PIC16F1938で4ch DMX受信からオフセットをかけた4ch PWM出力

2026.06.30

はじめに

今回の記事では、
PIC16F1938を使って、
4ch分のDMX信号を受け、
その信号に下限のオフセットをかけ、
その信号を4ch分のPWMとして出力します。

下限のオフセットの有用性

この記事の読者の皆様もご存じの通り、
照明器具は、白熱球や蛍光灯などから
LEDへの置き換えが盛んです。

ホテルや宴会場の明るさを変化させる、調光が必要な
照明の現場でも、
省電力であるLEDが主力となってきています。

このLEDの照明器具には、
白熱球などの単にフィラメントに電流を流すだけ
の単純なものとは異なり、
複雑な電子回路が組み込まれています。

それを調光させる際、
同じ電圧を与えていても、
個体差で点灯するタイミングがバラバラになったり、
器具によっては
つきはじめのまだ薄明るいところで
チラついたりします。

この点灯のタイミングをそろえたり、
チラつきを抑えたりするために、
「調光時の５％以下は消灯」
の様な下限値をカット（下限オフセット）することがとても有効です。

今回は、
DMX → PWMにおける下限オフセットに
チャレンジしました。

今回の回路図

以前からのDMX → PWMの記事とほぼ同じですが、
オフセット位置を記憶させるための
スイッチ(SW1)を
RB4にプルアップで配置しています。

実際のコードと動作確認

今回の実現させたい動きとしては、以下の通りです。

  • 4ch DMXの受信
  • 受信した信号で4ch PWM出力
  • 下限位置をフェーダで決めSW1を押して、EEPROMに記録
  • EEPROMに記録された値から100%までの調光をさせる
    （DMX値 1　→　PWM-duty 20% の様な動き)

結果、思い通りに動いたコードは、
以下のものでした。

/*******PINの初期設定***********/ 
void Pin_Init(void) {
    ANSELA = 0x00;
    ANSELB = 0x00;

    TRISAbits.TRISA2 = 0;
    TRISAbits.TRISA1 = 0;
    TRISBbits.TRISB4 = 1;       // offsetスイッチ用

    TRISCbits.TRISC3 = 0;

    TRISCbits.TRISC6 = 1;
    TRISCbits.TRISC7 = 1;
    
    /******割り込み用******/
    PIE1bits.RCIE = 1;
    
    IOCBPbits.IOCBP4 = 0;
    IOCBNbits.IOCBN4 = 1;
    IOCBFbits.IOCBF4 = 0;
    INTCONbits.IOCIF = 0;
    INTCONbits.IOCIE = 1;
    INTCONbits.PEIE = 1;
    INTCONbits.GIE = 1;
}

void PWM_Init(void) {
    OSCCON = 0b01110010; //8MHz

    TRISAbits.TRISA5 = 1;
    TRISCbits.TRISC2 = 0; //CCP1 OUT
    TRISCbits.TRISC1 = 0; //CCP2 OUT
    TRISBbits.TRISB5 = 0; //CCP3 OUT
    TRISBbits.TRISB0 = 0; //CCP4 OUT

    ANSELA = 0x00;
    ANSELB = 0x00; //RBxbits digital

    APFCONbits.CCP2SEL = 0; //0:RC1, 1:RB3
    APFCONbits.CCP3SEL = 1; //0:RC6, 1:RB5

    T2CONbits.T2CKPS = 0b10; //prescaler 1:16
    T2CONbits.TMR2ON = 1; //Timer2 ON
    PR2 = 124; // 1kHz

    CCP1CON = 0b00001100; //CCP1 PWM mode
    CCP2CON = 0b00001100; //CCP2 PWM mode
    CCP3CON = 0b00001100; //CCP3 PWM mode
    CCP4CON = 0b00001100; //CCP4 PWM mode
}

/***************EEPROM書き込みシーケンス***********************/
void EEPROM_Write(unsigned char addr, unsigned char data) {
    EEADRL = addr;
    EEDATL = data;
    EECON1bits.CFGS = 0;
    EECON1bits.EEPGD = 0;
    EECON1bits.WREN = 1;

    INTCONbits.GIE = 0;
    EECON2 = 0x55;
    EECON2 = 0xAA;
    EECON1bits.WR = 1;

    while (EECON1bits.WR);

    EECON1bits.WREN = 0;
    INTCONbits.GIE = 1;
}

/***************EEPROM読み込みシーケンス***********************/
unsigned char EEPROM_Read(unsigned char addr) {
    EEADRL = addr;
    EECON1bits.CFGS = 0;
    EECON1bits.EEPGD = 0;
    EECON1bits.RD = 1;

    return EEDATL;
}

/****************オフセットの計算*****************************/
unsigned char Apply_offset(unsigned char data_vol, unsigned char offset) {
    unsigned int span;
    unsigned int value;

    if (data_vol <= 2) return 0;
    if (data_vol >= 255) return 255;

    span = 255 - offset;

    value = offset + (((unsigned int) (data_vol - 2) * span) >> 8);

    if (value > 255) value = 255;

    return (unsigned char) value;

}

/***************PWM出力**************************************/
void pwm_apply(unsigned char i, unsigned char data) {
    unsigned int duty;

    duty = ((unsigned int) data << 1) - (data >> 5);

    if (duty >= 500) {
        duty = 499;
    }

    switch (i) {
        case 0:
            CCPR1L = duty >> 2;
            CCP1CONbits.DC1B = duty & 0x03;
            break;

        case 1:
            CCPR2L = duty >> 2;
            CCP2CONbits.DC2B = duty & 0x03;
            break;

        case 2:
            CCPR3L = duty >> 2;
            CCP3CONbits.DC3B = duty & 0x03;
            break;

        case 3:
            CCPR4L = duty >> 2;
            CCP4CONbits.DC4B = duty & 0x03;
            break;
    }
}

/****************USART初期設定****************/
void USART_Init(void) {
    TXSTAbits.SYNC = 0;
    TXSTAbits.BRGH = 1;
    BAUDCONbits.BRG16 = 1;

    SPBRG = 7;
    SPBRGH = 0;

    RCSTAbits.SPEN = 1;
    RCSTAbits.CREN = 1;
}


/****************割り込み処理****************/
void __interrupt() isr(void) {

    /********オフセット用PIN割り込み処理******/
    if (INTCONbits.IOCIF) {
        if (IOCBFbits.IOCBF4) {
            save_request = 1;
            IOCBFbits.IOCBF4 = 0;
        }
        INTCONbits.IOCIF = 0;
    }


    /*********DMX受信用割り込み処理***********/
    if (!PIR1bits.RCIF) {
        LATCbits.LATC3 = 0;
        return;
    }
    if (RCSTAbits.OERR) {
        RCSTAbits.CREN = 0;
        RCSTAbits.CREN = 1;
    }

    if (RCSTAbits.FERR) {
        dummy = RCREG;
        dmx_count = 0;
        LATCbits.LATC3 = !LATCbits.LATC3;
        return;
    }

    unsigned char data = RCREG;

    if (dmx_count == 0) {
        start_code = data;
    } else if ((dmx_count <= 512) && (start_code == 0x00)) {

        for (unsigned char i = 0; i < 4; i++) {
            if (dmx_count == my_address[i]) {
                dimmer[i] = data;
            }
        }
    }
    dmx_count++;


}

/**************main関数*****************/
void main(void) {
    Pin_Init();
    PWM_Init();
    USART_Init();

    unsigned char stored_offset[4];
    unsigned char write_val[4];

    for (char i = 0; i < 4; i++) {
        stored_offset[i] = EEPROM_Read(i);

    }

    while (1) {

        /*******EEPROMへ現在の明るさの記憶処理*******/
        if (save_request) {
            save_request = 0;

            for (unsigned char i = 0; i < 4; i++) {
                EEPROM_Write(i, dimmer[i]);
                stored_offset[i] = dimmer[i];
            }
        }


        /*******PWM出力処理*******/
        for (unsigned char i = 0; i < 4; i++) {
            write_val[i] = Apply_offset(dimmer[i], stored_offset[i]);
            pwm_apply(i, write_val[i]);
        }
    }
}

これを書き込んだ時の動きは、

しかし、今回は(も?)、かなりの苦労を強いられました。

「致命的なミス」と考察 & 次回予告

上の正解のコードのinterrupt()の中の
OERRの処理のところを

if (RCSTAbits.OERR) {
        RCSTAbits.CREN = 0;
        RCSTAbits.CREN = 1;
        return;
    }

にして実行すると、

1ch目のフェーダ上げても動かない → 戻す
2ch目のフェーダ上げても動かない → 戻す
3ch目のフェーダ上げても動かない → 戻す
4ch目のフェーダ上げても動かない → 戻す
全部上げると1ch, 2ch のLEDが調光 → 戻す

？？

・・・もう1度

1ch目のフェーダ上げても動かない → 100%のまま
2ch目のフェーダ上げても動かない → 100%のまま
3ch目のフェーダ少し上げる → 1ch, 2ch LED 点灯
1ch目のフェーダ下げる → 1ch LED調光
2ch目のフェーダ下げる → 2ch LED調光

という、
3ch目のフェーダが少しでも上がっていないと、
1, 2ch目のLEDは調光しないという
謎の症状に襲われました。
逆に言えば、
3ch目が少しでも上がっていれば、
1, 2ch目のLEDはとてもきれいに調光しました。
しかし、いくら検証しても、
3, 4ch目のLEDはピクリとも動かず…

結局
『return;』
が不要と気づくのに1時間以上を費やしました。

offsetの計算式が重いのだろうか…
CCP3, CCP4が壊れてしまったのだろうか…
offsetを “20” で固定したら？

などなど、
いろんな式を入れたり、
文章をコメントアウトして、
足して、
と苦労しました。

以前からのDMX → PWMの記事には、
そんな『return;』
なんか入っていなかったのに、
余計な事するもんじゃないですね。
とても勉強になりました。

次回は、
ガンマ補正などを入れることによる
調光カーブに変化を入れようと思います。

シリーズ一覧

STEP1 UART
STEP2 RS485
STEP3 DMX送信
STEP4 DMX理解
STEP5 DMX受信
▶ STEP6 DMX→PWM（今回）
STEP7 現場仕様化

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