Kinetisマイコンアーカイブ - 14ページ目 (14ページ中)

マイコン消費電力低減の検証

2015年1月22日 WithHappy

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。

マイコンテンプレート消費電力低減の仕組み

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。

電力低減へのアプローチ

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。

ハードウエア関連の留意点

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。

マイコンテンプレートの検証結果

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。

マイコン開発ツールの考察

2015年1月6日2015年2月15日 WithHappy

最近のマイコン開発環境の動きと、その効果的な習得方法について考察します。

一人でできる最新マイコン開発環境習得の経費

マイコン本体選定と頻度

最重要は、システムに使うマイコン本体の選定です。私は、入手性、価格、性能、開発のし易さの順に選びます。個人利用可能な電子部品サイトは、秋月通商、マルツ、DigiKey、Mouserなどがあり、1個当たりのマイコン本体価格比較も簡単です。性能と使い易さは、日頃マイコン記事などをチェックして見当をつけます。

使用マイコンが会社で決まっている場合もあるでしょう。しかし、たまには個人で選定することも大切です。会社で決まったまま数年たって気が付くと、浦島太郎状態になるからです。1マイコン精通もアリですが、最近の環境変化対応は必須です。

マイコン本体は、端的に言うとARMマイコン以外は各社各様で、その変化幅と世代の変化量も大きいです。車のポルシェのように、最新版が常に最高！とは言いませんが、半導体の変化スピードもこれに近いものがあります。1件当たりの開発期間を半年～1年と仮定すると、2～3回開発が終わる度に最新状況チェックは必要です。

本内容がこの状況のご参考になれば幸いです。

評価ボード選定の留意点

主要マイコンには、性能や使い方を試す評価ボードが必ずあります。この評価ボードには、マイコン本体と電源、デバッグ回路、スイッチやLEDなどの最低限ハードが実装されたシンプルなCPUボードから、UARTドライバやLCD、ブザーなどの周辺回路が実装された制御系ボードまで様々です。

例えば、ルネサスのRL78/G1xならBB-RL78G13-64が後者:制御系ボードになり、G13スタータキット、G14スタータキット、QB-R5F100LE-TB、QB-R5F104LE-TBなどが前者:CPUボードです。

初期投資を抑えるならCPUボードです。しかし、アプリ動作テスト時にそのままでは使えません。結局、周辺回路を後付けすることになり、その手間と接続ミスの可能性などを考えると、ある程度の周辺を含んだ制御系ボードがお勧めです。

制御系ボードと被制御対象間のインタフェース

この制御系ボードは、マイコン本体の発売から数年以内に発売されるものが殆どです。このような制御系ボードの種類が多いものが、チマタで（世界的に）流行しているマイコンと考えても良いでしょう。多くの周辺回路を含んで￥2000以内と、驚異的な低価格で販売しているfreescaleのFRDMシリーズボードなどもその１つです。

実アプリ動作には、この制御系ボードに、被制御対象が接続されたものが必要です。被制御対象とは、例えば、モータ、ソレノイド、LED照明本体などです。汎用性がある制御系に対して、被制御対象は、アプリの依存性があるハードです。

制御系と被制御対象間のインタフェースとして、Arduino Unoやmbedなどの業界インタフェースがあります。被制御対象をこれら業界インタフェースで開発すれば、制御系が高性能化しても被制御対象はそのまま対応できるというメリットがあります。

開発環境IDEと業界インタフェース

マイコン開発は、高速開発が要求されます。ソフト的にこれをサポートするために、ルネサスのコード生成や、freescaleのProcessor ExpertなどのRAD: Rapid Application Development ツールがIDEに付属します。また、IDEの慣れの問題を解決する手段として、対象マイコンのコンパイラを変えればいろいろなマイコンに対応できるIARやKEILなどの商用IDEもあります。これらIDEとツールを使えば、素早いソース作成が可能です。

ただし、ソース作成のみではソフト開発では、道なかばです。実機動作テスト、ハードとの結合デバッグが必須だからです。実機テストには、制御系は最低限必要です。被制御対象は、ソフト開発と並行して進められることが多く、経験上、ソフト側へのリリースは遅れます。ソフト開発者は、これに留意したうえで開発スケジュールの立案が要求されます。

この立案の助けになるのが、開発速度を上げることをハード的にサポートする制御系と被制御対象間のインタフェースです。業界標準のArduino Unoやmbedを採用していれば、被制御対象の市販ボード代用も可能です。

マイコン開発環境の狙い

制御系デバッグ効率は、経験やツールが活かされる分野です。Eclipse IDEは、多くのデバッグアドオンツールで、だれもが効率的にデバッグできる環境を提供しています。開発分業（専業）体制にマッチします。

開発規模が大きくなると分業は必要です。人間、一度に集中できるエリアは、そんなに広くないからです。各種IDE付属ツール（コード生成、Processor Expert）や業界標準IDE（Eclipse）、インタフェース（Arduino Uno、mbed）が生まれる背景、目的はこの高速分業体制です。

個人レベルの技術習得

個人レベルでこれらの高速分業マイコン開発環境への慣れや備えは、必要です。例えれば、数学を解くには、ツールとして算数や暗算、時には電卓を使うと役に立つのと同じです。

限られた時間とお金に余裕がない個人レベルで、これら最近のマイコン開発全体を俯瞰し、効率的に速習するには、評価ボードで実動作する弊社マイコンテンプレートを使うのも1つの方法です。必要経費を、最初の表に示しました。この程度の金額であれば個人でチャレンジすることも容易だと思うのです。

Kinetis Eテンプレート発売

2015年1月3日2015年1月5日 WithHappy

ARM Cortex-M0+ Kinetis Eテンプレート発売開始

freescaleのKinetis Eテンプレート、Processor Expert自作サンプル添付版を￥1000（税込）で販売します。テンプレート解説資料の、P1:概要とP2:仕様を示します。

Kinetis Design Studio自作Processor Expertサンプル添付

テンプレートは、LED出力とSW入力のみを組込んだ「シンプルテンプレート」と、組込み必要機能をほぼ全て盛込んだ「メニュードリブンテンプレート」の2つに、Kinetis Design Studioと評価ボードで動作確認済みの「自作Processor Expertサンプルソフト（ADCやTimerなどの17種）」を添付し、もくじ内容の説明資料付きで￥1000です。

購入ご希望の方は、メール（宛先:info@happytech.jp)にてお知らせください。銀行振込口座を返信いたしますので、税込代金￥1000円を振込でください。入金確認後、全もくじページとテンプレート、PEサンプルを一式にしてZIP圧縮ファイル（約30MB、PEサンプルなどを含むため、サイズが大きいです）をメールにてお送りします。後は、ご自由にテンプレートに変更や修正を加えて頂いて、Kinetis E早期習得、アプリ開発に役立てて頂ければ幸いです。

KDS IDE Tipsを豊富に記述

マイコンテンプレートサイトには、テンプレート添付の自作Processor Expertサンプル一覧（もくじP7）とシンプルテンプレート写真（もくじP13）も掲載中です。今回は、特に2014年夏新リリースのKinetis Design StudioのTips(もくじP9-12)にも重点をおきました。現在KDSは、2.0.0ですが、新開発のEclipseベースIDEなので、これらTipsがあると、開発ステップの最初のつまずきが無くなります。その他3種類のマイコンテンプレートの記事も掲載していますので、合わせてご覧ください。

テンプレート対象者は、初級～中級のソフト開発者です。上級者は、これに似たテンプレートを既に持っており、IDEの使い方にも慣れているからです。本来は、上級者がテクニックを含む自分のテンプレートを初級～中級者へ教え、教えられた側でさらに、テンプレートに修正を加えれば、技術継承も容易です。しかし、この継承は、習得済みの者にとっては、オーバーヘッドになり、未習得の者にとっては、理解困難な面が多いものです。

販売テンプレートは、詳細なもくじ資料付きですので、だれにでもその内容が理解できます。また、テンプレートソースには、「判りにくい英語ではなく、日本語コメント」を豊富につけていますので可読性も高いと思います。対象マイコンの早期習得、アプリ開発に最適です。

Kinetis Design Studio 2.0.0リリース

2014年11月25日2014年11月25日 WithHappy

11月24日Kinetis Design Studioの新版2.0.0がリリースされました。Kinetis Eテンプレートもこの新しいKDS2.0.0で開発します。このKDSにも期待した評価ボード:FRDM-KE02Z40MのProcessor Expert: PEサンプルソフトは付属していません。このことは、テンプレートに自前PEサンプルソフトをつけて販売するというKinetis Eテンプレートの狙いには好都合です。

今回は、KDS2.0.0の簡単な使い方を説明します。

コードサイズ制限なしのKDS

freescaleのIDEには、Code Warrior: CWとKDSの２つがあります。KinetisシリーズはKDSでサポートされ、CWは今サポートしているKinetisのみで打ち切りです。CWは、無償版128KB制限がありますが、KDSは、コードサイズ制限なしで無償版のみです。どちらもEclipseベースですが、細部は異なります。

KDSインストール

インストールは簡単です。サイトからWindows版インストーラをダウンロードし、実行すれば完了です。Ｃドライブ直下のC:\Freescal\KDS_2.0.0\にインストールされます。

起動すると、最初にワークスペースの場所指定が必要です。Cドライブのデフォルトワークスペースを使う場合は、そのままですが、私は、Dドライブのマイドキュメント内にワークスペースを作成します。これにより、KDS再インストやUpdateでも、自作したプロジェクトファイルは影響をうけません。ワークスペース指定後は、別プロジェクトのインポート、または、新プロジェクト作成の作業をします。

サンプルソフトのインポート

KDSの評価ボード:FRDM-KE02Z40Mのサンプルソフトが少ないことは以前記載しました。そこで、別ボードサンプルを使う場合や、CWサンプルをインポートする場合は、「Copy projects into workspaceのチェックを外す点」に注意してください。☑したままでインポートすると、インポートソースの表示ができません。

新プロジェクト作成

自前のプロジェクト作成時は、File>New>Kinetis Design Studio Projectを選択します。プロジェクト名を入力後、BoardsかProcessorsを選択します。Boardsとは、FRDMなどの評価ボード、ProcessorsとはKDSでサポートしているKinetisシリーズのことです。残念ながらFRDM-KE02Z40MはBoards選択肢にありませんので、Processors>Kinetis E>MKE0x/KEA>KE02Z/KEAZN(20MHz, 40MHz)>MKE02Z64xxx4を選びます。この後、コード生成ツールとしてProcessor Expert: PEを使うか否かの選択をします。

Processor Expertt利用の選択肢 — Processor Expert利用の選択肢

PEを選択しないと殆ど何もないmain.cを持つプロジェクトができます。一方、PE選択時は、main.c/Event.c/Event.hの3ファイルから成るスケルトンプロジェクトが生成されます。main.cは、スタートアップ処理後の最初に起動される関数main()を含むファイルで、Event.cとEvent.hは、割込み処理ファイルです。

PE利用時のユーザコード追加

main.cとEvent.c/Event.hの一例を示します。ユーザコードを追加できる場所は、/* Write your…*/の後です。この指定場所にPEで作成したコンポーネントのAPI関数を使ってユーザコードを追加していけばソースコード完成です。PEでコンポーネントを変えてAPIを再生成した場合でも、指定場所に追加したユーザコードはそのまま保存されます。

PEを利用しない場合は、これらAPI関数や割込み処理ファイル分割も自分で設計する必要があります。

ソースコード完成後は、ビルドとデバッグの繰返しです。ビルド、デバッグの一連作業は、EclipseベースのIDEならどれも違いはありません。これが、Eclipse IDEが開発者に好まれる理由です。

Kinetis Eテンプレートとは、

KDSを使った、ワークスペース設定＞プロジェクト作成＞ユーザコード追加＞ビルド＞デバッグ作業を簡単に説明しました。何回かプロジェクト作成を経験すると、いつも同じようなユーザコードやファイル構成に出合います。Kinetis Eテンプレートは、この同じようなコードとファイル構成を纏めてテンプレート化したものです。つまり、PEが作成したスケルトンに、より完成アプリに近いユーザコードを肉付けし、ファイル構成に工夫を加えたものです。そして評価ボードで動作確認済みで提供します。

PE出力のスケルトンファイルは、どのようなアプリにでも対応できる基本形ですが、API関数を除くと殆どゼロのコーディングスタートです。テンプレートを使えば、このゼロスタートをかなり改善できます。また、時分割の簡易マルチタスク処理も行いますので、OSを使うほどではないマイコンアプリには最適です。結果として、アプリの早期開発、問題点抽出ができます。テンプレートに関する詳細な情報も添付しますので、初心～中級レベルの開発者にとっては有用です。

さらに、評価ボードで動作確認済みの多くの自作PEサンプルソフトをKinetis Eテンプレートに添付します。これで、KDS付属サンプルソフトが少ないことを補完できます。PEサンプルとテンプレートを合わせて使うと、より早くKinetis E理解、アプリ開発ができます。販売開始は、2014年末予定です。

現在販売中の他マイコンのテンプレート一覧は、コチラをご覧ください。

Processor Expertの解析

2014年11月14日2014年11月14日 WithHappy

以前示したKinetis Eソフト開発の最重要要素、Processor Expert: PE、これがテンプレート開発の大きな障壁です。今回は、簡単なPE適用例を示し、PE利用指針とテンプレートに自作PEサンプルソフトを添付する経緯について示します。

3レベルのProcessor Expertコンポーネント

PEは、マイコン周辺回路パラメタのGUI設定、パラメタ整合性チェック、デバイスドライバ生成、ユーザソース所定位置へのドライバ自動挿入を行うアドオンツールです。CodeWarrior: CWとKinetis Design Suite: KDSで同じものが使われています。これらの機能は、ルネサスRL78マイコンのコード生成と同じです。PEは、さらにOperating System: OSへの適用と移植性を強く意識した設計になっています。

このためPEコンポーネントには、3つのレベルがあります。LDD（論理デバイスドライバ）レベルコンポーネント、Highレベルコンポーネント、Lowレベルコンポーネントの3つです。レベルは、コンポーネント抽象度を示し、LDD＞High＞Lowの順に高く、移植性も高くなります。

コンポーネントレベル	説明
LDDレベル	OS利用が前提で、マイコンハードウエアとOS分離が目的のHAL: Hardware Abstraction Layerを適用したデバイスドライバ。OSや機種が変わっても、移植性が高いソースコード生成が可能。
Highレベル	OSを使わない一般的マイコンのデバイスドライバ。機種が変わっても、移植性が高いソースコード生成が可能。
Lowレベル	使用マイコンに依存したデバイスドライバ。周辺回路毎の初期化コンポーネントとメソッド/イベントAPIを提供。

PE想定OSは、freescale無償提供のMQX Liteですが、FreeRTOSなどにも適用できそうです。

Highレベルコンポーネントは、LDDコンポーネントを流用

HighレベルコンポーネントとLDDコンポーネントは、別物ではありません。LDDコンポーネントのパラメタの一部を自動設定し流用しています。ツール開発の立場から言えば、当然でしょう。

Processor Expartコンポーネント使用例

LDDレベル

GPIO処理例を示します。無限ループを回る度にGPIO出力ピンに接続したLEDが点滅する例です。

面倒なのは、全LDDレベルのAPIに1行目で定義したパラメタが必要なことです。10行目のトグル動作でさえこのパラメタが必要です。4行目の初期化は、ピン初期値がHighかLowか、出力方向か入力方向かなどのGUIで設定したパラメタが自動設定されます。

Highレベル

LDDコンポーネントの代わりにHighレベルコンポーネントを使うと、10行目のパラメタが不要になります。但し、これは、別のところで下記マクロが追加されたために不要になったようにソース記述ができるだけです。
#define Bit1_NegVal() 　 (Bit1_NegVal(LDD_TdeviceData))

結局、PEコンポーネントは、LDDレベルもHighレベルも同じものを使っていて、ソース記述時にパラメタ1個分簡素になるだけです。多くのパラメタを使ってAPI移植性を高めているのです。ルネサスのコード生成と比べると、APIパラメタが多く、回りくどく感じます。

Lowレベル

Lowレベルのコンポーネントを使用すると10行目のトグル動作は、下記になります。
GPIO_PDD_TogglePortDataOutputMask(FPTB_BASE_PTR, (1<<18));

Lowレベルは、周辺回路毎にメソッド/イベントAPIが提供され、パラメタで具体的な処理位置を指定する必要があり、初期化処理にも多くのLowレベルAPIコールが必要になります。

Processor Expert の課題と利用指針

PEユーザガイドに各レベルコンポーネントの機能説明はありますが、具体的な使用例、つまりサンプルソフトがありません。使用例が無いと機能理解が困難になります。特にLowレベルの記述は、LDDやHighレベルに比べ少ないです。LDDかHighレベルのコンポーネントを使うことがPEの前提条件で、Lowレベルは、LDDレベルでカバーできない部分のみに使用するのだと思います。

以上から、LDDレベルコンポーネントを使ってテンプレートを開発する方針とします。そこで、開発に使えそうなサンプルソフトを調査しました。

FRDM-KE02Z40MのCW、KDSサンプルソフト一覧

2014年11月時点で、テンプレート開発評価ボード：FRDM-KE02Z40Mに使えるサンプルソフトを示します。NonPEとは、Processor Expertを使わない従来タイプのデバイスドライバのことです。因みに、NonPEでGPIOトグルを記述すると、PEのLowレベルに近い記述で、下記になります。
GPIO_Toggle(GPIOB, GPIO_PTE7_MASK);

サンプルソフト（2014/11E現在）	ｻﾝﾌﾟﾙ数	概要
CW10.6付属 PE Examples	1	評価ボードの3軸加速度センサプロジェクト。使用コンポーネントのデフォルト設定値からの変更箇所が判らない問題あり。
CW10.6付属 NonPE Examples	29	最も多くのサンプルソフトがあるが、CW専用ドライバでKDSへ移植できない。
KDS1.1.1付属PE Examples	0	KDS1.1.1付属サンプルソフト無し。自作PEサンプルソフトをKinetis Eテンプレートに添付予定。
KDS1.1.1付属NonPE Examples	0	KDS1.1.1付属サンプルソフト無し。
Kinetis SDK1.0.0	0	FRDM-K22Fボードなど5種対応中だが、評価ボード対応版無し。

この一覧表から、現時点のFRDM-KE02Z40Mサンプルソフト状況を纏めると以下となります。

CW PEサンプルソフトは、KDS PEサンプルソフトへのポーティング可能
CW NonPEサンプルソフトは、KDS NonPEサンプルソフトへのポーティング不可能
KDSとPEを開発環境に選ぶと、テンプレート開発評価ボードで使えるPEサンプルソフトは、CW版をポーティングして得られる3軸加速度センサプロジェクト1個のみ

CWのPEサンプルソフトは、KDSへ移植が可能ですが、一部手直しが必要です。また、一番サンプル数が多いCWのNonPEサンプルソフトは、CW専用ドライバで開発されていてKDSへ移植できません。

KDS Processor Expert サンプルソフトをKinetis Eテンプレートへ添付

販売予定のKinetis Eテンプレートも従来テンプレートと同様、シンプルテンプレートとメニュードリブンテンプレートの2構成です。さらに、現在のPEサンプルソフト状況を考えると、KDSのPEで動作する自作サンプルソフトをテンプレートと同時提供すれば、テンプレート付加価値が上がります。つまり、KDS1.1.1付属PE Examplesのサンプル数0を補完する試みです。

次バージョンKDSでは、freescaleからKDS PE付属サンプルが提供されるかもしれません。しかし、少なくともそれまでの間は、KDS1.1.1のProcessor Expertを使ってFRDM-KE02Z40Mで動作するサンプルソフトは有りません。自作サンプルソフトが目的でテンプレートを購入して頂ける方がいるかもしれません。

繰り返しになりますが、PEのユーザガイドには、十分な機能説明はあります。しかし、サンプルソフトが無いと、せっかくの機能説明も上級者以外には意味不明になります。また、コンポーネントのデフォルトパラメタ設定値のどこを変えたサンプルなのかも明示すると、より解りやすいものとなるでしょう。テンプレート説明資料では、この部分も明らかにします。

テンプレート対象のKinetis KEマイコンは、低価格で非常に良くできたARM Cortex-M0+マイコンです。統合開発環境は、CWからKDSに変わります。KDSでは、OS使用有無にかかわらず、PEを習得しているほうが、KEシリーズだけでなく、全Kinetisマイコン開発のために有益です。

FRDM-KE02Z40M評価ボードで動作するKinetis Eテンプレートと、多くのKDS Processor Expert サンプルソフトを提供すべく開発中です。

Kinetis Design StudioとCodeWarrior

2014年11月9日 WithHappy

Kinetis Eテンプレート開発は、順調とは言えません。理由は、IDEとProcessor Expertです。今回はIDEについて説明します。

Kinetis専用IDE: Kinetis Design Studio

freescaleのIDEは、商用CodeWarrior: CWがあります。無償128KB制限は、Kinetis Eマイコン開発（ROM≦64KB）には問題なしです。しかし、CWで開発できるKinetisは、現版サポートのみで打ち切られ、今後リリースされる全てのKinetisシリーズマイコンは、Kinetis専用IDE: Kinetis Design Studio: KDSでサポートされると発表されました。

KDSは、無償でROM制限がありません。全てのKinetis K/L/W/M/Eマイコン開発ができ、技術サポートは、KDSコニュニティで受けられます。IDEサイズもCWよりも小さいので高速動作します。

KDS1.1.1の現状

CWと色々な個所で異なります。IDE画面の例を示します。

CW（左）とKDS（右）Projetcs View差 — CW（左）とKDS（右）のProjects View差

左のCWプロジェクトビューは、ファイル毎のビルト結果が表示されますが、右のKDSプロジェクトビューには、これがありませんので、プロブレムビューでのチェックが必要です。CWは、さすがに商用IDEなので、細かいところにも配慮があり、使い易くできています。

また、テンプレートに応用できるサンプルソフトも、CW、KDS両方を探しても今のところ1個しか発見できません。Kinetisソフトウエア開発キット（SDK）もKinetis E以外の5種ハードサポートのみで、Hardware Abstraction Layer（HAL）対応なので、流用も結構面倒です。HALについては、Processor Expertの時に別途説明する予定です。

CWに比べ利用できる資料は、最小限です。これが、上級者ならともかく、普通の開発者には、とまどうところです。

CWプロジェクトのKDSへの変換

CWプロジェクトは、KDSへそのまま使えません。KDS最大の問題点です。説明が少ないポーティングガイドがありますが、ポーティング時、多くのエラーが発生し、上手く変換できないこともあります。ヘルプが役に立たないのは、いつものことです。しかし、無いよりは、CWのように豊富にあった方が良いです。

つまり、数あるCWサンプルを利用する場合や、上級者以外が使うには、CWに比べ現版KDS1.1.1は障壁が高いのです。これが、KDSリリースから半年しかたってないためか、それとも、Kinetisシリーズ＋KDSに商用CWとは別戦略があるためかは、判りません。

いずれにせよ、誰もが使えるKinetis Eテンプレートを開発するには、現状ではCWとKDSの両方を使う必要があります。テンプレート販売時には、ご購入者様がKDSで動作することが必要となるからです。殆ど同じプロジェクト作成に2つのIDEを使って、ゼロベースで作成が必要なこと、これが開発を遅らせる原因です。

CodeWarriorクイックレファレンス

2014年11月2日 WithHappy

ARM Cortex-M0+のfreescale Kinetis Eテンプレート開発は、Kinetis Design Suite :KDSを使うほうが、CodeWarrior :CWよりも良さそうだということは以前のブログで書きました。但し、今はCWの方がより習得が容易だと思います。このCW習得に便利なクイックレファレンスを見つけましたので、紹介します。

マイコンIDEとEclipse

全てのマイコンIDEは、Eclipseベースになりつつあります。ルネサスのRL78シリーズならe2 studio、NXPやfreescaleの無償IDEは全てEclipseベースです。メリットは、プラグインが多少違っていても同じベースなので使い方を知っていれば、他社IDEでも「即使える」ことです。MS Officeを知っていれば、Office互換ソフトが、簡単に使えるのと同じです。

このIDEを即使えることは、重要です。マイコンソフト開発準備労力のかなりの部分を短縮できるからです。分厚いユーザマニュアルを読んでも、肝心のソフト開発には、直接結びつかない苦労を避けられます。

CWクイックレファレンス

CWインストフォルダのHelpフォルダ内に、Eclipse Quick Reference Card.pdfがあります。簡潔に良くまとまっていて、CWだけでなく、全てのEclipse IDEに応用が利きます。Eclipse Quick Reference Card.pdfでネット検索すると、CWをパソコンへインストしなくても参照できると思います。

ページ1～2にショートカット、ページ4以降は、Eclipseの操作画面説明です。Eclipseを使ったソフト開発なら、これだけ知っていれば十分だと思います。

Kinetis Eソフト開発のポイント:Processor Expert

2014年10月13日2014年10月29日 WithHappy

2014年末発売予定のfreescale Kinetis Eテンプレートソフト、この開発にProcessor Expertを使いこなすことがポイントと考えた理由を示します。

Processor Expert :PEとは

PEは、ルネサスRL78/G1xのCS+コード生成ツールに相当します。使用周辺回路のパラメタをGUIで設定できます。例を示します。Kinetis Eテンプレート開発で使うボード：FRDM-KE02Z40Mと、その赤LEDをPWM点灯する時の設定です。設定ミスがあると、そのパラメタが黄色で表示されるので、すぐに修正や変更ができます。

設定後、コード生成ボタンを押すと、ユーザソース所定か所にPE生成コードが自動挿入されます。ユーザは、PEが生成したAPIを使ってアプリ開発に着手します。PE設定パラメタを変更後、再生成しても、ユーザソースは残ったまま、生成コードが再挿入されます。

つまり、周辺回路APIをPEで生成　→　動作パラメタはAPI内部に隠ぺい　→　ユーザソースそのものの流用が可能、です。CS+のコード生成ツールと同じ目的です。

PEを使わないサンプルソフト

旧来のマイコンソフト開発は、デバイスドライバ開発担当が、このAPIを自作していました。高性能APIが自作できますが、機種が変わるとAPIも変わることが多く、同じ処理でもアプリ作り直しが必要でした。API自動生成ツールPEは、アプリ作り直しの回避と再利用を可能にするツールです。

もちろん、Kinetis EでもPEを使わずに旧方法のアプリ開発もできます。IDE付属サンプルソフトの多くは、この旧方法で提供中です。サンプルソフトの目的が、1個の周辺回路のシンプルな説明に主眼があり、PEを使うよりはこの目的に適していること、従来からあるサンプルソフトをそのまま流用したこと、などが理由だと思います。

因みに、PEユーザガイドは、約200ページ、CS+のRL78 APIリファレンス編は、400ページ以上のボリュームがあること、などもAPI自動生成ツールがサンプルソフトで使われない原因かもしれません。良いツールには、それなりの解説書が必要です。ただ、背景記述が少ないのと、クイックレファレンスがほしいです。

iPhoneやスマホを使うと、本当に良いツールは、マニュアル無しでも使えるモノかな？とも思いますが、コンシューマ向けと、マイコン開発のようにプロフェショナル向けのモノとでは違って当然ですね。

テンプレート開発ボードのPE

テンプレート開発ボードFRDM-KE02Z40MでPEが自動生成する周辺回路一覧を、アルファベット順に示します。

多くの周辺回路＝Componentの設定が可能です。使用頻度が高いタイマ、GPIO、UART関連、また、ボード実装のTSS: Touch Sensing Softwareや、3軸加速度センサ接続のI2CもKinetis Eテンプレートで使う予定です。 Component Levelとは、アプリ流用の容易さを示していて、Logical Device Driver :LDD、High、Lowの順で流用性が高くなります。

例えば、Lowレベルコンポーネント使用時、既に動いているアプリを別機種へ移植した時に、想定外動作をする時は、このLowレベルコンポーネントからデバッグしていくと良いかもしれません。これはCS+コード生成には無かった機能です。

また、これらPEの設定を出力し、別プロジェクトへ移植する機能もあります。これもCS+コード生成にはありません。CS+は日本語操作できる良くできたIDEですが、多くのコード生成パラメタを別プロジェクトへ引継げないのが（唯一の）欠点だと思います。

PE出力は、テンプレート使用中IDEのCode Warrior :CWとKinetis Design Suite :KDSのどちらにも移植でき、CWからKDSへ変更してもそのまま使えます。Kinetisシリーズ開発環境が、今年CWからKDSへ移行中ですので重要です。

つまり、PEを使えば、

１．アプリ流用性が高まる
２．CW←→KDSのIDE変更は問題なし
更にfreescaleマイコンは（おそらく）同じ周辺回路を使っており、それらのAPIがPEで生成ができるので、
３．freescaleマイコン機種変更も問題なし（の可能性あり）
など3拍子揃ったソフト開発が期待できる、これらがAPI生成ツール：PEをfreescale Kinetis Eテンプレート開発に使う理由です。

IoT向けの無償ARMマイコンOS

2014年10月11日2015年2月17日 WithHappy

弊社、販売中のLPC8xxテンプレートやLPC111xテンプレートのライバルが、ARMから無償提供されます。ARM mbedの組込みOS「mbed OS」がそれです。

mbed OSとは

mbed OSに関する記事、「ARMがIoT向けにOSを無償提供開始」と、「ARMは「mbed」フラットフォームでIoT時代を実現させる」によると、ARM社が提供し（つまり、CMSISのOS版になるかも…）、

Cortex-M0/M0+向け、モジュラー構成で必要に応じて選択組込み可能、セキュリティ機能あり、イベントドリブン型OS、mbed Device Server（こちらは有償）との通信によりクラウドサービス利用可能、現在はα版で2015年10月に正式版の予定、NXP/freescaleなどのmbedベンダも参加、オープンソース開発、などなどIoTデバイス開発コスト低減化に効果あり。

かなり強力ライバルです（勝手にライバル視しましたが、ARM社様、ご容赦を…）。今後、ウオッチを続けたいと思います。

組込みマイコンのマルチタスク化

確かに組込みマイコンに多くの機能を実装する時、OSがあれば楽だと思うことがしばしばあります。Windowsデスクトップアプリ開発などを経験すると、より一層感じられることで、IoT時代のマイコンにはmbed OSなどの組込みOSが、必須プラットフォームになるでしょう。

ただ、OSを利用しようとすると、それなりの基礎知識が必要になります。有名な組込みマイコンOS：FreeRTOSなども、使い始めのステップが結構高く、大規模/多人数ソフト開発なら便利でしょうが、普段使いには躊躇します。

さらに、ベンダや機種毎に異なる基礎知識、商用Windowsの例では、OS更新時の手間など、実アプリ開発着手の前段階、メンテで労力を使い果たしてしまいます。これらに関しては、mbed OSで統一されれば、明るい見通しはあります。

マイコンテンプレートの市場

そんな背景で開発したのが、マイコンテンプレートです。簡易マルチタスク化、デバッグ容易、サンプルソフト流用得意、などの特徴があります。イメージ的には、以下の範囲での適用が市場です。

先の記事に、ARM mbedとIntel市場の違いをKris Flautner氏が説明されていましたが、（勝手に無断）引用させて頂くと「mbed OSは非常にハイエンドのモノで、それに対して弊社テンプレートがフォーカスするのは、無償IDEで開発できるプログラムサイズの低価格な組込みマイコンの市場。両者は全く異なる。」と言えます。

販売中のテンプレートの骨格説明と、一覧はコチラをご覧ください。

ARM Cortex-M0+マイコン Kinetis Eシリーズの特徴

2014年9月24日2014年10月29日 WithHappy

2014年末発売予定のfreescale Kinetis EテンプレートのマイコンKE02Z64xx4の特徴と評価ボード、開発環境を示します（発売済みテンプレート一覧はコチラ）。

5V Cortex-M0+ マイコン：MKE02Z64xx4仕様（一部抜粋）

動作電圧	2.7～5.5 V （ワイドレンジ電源電圧）
ARMコア	Cortex-M0+/40MHz Single cycle 32-bit x 32-bit multiplier Single cycle fast I/O access port
メモリ	ROM:64KB EEPROM:256B RAM:4KB
アナログ入力	12-bit SAR ADC Two analog comparators
通信	Two 8-bit Serial Peripheral Interfaces (SPI) One I2C modules Three UART modules
タイマ	One 6-channel Flex Timer/PWM (FTM) Two 2-channel Flex Timer/PWM (FTM) 2-channel Periodic Interrupt Timer (PIT) Real time clock (RTC) System tick timer One watchdog module
GPIO	57
価格	300円程度、DigiKey調べ（2014年9月時点）

評価ボード：FRDM-KE02Z40M

搭載マイコン	MKE02Z64VQH4
ボード実装回路	10MHz水晶発振子 3色LED 3軸加速度センサタッチパッドスライダ赤外線センサ温度センサ
デバッグIF	OpenSDA
価格	1500円程度、DigiKey調べ（2014年9月時点）

※この評価ボードへ、LPC8xxやLPC111xテンプレートで使ったBaseBoardのUARTドライバやLCDを接続予定です。

開発環境：IDE

統合開発環境IDEは、CodeWarrior：CWと、Kinetisシリーズ専用のKinetis Design Suite：KDSの２つあります。サンプルソフトが豊富で参考情報も多く、歴史が古いのがCWで現版数10.6。Kinetisシリーズ以外の5種freescaleマイコン開発もできます。インスト後、30日間は容量制限なし、有償登録しない場合は、~~256KB~~128KBの制限付きになりますが、Kinetis開発には問題なしです。

今年夏、新規開発されたKDSは、ARM Cortex-M0+マイコンKinetisシリーズ専用で、現版数1.1.1です。freescaleは、今後、CWからKDSでKinetisシリーズをサポートするとアナウンスしています。

どちらのIDEも、eclipseベースです。Processor Expert：PEと呼ばれる強力なAPI生成ツールがプラグインされており、このPEを使うと、素早く移植性の高いソフトが作れそうです。ルネサスCubeSuite+のコード生成ツールと似ています。

両者をサラッと使ってみた結果、現段階では、サンプルソフトや有用な情報も多いCWをテンプレート開発に使います。開発マイコンをKinetisのみにしてインストールすると、KDSと同程度のプログラムサイズになります。KDSには、豊富なCWサンプルプロジェクトをKDS用へ変換するマニュアルがあるのですが、私は上手く変換できなかったため、現版KDSは、使うのを断念しました。

Kinetis Eテンプレート開発ポイント

Kinetis Eシリーズは、「ARM Cortex-M0+コアで5V動作」する業界初のマイコンです。入手性が良く、低価格、評価ボードの豊富な実装回路も魅力です。PEを上手く使って、移植性に富んだKinetis Eマイコン向けテンプレートを開発したいと思います。

ポイントは、この「Processor Expert：PEの効果的活用」です。このあたりは、追々本ブログにノウハウ等を記事にする予定です。