小型マイコンを使うということ -- 今までのまとめにかえて

自分のブログなので，自分のまとめとしておく。

PIC, AT, STMといったいわゆる小型のマイコンを，趣味，興味から使い始めてみて2ヶ月ほど。その間に，ありがたいことで，職場でも使わせていただく機会があり，いろいろ勉強になった数ヶ月だった。

なんだかんだと，PICを一番使っている。特に，内蔵モジュールのPWMとコンパレータを使った案件は楽しかった！ まさにPICを使いこなしている，という雰囲気だ。
ただ，XC8/XC16と，MPLAB IDEには手を焼く。
まず，XC8は整数の扱いが他のコンパイラーと少し違う？ 計算が正しいか，入念なチェックが必要。
XC16+MCCは無愛想で，生成されたサンプルがさっぱり理解できない...
とか，細かいところはやはり不満。
そして，ICSPによるプログラム書き込みはいいけど，そのままそれをシリアルモニターできないのはツラい。別途シリアル回線を準備するか，OLED等で状況表示，スイッチ等で動作変更が必要となる。
使う用途は限定されるが，MPLAB IDEのsimulationは，それなりに使える。上記，「コンパイラーは正しく計算しているか？」の検証は，ある程度できる。

STM32 Nucleo + mbed では，上記のようなPICの不満は解消される。
ハードウエア設定はほぼ皆無でよく，サンプルを見てソースコードを埋め込めば，割とあっさりと動くようになる。USBで接続したまま，mbedのweb上のコンパイラーからダウンロードされた .bin を，ターゲットにコピーするようにすれば，即，実行される。さらにUSBを接続したままで，パソコン上でシリアルターミナルソフトで状況確認が容易である。
惜しいのは，大掛かりなmbedの影響か，CPUの能力を100%引き出せてはいないのではないか，ということ。STM32であれば，ST純正の開発環境を使えば少しは違うのかと思うが，まだ試せていない。
職場でも使ってみた。いい感じではあったが，残念ながら，私の接続ミスでターゲットを壊してしまった。反省...

古いSTM32も，mbedで.binをつくり，STLINKでターゲットに書いて実行させることはできるようになった。ただしこちらも壊してしまい，深くは検証できていない。また反省...




アトメルのCPU + Arduinoの環境，小規模な制御は，上記の流れから「かなりいい線」ではないかと思っている。シリアルを接続したまま，書き込みと，そのままArduino IDEのシリアルモニターが使える。Arduino言語はそれなりによくできていて，参考になるコードもいっぱい。コーディングはしやすい。
惜しいのは，クラウドベースの開発環境が無いこと。mbedの「場所を問わずに開発」はよくできている。
それはともかく，もう少し使ってみよう，ということで，職場でも使えそうなこれを発注してみた。

https://www.dfrobot.com/product-1075.html

職場では，ブレッドボードは使わない。実験基板に，あるいは直接はんだ付けしてテストする。小規模な方が，組み込むにせよ，外でテストするにしても，有利である。
USBからプログラム，シリアルモニターが使えそうなので，開発や，状況確認も簡単そうだ。

さて，届くまで楽しみに，別のボードで遊んでいよう。

ニッケル水素電池 放電器 続き

ユニバーサル基板を用意して，Curiosityの上に乗せられるようにしてみた。Arduinoのシールド風。

はんだ付けは偉大だった... あれだけ不安定だった，電圧測定，電流計算はピタリと安定し，（テスターだけど）実測値にほぼ合っている。これならいいか。想定通り，300mAほどの放電ができている。よかった...

（2019/12/4 追記）
その後，回路はそのまま，プログラムを修正した。

まずは，容量計算がおかしかったのを修正。これは根本的な誤り。1秒間の電流変化から，台形面積で容量を求めるはずが，三角形の面積の式になっていた。ああ，恥ずかしい。

また，「容量予測」 ができるようにしてみた。

いわゆる Δv/Δt をみて，終始電圧までの時間を計算。次の式で予想容量としてみた。

• （累積容量）＋（終了までの予想時間）×（現在の電流値）

簡単のため，電流値はほぼ一定であると仮定した。
テストしてみると，予想値が安定しない。電圧測定値が安定していないことが原因のようで，愚直にADを16回読んで平均をとる方法に改めた。これでかなり安定した。

いろいろ放電させてみたところ，このセットの場合，開始から約30分ぐらいで，ほぼ全容量に近い値を予想できるようになった。 よく知られている通り，放電開始直後と，終始電圧直前では，電圧の下がり方が急峻で，予想もうまくいかない。Δv/Δtが安定し，さらに累積容量が増えていくと，予想値が実際の値に近くなっていくようだ。

この回路では約300mAのゆるい放電のため，たとえば1500mAhの容量だと容量測定に5時間かかることになるが，それが30分程度の放電で予想できる。我ながら，便利になったものだ。

欲を言えば，充電も同じセットでできると，電池をセットしっぱなしで，容量チェックと捕充電もできるのだが，充電は優秀なパナソニックの専用機に任せて，手を抜くことにした。この案件はこれで終了でいいだろう！

ニッケル水素電池 放電器 その2?

micro:bitで試作したものをいろいろチェックしてみると，いろいろと不具合があった。どうも実測値と異なる。簡単な回路なのに...

PIC16F1619 Curiosity をつかって，試作を組み直してみた。

CuriosityのPOT1を回すと，RC0の電圧が変わる -> 放電電流が変わる。

S1を押すと，POT1の出力を短絡し，放電電流を0にする。

電池から2.2オームに届くまでに，かなり電圧降下している。
きちんと半田付けにて作らなければうまく動かないようだ。

半田ごては注文したので，届いたらきちんと作ってみよう。

OLEDで，状況を一気に表示するのは，やっぱりすごく便利。

PIC16F1619 w/Curiosity OLEDを試す

XPress Boardの件は返事待ちで悲しいけど，とりあえず先に進む。あまり活用していなかったCuriosityでOLEDを使ってみる。

 うん，とってもいい感じ（自画自賛）

バッファ領域が取れない件，バッファなしにして，キャラクターデータをそのまま書くように修正した。ついでに，xは横ドット数で良くて，yは行数 0 から 3 までの指定とした。

void OLED_char6(char character, short x, short y) {     short table_offset = (character-0x20)*5;     OLED_command(0x20); // Set memory addressing mode     OLED_command(0x02); // Page addressing mode     OLED_command(y+0xB0); // Set page start address     OLED_command(x & 0x0F);// Set lower column start address     OLED_command(0x10 + (x >> 4)); // Set higher column start address     I2CStart();     I2CSend(_address);     I2CSend(0x40);     char i = 0;     for(; i < 5; i++) { I2CSend(OLED_characters[i+table_offset]); }     I2CStop(); }

xとyの範囲チェックをあまり厳密にしていない。無茶するとOLEDが固まり，PIC側も道連れにするようだ。要注意。

派手なグラフィックとかは苦手だけど，ちょっと情報を書き出すには充分な感じ！

Xpress Board で PIC16F18345 を試す

  Xpress PIC16F18345 Evaluation Board なるものを見つけまして，

https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/DM164141

.hex をドラッグ＆ドロップで送り込める，なかなか面白そうなボード。買ってしばらく放置していたのだが，オシロスコープの件が落ち着いてきたので，試してみた。

今まで使ってきたOLEDを接続。プログラムは前回と同じで，例によってレジスタ設定の記述を変更した。

ビルド時，「メモリーが足りない」と怒られた。あー，バッファの領域を取れないんだなー。

暫定でバッファの量を減らし，ビルドOK

.hex をXPRESSドライブに放り込む。あっさり動き出した！！ すごい！
これで不安定なICSP接続からさようならだ！と喜んだのも少しの間...

とりあえずバッファ足りない件を直さなきゃ，と，ソースを一部修正。最ビルドして，.hexを送り込むが，どうも更新してくれない。おかしい... 一番最初に送った，テスト表示をするプログラムが走る。

その後，数時間格闘。送った .hex は全て無視され，最初のテストプログラムが動く。

さて困った。日本の microchip に問い合わせを送る。返事が返ってくるかなあ...

XC8 と XC16 で複数ソースファイルに使える「グローバル変数」の定義の仕方が違う？

前提として，

• main.c
• 再利用できそうな関数を記述した my_lib.c とそのヘッダーファイル my_header.h
• main.c と my_lib.c で共通で使う変数 my_c

があるものとする。このいわゆる「グローバル変数」である my_c の定義，以下のように書かないと，エラーになったり，局所的なファイルになったりする。

XC8

my_header.h extern char my_c = 'H'; // グローバル変数 void my_init(void); // my_lib.c で記述し，main.c から呼ばれる関数 void my_print(void); // my_lib.c で記述し，main.c から呼ばれる関数

my_lib.c #include "my_header.h" void my_init(void) {     // my_c を使って関数記述 } void my_print(void) {     // my_c を使って関数記述 }

main.c #include "my_header.h" void main(void) {     // my_c, my_init, my_print を使う }

XC8の別の方法

my_header.h // extern char my_c = 'H'; // グローバル変数 これは不要 void my_init(void); // my_lib.c で記述し，main.c から呼ばれる関数 void my_print(void); // my_lib.c で記述し，main.c から呼ばれる関数

my_lib.c #include "my_header.h" char my_c = 'H'; // 実はグローバル変数 void my_init(void) {     // my_c を使って関数記述 } void my_print(void) {     // my_c を使って関数記述 }

main.c #include "my_header.h" extern char my_c; // extern宣言必須 void main(void) {     // my_c, my_init, my_print を使う }

XC16

my_header.h // extern char my_c = 'H'; // グローバル変数 これは不要 void my_init(void); // my_lib.c で記述し，main.c から呼ばれる関数 void my_print(void); // my_lib.c で記述し，main.c から呼ばれる関数

my_lib.c #include "my_header.h" char my_c = 'H'; // 実はグローバル変数 void my_init(void) {     // my_c を使って関数記述 } void my_print(void) {     // my_c を使って関数記述 }

main.c // #include "my_header.h" // これが不要 extern char my_c; // extern宣言必須 void main(void) {     // my_c, my_init, my_print を使う }

うーむ，わけわからん。。。誰か教えてください！（切実）

PIC Curiosityで事始め

いろいろ環境が違うと結果が異なるかもしれないので，書き出しておく。

MacBook 12-inch 2017 macOS Mojave 10.14.6

MPLAB X IDE v5.25 
Curiosity 製品は DM164137 

上記ページにある，Demo Code から始めることにする。

Demo Code にある PIC16F1619_Cur_v355.X を MPLAB で開いてビルド。エラーが出ている...

根が深そうなので，さっくり諦める。新規プロジェクト作成。

Project Option 
 

Low Voltage ProgrammingをONにしろ，と書いてあるが，そこはONになっていた。


MCCで設定する。まずはSystem Module 動作周波数はとりあえず最低の500kHz


ADCモジュール こちらは最速に。普通にVDD基準


ピン定義
 

main.c のメインループに以下を追加。動いた！
POT1を回すと，それに合わせてLED位置が移動。adc.hやら，pin_manager.h をみると，書き方が書いてある。

    unsigned int POT1_value = 0;

    ADC_SelectChannel(RC0_POT1);
    ADC_StartConversion();
   
    RA5_D4_SetLow();
    RA1_D5_SetLow();
    RA2_D6_SetLow();
    RC5_D7_SetLow();
       
    while (1) {
        if(ADC_IsConversionDone())
            {
                POT1_value = ADC_GetConversion(RC0_POT1)>>14;
                ADC_StartConversion();
            }

        switch(POT1_value) {
            case 0:
                RA5_D4_SetHigh();
                RA1_D5_SetLow();
                RA2_D6_SetLow();
                RC5_D7_SetLow();
                break;
            case 1:
                RA5_D4_SetLow();
                RA1_D5_SetHigh();
                RA2_D6_SetLow();
                RC5_D7_SetLow();
                break;
            case 2:
                RA5_D4_SetLow();
                RA1_D5_SetLow();
                RA2_D6_SetHigh();
                RC5_D7_SetLow();
                break;
            case 3:
                RA5_D4_SetLow();
                RA1_D5_SetLow();
                RA2_D6_SetLow();
                RC5_D7_SetHigh();
                break;
        }

    }

Curiosityは，microUSBから給電。PICへは，そこから5V直接か，3.3Vに変換してか，外部から動く。
5V/3.3Vどちらでも動くことは確認した。電源を接続して放置すると，通常起動していた。
あらかじめ入っていたサンプルプログラムがすぐ動くけど，バックアップし忘れた... ま，いいか。

最初，MPLABとCuriosityとの通信がうまくいかなくて，プログラムの書き込み時に止まっていた。手持ちのUSBケーブルではだめのようで，Curisity付属のケーブルを使ったらうまくいった。電源だけは入るので，発見が遅くなってしまった。

写真は気が向いたら撮ろう。

PICとmicro:bitで遊んでみる 序章

先に書きますと，購入手続きしたのはこれ！

PIC Curiosity（写真は秋月電子さんのページから）

https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/DM164137

• USB直結ですぐに開発が始められる。
• SW/VR/LED 4つもついていて，いろいろなテストに便利そう。
• PICは別売り。PIC16F1829を選んでみた。（2019/10/9 訂正 追記）PIC16F1619がセット済みでした。

Microstick for 5V PIC24F K-Series
https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/DM240013-2

• こちらもUSB直結ですぐに開発が始められる。
• USBケーブル，PIC24FV16KM202も同梱セット済み（2019/10/9 訂正）している。
• 小型でスタイリッシュ，おそらく仕事で使うとしたらこれ。

お仕事では，PICチップにデータ収集とかさせながら，パソコンで管理したい，という野望がある。いまどきならUSB接続したいところなのだが，いきなりは敷居が高そう... ということで，UARTをつかって，それをUSBに変換してパソコンでやり取りしてはどうか？ と思いついた。

そこで，以下も手配した。

FT234X 超小型USBシリアル変換モジュール

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08461/

• 安心のFTDI社チップ
• 基本RX/TXを接続するだけで動作しそう（フロー制御不要）

せっかく送料かけてお買い物するなら，と，以下も注文した！

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-12513/

• キャッチーな見た目で最高！
• 5*5のLEDで，楽しいことができそう。
• 実はUARTやらI2Cやら持っていて，PICの相手にもなりそう。

やってみたいことは以下の通り。

micro:bitをオシロとして使う
    AN入力の電圧をグラフ状に表示
    トリガーをどうする?

micro:bit - FT232経由 PCと通信
micro:bit - PIC で通信させ，micro:bitを表示器代わりに使う
PIC - FT232 - USB - PC で通信

そもそも，こうしてみようと思ったきっかけは2つあって，

• 子供たちがプログラムに興味を持ち始めた。親である私がある程度知っていれば，子供たちに何か伝えられるのでは？
• 回路設計・検証のお仕事をするうえで，「自動制御する測定器」的なものを自分で作れるかも...

ということで，いわゆる「ワンボードマイコン」を物色することにした。

本職では，PICマイコンのブレッドボードがあり，今はその案件が無いため不活用になっていた。業務時間中，他業務の隙間で，自分のパソコンに開発環境をインストール。ブレッドボードをお借りしてプログラムを作ってみたところ，

• ボタンを押したらLEDが光る（ポートの状態を読んで出力ポートをセット）
• ボリュームつまみを回すとそれに応じてLEDが光る（ADを読む）

ぐらいのことはできるようになった。めちゃ楽しい！

このまま時間をかければ，後者の目的である「自動制御する測定器」は作れそう。ただし，これはガッツリ「業務」であるため，そのお仕事があった時に着手すればよい。

それまでの間，自己啓発も兼ねて，業務外で使ってみることにした。

さて，どうなることやら。。。