でんでんタウン発明ロボット塾マイコン入門工作20140406
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大阪日本橋・でんでんタウン工作教室 発明ロボット塾4月（2014年4月6日） 組み込みマイコン（ H8マイコン） のことを勉強しよう トライアングル・エレクトロニクス 久保幸夫 @tentenV3
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でんでんタウン発明ロボット塾マイコン入門工作20140406
- 1. 大阪・日本橋 でんでんタウン 発明ロボット塾 4月 組み込みマイコン（ H8マイコン） のことを勉強しよう 担当 トライアングル・エレクトロニクス 久保幸夫
- 2. はじめに • この講座は、 中学校の技術家庭科で習う、 レベルの知識を小学生（高学年）～中学生を対象に 身に付けることを、目的としています。 同、知識レベルを大きく上回ることや、H8マイコンに特化した プログラム等の解説は割愛しておりますので、ご了承ください ませ。 D 情報に関する技術 （3） プログラムによる計測・制御について， 次の事項を指導する。 ア コンピュータを利用した計測・制御 の基本的な仕組みを知ること。 イ 情報処理の手順を考え，簡単なプ ログラムが作成できること
- 3. ごちゅうい • ぶひんのほうこう、つなぎまちがいに ちゅういすること • ショートさせないこと • さきのとがったぶひんもあるので、 ちゅういすること • こまかいぶひんがおおいので、 なくさないこと • あそばないときは、 かならずACアダプターを抜いておくこと
- 5. クイズ これ！なんだ！
- 6. 制御（せいぎょ）の例 • 炊飯器（すいはんき） – ごはんをたくやつ – おいしいごはんを たくには、火の強さの加減が大切 火のつよさを 調整(ちょうせい)する 火が弱い（よわい）と うまくたけない 火が強いと（つよい）と こげてしまう 温度（おんど）を見て うまく調整（ちょうせい）する
- 7. 温度（おんど）を見て 調整（ちょうせい）するには • 温度をしらべる センサー • マイコンにデータをとりこむ • 処理（しょり） • プログラムで制御（せいぎょ） • ヒーターをつける、けす 入口 出口 処理 計測 制御
- 10. なぞのマイコン基板（うら）
- 13. ＬＥＤランプがついています
- 14. おしボタンスイッチがついています
- 19. なぞの機械 • ヒント • おおきなバッテリーが入って ます。充電できます • コードレスでつかえます • ５００Ｗの強力 ＤＣモータが付いています
- 23. こんな機械です
- 24. •わかったかな！？ •こたえは！
- 25. コードレス掃除機
- 29. システムには… • 入口がある • 処理（しょり）をおこなう • 出口がある • システム的に考える 入口、処理、出口を考える 入力 出力処理 （制御・演算・記憶） 計測 制御
- 31. 昔の（30年前）組み込みマイコン基板 ＳＲＡＭ ＲＯＭ Ｚ８０ＣＰＵ パラレルＩＯ×2個 マイコン インタフェース I/O(入口・出口）メモリ
- 32. 組み込みマイコン基板の構成 • メモリ（記憶） プログラムやデータを覚える • マイコン プログラムをメモリから読んで動作 – 制御 – 計算 • インタフェース 外との出入口 – 入口 INPUT – 出口 OUTPUT I/O（アイオー）ポート 昔はメモリ、マイコン、I/Oポートがべつべつ
- 36. 組み込みマイコンのプログラム • C言語（しーげんご）で書く – コンピュータ専用の言葉 main(){ ・・・・・・・・・・・・ int c=0; //割り込み回数 EI; //割り込み許可 while (1){ sw = ~P2.DR.BYTE; //データ入力、“1”、“0”を反転 cds= ~P6.DR.BYTE; //データ入力、“1”、“0”を反転 if ((sw & 0x01)||(cds & 0x01) ) { if( f_kankan==0){ f_kankan=1; P5.DR.BYTE=0x0A;//LED P51 P53 点灯 1010 chikachika = 0; ・・・・・・・・・・・・ 入力 処理 出力 計測 制御
- 37. Arduino(アルドゥイーノ)も • Arduino使ったことある人もいるよね • ArduinoのプログラムもC言語風 – Arduinoのプログラム（スケッチ）は、 C言語をベースにした言語 Arduino (アルドゥイーノ)
- 40. プログラム開発はおなじ • Arduinoのプログラム開発も 組み込みマイコンのプログラム開発も きほんはおなじ • ただ！ – Arduinoは マイコンをつかいやすく、はやくつくれる • こまかいことは、 Arduinoのほうでやってくれる – 組み込みマイコンのプログラム開発は こまかいことも、ぜんぶプログラムで書く めんどくさいけど、高性能！
- 41. 41 組み込みマイコン（H8） のプログラム開発 • パソコンで（C言語）でプログラムをつくる、 マイコンのメモリ（フラッシュメモリ）に書き込む RS-232Cで接続 開発環境 GCC Developer Lite を使用プログラムを入れる
- 42. 今日は、H8マイコンを使った工作だ • 今日は、H8マイコンを使った工作に 挑戦（ちょうせん）します – さすがに、 H8マイコンのC言語プログラムを ぜんぶわかるのは、むずかしい – かんたんにせつめいします。 // I/Oの設定 P2.DDR = 0; //ポート2入力 P2.PCR.BYTE = 0xff; //プルアップMOS ON P6.DDR = 0; //ポート2入力 P5.DDR =0xff; //ポート5出力 //変数の定義 unsigned char sw; unsigned char cds; int wt; ・・・・・・
- 43. なにを作るか？ • なにを作るか？ –なにをうごかすのか？ –なにを検知して、どのように動かすの か？ • これを仕様（しよう）といいます –これをよく考えたあと システムとして考える –入口は？ 処理は？ 出口は？ 計測 制御
- 47. 踏切かんかん装置のシステム • 入力 –光センサー（CDS）で電車を検知 • 処理 光センサーの状態を見る もし、電車を検知したら、 2個のLEDをチカチカ点灯 カンカン音を鳴らす • 出力 LEDが2個 交互にチカチカ カンカンの音を出す装置 （音のアンプ、スピーカー）
- 49. システムが決まったら • システムを ハードウェアとソフトウェアに分ける • ハードウェア（部品） – 目に見える、さわれる マイコンもハードウェア • ソフトウェア（プログラム） – 目に見えない、頭でかんがえる パソコンで、プログラムをつくる • できた、プログラムは マイコンに入れる
- 50. システムのハードウェア（部品） • 入力 光センサー（CDS）とスイッチ （H8マイコンのI/Oポートにつながる） • 処理 H8マイコン （アナログ出力から音を出す） • 出力 LED2個（ I/Oポートから出力） 音を出す装置 アンプ、スピーカー
- 51. ハードウェアをもっと細かく • H8マイコンのI/Oポートを決める • 入力 光センサー（CDS） ポート６の1番( P61） スイッチ（ディップスイッチ） ポート２の1番( P21） • 出力 – LED2個 • LED（右） ポート5の2番( P52） • LED（左） ポート5の3番( P53） – アナログ出力（DA変換出力） DA出力0番（DA0）
- 52. システムのソフトウェア （ H8マイコンのプログラム） • 入力 – 光センサー（CDS）とスイッチがつな がったI/Oポートから、状態を読み込む • 処理 – 光センサー（CDS）の状態を判断して、 出力を指示する • 出力 • 2個のLEDを交互（たがいに）点滅させる • カンカンの音を作り、 アナログ出力（DA変換出力）から音を出す
- 53. H8マイコンのプログラム フローチャート（流れ図） 決まった時間をつくる センサーの状態を読み込む 電車あり？ ２つのLEDをチカチカ カンカンの音を出す スタート なし あり ポート６の1番( P61）を 読み取る ポート5の2番(P52） ポート5の3番(P53) を交互にオン・オフ出力 DA出力0番（DA0） からカンカンカンの音を出力 読み取った センサの 状態で、 判断する。もし電車があったら… これは、概念を理解してもらうために、 簡単にした流れ図です 実際には、H8マイコンの タイマと呼ぶ機能を使っており、 少し複雑です
- 55. むずかしいので、とばしてもOK H8マイコンのタイマと呼ぶ機能を使っています 一定時間ごとに、「割り込み」という機能で、知らせてくれます タイマの準備 void ituinit(void) //ITUイニシャライズ { ITU0.TCR.BIT.CCLR = 1; //カウンタクリア要因 ITU0.TCR.BIT.TPSC = 0; //25MHz 周期 0.04μs ITU0.GRA =120; //一定時間の値を設定 } タイマのスタート処理（main()の中） ITU0.TIER.BIT.IMIEA = 1; //IMFAフラグによる割り込み許可 ITU.TSTR.BIT.STR0 = 1; //タイマスタート
- 56. センサーの状態を読み込む ポートP20（スイッチ）とポートP60（CDSセンサ）の値を 変数swとcdsに読み取る。 Main(){ ・・・・・・・・・・ while (1){ //繰り返し sw = ~P2.DR.BYTE; //ポートP2からデータ入力、“1”、“0”を反転 cds= ~P6.DR.BYTE; //ポートP6からデータ入力、“1”、“0”を反転 if ((sw & 0x01)||(cds & 0x01) ) { ・・・・・・・・・・ ｝ ｝
- 57. 電車あり？ 電車があるのか？無いのかの判断をする while (1){ //センサーの状態を読み込む ・・・・・・・・・・・・・・・・ if ((sw & 0x01)||(cds & 0x01) ) { //もし、センサーが検知（暗い）かったら if( f_kankan==0){ //ふみきりカンカン状態にして f_kankan=1; P5.DR.BYTE=0x0A;//LED P51 P53 点灯 1010 //LED(左)をつける chikachika = 0; //チカチカさせるための変数 } EI; //カンカン音とチカチカをするためにタイマ起動 ITU0.TIER.BIT.IMIEA = 1;//タイマ 割込み有効 ITU.TSTR.BIT.STR0 = 1; //タイマスタート }
- 58. ２つのLEDをチカチカ ふみきりカンカン状態で一定時間ごとに行う処理 if(chikachika == 0) // 変数chikachikaが0だと { P5.DR.BYTE=0x05;//LED P50 P52 点灯 0101 //LED左点灯 chikachika = 1; } else{ P5.DR.BYTE=0x0A;//LED P51 P53 点灯 1010 //LED右点灯 chikachika = 0; }
- 59. カンカンの音を出す //ITUインターバルタイマ割り込み void int_imia0 (void) { ITU0.TSR.BIT.IMFA = 0; //割り込みステータスフラグクリア //波形データ出力 if (sindata[c] >= 128 ) { DA.DADR0 = (sindata[c]-128)/(x/1000) ; } else { DA.DADR0 = (sindata[c])/(x/1000) ;//dataを x/1000 で減衰 } c+=1; if(c==128) c=0; if (x > 2000) { //音の減衰処理 カンカンの音を カンカンらしくする処理 ・・・・ むずかしいので、とばしてもOK DA出力0番（DA0）から 「カンカンカン」の音を出力 カンカンカンの音を生成するた めに、DA変換を使って、SIN波 のデータをアナログの波形に 変換しています。さらに、踏切 のカンカンの音らしくするため に、音を加工していますが、 複雑なので、ここでは割愛しま す
- 61. 踏切カンカン装置の工作 • ミドリとオレンジの部分を、工作します • 細かいことは別の資料で説明します マイコン スイッチ アンプ 回路 LED 2個CDS センサー スピー カー TA7368 ミニアンプ部品セット
- 63. 参考 さらに自分でプログラムしたい人は • 参考書（開発環境のCD付） • C言語による H8マイコン プログラミング 入門 • 技術評論社 横山 直隆 (2003/8/30) • この本と、USB-シリアル変換コネクタが あれば、C言語による開発ができます。
- 64. 参考 H8マイコンのフラッシュROMの書込み1 • 専用書込みソフト • H8Write Turboを使用する （CD-ROMの中にあり） • MOT形式のファイルをフラッ シュ書込みソフトを使用して、 H8マイコンに書込みできる。 • RS２３２CケーブルでPCとマイ コンを接続 • H8マイコンは、書込みモード （マザーボードのS7 SW を書 込）、マイコン基板のMD2ピン をショートさせる。
- 65. 参考 H8マイコンのフラッシュROMの書込み2 • フラッシュROMの書込みは、 RS232C経由でPCから書き込 む • H8マイコン側の S7スィッチを RUNの反対側に切り替える • CPUボードのCN5 MD2に ヘッダピンを挿す • （電源を切って切り替えるこ と） RUN write
- 66. ご清聴ありがとうございました ご清聴ありがとうございました お問い合わせ、 講演・執筆・工作教室等の依頼は Tw:@tentenV3 もしくは、FB または http://triangle-ele.com/ のフォームから パッチン電子工作も よろしく！ ただいま 段ボール 工作と電子工作の融 合を策略中！ ダンボール くっすん は、東洋紙工株式会社の製品です くっすん は、四條畷市商工会が管理・運営しています ダンボール くっすん