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。
- 対象動作の明確化
- サンプルソフト獲得
- 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
- 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
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。
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タイマの検討と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。