3664-I2C

完全に旨くはいかないことはＷｅｂでも話題になっているようですし、
Ｈ８Ｓを始め殆どのＨ８系のＣＰＵでこのＩ２Ｃインタフェースを採用
しているので何らかの方法で回避できれば良いという考えでソフトを書き始めました。

ソフト構成

１）マスターとスレーブのドライバは一本化して書き、スレーブもマスターにもなれる構成とする。　
従ってプログラムはマスタースレーブで同じ物（アドレスだけが違う）です。

２）通信は割り込みチェインで動作するとして、メインのプログラムに対してバックグラウンドで自動的に動作するイメージとする

３）メインのプログラムが割り込みを禁止した状態が任意の時間あってもＩ２Ｃ割り込み通信が滞り無く進む（遅くはなるが）構成とする。

４）スレーブはサブアドレスを複数持つ構成に作るマスターは必ずサブアドレス指定でバスアクセスする（Ｉ２Ｃ仕様）

１）マスターは４つのサブアドレスに対して、１，２，４，８バイトの書き込み読み出しを連続して行い、
書いたデータと読み出したデータを比較して一致を調べる。それを何らかのエラーがあるまで永遠に繰り返す。

２）スレーブはメインルーチンで割り込み禁状態にし、一瞬割り込み許可にする動作を時間インターバル１０ｕＳから１０ｍＳまでの
間連続的に可変してＩ２Ｃのスレーブ側の通信処理を邪魔をした状態で動作させる。　
これによりメインルーチンがどの様に重くてもＩ２Ｃの通信が正確に行えるかどうか評価することが目的。

（１）１バイト転送ではサブアドレススタイルは取れない。（スレーブ側）　１バイト転送でスレーブがＮＡＣＫビットを正しく返す構成にすると、
再スタートの（Ｓｒ）後のアドレスセレクションでＡＣＫビットが直前のＮＡＣＫをＡＣＫに改訂するチャンスが無くてサブアドレスフォームでの通信は出来ない。

解決方法　１バイトの通信時はＮＡＣＫの変わりに必ずＡＣＫを返すようにし、問題を回避する。　
マスターは場合により２バイト目を送るかも知れないがその場合２バイト目はスレーブの中で破棄する。２バイト以上のサブアドレス転送は問題なくできる。

（２）時々本来無ければいけないＩ２Ｃユニットからの割り込みが無くなる。（スレーブ側）　これはＣＰＵの実行スピードとの関連問題です。　
あるＩ２Ｃ割り込みでその割り込み処理ルーチンが実行中とします。　その処理ルーチンで当然割り込み要因をクリアする動作をします。　
しかし、上記の様な環境ではそもそもかなり遅れて割り込みルーチンが起動しています。　そうして今まさに割り込みをクリアしようとする
寸前に非同期に動作しているマスターによりＩ２Ｃバスは次のフェーズに移行される場合があります。　この場合新しいフェーズに移行した
割り込みは発生するのですが、その割り込みも一緒にクリアされるので結果として新しい割り込みが発生しないことが起きます。

解決方法　割り込みは紛失するが、Ｉ２Ｃの状態遷移をプログラム側も簡単なステートマシンで管理することにより、さらに次の割り込みがあった場合、
紛失した割り込み処理をリカバーする方法を採ることによりかなり回復できる。　しかし現在ある１要因だけ解決策が見えていない。

（３）スレーブデバイスをマスターからアドレスするとＮＡＣＫが返されるタイミングがある。　
これは（１）の状態の後のマスターからのタイミングにより発生するごくまれなケースです。　
この場合マスターはリトライすることにより復帰できるのでその様に解決する。

１）通信速度を速めるために今処理している割り込み要因より進んでＩ２Ｃの次のフェーズが受け付けられる構成になっている。　
これは一見良い工夫のように見えるが特にＩ２Ｃサブアドレス付きのプロトコルを採用すると評価結果（２）の様な思わぬ落とし穴に落ちます。

２）３６６４の様な実行スピードが遅いＣＰＵでは特に顕著になりますが、割り込み状態がスタックされない構成なので評価結果（２）の様にプロトコルがチェインしない。　
さらにステータスは割り込みが発生したときの状態をラッチして記憶しているわけでなくプログラムが読みに行ったときのＩ２Ｃのバス状態を示しているので、
ＣＰＵの読みに行ったタイミングにより、同じ割り込み要因が違うステータスで読めることになる。　結果としてステータスだけで状態管理は出来ない。　

例としてバスサイクルが終わったストップを検出したとします。　そのとき割り込みが発生するのですが、マスターが直ぐまた新しくバススタートをすると、
割り込みステータスはバスの終了と開始の両方のビットが立っていて、それだけではこれからバスが始まるのか、もう始まって終わったのか全く判断付かない。　
その様なことが割り込み処理に入るタイミングで様々に発生します。

以上の結果からＨ８のＩ２Ｃインタフェースでの使用できる確定範囲は

１）マスタモードでシリアルＰＲＯＭ等完全なＩ２Ｃデバイスを相手に読み書きする処理

２）スレーブデバイスとして、割り込みなど複雑なことは行わずにＩ２Ｃ処理にぴったり張り付いているような単純なスレーブ処理、
かつサブアドレス等のプロトコルを持ち込まない　上記のような限定した使い方なら問題なく動作する。　

そう言えば日立提供のサンプルプログラムも限定な処理を割り込みなしで書いていましたよね。　
単なる雛形でなく、その形でしか動作しないと言うことです。