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　　（SC2004C）
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Ａ／Ｄコンバータ

　イントロダクション
　マイコンはれっきとしたデジタルコンピュータです。したがって扱えるのは０Ｖと５Ｖの２種類だけで、アナログ電圧は扱えません。しかし、世の中にはセンサ出力としてアナログ電圧を出してくる物や、自身のバッテリー残量を計るためにアナログ電圧を測定したい場面があることも確かです。

　そんなときにはＡ／Ｄコンバータを使います。普通はＡ／Ｄコンバータのチップが別売であって、それを汎用ポートに繋ぐのですが、幸いにもH8/3048FにはＡ／Ｄコンバータが８個も付いています。
　ちなみにＡ／Ｄコンバータというのはアナログ電圧をデジタル数値に変換してくれる装置のことで、たとえばこのＨ８の場合には標準では０〜５Ｖを１０２４段階（10ビット）に分割して評価してくれます。だから、０Ｖならば０，５Ｖならば1023、2.5Ｖならば511という具合になります。ハードウェア的な構造は知ってしまうと「おぉっ」と感動してしまうので、自分で調べてみてください。意外と簡単です。

　ひとつ注意しておかなければいけないことは、Ａ／Ｄコンバータは決して瞬時に電圧をデジタル信号に変換してくれるわけではないことです。16MHz駆動の場合にはどんなに急いでも8325nsec必要です。１クロックが62.5nsecである事から考えると結構時間が掛かっていることが分かりますね。「十分やん」と思った人もいるかと思いますが、事実私はこの時間に泣かされました。

　Ａ／Ｄコンバータを使う

　そろそろ決まり文句になってきましたが、まずはこのファイルをダウンロードしてください。Ａ／Ｄコンバータも割り込み機能が使えますが、今回は省略します。興味があったら一度挑戦してみてください。と言っても、ノリはここまでに述べたシリアルの割り込みやタイマーの割り込み、この後に述べる外部割り込み（ＩＲＱ）と同じですので、すんなりできるはずです。

　さて、サンプルプログラムの機能ですが、AN0（Port7-0）のアナログ入力をＡ／Ｄ変換し、それをPort-BのＬＥＤに８ビットで出力するという物です。

　今回は２つの関数を使っています。initADC(void)と、ADconv(void)です。どちらも自分で作った物ですから、気に入らなければ適宜編集して使ってください。

　全体の流れですが、まずは初期化を行い、次にＡ／Ｄ変換を行った値を右に２ビットシフトさせてPort-Bにその値を８ビットで出力させています。
　なぜ２ビットのシフトが必要かですが、Ｈ８のＡ／Ｄ変換は１０ビットの分解能を持っています。したがって、得られるデータも当然１０ビットなわけですが、Port-Bは８本しか線がないわけで、８ビットまでしか表現できません。だから分解能をわざと落として表現できるようにしているのです。こうしないと細かい値だけが見えて、肝心の一番大きな位と、その次に大きな位が分かりません。

　初期化のルーチンは次のようになっています。

　Ｈ８には８本のＡ／Ｄコンバータがあると言いましたが（内２本はＤ／Ａコンバータ兼用）、今回は１つしか使いませんので、「単一モード」と呼ばれるモードを使います。もし、複数のＡ／Ｄコンバータを使う必要のあるときには「スキャンモード」を使います。
　変換時間は、速いに越したことはないだろうと言うことで134ステートにしています。ちなみにステート＝クロックと考えてください。
　変換に使うポートは今回はAN０番（Port7-0）を使いますのでCH = 0です。各ポートの対応は下の表のようになります。

　Ａ／Ｄ変換の本体のルーチンは次の通りです。

　ADSTというレジスタに「１」を書き込むとＡ／Ｄ変換が始まります。変換するポートはinitADC(void)で指定したとおりですから、今回はAN0です。
　変換が終わるとADFというフラグが「０」から「１」に変化しますので、それを確認したらデータを変数に格納します。ここでひとつ注意しなければいけないのは、AD.DRAというレジスタは本来16ビットのレジスタなのですが、変換したデータは１０ビットでしかも左詰になっています。図で示すと次のようなイメージです。

下６ビットは０が詰まっています。したがって、変数に値を代入するときには右に６ビットシフトしておいた方が何かと都合がよいのです。

　最後に次回のＡ／Ｄ変換のために変換終了フラグを元に戻して置いてから関数の呼び出し元に返ります。
もちろん、手ぶらで返るわけには行かないので、変換したデータはしっかりと持って返ります。

　Ｔｉｐｓ
　Ａ／Ｄ変換を行うには「基準電圧」という物が必要です。つまり、ＧＮＤと測定上限の電圧の２つを明確にしておき、それに対して入力電圧はいったいどのくらいの電位であるのかを求めるわけです。AKI-H8には標準では基準電圧が５Ｖ（本体の駆動電圧と同じ）になっていますが、ボードに少し細工をすることで12Vでも24Vでも（この辺になってくると少し怖いですが）測定することができます。

　さて、携帯電話をはじめ、大抵の機器にはローバッテリーアラームが付いていることはご存じだと思います。あれは、親電源がレギュレータを通したときに、そのドロップ分を計算に入れると駆動電圧に満たなくなる電圧になると警報を出すわけです。

　でもここで「あれ？」と思いませんか。そう、測定したい物は親電源の電圧です。しかし、それは安定している基準電圧（＝駆動電圧）よりも大きいので測定できませんし、親電源そのものを基準電圧としたばあいには、そもそも基準電圧が下がってくるわけですから、いつまでたってもＡ／Ｄ変換の結果は100％フル充電のままです。

　実はそういう場合には下図のような細工をします。

　これだと、仮に抵抗値を同じ値としたとき、A/Dコンバータに入る電圧は親電源の半分になります。この値が基準電圧であるVcc以下ならば正確に測定できますね。知った瞬間、私は思わず感動してしまいました。