レスポンシブサイトと説明資料

HappyTechサイトを年内完成目標に、レスポンシブ対応:Responsive Web Designへ改良します。

数年前にサイトを開発した時は、1ページ表示が流行っていたので、これに倣って(ならって)開発しました。しかし、スマホやタブレットなどのモバイルデバイスが増え状況が変わりました。

サイト内容のコンテンツ追加・削除もしにくい構成でしたので、流行のレスポンシブサイトに変更します。

Responsive Web Design
Responsive Web Design

レスポンシブテンプレートを探す

手っ取り早くレスポンシブサイトを開発する方法は、ネットに溢れるレスポンシブテンプレートを利用することです。

私は、HTML5 UPというサイトのテンプレートを利用しました。テンプレート説明資料はありませんので、開発には、多少のHTML、CSSの解読技術とベース知識が必要です。

レスポンシブテンプレートメリット

記載内容はそのままに、ユーザが使う画面大小に合わせて自動的に表示レイアウトを変えるのがレスポンシブサイトです。ご覧のブログはWordPressを使っていますので、利用テーマをレスポンシブ版に変えればそれで出来上がりますが、サイトの場合は、自分でHTMLとCSSを使って作り直す必要があります。

基本部分が出来上がったHTML5 UPテンプレートに、修正を加え動作を確認しながら、短期にサイトを開発できるのがテンプレート利用のメリットです。

マイコンテンプレートメリット

このメリットは、弊社マイコンテンプレートでも全く同じです。

サイト開発と同様、マイコンも動き出すまでに手間がかかります。また、動き出した後も、修正や変更が生じます。テンプレートを使うと、この動き出しまでの時間を、殆ど0に短縮できます。

マイコンAD変換:ADCを例に説明します。

ADCは、サンプルソフトも多く使い方も良く知られています。しかし、実際にセンサを接続して動作させると、複数回ADCの平均を計測値とするか、あるいは、1回のADCを計測値とするかは、アプリにより異なります。

通常は、ノイズ対策として平均値を用いる場合が多いです。それでも、測定間隔や何回の計算で平均を求めるかについては、センサとマイコンを接続し、実際に動作させカット&トライ:試行錯誤で決めるのがBestです。

この試行錯誤に適したソース構成が初めから出来上がっていれば、試行も容易でスパゲッティーコード(!?)にもなりません。

つまり、立ち上げを早くし、実動作に近い環境でプログラミングでき、しかもスパゲッティー化を避けられるのがマイコンテンプレートのメリットです。

マイコンテンプレート説明資料

説明資料があると、テンプレート修正や変更が容易になります。テンプレート開発者の考え方、指針が解るからです。最近のソースコードは、数行に渡るほどの多くの英語コメントが付いていますが、コメント文だけでは、これら考え方、指針は表現できません。

説明資料が無い場合は、どこを修正・変更すれば良いがが不明で、この場所を探すのに余分な時間が必要になります。マイコンソースコードは、その傾向が特に強く修正や変更で直にスパゲッティーコードになります。

標準的な決まりが多くあるHTMLやCSSと異なり、マイコンソースは比較的自由に記述できるからです。その結果たとえ同じ職場でも、他人が開発したマイコンソースは解読が難しいのが現状です。標準的な知識レベルがバラバラなのも原因の1つでしょう。デサインレビューの結果が反映され難いのです。

そこで、マイコンテンプレートには説明資料を添付し、標準的と思う私の考え方や開発指針を多く記載しています。テンプレートソースコードにも豊富な(冗長な!?)日本語コメントが付いています。

勿論、これら考え方や指針は、あくまでご購入者様のテンプレート理解が目的で、押付けではありません。テンプレート版権は、ご購入者様個人に帰属しますので、ご自分の考え方を反映した改良も自由です。

ご購入者様のご質問にも丁寧にお答えします。

マイコンテンプレートは、初心者~中級者向けです。しかし、全ての方のレベルに合わせた説明は、不可能です。それぞれの方でご質問は、異なります。広いレベルの方に参考になると思ったご質問に関しては、テンプレート改版時、説明資料へ付け加えています。

以上の方針で、マイコンテンプレート説明資料やソースコードを作成しています。

マイコンテンプレートご購入者は、または購入検討中の方であっても、いつでも、どのようなご質問でも、大歓迎です。お気軽にinfo@happytech.jpまでお寄せください。

CS+のスマート・ユーティリティ(スマート・ブラウザー編)

2017年1月にCS+パッケージバージョンV5.00.00  [05 Dec 2016]がリリースされました。確かバージョンV4から追加された3種のスマート・ユーティリティのうち、スマート・ブラウザーを説明します。

スマート・ユーティリティ
スマート・ユーティリティ

スマート・ブラウザー

組込マイコン:MCU開発を上手く効率的にする手法は、今風に言うと“サンプルソフトファースト”です。

分厚いユーザーズ・マニュアルを、初心者が読んでも眠くなるだけで時間のムダです。開発事案に近い例や使用する周辺回路が記載されたサンプルソフト=アプリケーション・ノートを先ず読んで、不明な箇所をユーザーズ・マニュアルの目次から拾い読みすれば十分です。

この開発例や周辺回路のサンプルソフトを見つけるのに便利なのが、CS+に追加されたスマート・ブラウザーです。

スマート・ブラウザー
スマート・ブラウザー

アプリケーション・ノートタブを選び、タイトルや機能で並び替えするとクイックにサンプルソフトが選定できます。ルネサスサイトでもアプリノート検索はできますが、CS+のスマート・ブラウザーの方が使い易く検索も高速です。

アプリノートは、ユーザーズ・マニュアルと比べると、一般的に内容をサラッと記述します。詳しくくどく書くこともできますが、読まれることを重視するとこの書き方になるのだと思います。サンプルソフトの読み方は、コチラも参照してください。

アプリノートの次に登場するのがユーザーズ・マニュアルです。こちらは、丁寧に記述されていますので、アプリノートの不明点を明確にし、その箇所を読めば時間節約ができます。近頃の開発は、1からディスクリートで着手する(≒オートクチュール)よりも、既にある既成品を上手く組み合わせて早期に開発する方(≒プレタポルテ)が好ましいと思います。これは、ハード/ソフトともに言えることです。

いかに既製品、この場合はアプリノートを見つけ、それを破綻なく組み合わせて顧客へ提供するのも1つの開発技術です。

複数アプリノートを簡単に組み合わせるマイコンテンプレート

1つのアプリノート流用で開発完了することは、稀です。大抵は、複数のアプリノートの部分利用、応用が必要となります。アプリノートは、内容をサラッと記述するために、初期設定+無限ループの2構成が殆どです。複数アプリを流用するには、アプリノート記載の無限ループ内処理の取り込み方が問題です。

そこで登場するのが弊社マイコンテンプレートです。マイコンテンプレートは、1個の無限ループ内に複数の時分割アプリランチャーを備えています。そこで、このランチャーに必要となるアプリノート処理を組み込めば、簡単に複数アプリノート処理をテンプレートで起動できます。しかも、低電力動作SleepやHaltの機能も追加しています。

マイコンテンプレートの詳細は、コチラを参照してください。

MCU開発は、開発完了が見極め難い性質があります。なるべく早く1次開発物を顧客に見せ、そのうえで2次開発へと進む段階を追った開発、いわゆるプロトタイピング開発もこの性質対応の1方策です。
このプロトタイピング開発の際には、是非マイコンテンプレートを活用し早期に、しかも拡張性や応用性もある開発物提供に役立ててください。

マイコンIDE更新

扱うMCUデバイスの追加、WindowsやiOSなどのOS変更、Eclipseそのものの変更、バグ修正など様々な要因によりマイコン開発環境:IDEの更新は発生します。今回は、マイコンIDE更新について解説します。

更新通知と更新理由

マイコンアプリケーションソフト開発中ならば、リスクが増える可能性もあるIDE更新は避けたいものです。
このため「開発者が更新をするか否かを選択」できるのがマイコンIDEの特徴です。Windowsと大きく異なる点ですね。

更新判断には、「更新が発生」したか、「更新の理由」は何か、この2つを知る必要があります。この情報をIDEのWelcome画面のWebリンクで教えてくれるのがEclipseベースのIDEです。NXPのLPCXpressoの例を示します。

LPCXpresso Welcome page
LPCXpresso Welcome page

赤矢印のリンク先をみると、最新版IDEと、変更内容などが解ります。使用中のIDEと版数が異なる場合には、この内容を読んで更新判断ができます。新旧LPCXpressoは、緑囲いで示した版数毎に別フォルダへインストールされるので、IDE更新リスクがフォルダ内に閉じ込められるので安心です。

また、NXPに買収された旧FreescaleのKinetis Design Studio: KDSの例が下図です。Welcome画面に加え、Help>Check for Updatesで更新確認と新版インストールまでバックグラウンドで可能です。この機能は、LPCXpressoにはありません。

Kinetis Design Studio Check for Updates
Kinetis Design Studio Check for Updates

但し、私の環境では、ベースとなるEclipseのメジャー更新が関係しているのかもしれませんが、KDS V3.1からV3.2への更新ができませんでした。V3.2更新は、別途インストーラで可能です。やはりIDE更新確認ツールがあっても、時々サイトでIDEの最新版確認は、必要だと思いました。

また、CypressのPSoC Creatorは、Update Managerツールで更新確認とインストールができます。旧版はアーカイブ保存されるので、万一最新版にトラブルが発生しても安心です。

Cypress Update Manager
Cypress Update Manager

以上3社のマイコンIDEは、どれもEclipseベースのIDEですが、更新方法や旧版の扱いは各社異なります。

一方、ルネサス独自仕様のIDE:CS+もアップデート・マネジャーツールで更新します。独自仕様なので、細かい更新内容確認や、一部選択更新なども可能です。ツール・ニュースなどで更新、バグ情報を知らせてくれるのも役立ちます。
また、更新前に、「開発ツールをパックして保存(K)…」を実行すると、更新トラブル対策も可能です。

Runesus CS+ Packing tool
Runesus CS+ Packing Tool

マイコンIDE更新を安全にするには

マイコンIDEの更新トラブル回避には、OS起因でない場合は、旧版のIDEへ戻せることが必要です。また、Eclipseのメジャー更新時などは、操作方法が変わることもあるので注意が必要です。
開発案件のキリが良い時期に更新するのが安全策でしょう。

マイコンIDE開発経験を活かすには

弊社マイコンテンプレートで使用中の各社IDE特徴を示します。マイコンIDEは、Eclipseベースに集約されつつあるようです。今回は、同じベースでもIDEの更新方法が異なることを示しました。

これは、EclipseベースのIDEを使う時に覚えておくと役立つのが、各社共通のエディタやデバッグなどのコア機能であることを暗示しています。他社IDE使用時に、この経験が活かせるからです。

MCU IDE Comparison
マイコンIDE比較

マイコンIDE習得のコツやTipsは、コチラのページにもまとめています。参考にしてください。

CA78K0Rコンパイラ V1.71回避不能バグ

2月1日発行のルネサスツールニュースで、RL78/G1xの「CA78K0Rコンパイラ V1.71の回避不能なバグ」が報告されています。

RL78/G1xテンプレートVer5のCA78K0Rコンパイラ版でも、報告記載の「volatile」や「前置インクリメント」を使っていますが、こられバグに該当しませんので安心してください。
但し、テンプレートを使ってアプリを開発された方は、ニュース内容に目を通し確認することをお勧めします。

RL78_G1xテンプレートの動作コンパイラP3より抜粋
RL78_G1xテンプレートの動作コンパイラP3より抜粋

ニュース最後に、「次期バージョンで改修する予定」と記載されていますので、ディスコンを懸念したCA78K0Rも改版されるかもしれません。しかし個人的には、CC-RLコンパイラへの乗換えをお勧めします。

PSoC 4、PSoC 4 BLE、PRoCテンプレート1.0版発売

CypressのPSoC 4、PSoC 4 BLE、PRoC向けマイコンテンプレート1.0版を1000円(税込)で発売します。
※CypressはマイコンではなくICと仰いますが、ここは解り易く「マイコンテンプレート」と記します。何とか年内発売に間に合いました…(^_^;)。

マイコンテンプレート概要、仕様、動作ボード

テンプレート概要と仕様、PSoC 4開発キットPSoC Pioneer Kit:CY8CKIT-042と、PSoC 4 BLE/PRoC開発キットPSoC 4 BLE Pioneer Kit:CY8CKIT-042-BLEでテンプレートを動作させた時の様子を示します。
これらは、テンプレート付属のもくじ資料P1~P3を抜粋したものです。

PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCテンプレート概要
PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCテンプレート概要(もくじP1)
PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCテンプレート仕様
PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCテンプレート仕様(もくじP2)
PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCテンプレート動作(もくじP3)
PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCテンプレート動作(もくじP3)

開発キット単独でテンプレートを動作させた時を「シンプルテンプレート」、開発キットとBaseboardを接続しLCDやUARTドライバ等の機能を追加して動作させた時を「ベースボードテンプレート」、CY8CKIT-042-BLEのBluetooth Low Energyを動作させた時を「BLEテンプレート」と名付けました。
Bluetooth 4.2認証デバイスの載せ替え搭載については、前回記事を参照ください。

機能追加に使用したBaseboardは、NXPのLPCマイコンテンプレートで使ったものと同じです。詳しくはコチラを参照ください。

Cypress開発キットは、単独でもCapSenseやUART- USB変換等かなりの機能を実装済みで、良質なサンプルファームや自習Videoも多数あります。
そこで、「PSoC 4/PSoC 4 BLE/PRoCの習得」だけでなく、これらサンプルファームを活用、流用したアプリケーションの早期開発、いわゆる「プロトタイピング開発にも役立つテンプレート」として開発しました。

P4以降のもくじに示したように、組込OSを使わずに簡単にマルチタスク処理ができるテンプレートの仕組みや、複数のサンプルファームを流用/活用してテンプレートへ組込み、アプリケーションを開発する方法に重点を置いて説明しています。

既に発売済みのRL78/G1x、LPC8xx、LPC111x、Kinetis Eマイコンテンプレートは、マイコンテンプレートサイトをご覧ください。

マイコンテンプレートサイトは2016年に更新

このサイトへ本PSoC 4、PSoC 4 BLE、PRoCテンプレートの情報も追加予定ですが、今日現在、サイト更新が本テンプレート発売に間に合っておりませんので、ブログでの通知のみとなりました。

全てのもくじ内容を含む「PSoC 4、PSoC 4 BLE、PRoCテンプレート」のご購入方法は、サイト記載と同じですので、ご希望の方は、コチラを参照してください。

年明け後、ゆっくりマイコンサイトの更新をいたします。本年も、いろいろお世話になりました。皆さま、よいお年をお迎えください。

RL78開発、CC-RL化の薦め

ルネサスサポート情報

2015年7月17日のルネサスポート情報Vol.252を観ると、RL78ソフト開発は、CC-RLコンパイラへの切換えが必要なことが判ります。

今回リリースのRL78アプリケーションノートは、CS+はもちろん、Eclipseベースのe2 StudioもCC-RLコンパイラを使ったもので占められているからです。

アプリ&サンプルコードの状況

RL78/G13に絞ったアプリ&サンプルコード検索結果を、発行日降順に示します。新しいものは、どれもCC-RLコンパイラ版です。内容は、どれもCA78K0Rコンパイラのリメイク版ですので、プロジェクトファイルにCA78K0Rは含まれていません。

アプリケーション&サンプルコード検索
アプリケーション&サンプルコード検索

CA78K0Rコンパイラへの拘りは禁物

ソフト開発者には、気になるコンパイラですが、ソフト利用者(顧客)は、同じ機能ならコンパイラがCC-RLでもCA78K0Rでも構いません。例え顧客側で開発ソフト/アプリをメンテする場合でも、IDEとコンパイラが対(ペア)で最新版に対応できれば、問題なしの場合が殆どです。

開発アプリと開発環境(IDE/コンパイラ)をセットでメンテする場合に役立つのが、CS+のプロジェクトと開発ツールをパックして保存(K)です。しかし、今年のようにWindowsが更新されたりすると、旧環境では、環境自身の動作リスクも生じます。そこで、開発アプリのみを活かして、環境は最新版への対応を求める顧客が多いのです。

プロジェクトと開発ツールをパックして保存
プロジェクトと開発ツールをパックして保存

現状はCA78K0Rリメイク版でも、今後の新規サンプルは、CC-RL版のみリリースということも想定されます。開発者は、今のうちにCC-RLへ慣れておくことが重要です。また、初心者ならば、初めからCC-RLのみのRL78習得も良いでしょう。

顧客にとって重要なのは、開発したアプリそのものです。先々のメンテも考慮すると、CA78K0Rよりも息が長そうなCC-RL記述でアプリを開発する方が良いと思います。

RL78/G1xテンプレートの対応

ちなみに、弊社RL78/G1xテンプレートのCC-RL版は、CC-RL記述のみでソース作成しておりますが、過渡期なのでCA78K0R記述も混在できるようCS+のオプション設定しております。詳しくは、コチラを参照ください。設定オプションを「いいえ」にすれば、CC-RL記述のみのコンパイルも成功します。

アナログ機能内蔵マイコンの開発ポイント

ルネサス業績回復後の最初のマイコンが、RL78/I1Dでした。そして第2弾マイコンが、RL78/G1Gです。
2015/4/9発行のルネサスサポート情報 vol.240、「RL78ファミリ カタログ」最新版から、これら両マイコンの位置づけが良く解ります。

RL78ファミリカタログ

最新版2015.03と旧版を比較すると、「RL78/G1G」と「RL78/I1D」が、機種ページの最初に搭載されています。お薦めマイコンのSTAR ProductであるRL78/G13やG14よりも前のページです。ルネサスの力の入れ様が表れているのでしょう。

RL78/G1G

RL78/G1G(RL78ファミリカタログP8より抜粋)
RL78/G1G(RL78ファミリカタログP8より抜粋)

RL78/G1Gは、RL78/G14とソフト互換性を持ちます。従って、開発にG14のサンプルソフトが使えます。つまり、RL78/G1xテンプレートも使えると言うことです。

このRL78/G1Gのように、ADC以外のPGA:プログラマブル ゲイン アンプや、コンパレータなどのアナログ回路をマイコンに内蔵するのがIoT向け汎用マイコンのトレンドです。モータ制御向きアナログ機能内蔵機、これがRL78/G1Gです。

RL78/I1D

RL78/I1D(RL78ファミリカタログP9より抜粋)
RL78/I1D(RL78ファミリカタログP9より抜粋)

一方、センサ制御向きアナログ機能の内蔵機が、RL78/I1Dです。センサ信号増幅用のオペアンプやウィンドウモード対応のコンパレータを持ちます。

SNOOZEモード動作例のCPU起動要否判定を行うDOC:データ演算回路で、ADCデータのノイズ除去後に、SNOOZEからRunへ復帰させます。SNOOZEで全処理を実行する主役、それが「DOCとDTC」です。

RL78/I1DもS3コアなので、RL78/G1xテンプレートの対象機種です。残念ながら、評価ボード:RTE5117GC0TGB00000Rが、前回ブログ記事と同様、現在も入手できません。

アナログ機能内蔵マイコンの開発成功には?

RL78/G1GとRL78/I1D、ともにアナログ機能内蔵なので、実際に使用するアナログ機器と接続した実機テストは、デジタル単独の場合と比較して、より複雑で難易度も高くなります。High/Lowの2値のデジタル信号と異なり、アナログ信号だからです。

だからこそ、デジタル部分の制御ソフトウエアの開発は、より早くする必要があります。そして、アナログ実機信号に対応して調整する時間を多く取ることが成功のポイントです。この為に、弊社RL78/G1xテンプレートのご検討をお勧めします。テンプレートを使ったアプリケーション開発の手順は、こちらのページにまとめています。ご参照ください。

マイコンテンプレート活用のアプリケーション開発(後半)

マイコンテンプレートを使ったアプリケーションの開発方法(後半)は、手順4:サンプルソフトのテンプレートへの組込みとデバッグ、複数サンプルが同時に動くしくみを解説します。

アプリケーション開発手順(再掲)

アプリケーション完成までの手順1~3の詳細は、(前半)に記述済みです。

  1. 対象動作の明確化
  2. サンプルソフト獲得
  3. サンプルソフトを初期設定とループ処理の2つに分けて解読し、部品化
  4. 部品のサンプルソフトをテンプレートへ組込み、デバッグ

サンプルソフトとテンプレートの構造

サンプルソフトを組込んだテンプレート構造
サンプルソフトを組込んだテンプレート構造

ルネサスのRL78/G13アプリケーションノート:R01AN0451JJ0301をサンプルソフトにした例で説明します。サンプルソフトは、初期設定とループ処理から成ります。hdwinit()が初期設定、main()がループ処理です。このアプリノートでは、無限ループ内でスイッチ入力:P0と、LED出力:P1を同時に行っています。詳細は、R01AN0451JJ0301を参照して下さい。

サンプルソフトのループ処理
サンプルソフトのループ処理

このサンプルをテンプレートへ組込んだテンプレート構造が右側です。テンプレートでは、スイッチ入力処理と、LED出力処理は、別々に起動します。このテンプレート構造から、これら以外の別サンプルN処理や、割込み起動のサンプルX/Y処理が追加可能なことが判ります。例えば、ブザ音の発生処理などをここへ追加すると、簡単に処理の追加ができます。
つまり、テンプレートは、「複数処理を起動する仕組みを、初めから持っている」のです。ここがサンプルソフトと最も異なる点です。
スイッチ入力とLED出力を分離したのは、スイッチの入力スキャンタイミングを、チャタリング対応で簡単に変更することが目的です(補足参照)。

テンプレートに付属している「シンプルテンプレート」が、このスイッチ入力とLED出力を組込んだテンプレートに相当します。また、更に、LCD表示やI2C入出力などの、組込みマイコンに必要となる処理をほぼ全て加え、完成形の形にしたのが、「メニュードリブンテンプレート」です。

マイコンテンプレートの仕組み

  • サンプル初期設定は、丸ごとそのままテンプレート初期設定へ流用 → 複数サンプルの初期設定は、挿入順にそのまま実行
  • 時分割で複数の無限ループ生成 → サンプルの起動関数追加により、複数処理を実行
  • サンプル割込み処理は、そのままテンプレート割込み処理へ流用 → 複数の割込み処理時は、割込み優先順位に注意
  • 関数の引数は、インタフェースRAM経由 → 関数入出力確認がRAMでできるので、単体/結合デバッグ、処理の部品化が容易

インタフェースRAMのメリットは明らかです。例を示します。上記テンプレートに、スイッチに応じてブザ音発生処理を追加するとします。

スイッチ入力処理で、スイッチ入力結果をRAMへ出力します。ブザ音発生処理は、このRAMを参照し、音を発生させます。RAMインタフェースを使えば、どちらの処理もRAMで動作が分離され、そのRAM値により処理が正しく動作しているかが解ります。RAM値は、デバッガで変更やモニタもできますので、処理単体デバッグが簡単です。仮に、片方の処理が未完成であっても、RAM設定/モニタで結合デバッグもできます。

ブザ音処理の追加前と後で、スイッチ入力処理には影響が無いことも判ります。つまり、処理の部品化も可能です。

割込み処理は、優先順位に注意が必要です。テンプレートは、時分割ループ生成のために、SysTickタイマと呼ばれるタイマを使います(その名が示すように、システムのチックタック動作タイマ)。SysTickタイマの割込み優先順位は高く、サンプルで割込み処理が使われても、このSysTickタイマよりは低い優先順位です。

注意が必要なのは、複数サンプルの割込み処理をテンプレートへ追加する場合です。割込みには、デフォルト優先順位があります。このデフォルト順位で処理できるか、変更が必要かの検討が必要です。
デフォルト順位でOKなら、そのままテンプレートへ流用します。変更する場合は、マイコンに依存しますので、データシートを参照して順位を変更してください。

RL78/G1xタイマの検討優先順位設定に関しては、過去のブログ記事を参照してください。

アプリケーション開発手順4のまとめ

  • サンプルソフト初期化関数は、そのまま丸ごとテンプレート初期設定へ挿入
  • サンプルソフトのループ処理は、サンプル起動関数を適切なテンプレート時分割ループへ挿入
  • サンプルソフトの割込み処理は、割込み優先順位に注意し、テンプレートの割込み処理へ挿入
  • 関数間は、部品化のため、RAMインタフェースを使い、単体/結合デバッグを行う

テンプレートですから、部品化した関数の挿入でアプリが完成します。また、部品の再利用を容易にするため、部品単位でファイル化します。複数の割込み処理は、優先順位に注意し、必要なら設定を変更します。関数間は、RAMで切り離し、関数単位でのデバッグを容易にします。

テンプレートを使うと、開発者毎に異なるアプリ開発手法が統一でき、また、処理がファイル単位で部品化できますので、流用性や可読性も良くなります。

マイコンテンプレート販売中

前半、後半と長い説明になりましたが、マイコンテンプレートを使ったアプリケーション開発手順を示しました。シンプルテンプレート、メニュードリブンテンプレートが付属した、4種類のマイコンテンプレートを、各1000円(税込)で販売中です。

IoT向き省電力マイコンのLPC824は、2015/04Eに加わる予定です。

テンプレート名
(MCUコア)
対応マイコン
(ベンダ)
評価ボード:動作確認ハードウエア ブログタグ
RL78/G1xテンプレート v3.1
(RL78-S2/S3
RL78/G13
RL78/G14
(Runesas)
・BB-RL78G13-64(推薦ボード)
・G13スタータキット
・G14スタータキット
・QB-R5F100LE-TB
・QB-R5F104LE-TB
RL78/G13
RL78/G14
LPC8xxテンプレート v2.1
(Cortex-M0+
LPC812
LPC824
(NXP)
・LPCXpressoLPC812 + Baseboard
・LPCXpresso824-MAX + Baseboard
LPC812
LPC824
LPC111xテンプレート v1.1
(Cortex-M0
LPC1114
LPC1115
(NXP)
LPCXpressoLPC1114 + Baseboard LPC1114
Kinetis Eテンプレート v1.1
(Cortex-M0+
Kinetis E
(Freescale)
FRDM-KE02Z40M Kinetis E

 

テンプレートソースをご覧になれば、文書で示したものよりも、より直接的にテンプレートの処理内容がご理解いただけると思います。
また、テンプレート本体とサンプルソフト流用部分のソース間には、5行以上のスペースを入れ、視覚的にもテンプレートと流用部分の切れ目が判る工夫をしています。
サンプルソフト流用部分は、オリジナルの英語コメントですが、テンプレート本体は、日本語コメントで(冗長に?)説明を加えています

概要と仕様の説明資料は、マイコンテンプレートサイトから無料ダウンロードもできます。

テンプレートは、処理が何もない時は、Sleepする消費電力低減機能や、WDT:ウオッチドックタイマ処理、テンプレート本体の暴走監視機能など、アプリとして最低限必要な機能も実装済みです。

零から始めるアプリ開発に比べ、実務に直結した弊社マイコンテンプレートを活用して頂ければ、マイコンの習得と、可読性、流用性に優れたアプリケーションの早期開発ができます。是非、ご検討ください。

 

補足:スイッチ入力処理のチャタリング対応

サンプルソフト:R01AN0451JJ0301は、スイッチ入力処理にチャタリング対応がありません。マイコンの入力処理には、チャタリングに対するノイズ対策は必須です。ソフトウエア対策として、複数回スキャンし、入力が同値の時に、値を確定する方法が一般的です。弊社シンプル/メニュードリブンテンプレートは、この方法を採用しております。

この処理には、何回一致を判定するか、スキャンタイミングはどの程度か、の2パラメタがあり、使用スイッチに応じてこのパラメタを決める必要があります。弊社では、2回一致、10msタイミングで、タクトスイッチ入力処理を行っています。

テンプレートでご利用の実際のスイッチに応じて、これらパラメタ、特に回数のパラメタを変更すると効果が高いと思います。

マイコンテンプレート活用のアプリケーション開発(前半)

マイコンのアプリケーション開発方法として、マイコンテンプレートを使った方法を前後2回に分けて示します。
テンプレートを使えば、マイコン習得と可読性、流用性に優れたアプリが素早く開発でき、開発者毎に異なる開発手法も統一できます。
前半は、アプリケーション開発手順1~3を解説し、次回、後半で手順4を解説します。

アプリケーション開発手順

動くアプリ完成までの手順を示します。

  1. 対象動作、「何を、どうするか」を明らかにする。この段階では、細かいことを気にする必要はありません。例えば、スイッチをスキャンする程度で十分です。
  2. サンプルソフトを探す。メジャーなマイコンは、必ず多くのサンプルソフトをベンダがサイト公開しています。この中から対象動作のサンプルを探します。
  3. サンプルソフトを読む。サンプルソフトは、「初期設定処理」、次に「ループ処理」の2構成で記載されるものが殆どです。たまに、メニュードリブン形式もありますが、これは、弊社メニュードリブンテンプレートと同様、処理抜出を容易にすることを目的にしたものです。
  4. サンプルソフトの必要部分をテンプレートへ組込み、デバッグ。

以上で、アプリが完成します。

マイコンの場合、組込み後、チューニングが必要な場合もありますが、アプリ完成後の処理ですし、アプリにも依存しますので、先ずは、動くアプリ完成までの手順を示しました。

RAD: Rapid Application Developmentツールを使う場合は、2のサンプルソフトをサイトから探す代わりにRADツールを使ってサンプルソフトを生成すると考えれば良く、同じ手順となります。

サンプルソフトベースの部品化

対象動作は、スイッチ入力処理、LED出力処理などできるだけ細かく分割し、部品化することがポイントです。
最後に、これら部品を組み合わせて1つのアプリケーションにします。部品毎にサンプルソフトを見つけ、デバッグすれば、バグもこの部品内に閉じ込めることができます。また、部品単位の流用性も高まります。

サンプルソフトを組合せてアプリケーション開発
サンプルソフトを組合せてアプリケーション開発

上級者との差が出る箇所と対策

手順1~3で重要なことは、「対象動作の明確化」と、「サンプルソフトの分離読解」です。分離解読とは、初期設定とループ処理を明確に分離して解読することで、処理内容は、大体把握すれば十分です(後述サンプルソフトの読み方参照)。

上級者は、多くのサンプルソフトを経験しているので、的確に対象動作を絞り込め、分離解読が、早く深い点が違います。さらに、上級者は、個人的なテンプレートを既に持っているので、サンプルの流用、組込みとデバッグが効率よくできます。

弊社マイコンテンプレートを活用すると、

  • サンプルソフトの組込みが簡単な、テンプレート獲得
  • 処理単体/結合デバッグが簡単で部品化も容易な、RAMを使った処理インタフェースの獲得

ができますので、上級者との差分を誰でも補えます。

サンプルソフトの選出

何回かサンプルソフトを読むと、より明確な対象動作が選べるようになります。逆に、サンプルソフトが見当たらない時は、絞り込みが不完全、または対象が間違っていると言えます。初めに全てのサンプルソフトをざっと眺めた後で、アプリをイメージするのも良い方法です。

但し、スイッチ入力処理は、注意が必要です。スイッチには、チャタリング対策が必須です。この対策は2つあり、1つがハードウエア、もう1つがソフトウエアの対策です。両者併用もあります。
個人的には、ハード対策の有無に関係なく、ソフト対策は必要と考えます。弊社シンプルテンプレートでチャタリング対策済みのスイッチ入力処理を添付しているのは、この理由からです。
チャタリングは、使用するスイッチでタイミングが異なりますので、対策済みサンプルをベンダは提供しにくいと思います。チャタリングに関しては、以前のブログ記事や、ネット検索すると、多くの情報がありますので、そちらも参照して下さい。

サンプルソフトの読み方

サンプルソフトは、「木を見て森を見ず」にならないように、細かいことは気(木?)にせずに、初期設定とループ処理の2つに分けて読みます。

初期設定は、コメントに注意し、周辺回路の使用方法が開発するアプリと同じがどうかを見極めます。同じなら、丸ごとそのままテンプレートへ流用します。異なる場合は、データシートなどで変更箇所を特定し、実際にサンプルに変更を加え、結果が正しく動作することを確認しておきます。

ループ処理は、無限ループで処理するものと、割込みで処理するものに大別できます。割込み処理は、基本的にそのままテンプレートへ流用します。
無限ループ処理は、何をトリガにアプリを起動しているかが解れば十分です。多くの場合、フラグポーリングやカウンタなどです。この起動トリガで関数化し、テンプレートへ組込みます。

テンプレートの狙い:複数サンプルソフト流用

よほどの上級者やツワモノを除けば、アプリ開発は、サンプルソフトの流用が王道です。敢えてリスクをおかしてサンプルソフト以外の方法でマイコンを動かす必要はないからです。ベンダサンプルは、典型的動作ですので、先のスイッチ処理の例外を除くと、流用可能なものが多いのも理由です。

但し、サンンプソフトは、1個の周辺回路の動作説明が主なので、実際のアプリで必要となる複数の周辺回路を組合せる記述はありません。これが、開発者毎に手法が異なる原因です。弊社テンプレートは、これに対して1つの解を提供します。

弊社マイコンテンプレートは、サンプル処理の流用が簡単で、複数サンプル処理を組込むのも容易です。従って、サンプルを活かした動くアプリの早期開発ができます。また、本テンプレートを用いれば、開発者毎で異なる開発手法を統一でき、可読性や流用性も高まります。次回、後半で詳細を説明します。

アプリケーション開発手順1~3のまとめ

  • 細かい単位の対象動作サンプルソフトを見つけ、初期設定とループ処理の2つに分けて読む
  • サンプルソフトを部品と見なし、複数部品の組合せでアプリケーションを開発
  • サンプルソフト獲得方法は、ベンダサイト、RADツールがある

次回は、手順4の部品化したサンプルソフトのテンプレートへの組込みとデバッグ、複数サンプルが同時に動くしくみを説明します。

 

補足:チューニングとマイコン性能

アプリケーション開発で最も厄介なのは、実はチューニングです。

アプリに最適なマイコンを選定していれば、一部アセンブラ化などのチューニングなしで動くアプリができます。しかし、この選定失敗、もしくは、選定マイコンが古いのにアプリ追加などで、性能を絞り出す場合などの、最後の手段としてチューニングもありえます。
但し、苦労してチューニングしても、トラブルフリーの経験がないので、絶対に避けるべきだと思います。結局、高性能マイコンへの置換えという結果になります。

では、マイコン性能はどの程度が正解でしょうか? マイコンでシステムを制御する場合、通常アプリ以外の処理ソフト、例えば、ハード/ソフトの出荷時のセルフテストや、入力が一定時間ない時のデモンストレーション表示なども必要です(自動販売機などでおなじみですね)。ここでは、これらソフトを「システム運用ソフト」と呼びます。

これらシステム運用ソフトは、通常アプリ動作中には、並列処理をしませんので、消費するのはROM/RAMです。ソフト開発者は、ROM/RAM量を見積もる時に、これら通常動作には現れないシステム運用ソフトも考慮する必要があります。経験では、通常アプリと同程度、つまりトータル2倍のROM/RAMは必要と思います。

また、必要となるマイコン性能は、通常アプリと、上の例で示したようなシステム運用ソフトの両方で考慮すべきです。処理能力に十分な余裕がないと、再現性のない取れにくいバグ発生のリスクも高まります。この処理能力も、2倍程度の余裕が必要だと思います。

ハードウエア設計の「ディレーティング50%」と同様、2倍の余裕がマイコン設計には必要と思います。

新しいRL78/I1Dからマイコントレンド抽出

ルネサスの業績が黒字に回復し、「縮小と撤退」から「拡大と攻勢」へ転換したそうです。うれしいです。このルネサスからRL78/I1Dという新しいRL78マイコンが2月に発売されました。方針転換後に厳選した新製品と思われるので、その情報から最新マイコントレンドを考えました。

従来RL78マイコンと新マイコンRL78/I1Dの違い

RL78/I1D説明資料P11より抜粋
RL78/I1D説明資料P11より抜粋

「RL78/I1D」ご紹介資料P11から、従来RL78/G13、G14とRL78/I1Dの差が解ります。RL78/I1Dは、S3コアで、ADC分解能、オペアンプ、RUN動作電流などの機能が強化されています。また、従来RL78では、動作電圧に応じてオペレーションモードが固定であったのが、ソフトで変更できるようになりました。これにより、電源電圧が低下しても機能停止せず、しかもRUN動作電流も激減しましたので、長い期間マイコンが動作可能です。

さらに、非同期タイマも追加され、センサの長時間間欠動作もCPU停止:STOPのまま可能となりました。CPU起動は、「高速wakeup」対応の中速オンチップオシレータを使うと4us程度で可能です。
※RL78/G1xテンプレートは、CPU:HALTで低消費電力対応しているため、0.5us/32MHzで起動します。

ADCの計測データは、DTCで直接RAMへ転送可能です。DTCとは、簡単に言うと、DMAがメモリアクセス専用のCPU代替転送機能なのに対し、より複雑なCPU代替処理にも対応できるものです。

マイコンドレンド:省エネとIoT

2010年発売の汎用マイコンRL78/G13やG14との違いから明らかなように、最新マイコンRL78/I1Dは、オペアンプ内蔵や高速オンチップオシレータ上限が24MHz、48ピンまでの小パッケージサイズなどから、センサアプリに特化したマイコンです。

RL78/G14の高速オンチップオシレータの実質周波数上限は32MHzなので、I1DのS3コア性能は多少劣りますが、低消費電力とより低電圧での動作など、そのトレンドは、「省エネ」追求です。

IoTでは、このRL78/I1Dのような省エネマイコンが数百億個使われと予想され、価格は、使用個数に応じて激減しますので、RL78/I1DもG13やG14と同程度、またはより低価格になるかもしれません。このように、IoTアプリケーション向けの周辺回路を持つ省エネマイコンでのシェア獲得がルネサスの狙いでしょう。汎用マイコンの機能を、IoTに会わせて見直した結果とも考えられます。

RL78/I1D CPUボード入手できず

RL78/I1D CPUボード
RL78/I1D CPUボード

RL78/G1xテンプレートは、このRL78/I1Dへそのまま流用できるハズです。DTCやADCなどの周辺回路制御は、機種毎に異なりますが、テンプレート本体は、マイコンやベンダが異なっても基本的に同一だからです。
※RL78の場合は、ショート・ダイレクト・アドレッシングsreg領域を使ってARMマイコンテンプレートと比べて、少しチューニングしています。

RL78/I1DのCPUボード:RTE5117GC0TGB00000Rでテンプレートを試そうとしましたが、2015年2月現在、個人向け販売サイトには残念ながら見つかりません。入手可能になれば試す予定です。RL78/I1DがIoT汎用マイコンになる可能性が高いからです。

マイコントレンドに合わせたIoTテンプレート

従来テンプレートは、シンプルテンプレート(テンプレート動作理解が目的)と、メニュードリブンテンプレート(所望処理の簡単な取出しが目的)の2本立てでした。

マイコンドレンドが「省エネ」で、DTCやDMAを使った「マイコン内データ転送も、汎用化」しつつあるので、これらに合わせたアプリテンプレート:IoTテンプレート(仮称)も今後検討したいと思います。