ESP32 Si5351A 7MHz VFOの試作

　ESP32の機能について一通りのテストができましたので、ロータリーエンコーダ、TFT表示、Si5351Aのコントロールを組み合わせて、７MHｚのVFOを試作します。

　このVFOは、すでにSTM32で試作したスケッチを活用していますが、Si5351Aのコントロール部分は、今回改めてプログラムしました。

全体の回路図です。

　ブレッドボードです。

CLK0から7.01234MHzを出力しています。

　ロータリーエンコーダは、秋月電子で販売している安価なものです。

　スケッチを掲載します。試作ですので、参考までに。

　STEPボタンを押すと周波数STEPが10KHz→1KHz→100Hz→10Hz→10KHzと循環します。

　2.2"TFTの表示用ライブラリは、様々なフォントを使うことができるUcglib.hを利用しました。

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/*
 * ESP32 Si5351A 7MHz VFO
 * 2020.02.16
 * JH7UBC Keiji Hata
 */

//TFT関係の定義
#include
#include
#define __CS 5
#define __DC 17
#define __RST 16
// SDA(MOSI) 23 
// SCK 18
// VCC,LED 3V3

Ucglib_ILI9341_18x240x320_HWSPI ucg(__DC, __CS, __RST);

//I2C
#include

//Si5351A関係の定義
#define Si5351A_ADDR 0x60
#define MSNA_ADDR 26
#define MSNB_ADDR 34
#define MS0_ADDR 42
#define MS1_ADDR 50
#define MS2_ADDR 58
#define CLK0_CTRL 16
#define CLK1_CTRL 17
#define CLK2_CTRL 18
#define OUTPUT_CTRL 3
#define XTAL_LOAD_C 183
#define PLL_RESET 177
const uint32_t XtalFreq = 25000000;
uint32_t divider;
uint32_t PllFreq;
uint8_t mult;
uint32_t num;
uint32_t denom;
uint32_t l;
float f;
uint32_t P1;
uint32_t P2;
uint32_t P3;

//Rotary endoder関係の定義
#define ENC_A 12
#define ENC_B 13
volatile uint8_t old_value = 0x11;
volatile uint8_t value = 0;
volatile uint8_t D;
volatile int8_t count = 0;

//STEP関係の定義
#define SW_STEP 14
uint16_t STEP = 10000; //STEP 初期値

//VFO関係の定義
const uint32_t LOW_FREQ = 7000000; //下限周波数
const uint32_t HI_FREQ = 7200000; //上限周波数
uint32_t FREQ = 7000000; //VFO周波数初期値
uint32_t FREQ_OLD = FREQ; //周波数の前の値
int16_t df = 130; //周波数補正値(Hz)
String freqt = String(FREQ);
String fH_old = "";
String fM_old = "";
String fL_old = "";

//ROtary encoder 割込みサービスルーチン
void rotary(){
  value = (digitalRead(ENC_B)<<1) | digitalRead(ENC_A);
  if(old_value != value){
    D = ((old_value << 1) ^ value) & 3;
    if(D < 2){
      count += 1;
    }else{
      count -= 1;
    }
  if(count >= 4){
    FREQ += STEP;
    count = 0;
  }else if(count <= -4){
    FREQ -= STEP;
    count = 0;
  }
  FREQ = constrain(FREQ,LOW_FREQ,HI_FREQ); //VFOの下限と上限を超えないように
  old_value = value;
  }
}

//レジスタに１バイトデータを書き込む。
void Si5351_write(byte Reg , byte Data){
  Wire.beginTransmission(Si5351A_ADDR);
  Wire.write(Reg);
  Wire.write(Data);
  Wire.endTransmission();
}

//Si5351Aの初期化
void Si5351_init(){
  Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFF); //Disable 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_LOAD_C,0x92); //Crystal Load Capasitance=8pF
  Si5351_write(PLL_RESET,0xA0); //Reset PLLA and PLLB
  Si5351_write(CLK0_CTRL,0x4F); //CLOCK0 Power up
  Si5351_write(OUTPUT_CTRL,0xFE); //Enable CLOCK0
}

void VFO_Set(uint32_t freqency){
  
//PLLのセット
  divider = 900000000 / freqency;
  if (divider % 2) divider--;
  PllFreq = divider * freqency;
  mult = PllFreq / XtalFreq;
  l = PllFreq % XtalFreq;
  f = l;
  f *= 1048575;
  f /= XtalFreq;
  num = f;
  denom = 1048575;
  P1 = (uint32_t)(128 * ((float)num /(float)denom));
  P1 = (uint32_t)(128 * (uint32_t)(mult) + P1 - 512);
  P2 = (uint32_t)(128 * ((float)num / (float)denom));
  P2 = (uint32_t)(128 * num -denom * P2);
  P3=denom;
  Parameter_write(MSNA_ADDR,P1,P2,P3);

//MultiSynth（分周器）のセット
  P1 = 128 * divider - 512;
  P2 = 0;
  P3 = 1;
  Parameter_write(MS0_ADDR,P1,P2,P3); 
}

//レジスタにパラメータP1,P2,P3を書き込む。
void Parameter_write(uint8_t REG_ADDR,uint32_t Pa1,uint32_t Pa2,uint32_t 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)); 
}

//周波数表示
void Freq_Disp(long frequency){
  freqt = String(frequency);
  String fH = freqt.substring(0,1);
  String fM = freqt.substring(1,4);
  String fL = freqt.substring(4,6);
  ucg.setFont(ucg_font_fur35_tr);//Font設定
  
//MHzの表示
  if (fH != fH_old){
    ucg.setColor(0,0,0);
    ucg.drawBox(60,40,30,40);
    ucg.setColor(0,255,255);
    ucg.setPrintPos(60,80);
    ucg.print(fH);
    fH_old = fH;
  }

//KHzの表示
  if (fM != fM_old){
    ucg.setColor(0,0,0);
    ucg.drawBox(100,40,80,40);
    ucg.setColor(0,255,255);
    ucg.setPrintPos(100,80);
    ucg.print(fM);
    fM_old = fM;
  }

//Hzの表示
  if (fL != fL_old){
    ucg.setColor(0,0,0);
    ucg.drawBox(200,40,70,40);
    ucg.setColor(0,255,255);
    ucg.setPrintPos(200,80);
    ucg.print(fL);
    fL_old = fL;
  }
}

//STEP表示
void Step_Disp(){
  ucg.setFont(ucg_font_fur17_tr);
  ucg.setColor(0,0,0);
  ucg.drawBox(60,120,70,35);
  ucg.setColor(255,255,255);
  ucg.setPrintPos(60,140);
  if (STEP == 10)ucg.print("10Hz");
  if (STEP == 100)ucg.print("100Hz");
  if (STEP == 1000)ucg.print("1KHz");
  if (STEP == 10000)ucg.print("10KHz");
}

//STEP切り替え
void Set_Step(){
  if (STEP == 10){
    STEP = 10000;
  }else{
    STEP /= 10;
  }
  delay(10);
  Step_Disp();
  while(digitalRead(SW_STEP) == LOW){
    delay(10);
  }
}
void setup(){
  //ロータリーエンコーダとSTEP使用ピンの設定とプルアップ
  pinMode(ENC_A, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ENC_B, INPUT_PULLUP);
  pinMode(SW_STEP, INPUT_PULLUP);
  
  //ロータリーエンコーダ割込み設定
  attachInterrupt(ENC_A, rotary, CHANGE);
  attachInterrupt(ENC_B, rotary, CHANGE);

  Wire.begin();  //I2C初期化
  Si5351_init(); //Si5351Aの初期化

  //TFT初期化
  ucg.begin(UCG_FONT_MODE_TRANSPARENT);//透過モード
  ucg.clearScreen(); //画面クリア
  ucg.setRotate270(); //画面を270°回転

  //Titleの表示
  ucg.setFont(ucg_font_ncenB12_tr);
  ucg.setColor(0,0,255);
  ucg.setPrintPos(20,20);
  ucg.print("ESP32 Si5351A 7MHz VFO test");

  //周波数初期値表示
  Freq_Disp(FREQ);
  ucg.setPrintPos(85,80);
  ucg.print(".");
  ucg.setPrintPos(185,80);
  ucg.print(".");

//周波数STEPの表示
  ucg.setFont(ucg_font_fur17_tr);
  ucg.setColor(255,255,255);
  ucg.setPrintPos(60,115);
  ucg.print("STEP");
  Step_Disp();
  
  VFO_Set(FREQ + df);
  Freq_Disp(FREQ);
}

//Main program
void loop(){
  if(digitalRead(SW_STEP) == LOW)Set_Step();
  if(FREQ != FREQ_OLD){ //周波数FREQが変わったら、Si5351Aの周波数を変更
    VFO_Set(FREQ + df);
    Freq_Disp(FREQ);
    FREQ_OLD = FREQ; //変更された周波数を保存
  }
  delay(10); 
}

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