPICマイコンの種類と、それぞれの特徴を紹介します。1-3-1.バスの役割とバス幅による分類PICマイコンは、一つのチップ内にCPU・メモリー・I/O制御、さらには「周辺モジュール」と呼ばれる特定の機能を実行する回路を搭載し、CPUを中心にバスと呼ばれる信号線で接続されています。PICマイコンのメモリーには、大別するとプログラムメモリー・データーメモリーの二つがあり、それぞれ異なるバスによってCPUに接続されています。図1-3-1-1は、PICマイコン内部のバスのようすを表したものです。情報を伝送するために使われるバスには、データーバスとプログラムバスの2種類があり、それぞれが独立して動作します。データーバスには、データーメモリー・I/O制御・周辺モジュールが接続され、データーの入出力に使用されます。プログラムバスには、プログラムメモリーが接続され、プログラムメモリーに書き込まれたプログラムから、命令語を読み出すために使用されます。PICマイコン内部のバスのようすこのように、データーバスとプログラムバスが独立した方式をハーバードアーキテクチャといい、PICマイコンの特徴の一つです。ハーバードアーキテクチャは、バスが同一のノイマンアーキテクチャと比較して、データーとプログラムへのアクセスが競合しないため、一般的には高速動作ができるといわれています。データーバス・プログラムバスのいずれも、複数ビットの情報をまとめて伝送するために、複数本の信号線で構成され、その本数(ビット数)をバス幅と呼んでいます。データーバスに接続されたデーターメモリー、プログラムバスに接続されたプログラムメモリーのビット幅は、それぞれのバス幅と一致します。メモリーのビット幅とは、一度に伝送できるデーター、または命令語のビット数です。PICマイコンのデーターバスには、バス幅が8ビット・16ビット・32ビットの3種類あり、それぞれ、8ビットPICマイコン・16ビットPICマイコン・32ビットPICマイコンと呼んでいます。バスの種類CPUとメモリーや周辺装置などを接続するバスには、情報を伝送するデーターバス・情報の位置を指定するアドレスバス・情報の入出力タイミングなどを制御するコントロールバスがあります。プログラムバスは、命令語の伝送に特化したデーターバスといえます。1-3-2.8ビットPICマイコン8ビットPICマイコンは、6ピンから100ピンまで約500種類(パッケージの違いは含まない)のデバイスがあり、最大128Kバイトのプログラムメモリーを内蔵しています。数が同じデバイスには、ピン互換性があり、またコード互換性も維持しています。8ビットPICマイコンのアーキテクチャには、ベースライン・エンハンストベースライン・ミッドレンジ・エンハンストミッドレンジ・PIC18の5種類があり、それぞれに特徴があります。これらのアーキテクチャは、プログラムワードと呼ばれるプログラムメモリーのビット幅(プログラムバスのバス幅)によって分類され、使用できる命令数が異なります。ベースラインアーキテクチャベースラインアーキテクチャは、12ビットプログラムワードを採用したデバイスです。命令数は33個で、割り込みはありません。汎用I/Oピンと8ビットタイマー1個という基本構成に加えて、8ビットADコンバーター・コンパレーター・データーメモリー・オシレーターなどを内蔵したデバイスもあります。2mm×3mmという極小パッケージもあり、超小型機器に低コストで実装することができます。表1-3-2-1は、ベースラインアーキテクチャのデバイス例です。ベースラインアーキテクチャPIC10PIC10F200PIC10F222PIC12PIC12F508PIC16PIC16F505ベースラインアーキテクチャの中には、命令数33個に拡張命令を加えたデバイスもあります。PIC12F529T39Aは、MOVLBという拡張命令を1個加えたデバイスで、RFトランスミッターを内蔵しています。エンハンストベースラインアーキテクチャエンハンストベースラインアーキテクチャは、ベースラインアーキテクチャと同じく、12ビットプログラムワードを採用したデバイスです。命令数はMOVLB・RETURN・RETFIEという拡張命令3個を加えた合計36個で、割り込みを備えています。表1-3-2-2は、エンハンストベースラインアーキテクチャのデバイス例です。エンハンストベースラインアーキテクチャPIC16PIC16F527PIC16F570ミッドレンジアーキテクチャミッドレンジアーキテクチャは、14ビットプログラムワードを採用したデバイスです。命令数は35個で、割り込みを備えています。Display)制御・オペアンプなどを内蔵したデバイスもあります。表1-3-2-3は、ミッドレンジアーキテクチャのデバイス例です。ミッドレンジアーキテクチャPIC10PIC10F322PIC12PIC12F683PIC16PIC16F84Aエンハンストミッドレンジアーキテクチャエンハンストミッドレンジアーキテクチャは、ミッドレンジアーキテクチャと同じく、14ビットプログラムワードを採用したデバイスです。ミッドレンジアーキテクチャから性能とメモリー容量を増強したデバイスで、命令数は49個に拡張されています。従来のPICマイコンは、アセンブラに最適化されていましたが、エンハンストミッドレンジアーキテクチャでは、C言語によるプログラム開発が効率的に行えるように、Cコンパイラに最適化された命令が追加されました。エンハンストミッドレンジアーキテクチャは、8ビットPICマイコンの中では、最も新しいアーキテクチャです。PIC16F1ファミリーは、8ビットPICマイコンの中心的なデバイスとして位置づけられ、さまざまな機能を備えたデバイスが市場に投入されています。表1-3-2-4は、ミッドレンジアーキテクチャのデバイス例です。エンハンストミッドレンジアーキテクチャPIC12F1XXXPIC12F1822PIC16F1XXXPIC16F1455PIC16F1459PIC16F1508PIC16F1783PIC16F1827PIC16F1936PIC16F1937PIC16F1938PIC18アーキテクチャPIC18アーキテクチャは、16ビットプログラムワードを採用したデバイスです。命令数は75命令(拡張命令セットを有効にした場合は83命令)で、多重割り込みを備えています。PIC18アーキテクチャは、8ビットPICマイコンの中で最も高機能・高性能なデバイスです。Kシリーズがあります。表1-3-2-5は、PIC18アーキテクチャのデバイス例です。KシリーズPIC18F14K50PIC18F25K221-3-3.16ビットPICマイコン16ビットPICマイコンは、8ビットPICマイコンと比較して、ハードウェア乗算器の搭載による演算能力の向上・プログラムメモリーとデーターメモリーの大容量化・内蔵する周辺モジュールの高性能化などを行い、PIC18アーキテクチャの性能を大幅に拡張するデバイスとして市場に投入されました。24ビットプログラムワードを採用したデバイスで、強力な割り込みを備え、C言語によるプログラム開発が効率的に行えるように、アーキテクチャそのものがCコンパイラに最適化されています。16ビットPICマイコンには、dsPICシリーズとPIC24シリーズがの2種類があります。Processor)の演算機能を統合した新しいコントローラーです。DSPで音声信号を処理することにより、ノイズ抑制・エコーキャンセラー・イコライジング・ゲイン調整などがリアルタイムに行えます。2004年に、初の16ビットPICマイコンとしてdsPIC30Fが発表されました。現在、dsPICシリーズには、dsPIC30F・dsPIC33F・dsPIC33Eの3種類があります。表1-3-3-1は、dsPICシリーズのデバイス例です。dsPICシリーズdsPIC30FdsPIC30F2012dsPIC30F4013dsPIC33FdsPIC33FJ64GP802dsPIC33FJ64MC802dsPIC33EdsPIC33EP16GS202dsPIC33EV32GM102PIC24シリーズPIC24シリーズは、dsPICシリーズ(dsPIC33F・dsPIC33E)から、DSP機能を取り除いたものです。現在、PIC24シリーズには、PIC24F・PIC24H・PIC24Eの3種類があります。Access)などの機能が強化された高機能・高性能なハイエンドデバイスです。PIC24EはPIC24シリーズの中で最も高機能・高性能なデバイスです。表1-3-3-2は、PIC24シリーズのデバイス例です。32ビットMIPSプロセッサコアと強力な周辺モジュールを組み合わせることにより、広範囲なアプリケーションに適用できる、PICマイコンの中で最も高機能・高性能なデバイスです。M4Kコアを採用したデバイスで、32ビットPICマイコンのベースラインからミッドレンジに位置づけられます。表1-3-4-1は、PIC32MXシリーズのデバイス例です。UCコアを採用したデバイスで、32ビットPICマイコンのベースラインに位置づけられます。PIC32MMシリーズの特徴は、低消費電力・低コストです。表1-3-4-2は、PIC32MMシリーズのデバイス例です。MCUコアを採用したデバイスで、豊富なシリアル通信モジュールを内蔵し、汎用アプリケーション向けに最適化されています。GPシリーズのデバイス例です。MCUコアを採用したデバイスで、高精度デュアルモーター制御アプリケーション向けに最適化されています。MCシリーズのデバイス例です。Unit)とDDR2メモリーを内蔵することで、画期的なグラフィックス性能を実現しています。DAシリーズのデバイス例です。Unit)を内蔵しています。EFシリーズのデバイス例です。月刊トランジスタ技術10年分(2001年~2010年)の記事をまとめた一冊。Xの使い方、C言語によるPICのファームウェア開発方法、内蔵モジュールの使い方と具体的な製作例などについて詳細に解説しています。2013/04/11Amazonで見るdsPICとは、16ビットマイコンにDSP機能を組み込んだプロセッサです。2006/08/15Amazonで見るPIC16F1827を使用した、赤・緑・青・黄のLED27個を円柱状に光らせる3Dイルミネーションキットです。PIC16F1827のプログラムは書き換えが可能で、C言語によるプログラミングが学習できます。詳しいマニュアルは株式会社イーケイジャパンよりダウンロードできます。AW-864エレキットのアートする電子工作シリーズ。LED(発光ダイオード)を使用した3Dイルミネーションキットです。LEDは赤・緑・青・黄の4色、全部で27個使用して、円柱状に配置したLEDを光らせます。PICマイコンの概要」の目次へ戻るこの記事を読んだ人は、こんな記事にも興味があります。Lab.PICマイコンLab.では、PICマイコンに関する情報やPICマイコンを使った電子工作を紹介しています。泉保宗也(せんぼむねや)。