PIC16F1705 Si5351A VFO

　PIC16F1705で3チャンネルクロックジェネレータSi5351Aをコントロールして、VFOを作ってみます。

　表示は、I2C LCD AQM0802Aを使い、ロータリーエンコーダで周波数を変えます。

　周波数ステップは、STEPボタンを押すたびに1MHz,100KHz,10KHz,1KHzと変化し、もう一度押すと1MHzに戻ります。

　回路図です。電源は乾電池（３V)です。I2Cのプルアップ抵抗は、AQM0802Aモジュールに内蔵されているので、つけていません。ロータリーエンコーダを接続するRC4,RC5とSTEPボタンを接続するRC3は、PIC側でウィークプルアップしています。

ブレッドボードです。周波数の初期値は1MHzで、STEPの初期値は1MHzです。

　50MHzを発生さ、自作の周波数カウンタで周波数を測定しています。

　Si5351Aの負荷容量は、8pFとしていますが、若干低い周波数で発振しています。

 

　プログラムです。

 　周波数の初期値は、1MHzとしてあります。このVFOをアマチュア無線の無線機等に利用する場合は、周波数は希望の周波数に設定し、STEPも目的に合わせて、設定してください。

　このプログラムで、発生可能な周波数は、500KHz～150MHzです。（100MHz以上では、AQM0802Aでは表示できません）

　私の自作周波数カウンタでは、約70MHzまでしかカウントできませんでしたが、無線機で聞いてみると100MHz以上もちゃんと発振しているようです。

　なお、今回は、xc8 v2.00でコンパイルしてみました。

　xc8 v1.45の場合は、割り込みルーチンを　void interrupt isr()　と記述してください。

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/*
 * File:   main.c
 * Author: JH7UBC Keiji Hata
 * PIC16F1705 Si5351A VFO
 * Created on 2019/04/22
 */

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <xc.h>

 

// CONFIG1
#pragma config FOSC = INTOSC    //内部クロックを使う
#pragma config WDTE = OFF       //ウォッチドックタイマー無効
#pragma config PWRTE = ON       //パワーアップタイマーを有効にする
#pragma config MCLRE = OFF      //MCLRピンをRA3として使用する
#pragma config CP = OFF         //プログラムメモリを保護しない
#pragma config BOREN = ON       //ブラウンアウトリセットを有効にする
#pragma config CLKOUTEN = OFF   //クロック出力を無効とし、RA4ピンとして使用する
#pragma config IESO = OFF       //内部・外部クロックの切り替えでの起動を行わない
#pragma config FCMEN = OFF      //外部クロックを監視しない

 

// CONFIG2
#pragma config WRT = OFF        //フラッシュメモリを保護しない
#pragma config PPS1WAY = OFF    //ロック解除シーケンスで何度でもPPSLOCKをセット/クリアできる
#pragma config ZCDDIS = ON      //ゼロクロス検出回路無効
#pragma config PLLEN = ON       //×4PLLを動作させる
#pragma config STVREN = ON      //スタックオーバーフローリセットを行う
#pragma config BORV = HI        //ブラウンアウトリセット電圧を高(2.7V)に設定
#pragma config LPBOR = OFF      //低消費電力ブラウンアウトリセット無効
#pragma config LVP = OFF        //低電圧プログラミングを行わない

#define _XTAL_FREQ 32000000     //クロック32MHz

 

/* ロータリーエンコーダ関係定義*/
#define ECA RC5 //エンコーダA
#define ECB RC4 //エンコーダB
volatile unsigned char curDat;
volatile unsigned char befDat;
volatile signed char count= 0;

 

/* LCD関係定義 */
#define LCD_addr 0x7C   //3E+0
#define LCD_LINE1 0x80
#define LCD_LINE2 0xC0

 

/* Si5351A関係定義*/
#define Si5351_ADDR 0xC0    //60<<1
#define MSNA_ADDR 26
#define MS0_ADDR 42
#define CLK0_CTRL 16
#define CLK1_CTRL 17
#define CLK2_CTRL 18
#define OUTPUT_CTRL 3
#define PLL_RESET 177
#define XTAL_LC 183
unsigned long Freq = 1000000;    //周波数初期値 1MHz
unsigned long Freq_old;         //周波数の前の値
const unsigned long XtalFreq = 25000000; //水晶発振器の周波数
unsigned long divider;
unsigned long PllFreq;
unsigned int mult;
unsigned long l;
float f;
unsigned long num;
const unsigned long denom = 1048575;
unsigned long P1;
unsigned long P2;
unsigned long P3;

 

/* STEP関係設定 */
unsigned long Step = 1000000;       //STEP初期値1MHz
#define STEP_SW RC3

 

/* I2C initialize */
void I2C_init(){
    SSP1CON1 = 0x28;        //SSPEN = 1,I2C Master Mode
    SSP1STATbits.SMP = 1;   //標準速度モード(100KHz)
    SSP1ADD = 0x4F;         //Fosc/(4*Clock)-1  Clock=100kHz,Fosc=32MHz
}

 

/* Start condition */
void I2C_start(){
    SSP1CON2bits.SEN = 1;
    while(SSP1CON2bits.SEN);
}

 

/* Stop condition */
void I2C_stop(){
    SSP1IF = 0;
    SSP1CON2bits.PEN = 1;
    while(SSP1CON2bits.PEN);
    SSP1IF = 0;
}

 

/* Send 1byte to I2C */
void I2C_write(unsigned char dat){
    SSP1IF = 0;
    SSP1BUF = dat;
    while(!SSP1IF);
}

 

/* Write command */
void LCD_cmd(unsigned char cmd){
    I2C_start();          //start condition
    I2C_write(LCD_addr);  //send slave address
    I2C_write(0x00);      //send control byte
    I2C_write(cmd);       //send command
    I2C_stop();           //stop condition
}

 

/* Write charactor */
void LCD_char(unsigned char dat){
    I2C_start();          //start condition
    I2C_write(LCD_addr);  //send slave address
    I2C_write(0x40);      //send control byte
    I2C_write(dat);       //send data
    I2C_stop();           //stop condition
}

 

/* LCD initialize */
void LCD_init(){
    __delay_ms(40); //40ms wait
    LCD_cmd(0x38);  //8bit,2line
    LCD_cmd(0x39);  //IS=1 : extention mode set
    LCD_cmd(0x14);  //Internal OSC Frequency
    LCD_cmd(0x70);  //Contrast set
    LCD_cmd(0x56);  //Power/ICON/Contrast Control
    LCD_cmd(0x6C);  //Follower control
    __delay_ms(200);//200ms wait
    LCD_cmd(0x38);  //IS=0 : extention mode cancel
    LCD_cmd(0x0C);  //Display ON
    LCD_cmd(0x01);  //Clear Display
    __delay_ms(1);  //wait more than 1.08ms
    __delay_us(80);
}

 

/* Return Home */
void LCD_home(){
    LCD_cmd(0x02);
    __delay_ms(1);
    __delay_us(80);
}

 

/* Locate cursor x,y */
void LCD_cursor(unsigned char x,unsigned char y){
    if (y == 0){
        LCD_cmd(LCD_LINE1+x);
    }
    if (y == 1){
        LCD_cmd(LCD_LINE2+x);
    }
}

 

/* write 1 charactor to LCD */
void putch(unsigned char ch){
    LCD_char(ch);
}

 

/* Si5351A関係関数*/
/* Send data to Si5351A register*/
void Si5351_write(unsigned char Reg , unsigned char Data)
{
    I2C_start();
    I2C_write(Si5351_ADDR);
    I2C_write(Reg);
    I2C_write(Data);
    I2C_stop();
}

/* Si5351A initialize */
void Si5351_init(){
    Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFF); //Disable all output
    Si5351_write(CLK0_CTRL,0x80);   //CLOCK0 power down
    Si5351_write(CLK1_CTRL,0x80);   //CLOCK1 power down   
    Si5351_write(CLK2_CTRL,0x80);   //CLOCK2 power down   
    Si5351_write(XTAL_LC,0x80);     //Crystal Load Capasitance=8pF
    Si5351_write(PLL_RESET,0xA0); //Reset PLLA and PLLB
    Si5351_write(CLK0_CTRL,0b01001111); //CLOCK0 Power up 8mA
    Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFE); //Enable CLOCK0
}

/* Send parameter to register */
void Parameter_write(unsigned char REG_ADDR,unsigned long Pa1,unsigned long Pa2,unsigned long Pa3)
{
    Si5351_write(REG_ADDR + 0,(Pa3 & 0x0000FF00) >> 8);
    Si5351_write(REG_ADDR + 1,(Pa3 & 0x000000FF));
    Si5351_write(REG_ADDR + 2,(Pa1 & 0x00030000) >> 16);
    Si5351_write(REG_ADDR + 3,(Pa1 & 0x0000FF00) >> 8);
    Si5351_write(REG_ADDR + 4,(Pa1 & 0x000000FF));
    Si5351_write(REG_ADDR + 5,((Pa3 & 0x000F0000) >> 12) | ((Pa2 & 0X000F0000) >> 16));
    Si5351_write(REG_ADDR + 6,(Pa2 & 0x0000FF00) >> 8);
    Si5351_write(REG_ADDR + 7,(Pa2 & 0x000000FF));
}

 

/* Set frequency */
void VFO_set(unsigned long frequency){
    /* Set PLLA */
    divider = 900000000 / frequency;
    divider >>= 1;  //dividerは整数かつ偶数
    divider <<= 1;
    PllFreq = divider * frequency;
    mult = PllFreq / XtalFreq;
    l = PllFreq % XtalFreq;
    f = l;
    f *= denom;
    f /= XtalFreq;
    num = f;
    P1 = (unsigned long)(128 * ((float)num /(float)denom));
    P1 = (unsigned long)(128 * (unsigned long)mult + P1 - 512);
    P2 = (unsigned long)(128 * ((float)num / (float)denom));
    P2 = (unsigned long)(128 * num -denom * P2);
    P3 = denom;
    Parameter_write(MSNA_ADDR,P1,P2,P3);

 

    /* Set MS0 */
    P1 = 128 * divider - 512;
    P2 = 0;
    P3 = 1;
    Parameter_write(MS0_ADDR,P1,P2,P3);
}

 

/* Display Frequency */
void Freq_disp(unsigned long frequency){
    LCD_home();
    printf("%8ld",frequency);
}

 

/* Display Step */
void Step_disp(unsigned int stp){
    LCD_cursor(4,1);
    switch(stp){
        case 1000000:
            printf("  1M");  
            break;
        case 100000:
            printf("100K");
            break;
        case 10000:
            printf(" 10K");
            break;
        default:
            printf("  1K");
            break;
    }
}

 

/* Change Step */
void Step_change(){
    __delay_ms(5);
    if(Step == 1000){
        Step = 1000000;
    }else{
    Step = Step/10;
    }
    Step_disp(Step);
    while(!STEP_SW){
    __delay_ms(5);
    }
}

 

/* Interrupt Service Routine */
void __interrupt isr(){
    IOCIF = 0;   //割り込みフラッグクリア
    IOCCF4 = 0;
    IOCCF5 = 0;
    __delay_ms(2);
    curDat = ECA + (ECB<<1);
    if (befDat != curDat){
        unsigned char d = ((befDat<<1)^curDat) & 3; //回転方向判定
        if(d < 2){
            count++;
        }else{
            count--;
        }
        befDat = curDat;
    }
    if(count >= 4){
        Freq += Step;
        count = 0;
    }else if(count <= -4){
        Freq -= Step;
        count = 0;
    }
}

 

/* Main program */
void main() {
    OSCCON = 0b01110000 ;     // 内部クロック8MHz　×4=32MHz
    ANSELA = 0b00000000 ;     // AN0-AN3を使わない
    ANSELC = 0b00000000 ;     // AN4-AN6を使わない
    TRISA  = 0b00000000 ;     // PORATは全て出力
    TRISC  = 0b00111011 ;     // RC0,RC1,RC3RC4,RC5は入力、RC2は出力
    PORTA  = 0b00000000 ;     // PORTAクリア
    PORTC  = 0b00000000 ;     // PORTCクリア

    /* I2Cピン設定 */
    RC0PPS = 0x10;   //RC3をSCLに割り当てる(出力)
    SSPDATPPS = 0x11;//SSPDATにRC4を割り当てる(入力)
    RC1PPS = 0x11;   //RC4をSDAに割り当てる(出力)
   
    /* ロータリーエンコーダ関係設定 */
    OPTION_REGbits.nWPUEN=0;  // ウィークプルアップ許可
    WPUC = 0b00111000;        // RC3,RC4,RC5をプルアップ   
    /* IOC割り込み設定 */
    IOCCN = 0b00110000;     //RC4,RC5立下り割り込み設定
    IOCCP = 0b00110000;     //RC4,RC5立ち上がり割り込み設定
    IOCIE = 1;              //IOC割り込み許可
    PEIE = 1;               //周辺割り込み許可
    GIE = 1;                //全割り込み許可
   
    I2C_init();
    LCD_init();
    Si5351_init();
       
    /* Roatry Encoder 初期値 */
    befDat = ECA + (ECB<<1);
   
    Freq_disp(Freq);
    VFO_set(Freq);
    Freq_old = Freq;
    LCD_cursor(0,1);
    printf("STEP");
    Step_disp(Step);
   
    while(1){
        if(STEP_SW == 0){
            Step_change();
        }
       
        if(Freq != Freq_old){
        VFO_set(Freq);
        Freq_disp(Freq);
        }
        Freq_old = Freq;
    }
}