組み込みシステムで行こう

AVR ATtiny10を試してみる〜試験用テストボードの製作と実験〜

2011-11-24T11:07:00.001+09:00

さて、AVRの超小型マイコン、ATtiny10が秋月電子通商でも取扱が始まったので、早速使ってみることにした。

変換基板を使って、実験用のテストボードを製作した。しかし、今までのAVRシリーズとはちょっと違った部分もあったので、要注意（実験しながら気づいたのが大半(・・;)）

変更点①
プログラミングインターフェースがISPではなくTPIになった。
AVRISP mkⅡでも書き込み出来るが、ISPでは4線（電源含まず）で通信していたものがTPIでは3線になっている。具体的には「#RESET」、「TPICLK」、「TPIDATA」で、結果的にはI2Cみたいな物である。ISPとの違いはMISOとMOSIが合わさっており、結線もTPIDATAにMISOを接続するだけで良い。6pinコネクタの場合には下記の通り。

※また重大なことに、TPIインターフェースでは#RESETが開放されない？ようで、プログラム書き込み後、電源再投入もしくはリセットでプログラムを始動させなければならない。どうも動かないと思ったら、ここが原因だったようで1時間悩みました。

変更点②
フューズビットが変わっている。
フューズビットにて内蔵発振器やシステムクロックの分周比を決定していたが、内部レジスタにアクセスすることにより変更する仕様となった。ただ、内部レジスタ変更の際には事前に「CCP」レジスタに「0xD8」を書き込み、4クロック以内にCLKMSRやCLKPSRを変更しなければならない。

変更点③
割り込み処理の規制
タイマー割り込みを使用してLEDを点滅させようとプログラムを組んだが、何故か動かない。しかもノイズに影響されている挙動をしているので、どうもおかしい。検証の結果、割り込み処理内ではメモリーアクセス（データメモリ）が出来ないようである。レジスタの変更は可能。コンパイラが悪いのかどうか分からないが、とにかく不便である。

変更点④
AVR Studio 4.19以降に対応
むやみに開発環境をアップデートしたくないので、ずっと4.16を使っていたが、tiny10に対応していないので、やむ終えずアップデートする。GCCがツールチェインとしてインストール出来る様になった。これを知らなかったので、コンパイル出来ずに焦った。

まとめ、はっきり言って使えるデバイスである。A/Dは8bitだが4チャンネルついているし、タイマーは16bitでPWMも2チャンネルある。レジスタの設定も上位マイコンと互換性があるので、使い慣れていて良い。また内蔵発振器も十分使える。欲を言えばEEPROMがあれば尚良かったが。今後、これを使った開発もしてみたい。

フォトカプラの高速駆動（絶縁型シリアル通信の高速化）

2011-07-22T10:31:00.000+09:00

さて、組み込みシステムにおいて、PCとの通信は頻繁に使用されるもので、デバッグや情報の収集にか欠かせないものである。最近はUSBが主流と成ってきたが、RS232C時代の歩調同期式通信もまだまだ利用価値は高い。USBーシリアル変換ICを利用すれば簡単に通信が実現出来る。

ただ、問題になるのは絶縁だろう。組み込みシステムの実験において、PCと電気的に繋がっているのは多少の問題がある。最悪の場合にはUSBポートの故障、PCの故障にもつながる。とくに大電流や高周波を扱う回路であれば、ノイズの問題も忘れてはならない。

そこで、今回はフォトカプラによる絶縁回路の設計である。使用するのはごく一般的なもので東芝製のTPL521である。しかし、ここで大きな問題が発生するそもそもフォトカプラによる伝達には一定の遅延が起きる。これを必要最小限に抑え、出来るだけ高速に作動させる必要がある。

今回の実験ではカレントミラー回路によるもので、NPNタイプのトランジスターを2個セットにして使用し、通信速度の高速化を実現したい。

さっそく、実験ボードを製作し、マイコンにて方形波を生成、オシロスコープにてその波形をチェックする。

赤色がマイコンからの波形で、黄色がフォトカプラ通過後の波形である。
先ずは4800bps、この速度ではほとんど問題がないと思う。

次に、9600bps、立ち上がりが多少丸くなってきているが問題は無い。

次に、19200bps。これも立ち上がりが丸みを帯びてきているが、振幅も十分触れているので大丈夫である。

38400bps。このあたりになると波形の形もだいぶ丸くなってきたが、振幅と共に、波形の幅もまだ十分なので、エラーは少ないであろう。

57600bps。このあたりからだんだん怪しくなってきたが、振幅（現在は5V）は十分だが、波形の幅が多少狭くなってきた。歩調同期式の場合にはサンプリングポイントの場所が重要である。この波形であれば、中央のポイントでサンプリングすれば読み取りは可能だ。多少のエラーが発生するかもしれない。

76800bps。上記の波形では読み取りが五分五分になるのではないだろうか、ぎりぎり振幅は取れているものの、波形の長さが、入力の半分程度に成ってきているので、読み取りに失敗する可能性は高い。

115200bps。まず、これでは通信は不可能である。

以上の結果より、今回はしていないが、単にフォトカプラを使用した実験では4800bpsが限界だった。だが、回路を組むことにより、最高で57600bpsまで通信速度を上げられた。10倍以上の通信速度差は絶大である。安価なフォトカプラであっても工夫次第で、実用に耐えられるので、今後も活用して行きたい。

PICマイコンを使って、抵抗皮膜4線式タッチパネルを駆動させてみる

2010-12-24T10:18:00.003+09:00

前回の記事に引き続き、2.4インチ液晶ディスプレイに付属しているタッチパネルの調整を行なってみる。

タッチパネルとは4つの線だけで済む。これはマイコン側のI/OピンがA/D変換とデジタル出力の両方に対応しているので、非常に便利で使い易い。

タッチパネルの調整を行なったが、もう少し微調整をする必要があるかもしれない。ただ、画面の表示速度が遅いので、多少の遅延が見られるが、これがPIC24Fの限界なのか？

PICマイコンを使って、2.4インチTFT液晶を駆動させてみる

2010-12-23T13:40:00.002+09:00

最近は安価でLCDドライバの搭載された液晶モジュールが多いので小規模なマイコンでも十分駆動が可能だ。今回は2.4インチTFT液晶を駆動させるわけだが、ここの製品を使用した。

使用したマイコンはPIC24Fシリーズでボードはここで購入。
液晶との通信は8bitパラレルで行ない、16bit65536色を出力可能だ。フルカラーだとメモリーが足りなくなる可能性がある。

今回は可変抵抗によりRGBの各色のデータを可変させ任意の色を表示させるプログラムにしてみた。これぐらいの表示でも画面の更新にはタイムラグがあり、激しい動きの場合には制御方法を再検討する必要があるかもしれない。

・使用機器
マイコン：マイクロチップ社製16bitマイコンPIC24FJ256GB106（32MHz）

TFT液晶：YHY024006A

液晶キャリーボード：IFB-YHY024006A

付録のSH-2A基板の使い道

2010-11-11T09:10:00.000+09:00

最近は同じデバイス(AVRがほとんど)ばっかりで、全然新しいデバイスに触れていない。しかも全く同一のデバイスばかりなので、発展が見られない。

だいぶ前に購入したInterface 2010 6月号のSH-2Aの付録基板も周辺部品を購入したにもかかわらず、一切手を付けていない。

8bitマイコンでも十分使えているので、これ以上高性能な物は必要ないと言った感じであるが、もっと最新のディジタル技術を用いた趣向のある物を作ってみたい気もする。

何か面白いアイデアは無い物か、、、。思いつきも欲しいがひらめきはもっと欲しい（汗）

8bitカラーLCDの駆動試験「NOKIA3300」

2010-08-18T07:08:00.000+09:00

さて、本当に久しぶりの更新だが、ブログを止めた訳ではない。だんだんとメモ代わりの存在になっているが、、、(・・;)。

　今回はNOKIA3300LCDの駆動試験を行ってみる。とりあえず、サンプルプログラムを自作の回路用に修正し、走らせてみる。今回はAVR MEGA 164Pを使用し、クロックは20MHz、通信は内蔵モジュールではなく、I/Oピンの直接制御で行なっている。

　使用しているLCDモジュールは「ノキア液晶3300の3点セット(aitendo)」である。ただ、常時在庫品ではないので注意が必要だ。

８ビットの信号で256色を出力できるが、8ビットマイコンで制御するには限界がある。とりあえず、appleマークをbmpファイルとして読み込み出力してみたが、内蔵メモリの関係上、画面一杯に出力できなかった。やはり画像はメモリを食う(・・;)。

ある程度の解像度があるので、画面は小さいが細かな表示も可能だ。何かに使えれば良いのだが、、、。

H8マイコン（H8SX/1655）基板付き雑誌を買ってしまう

2010-03-16T22:26:00.003+09:00

　トランジスタ技術の増刊号にH8マイコンが付録としてついている。こうなるとついつい買ってしまう。

　USBミニB端子が搭載され、今までのRS232Cの様なシリアル通信が必要ない。

　とりあえず、テストプログラムを走らせて、動作実験を行う。

技術者と道具

2010-01-17T20:05:00.003+09:00

　何でも、ものを造り出す時には先ず、頭脳を使う。その次に、道具を使う。エンジニアにとって、道具や工具、測定器というのは非常に大切なものである。大工さんが金槌や鋸を大事に大切に扱うのと一緒の事だ。私も様々な工具や測定器を使っているが、最近は道具の値段を考えている。なんでも使い捨ての時代になったので、工具も安い物が多い。私の様な趣味で工作をする者にとっては、うれしい事なのだが、そこに大きな落とし穴がある。

　これは私が最近購入した、DMM(デジタルマルチテスター)である。メーカはMotherTool品番は「MT-4510」である。今までは、非常に安価なテスターを使っていたが、精度や測定範囲、測定項目、電源の問題があり、今回買い替えたものである。値段には必ず、意味があり、高い物にはそれなりの理由があり、安い物にはまたそれなりの理由がある。電子工作を行なう場合には必須のアイテムであるが、出来るだけ良いものを買いたいものである。私はこれで十分満足している、値段的にも機能的にも。

PIC24USB用実験用ボードの製作

2010-01-01T14:47:00.003+09:00

　PIC24USBを使うに当たって、実験用のボードを作ってみる。とりあえず、汎用ピン使用するためにボード上へピンを出す。

電源LEDは青色、USBから電源を供給する。

　裏面はいたって簡単

とりあえず、IOポートのテストから、タイマーモジュールや通信機能など一通りやりたい。

PICで遊ぼう！！

2009-12-06T20:59:00.005+09:00

　突然ですが、タイトルの通りPICで遊んでみようということで、オプティマイズさんで販売しているPIC24USBボードを使ってちょっとPIC再入門の記事を書きます。

　PIC16やPIC12シリーズとAVRを比べてみると、内部アーキテクチャやメモリ配置、ブログラム容量や内蔵モジュールに関してもAVRに軍配が上がっていた。しかし、ちょっと複雑なプログラムや計算が必要だったり、タイマーがもう一個欲しい！と言った時には、ラインナップが少なく（簡単に入手できるラインナップが少ない（汗））、高機能なものはあんまり存在しなかった。ところが、PICには上のシリーズつまり16bitや32bit、DSPなどの高機能なマイコンが揃っていて、未来は明るい（笑）。

　結論はPIC24USBを使ってみたかったということで、現物はこれ

チップ部品のハンダ付けはちょっと細かいので、自信がなければ料金追加で頼める。でも肝心のPICマイコンはハンダ付けされているので、案外簡単にできる。

あと必要なものはこれ

USBミニケーブル（A-mini）、あとはパソコンがあれば準備完了、ドライバやソフトのインストール方法もオプティマイズさんのページに画像付きで乗っているので、手順通りにやれば簡単、もちろんフリーの開発環境なので、経済的（笑）。

で、サンプルのLED点滅プログラムを内蔵のブートローダー（USBだけでプログラムの書き換えが可能！、つまりPICライターが必要ない！）を使って転送し、実行してみた。

これで、動作確認が終了。AVRに比べれば値段が高いけど、それだけ機能の高いマイコンなので、ちょっと複雑なシステムを構築する場合には役立ちそう。さらにUSBを標準デバイスとして使用できるので、PCとの通信を使ったシステムも可能だ。

ブラケットLED（パネル取付用）

2009-09-23T09:13:00.006+09:00

まめ球形LED

MES導入記録 vol.06

2009-07-28T15:26:00.012+09:00

「dhcpクライアント、httpサーバ、cgiの利用」

いきなり飛躍した感じだが、サンプルプログラムがあるおかげで非常に簡単にできる。

まず、dhcp.cとdhcp.hはダンロードして、そのままdhcpというプロジェクトで実行ファイルを生成する。

次にhttp.cは多少の変更が必要である。実行ファイルの実行ディレクトリはSDカード上に変更したいので、「ram0」を「mmc0」に変更する。また、実行ファイルの拡張子は「.elf」を「.exe」と変更する。変更箇所は前者が83行目と221行目、後者は22行目と82行目で四カ所だけである。それをコンパイルし、実行ファイルとして保存しておく。

さらに、cgi.cのサンプルプログラムはH8/3069用なので、変更箇所は多い。そこで、新しく記述する。

以上の三つの実行ファイルをSDカードに入れ、ボードを起動させる。LANケーブルを接続し、ターミナルから

mount mmc0

cd /mmc0

dhcp.exe ne0

でdhcpクライアントが実行され、IPアドレスが与えられる。そのIPアドレスを記録しておく、今の場合は「192.168.0.7」となった。LAN上のPCからpingを送信して応答があればネットワークの設定は成功である。さらにhttpサーバを起動する。

http.exe server

で動作を開始する。ここで、LAN上のPCからWEBブラウザで「http://192.168.0.7/」と入力すれば

Not Found!!

が表示されるが、これはあくまでもサーバが起動し、接続が完了している証拠である。SDカードのディレクトリにindex.htmを置けばそのページが表示されるはずである。さらにcgiを使ってみる。「http://192.168.0.7/cgi.exe」を表示させてみると以下の画面がでる。

ここで、led0のチェックボックスをチェックして、submitを押すとLEDが点灯し、さらにSWを押しながら再読み込みすると、その状態に応じてON、OFFの表示が変化する。これでcgiが使える様になった。

MES導入記録 vol.05

2009-07-28T14:30:00.004+09:00

「LEDの点滅（割り込み処理）」

ここでは割り込み処理を使ったLEDの点滅動作を確認する。サンプルプログラムの「timer.c」をダウンロードし、そのままコンパイルして実行してみる。

さらに、このままでは、無限ループに入ってしまって、いつまでたってもプログラムが終了しない。そこで、FWEボタンを強制終了ボタンとしてプログラムしてみる。

I/Oの初期設定を行なって、whileループの中に

if((SCPDR & 0x20) == 0){ //FWEボタンの入力をチェック

sleep(20); //チャタリング防止の為の待ち時間

if((SCPDR & 0x20) == 0){ //FWEボタンの入力をチェック

TSTR &= ‾TSTR_TMU2; //割り込み設定をクリア

return(0); //これでプログラムを終了し、OSに戻る。

}

これを挿入すると

ターミナルでは

上記の様に、timer.exeを実行した後にFWEボタンを押すと「MES>」の文字が出力され、コマンドの入力が可能となる。

MES導入記録 vol.04

2009-07-28T12:42:00.004+09:00

「SWを使ったLEDの動作」

今度は入力動作を確認してみる。

初期設定終了後main関数の中に

while(1){ //無限ループ

if(SCPDR & 0x20) //スイッチが押されていないとSCPT5が1となり、条件は真。

SCPDR &= ~0x10; //LED消灯

else //スイッチが押されると、SCPT5が０になり条件は偽となる。

SCPDR |= 0x10; //LED点灯

}

MES導入記録 vol.03

2009-07-28T11:20:00.004+09:00

「LEDの点灯」

ここではマイコンの基本となるI/Oポートの制御をプログラムしてみる。

回路図を参照すると、LEDは通信用のRTS２のポートに正論理（１で点灯）で接続、スイッチはCTS２に負論理（スイッチを押すと０）で接続されている。ここで、デーシタートを参照し、それぞれのポートを確認する。両端子ともSCポートに接続されていて、LEDはSCPT4、SWはSCPT5となっている。そこで、ポートの入出力設定を行う。

ポート初期化関数を記述する

void init_port(void){

SCPCR &= ~(0x0F00); //設定するビットを初期化

SCPCR |= 0x0D00; //SCPT5を入力プルアップON、SCPT4を出力に設定

}

これで初期設定は完了で、main関数の中で呼び出した後に

SCPDR |= 0x10;

を記述すればLEDが点灯するはずである。では実際にコンパイルして実行してみる。

LANコネクタの横にLEDがついている。プログラムを実行すると右の様に点灯する。

MES導入記録 vol.02

2009-07-28T10:48:00.005+09:00

「hello world!!」

OSの標準入出力としてシリアル通信が確立しているので、「hello world!!」をプログラムしてみる。

まず、開発に当たって、「CBer」という開発ソフトを使用する。コンパイルから実行ファイルの生成まで一括で行なってくれるソフトである。

メニューの設定＞読込＞「User_SH3_coff」で設定ファイルを読み込む

これで設定は完了である。プロジェクトを新規作成し、sourceファイルを作成する。

#include //システムコールのヘッダファイル（必ず先に宣言）

#include //マイコンのI/O定義ファイル

int main(){ //以降に任意のプログラムを記述

printf("hello world!!¥r ")

return(0); //これでタスク終了、OSに戻す。

}

ここで、コンパイルを行なうと実行ファイル〜.exeが生成される。では実際に実行してみる。フォーマットされたSDカードを用意し、実行ファイルをコピーする。SDカードをボードに差し込み、ターミナルから

mount mmc0

を入力、認識したら

cd /mmc0

でディレクトリを移動

dir

でファイルを一覧、「〜.exe」を確認できたら

〜.exe

で実行される。

画面に

hello world!!

が表示されれば成功。

MES導入記録 vol.01

2009-07-28T07:48:00.008+09:00

「T-SH7706LAN rev3.0」にMESを載せる過程を記録する。作業日2009/07/28

CPU : T-SH7706LAN rev3.0

PC/OS : WINDOWS XP sp3

MES : Micro Embeded System/MES Ver 2.5 r7

SD : 32MB

必要なファイルをダウンロード

MES Ver2.5 r7用ツール（開発セット一式）

shell.exe

config.sys(WDT利用シリアル増設無し)

まずは開発ツールのインストーラが付属するのでそれを使ってインストールを行なう。適当なフォルダを作成し上記のshell.exeとconfig.sysを入れる。config.sysにはシステムで使用するモジュールを定義する部分で外部にLCDを使用する場合等にはポートの設定を行なう。さらにコマンドの自動実行の為の「autoexec.bat」をメモ帳を使用して作成する。例として

mount mmc0

dhcp.exe ne0

cd /mmc0

start0.exe

実行したいコマンドをそのまま記述すれば良い。ただし、最後の行にEOF（end of file）として改行を必要とする。以上の三つのファイルを同一のフォルダに入れ、「Disktool」を使用して書き込み用のファイルを生成する。

「SH-770x」を選択し、「DiskLoad」ボタンでファイルを入れたフォルダを選択する。すると自動的に書き込みファイルが生成される。ファイルはmot形式。

次に「Flush writer」を使ってボードに書き込む。ボード上の「FWE」を押しながら「RESET」を押すとブートモードになる。このとき、ボード上のLEDが点灯する。そして「Flush writer」を起動し、

「SH-7706」に設定し、com番号はシステムのデバイスマネージャから確認、通信速度を115200bpsにし、書き込みファイルをこの画面にドラッグすると書き込みが開始される。

書き込みが成功すれば「Term(115200)」を起動し、「RESET」ボタンを押すとMESが起動する。以下の画面が出れば成功である。

これでMESの導入は成功した。

走行実験（２００９０７１０）

2009-07-10T10:26:00.003+09:00

低速域での走行実験、惰性からのブレーキ

ポイント切り替え機の構造

2009-06-27T20:09:00.004+09:00

家庭用電気玩具の分解、改造には感電、火傷、裂傷、また機器の破損や故障が伴います。このブログの内容に関する一切の責任を負いかねます。自己責任で対処される方のみ、ご覧頂きます様にお願い致します。

分解は案外簡単で、シールをはがして、プラスネジを二本外すだけ、、、、あっけない。中身を見てさらに驚いた（笑）。あまりにも簡単な構造、というか完成された形（汗）

この状態から、レバーを上（写真では左の方向）に動かすと、金属の端子（バネ兼用）が電流供給用の軸に接触し、電流が流れる、ラッチの部分を通過すると、バネの力で端子が戻り、電流は流れなくなる。

上の状態から下の写真の状態へ遷移する時に、一瞬だけ端子が接触する。これでポイントのコイルに電流が流れ、切り替わる仕組みになっている。今度は逆にレバーを下（写真では右）に動かすと、今度は逆の端子が軸に接触する為、先ほどとは極性が反対になり、ポイントが逆になる。

これは非常に完成されているが、接触不良やショートした場合にポイントのコイルに過電流が流れ、焼き切れてしまう。これらをマイコンで制御する為にも、ちょっと考えるところである。

新しいディスプレイ

2009-06-01T12:09:00.003+09:00

とりあえず、画面が大きくかつ多いことにこしたことはない（笑）。ってことで、モニターを買ってしまった。やはり、今のPCの同程度の大きさと解像度を持っていないと使い辛い。

しかし、ディスプレイも安くなった。これで、プログラムを書きながらデータシートを見たり、ネットで調べながら動画を見たり出来る。

ミーアキャットって

2009-05-14T11:00:00.003+09:00

　確か警戒心が強い動物だと思ったけど、やはり慣れるんだろうか？、人がこんなに近くに居るのに、平然と出てきて動き回る。

　まあ、こんなに近くに見れるのも面白い。普通の動物園と違ってサファリパークは面白い。

ついつい、買ってしまう。

2009-05-10T00:12:00.000+09:00

　NintendoのDSiに興味を持ったので、買ってしまった（笑）。決め手はwebブラウザがあること、この手のゲーム機は良いインターフェースになる。とくにゲームをする訳ではないので、あんまり意味は無いが、、、、（汗）。

　しかし、内蔵のカメラは画質が、、、、（泣）。こんなとこに期待しても無意味だが、もっと安物のデジカメでも良い画質のものがあるような（笑）。

　とりあえず、ワイヤレスネットワークを再構築しなければ、今時セキュリティがWEPだけとは、、、（汗）

AVRISP mkⅡ

2009-05-09T00:32:00.004+09:00

　ちょっと前までなら、マイコンへの書き込みは自作アダプタに頼っていたが、、、。やっぱり純正品の安定感は違う（笑）。てか、安くなってきたってのも重要だ。

　Atmel社製のマイコンAVRシリーズに対応した書き込み器でUSB接続。総合開発環境AVR Studioから操作出来るので、快適に開発が出来る。しかし、このパッケージのデザインは？（笑）。

一人カラオケのススメ

2009-05-08T18:52:00.002+09:00

　聞こえはめちゃくちゃ寂しい感じがするし、実際、一人でカラオケは寂しい（汗）。しかし、一人でしか味わえない、カラオケの魅力がある（笑）。

　まず、メリットはいろいろある。
①自分の好きな曲を何回でも歌える。
②下手な曲でも練習ができる。
③時間を気にせず永遠に歌える（のどがつぶれるまで（汗））。
④みんなの順番を待たずに歌える。

無線アクセスポイントの導入

2009-05-06T17:14:00.002+09:00

　今まで、AirMac Expressで仮？の無線LAN環境を整えていた。まあ、最近は新しい通信方式があるらしく、詳しくは知らないが（汗）。ってことで、無線LANアクセスポイントを新設する。

　買ってきたのはcorega社製「CG-WLBARAGND」。な、なんとこれが新品で8,840円！、安いのかどうか分からないけど、最上位機種という事で多分早いのだろう（笑）