カテゴリー: MCU：マイコン

仮想お客様開発ボード：BlueBoard-RL78/G13_30pin-Hへのテンプレート移植の3回目は、その２で示した移植手順3以降を解説します。

レジスタ・バンク設定

マイコンで複数処理をシステムとして上手く動作させるポイントの1つが、割込み処理です。この割込み処理を効率的に使うために、レジスタ・バンクの設定をします。詳しくは、コチラをご覧ください。移植ボードで使うレジスタ・バンク設定は、テンプレートの設定をそのまま使います。

userdefine.h修正

移植ボード回路図からテンプレートのuserdefine.hポート番号の論理名定義を変更します。

移植ボード動作

移植ボードの動作は、1. 電源ON後、uart1へ起動メッセージ出力、2. uart1経由で1文字コマンドを受信し、コマンドに応じてA:ADC値をuart1へ出力、B:ブザートグル出力、L:LEDトグル点滅、3. User SW押し下げでLEDとブザーのトグル動作とします。

テンプレート移植例なので、簡単な動作にしました。関数間の入出力データは、マイコンRAMを使っていますので、関数間の独立性や単体試験は容易です。

テンプレートの移植機能

Version2テンプレート提供中の全機能と、開発ボードへ移植する機能を示します。User SWは、INTP1に接続しているのでコード生成のINTP1割込み処理、Buzzerは自励式なので、LEDドライバで対応します。

ファイル名	機能概要	備考	ボード移植
main.c	起動処理	アプリとドライバ起動	あり
userdefine.h	ユーザ追加マクロ	ハードウエア割付修正	あり
uart.c	uart1ドライバ	受信コマンド解析修正	あり
sw.c	swドライバ	チャタリング対応済み	なし
led.c	ledドライバ	ブザー出力へ修正	あり
adc.c	adcドライバ	ノイズ対応済み	あり
lcd.c	lcdドライバ	HD44780互換品対応	なし
pfdl_user.c	データフラッシュドライバ	RL78_FDL_LIB_VERSION_T04_REN: V1.05使用	なし
pfdl.h	ライブラリヘッダ		なし
pfdl_types.h	ライブラリ追加マクロ		なし
pfdl.lib	ライブラリ本体		なし
LcdTest.c	Lcdテスト用アプリ	1s周期起動	なし

 

動作テスト

移植ボードをパソコンに接続し、コマンドを送受信して動作中のボードを示します。

RL78/G1xテンプレートのメリット

BlueBoard-RL78/G13_30pin-Hを仮想お客様開発ボードとし、テンプレートの移植手順と、その方法を説明しました。テンプレート移植が簡単であることがお判り頂けたと思います。殆どがCubeSuite+の再設定と、ハード割付の変更です。ボード動作に関しては、動作に応じた追加や修正は必要になります。しかし、テンプレートで枠組みが決まっているので簡単です。処理の入出力データは、RAM経由なので、他のアプリやドライバの動作タイミングを考えずに、単独の動作タイミングで開発できるからです。

新規ボード開発時には、ボード周辺ハード/ソフトの単体テストソフトを作り、徐々に結合し、最後にシステム全体として動作させます。本テンプレートを開発当初から活用頂けると、関数間データ送受にRAMを使っていること、アプリやドライバ起動が時分割で複数あること、割込み処理効果を上げるバンク・レジスタ設定があること、などの本テンプレートの特徴を活かして、単体テストや結合テストも容易で、かつ、テストソフトそのものも活用できるので、実用プログラムの早期開発に役立ちます。

メリットは、早期開発だけではありません。開発から時間がたってプログラムを見直す時に、プログラム解読が容易です。時間経過するとフローチャートなどに も目を通しますが、結局、動作理解には、ソースの解読が必要です。この時、テンプレートで枠組みが決まっているのと、そうでないのとでは、解読の困難さが 大幅に異なります。枠組がシンプルで、関数間がRAMで分離される本テンプレート方式は、単純なソースで記述できるので解読も簡単です。

RL78/G1xテンプレートの移植手順一覧を示します。今回は、1～2まで解説します。

移植手順一覧

1. CubeSuite+で、マイクロコントローラ変更（M)… 実行
2. コード生成（設計ツール）再設定
3. コード生成出力に使用レジスタ・バンク追記（デフォルトは、全てRB0のため）
4. フラッシュライブラリ使用時は、リンク・ディレクティブ変更（コンパイラ領域を連続して広く取るため）
5. userdfine.h修正
6. 移植ボードの動作処理追加

G13Stick（サブプロジェクト）のテンプレートが移植ボードに最も近いので、これを使い移植します。

マイクロコントローラ変更：R5F100LE からR5F100ADへ

移植ボードのマイコンは、R5F100AD(30pin)：RL78/G13 (ROM:48KB)_30pinで、テンプレートのR5F100LE：RL78/G13(ROM:64KB)_64pinと異なるので、マイクロコントローラ変更を行います。R5F100LE上で右クリックすると、マイクロコントローラ変更（M）…メニューが現れますので、R5F100AD(30pin)へ変えます。変更後は、サブプロジェクトのコード生成（設計ツール）が初期化され、「先に端子割り当てを設定してください。」のメッセージが出力ウインドに表示されます。

コード生成（設計ツール）の再設定

クロック発生回路の「箱アイコンが開いている」のは使用中を、「閉じている」のは未使用を示します。マイコン変更直後は、箱アイコン横の！マークで端子割当てが必要であることが判ります。また、ウオッチドック・タイマの箱アイコンも開いているので、WDTがデフォルトで使用されることも判ります。

コード生成のパラメタは、全てGUIで設定するのが本来の使い方です。設定箇所が多く、間違いなく設定するのは大変ですが、GUIで変更や修正が簡単にできるのがメリットです。しかし、多くのパラメタをプロジェクト作成毎に設定するのは面倒なので、既成ファイル（xyz.mtudあたり）から必要部分のコピー＆ペーストで作成すべくいろいろ試行しましたが、失敗でした。別の方法として、（サブ）プロジェクト毎コピーしてプロジェクト名を変更する方法を以前に示しました。今回は、仮想開発ボード付属プロジェクトのコード生成GUIを横目で見ながら、真面目（？）にこのパラメタを設定します。

※A/Dコンバータは、移植基板付属のコード生成では未使用です。しかし、初期設定などメインプログラムで設定しており実際は使用しています。私は、コード生成を使って設定しました。

コード生成レポート

設定した多くのパラメタがオリジナルプロジェクトと同じかを確認する方法に「コード生成レポート」が使えます。このレポートは、コード生成タブの表示中にのみファイル（F）メニューに表示されるコマンドで、全パラメタがHTML形式で出力されます。オリジナルと両方出力して、エディタで比較すれば、パラメタの一致確認が容易です。

移植ボードの付属回路とコード生成

移植ボードの付属回路を示します。UART0はD-Subコネクタが未実装なのでUART1を使います。コード生成（G）をクリックして、移植ボードのAPIを生成します。

BlueBoard Peripheral	Schematic label	CPU pin	CubeSuite+ port
User LED	LED	20	P16
Buzzer	BUZZER	15	P31
User Switch	INTP1	17	P50
Reset Switch	NRST	6	RESET
ADC	ANI2	29	P22
UART0（コネクタ無し）	RXD0	25	P11
	TXD0	24	P12
UART1（コネクタ有り）	RXD1	2	P01
	TXD1	3	P00

Version2のRL78/G1xテンプレートは、4種の市販ボードに対応しますので、テンプレートとボード動作の確認がすぐにできます。今回は、この4種対応ボード以外のボードに、テンプレートを移植する例を示します。本テンプレートを、お客様開発のボードへportingする際に参考になることを狙っています。内容が複雑で分量も多いので、3回に分けて解説します。

移植ボード選定

第1回目は、ボード選定です。RL78/G1xの発売以降、典型的な市販ボードは、テンプレートでサポート済みです。そこで、お客様開発ボードの代わりに選んだボードは、インドNGX Technologies社のBlueBoard-RL78/G13_30pin-Hです。格安で、E1インタフェース、UART、LED、ブザーなどの周辺ハードが実装済みです。日本でも秋月電子通販から2400円で購入できます。このボードを「仮想お客様開発ボード」とし、テンプレートを移植します。

RL78/G14ボードへの移植

今回porting対象に選んだボードのマイコンは、RL78/G13:ROM:48KB_30pinです。因みに、RL78/G14:ROM48KB_30pin実装ボードも同じボード回路で、違いはマイコンのみ、ピン割付も同じです（詳しくは、NGX Technologies社のHPを参照）。従って、テンプレートをBlueBoard-RL78/G14_30pin-Hへ移植する場合も、ここで示す方法がそのまま使えます。

ボード付属ソフトやアプリケーションノートソフトの問題点

市販ボードには、ボードをテストするプログラムが付属しますが、あくまでハードテストが主眼です。また、RL78のサンプルプログラムやアプリケーションノートのプログラムは、動作ボードを特定せず、単一機能の実装例が主眼です。これらに対して、実用プログラムは、複数機能で各機能がシステムとして上手く動作する必要があるので、ボード付属ソフトやアプリケーションノートのソフトを、そのまま実用版へ流用したくても、中途半端で役立ちません。RL78/G1xテンプレートは、この両者の隙間を埋めるのが役目です。実用プログラムとしてそのまま使えるひな型を目指しています（テンプレートに対する皆様のご意見、ご要望などが御座いましたらお気軽にinfo@happytech.jpへお寄せ下さい）。

では次回から、RL78/G1xテンプレートの移植方法を示します。

マイコンは、入力データを基に、データを出力する装置です。今回は、入力データのソフト処理について考えます。

入力データには、「ノイズ」が付き物です。例えば、スイッチ入力であれば、チャタリング、AD変換入力であれば、アナログノイズなどです。これらには、ハード的なノイズ対策が行われます。しかし、マイコンに取込むのは最終的にはソフトなので、ソフトの入力ノイズ対策は必須です。

スイッチ入力のソフトノイズ対策

スイッチのチャタリングは、使用するスイッチハードによってチャタリング時間が変わります。タクトSWやトグルSWの場合は、数ms～10ms程度と言われます。スイッチ入力のソフト処理は、入力データをスキャンして、「High」か「Low」のデータ値が連続したらチャタリングが終わった確定データとします。問題は、データスキャン間隔と連続値の比較回数です。スキャン間隔が広く比較回数が多ければ、確定までの時間が掛ります。と、ここまでは、教科書に記載されています。しかし、肝心のソフト調整の記載は少ないようです。

スイッチ入力は、実際のスイッチハードを人が操作して確定データを調整する必要があります。調整ポイントは、スキャン間隔と比較回数です。これらを簡単に調整/変更できるソフトが優れたソフトです。いろいろ方法があるでしょうが、シンプルな方法は、「スイッチスキャン処理を1つの関数として作成し、この関数の実行タイミングをメイン関数で変更する方法」です。これなら、スイッチハードが無い時はシミュレーションでソフト単体のデバッグができますし、ハードが用意できた後は、単体デバッグ済みソフトとスイッチハードを結合してデバッグします。結合デバッグは、メイン関数のスイッチスキャン処理実行タイミングだけを変えて、スイッチハード操作データが正確に取得できるタイミングを探すだけですので簡単です。

このように、ソフトは、ハード無しの状態で単体デバッグができ、かつ、ハード結合デバッグの調整も簡単にできる作りが望ましいのです。この調整を開発の初期段階でどの程度意識したかにより、可搬性の良いソフトができます。

多くの教科書やサンプルソフトは、メイン無限ループからサンプル処理を起動します。これは、サンプル処理の説明に重点を置いているのでしょうがないのです。しかし、ハード結合調整まで考えると、ここで示した方法のように、無限ループからの起動よりも、起動タイミングを変えられるメイン関数の方が良いことが判ります。

販売中のRL78/G1xテンプレートは、1ms/10ms/100ms/1s/無限ループの5種類のアプリ起動タイミングを提供します。特に入力ソフト処理には、このタイミングを変えられることが、ノイズ対策やハード依存性を少なくすることに効果的です。タクトSWでは、10ms間隔のスイッチスキャン関数起動と2回スキャンデータ一致により、操作データが正確に取得できました。また、AD変換の例としては、ポテンショメータのAD変換データスキャン関数は、100ms間隔起動と2回スキャンデータ一致によりデータ入力ができました。同じAD変換ソフトで、室温などの変化が緩やかなAD変換入力なら、スキャン間隔を1sにすれば対応できます。

RL78/G14のハードウエア編ユーザーズマニュアルが、Rev. 2.00へ改編されました。

付録Aの改訂履歴をみると、記述が整理されリファインされた感じがします。例えば、P91の未使用端子の処理表などです。出力未使用端子は、オープンのまま、入力未使用端子は、個別に抵抗を接続して、VddかVssへ接続することが判ります。

但し、P60/SCLA0、P61/SDAA0のI2C関連ポートの未使用時は、出力ラッチ設定後、抵抗を接続してVddかVssへの接続が必要です。販売中のRl78/G1xテンプレートは、これらをLED出力ポートとして使用中ですので、安心です。テンプレートご活用中の皆様は、未使用に変更の場合には、上記ユーザーズマニュアルを参照して適切な処理を行ってください。