IoT MCU開発お役立ち情報満載
Freescale社のKinetisマイコン関連の情報、Tipsなどをまとめています。
NXPによるFreescaleの買収に進展があり、7月2日株主承認が得られました。後は、規制当局の承認を得て、予定通り今年の終わりまでに完了するようです。
気になる両社のCortex-M0/M0+マイコンの今後については、未だ不明確です。
個人的には、統合開発環境IDEは、NXPのLPCXpresso、Rapid Application Development : RADツールは、FreescaleのProcessor Expertが好みなので、折衷的なIDEができると嬉しいです。両社同じEclipseベースIDEですが、異なります。
ルネサスの新マイコン：Renesas Synergy MCUも、EclipseベースIDE（E2Studio?）でARM Cortex-M0+/M3/M4コアと予想しています。この新マイコンの詳細発表は2015年4Qで、NXP買収完了とほぼ同じタイミングです。
FreescaleのKinetisマイコン無償開発環境KDSの新バージョンV3.0.0が2015年5月5日リリースされました。関連資料から、特徴を探ります。
以前は、Code Warriorからの移行ガイドのみでしたが、これに旧KDSからの移行も加わりました。つまり、KDS V3.0.0で旧版プロジェクトを変更すると、変更後は、旧版では、Openできないということです。KDS V2.0.0を継続して使われる方は、注意が必要です。
旧PEで、TSS_LibraryがFRDM-KE02Z40評価ボードで正常動作しない不具合が解消されたかは、後日報告します。
残念ながら、Kinetisテンプレートで使用したKシリーズマイコンのFRDM-KE02Z40Mボードは、V3.0.0でもSDKサポートはありません。SDKメリットは、ボード動作確認済みのサンプルソフトが、Freescaleから提供されることです。
次期Kinetisテンプレート候補のLシリーズは、多くの低価格評価ボード（FRDM-KLxxx）がサポートされていますので、この中らか対象マイコンと評価ボードを選定する予定です。
以上、KDSV3.0.0リリースの速報でした。
2015年3月15日、Spansionは、Cypressと合併しました。
ARMコアでプログラマブルなアナログ周辺回路が特徴のCypressと、自動車/産業機器に強いシェアをもつSpansion、「新生Cypressは、車載、産業機器、民生機器、ウェアラブル端末、IoTなどの世界市場でシェアを拡大すべく、組み込みプロセッサやメモリの製品ポートフォリオの拡充を図っていく」とのことです。
ARMマイコン業界も数年前の自動車業界と同様、会社規模の集約化が進んでいくのでしょうか？ NXPとFreescale合併後、ARM Cortex-M0/M0+の製品ポートフォリオの変化の有無が気になる今日この頃です。
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。
アプリケーション完成までの手順1～3の詳細は、（前半）に記述済みです。
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。
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。
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。
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。
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。
動くアプリ完成までの手順を示します。
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。
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。
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、
ができますので、上級者との差分を誰でも補えます。
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。
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。
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。
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。
NXPとFreescaleの合併、予想さえしなかったことです。激動するマイコン世界ですが、現在のマイコンテンプレート状況を整理し、次期テンプレートのターゲットとなるマイコンについて考えます。
以前紹介した入手性が良いマイコンが一目で解る、チップワンストップサイトのマイコン/開発ツール検索を今回も利用させていただきます。サイト中央のマイコン/ボードタグをクリックすると、8/16/32bit処理ビットとベンダ毎に分けられたマイコンが表示されます。
一覧表が以下です。緑色がARM仕様のマイコン、青色がベンダ仕様マイコン、赤囲みがテンプレート対応マイコンで、現在4種のテンプレートを1000円（税込）で販売中です。
表中NXPはARM Cortex-M0のみですが、Cortex-M0+のLPC8xxも供給しています。
32bitマイコンの主流は、緑のARMマイコンです。表内のARMコアの特徴をまとめたものが下表です。
| ARMコア | 名称 | 概要 |
| Cortex-Mx | エンベデッド プロセサ | 32bitの高い処理効率を維持し、業界最先端の動作と最小限のスリープ/ダイナミック電力、最小限のダイ面積を目指し設計。以下の４サブ構成。 ・Cortex-M0：低消費電力マイコン ・Cortex-M0+：超低消費電力マイコン ・Cortex-M3：汎用マイコン ・Cortex-M4：デジタル信号制御マイコン |
| Cortex-Ax | アプリケーション プロセサ | 高度なオペレーティングシステム：OSが実行可能なメモリ管理ユニットMMU搭載マイコン |
| ARMx | Classic プロセサ | ARM11、ARM9、ARM7などコスト効果の高いマイコン |
32bitマイコンのテンプレート対象は、Cortex-M0/M0+です。
Cortex-M3クラスになると、高価なうえに動作周波数も70MHz以上でControlよりもComputeが得意になります。IoT向けPCのEdisonやRaspberry Pi 2（Cortex-A7搭載）と競合する可能性もあります。Cortex-M0/M0+は、16bitマイコン市場の置換えも視野に入れたマイコンですので、今後の普及も期待できます。
16bitマイコンは、ルネサスの超低消費電力マイコンRL78に、RL78/G1xテンプレートを販売中です。
4種テンプレートに付記した動作電圧からみえるのは、そのマイコンの想定アプリケーションです。
FreescaleのKinetis Eは、5V耐性やノイズ耐力を高めたマイコンです。また、NXPのLPC8xxは、バッテリ駆動ができ、小ピンですがスイッチマトリクスによりピン配置の自由度が高く、LPC111xも同じくバッテリ駆動可能で、第3世代でアクティブ消費電流が116uA/MHzまで低下したマイコンです。ルネサスのRL78は、広い動作電圧がセースルポイントのマイコンです。
以上が現状マイコンテンプレートの状況です。「16bitのHigh Performanceマイコンから32bit Entry＋alphaのマイコンで、容易に入手できメジャーなもの」へテンプレートを提供し、「対象マイコンの速習と早期アプリ開発」が誰でもできます。テンプレートの詳細は、マイコンテンプレートサイトを参照してください。
開発アプリケーションに適したマイコンを選ぶこと、これが最も重要です。汎用マイコンでも、想定した応用の範囲内で能力を発揮するように設計されているからです。
次期テンプレートは、よりアプリケーション指向の強いマイコンを選びます。当りハズレはありますが、当たればより多くのテンプレートが売れる可能性があるからです。
プログ記載の2015年1月～2月に集中して最新マイコンドレンドを分析した結果、各ベンダは、巨大マーケットを持つ「IoTアプリと車載アプリ」へのマイコン開発に力点を置きつつあることが解りました。特に車載マイコンでのこの動きの結果、NXPとFreescaleの合併となったとも言えるでしょう。
次期テンプレートもこのドレンド：IoTアプリ向けの超低消費電力マイコンに開発します。例を挙げると、ARM Cortex-M0/M0+コアでは、より低い消費電力、高エネルギー効率と低コストを狙ったFreescaleのKinetis LシリーズやNXPのLPC82x、ルネサスRL78：S3コアでは、RL78/I1Dなどです。
これらには、従来テンプレートに添付したシンプル/メニュードリブンテンプレートに加え、IoTアプリ開発の重要なポイントになる省電力テンプレート（仮称）も加える予定です。
IntelシニアフェローStephen Pawlowski氏によると、「これからの10年は、エレクトロニクスのイノベーションの歴史で最もエキサイティングな時代になるだろう。」だそうです。弊社マイコンテンプレートが、このエキサイティングな時代に活躍する技術者/開発者の方へ、少しでもお役立てれば幸いです。
IoTに向けて汎用マイコンも変化しつつあります。今回は、この変化について考えます。
最近のマイコンADC分解能は、汎用タイプでも12ビットが標準的です。例えば、LPC824（NXP、2014/10発売）、RL78/I1D（ルネサス、2015/02発売）などです。従来10ビットに比べ４倍の分解能です。
接続されるセンサの性能向上や、マイコン向きの分解能として12ビットが選ばれたと思います。これ以上の分解能になると、キャリブレーションや測定誤差への対応が必須となり、ADC専用ICの領域となるからです。
DMA：Direct Memory Accessや、DTC：Data Transfer Controllerは、CPUに変わってデータを転送する機能です。CPU転送より低電力で動作するため、ADCとペアで使われるのが一般的です。ADC変換データをDMA/DTCを使ってRAMへ転送し、この間はCPUを休ませる、その目的は、消費電力の低減です。
マイコンCPU本体の消費電力が改善される好例が、LPC1114（NXP）です。トラ技2012年10月掲載のLPC1114評価ボードのCPUは、LPC1114/301でした。LPC1114/xx1 → xx2 → xx3（xx1の数字が世代を示し、現在は第3世代）で180uA/MHz → 140uA/MHz → 116uA/MHzと世代が進む毎にアクティブ消費電流が36％も低下しました。
これらの変化は、5Vレギュレータ動作から、バッテリーなどのより低く、しかも変動する電圧でも長時間動作する省電力マイコンが目的です。
RL78カタログ資料より抜粋したRL78ファミリの動作モードを示します。
通常動作（MAIN RUN、ARMマイコンの場合はRUN）と低電力動作（HALT、ARMの場合はSLEEP）、動作停止（STOP）の基本3モードに加え、第4の新しい省電力動作モード（SNOOZE）があります。
SNOOZEは、HALTよりも更に低い電力で動作しますが、以下の点に注意が必要です。
これらに注意して、開発アプリでSNOOZEが有効に使えるか否かの判断が必要です。
例えば、RL78/G13でADCデータをDMAでRAM転送する場合には、SNOOZEは使えず、HALTで行う必要があります。あるいは、ADCはSNOOZEで行い、データ転送はCPUで行う方法もあります。
どちらが開発するアプリに適しているか、消費電力はどちらが低いか、SNOOZEからの復帰時間は問題ないかを検証し、決める必要があります。
最新マイコンRL78/I1Dは、RL78/G1xに比べこの制約が緩く、より簡単に広い条件で適用できる工夫も施されています。
また、さらに細かい省電力アプリへ対応すべく、10個もの動作モードを持つKinetis Lシリーズ（Freescale）などもあります。
ポイントは、各省電力動作モードの制約条件と復帰時間を考慮したうえでモード選択することです。
販売中のテンプレートは、通常動作：MAIN RUNと低電力動作：HALT（SLEEP）の2動作モードに対応しています。これは、
が理由です。
省電力動作モードには、多くの制約条件があります。言い換えると「動作するアプリや環境を想定した動作モード」とも言えます。この省電力動作モードの注意点をまとめます。
実は、前述のLPC1114進化のように、マイコンそのものを初めから低消費電力版へ変えることが一番簡単で確実だったりします（裏ワザ?）。
テンプレートとしても新しい省電力動作モードへの対応が必要です。以下の方針で開発予定です。
シンプル/メニュードリブンテンプレートに続く第3のテンプレート：省電力テンプレート（仮称）とは、
「通常時は現行テンプレートと同様MAIN RUNとHALT（SLEEP）で処理を行い、一定時間入力が無い場合は、STOPまたはSNOOZEになり、何らかの外部入力で通常動作へ戻る」
などでしょうか？
方針提案に対する、ご意見、ご希望など何なりとお気軽に、info@happytech.jpへお寄せください。参考にさせていただきます。
弊社ブログ記載のARM無償提供mbed OSのリリーススケジュールが、“ARM 「mbed OS」とは何か？その詳細と動向”記事にあります。本年2015年10月15日以降には、mbed OSを試せそうです。
ARM Cortex-M0/M0+のマイコンに無償で使えるmbed OSは、図のように各種標準通信プロトロルを提供します。ROM容量の少ないマイコンは、この中の一部を選択して実装できるそうです。
CMSISとIPv4、IPv6実装済み無償OSがC++ APIで使える10月15日が待ち遠しいです。弊社テンプレート提供中のARMマイコン、LPC812、LPC1114/5、Kinetis Eにも適用できそうです。
実物を診ないと断言はできませんが、テンプレートもこのmbed OSの上（Applicationsの層）に配置できる気がします。超うすいテンプレートだからです。勝手にライバル視してきましたが、実は、CMSISと同じ感覚でネット接続APIが使える可能性もあり、ますます待ち遠しいです。
一方、IoT向けPC：Raspberry Pi 2に無償提供されるWindows 10にとっては、強力ライバルソフトになりそうです。Raspberry Pi 2は、ARM搭載ですので、当然このmbed OSが実装できると思うからです。
販売中の4種マイコンテンプレート説明資料に、テンプレート利用法ページを追加しました。
既にテンプレートご購入の皆様へは、近日中に追加済みのテンプレート説明資料をメールにて送付いたしますので、しばらくお待ちください。
テンプレート利用法ページには、ソースコードを見やすくするための記述の工夫、テンプレート機能とその処理関数、どこにユーザ関数を追加した結果、シンプル/メニュードリブンテンプレートになるのかを3ページにわたって示しております。
説明資料の全ページ内容は、テンプレートサイトの各テンプレート説明資料右下のもくじを参照して下さい。P1とP2は、サイトからダウンロード可能です。
RL78/G1xテンプレートの内容を一部抜粋します。他の3種LPC8xx、LPC111x、Kinetis Eテンプレートも同様です。
これらのページにより、より具体的にテンプレート使用方法がお判り頂けると思います。
テンプレートご購入者様、ご検討中の方にとって一番知りたいことは、「テンプレートが簡単に使えるかどうか」です。追加したページが、このご参考になることを期待しております。
2015年2月号のトラ技特集4章、5章にマイコン消費電力の低減手段が列記されています。良く整理された記事で、No1～No10までの消費電力低減手段と、マイコン仕様の例が示されています。
弊社のマイコン消費電力を減らすアプローチは、2014年3月1日弊社ブログの“システム最大動作設定の目的”の項に書きました。今回は、このマイコンテンプレートに実装済みの電力低減方法とアプローチを、上記トラ技の内容で検証します。
最も簡単かつ効果的な消費電力低減方法は、トラ技No5手段の低消費電力モード：スリープの導入です。無処理時のCPUクロック供給を停止し、周辺回路はクロック供給を継続します。問題は、具体的にどのようにプログラムすれば、この手段がソフトウエアで実現できるかです。
弊社マイコンテンプレートは、対象マイコンのアクティブ最大速度で、アプリを時分割起動します。そして、処理終了時と処理が無い時間は、スリープする仕組みをテンプレート自身にプログラム済みです。また、未使用の周辺回路には、クロック供給をしません（トラ技No7手段適用済み）。
従って、素のテンプレートは、時分割の最大周波数動作です。3月1日の再掲になりますが、先ずこの状態で目的のアプリを開発します。
電力低減のために動作周波数を下げる（トラ技No1手段）のは、テンプレートを使ったアプリ完成後です。これは、アプリが出来ていないうちに、周波数を下げるのは、自分で自分の首を絞めるのと同じだからです。
アプリ完成後なら、周波数を下げられます。但し、設定できる周波数は、限られています。同様に、供給電圧を下げるのも（トラ技No2手段）、5V/3.3V/1.8Vなどに選択肢が限定されます。これらの周波数/電圧の選択肢のうち、どれが効果的かを比較し決定するアプローチをテンプレートは想定しています。これら決定に、動作アプリ自身も反映する必要があるかもしれないからです。
また、テンプレートは、250us/1ms/10ms/100ms/1s起動の計9か所の起動箇所と、スリープ起動箇所が明確に別れた時分割起動なので、どの部分の処理に時間が掛っているか、時分割動作が出来ないのかが解析しやすいのもの特徴です。従って、問題部分の処理分割や見直しも可能です。これは、トラ技No5手段の動作プロファイル最適化を、実際に検討する際に役立ちます。
例を示します。RL78/G13やG14スタータキットは、マイコンの平均消費電流をテスタで簡単に計測できます。RL78/G1xテンプレートのHALT()（スリープ相当）処理をコメントアウトすると、消費電流が倍になることが確認できます。
トラ技No3、No4、No6、No7手段は、マイコン機種選定時に考慮すべき内容です。また、No8、No9、No10手段は、マイコン周辺回路設計・動作時の留意点です。ソフトウエアのマイコンテンプレートとは切り離して考えます。
トラ技内容をあまり記述すると“ネタばらし”になるので、No1～No10の詳細は、トラ技を購入して参照して下さい。
今回は、トラ技の内容で、弊社マイコンテンプレートにインプリメントされている消費電力低減方法と、アプローチ方法を示しました。結論は、主だった低減手段は、テンプレートに組込み済みです。テンプレートを使ってアプリ完成後、さらなる電力消費低減アプローチも示しました。販売中の4種のマイコンテンプレートは、全てこの低減方法を実装済みです。