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 つづき

正直，ここまで手こずるとは...

お仕事で，もう少し高い電圧の電池の放電器を作ったことがあって，それはほぼ想定通りの動きをしていた。それは，

こんな感じの，パワートランジスタのコレクタ接地回路＝定電流回路だった。

今回は，ニッケル水素電池1本ということもあり，電圧が低い分，たやすくできるだろうと考えていた。甘かった...

ブレッドボード上で組み，micro:bitと組み合わせてテストをしたところ，目論見では200mAぐらい余裕で流せるはずなのに， 50mAぐらいまでしか出ない。

電池1本に対しては，Vbeが大きく，電池1本程度の電荷ではどうにもうまくトランジスタをONできないようだ...

もはや micro:bit はあまり関係なくて，simulatorで仮設計した回路をブレッドボードで試す。あ，この時，micro:bit と OLED で，簡易電圧表示器を作って，複数チャンネル同時にADしながら，動作確認をしてみた。ああ，すごく便利。

その結果，以下の回路で，やっと想定通り動くようになった。

最終的にはV1はPWMから作るつもりだったけど，テストではDC3.3V直結。micro:bitは，実質3.1Vぐらいになるようで，そうすると，設計値180mAぐらい放電できる。試してみたら，本当に180mAぐらいだった。やっと動き始めた！！

エミッタ接地の強烈な増幅で，やっと小さいエネルギーのニッケル水素電池1本の電流を引き出せるようになってきた。

OLED.writeString("P0:")

OLED.writeNum(Math.round(pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) * 3300 / 1023 * 1.434 / 1.120))

OLED.writeString("mV ")

OLED.writeString("P1:")

OLED.writeNum(Math.round(pins.analogReadPin(AnalogPin.P1) * 3300 / 1023 * 1.434 / 1.120))

OLED.writeStringNewLine("mV ")

OLED.writeString("(P0-P1)/2.2:")

OLED.writeNum(Math.round((pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - pins.analogReadPin(AnalogPin.P1)) * 2700 * 120 / 128 / 1023 / 2.2))

OLED.writeStringNewLine("mA ")

ちなみにOLEDには，こんな感じでP0とP1の電圧と，その間にある2.2オームの電流値を表示しまっくてみた。

 

 * 1.434 / 1.120 とかは，テスターの実測値をみながら，補正係数としたもの。

働くPIC

そうそう，こういうの，やりたかったんだ。

 micro:bitから基準電圧を出すために，PWMの波形を確認。

pins.analogSetPeriod(AnalogPin.P1, 100)

というコードで，1/100usec = 10kHzの矩形波をP1から出力している。これをPIC24Fの簡易オシロで確認した。

これなら，1k+10uFで，十分簡易DCにできそうだ。

micro:bit 想定 ニッケル水素電池チェッカーを作ろう！ 準備編

（追記）

 前の投稿の通り，micro:bit の「アナログ出力」とはPWMのことで，以下回路は修正が必要。気が向いたら直します...

（追記終わり）

家にたくさんあるニッケル水素電池を活用したい。でも，結構古いものもあるので，選別，リフレッシュも兼ねて，容量の確認，つまり放電を行う小物を作ってみようと思い立った。

マイコンを使って，電圧を読みながら放電電流を調整すれば，過放電も防げる。

ついでに充電も考えてみた。

部品をそろえるまで，テストプログラムを作ってみた。放電専用

[A] を押すと，目標放電電流を10mAあげる。
[B] を押すと，10mA下げる。

充電で，micro:bit から取り出す場合，100mAが限度なんで注意。まずはその制限はなし。

デバッグ用に，USBに現在の値をかき出すようにしてみた。

input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    if (Target_mA < 200) {
        Target_mA = Target_mA + 10
    }
})
input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    if (Target_mA > 0) {
        Target_mA = Target_mA - 10
    }
})
serial.onDataReceived(serial.delimiters(Delimiters.Hash), function () {
})
let P2_VCONT = 0
let P1_VDET = 0
let P0_VBAT = 0
let Target_mA = 0
let step_time = 1000
let next_time = step_time + input.runningTime()
serial.redirect(
    SerialPin.USB_TX,
    SerialPin.USB_RX,
    BaudRate.BaudRate9600
)
pins.analogWritePin(AnalogPin.P2, 0)
basic.forever(function () {
    P0_VBAT = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)
    P1_VDET = pins.analogReadPin(AnalogPin.P1)
    if (input.runningTime() > next_time) {
        next_time = next_time + step_time
        serial.writeLine("P0_VBAT: " + convertToText(P0_VBAT) + " means " + P0_VBAT / 1023 * 3.3 + "V")
        serial.writeLine("P1_VDET: " + convertToText(P1_VDET) + " means " + P1_VDET / 1023 * 3.3 / 3 * 1000 + "mA")
        serial.writeLine("P2_VCONT: " + convertToText(P2_VCONT))
        serial.writeLine("Target_mA: " + convertToText(Target_mA))
        serial.writeLine("----")
        basic.clearScreen()
        for (let i = 4 - Math.round(P0_VBAT / 1023 * 4); i <= 4; i++) {
            led.plot(0, i)
            led.plot(1, i)
        }
        basic.pause(100)
        for (let i = 4 - Math.round(Target_mA / 200 * 4); i <= 4; i++) {
            led.plot(3, i)
            basic.pause(100)
        }
    }
    if (Target_mA > P1_VDET / 1023 * 3.3 / 3 * 1000) {
        if (P2_VCONT < 1023) {
            P2_VCONT += 1
            pins.analogWritePin(AnalogPin.P2, P2_VCONT)
        }
    }
    if (Target_mA < P1_VDET / 1023 * 3.3 / 3 * 1000) {
        if (P2_VCONT > 0) {
            P2_VCONT += 0 - 1
            pins.analogWritePin(AnalogPin.P2, P2_VCONT)
        }
    }
})

前の投稿ですでに写真をのせてあるのですが，micro:bitのAN0/1/2以外の端子を使おうとすると，変換ボードがあったほうがいい。

すごくいろいろ種類があるのですが，これを選んでみた。

理由としては，小物を配線しようとするときに，まとまりがいいかなあと。

DCジャックがあり，3.3Vに変換し，micro:bitに電源供給できるっぽい。 回路図で確認したいところだが，見当たらない...（出品者に問い合わせ中）

とりあえずDCジャックは使わないで使えるのか？ amazonの製品ページでは，それができている写真があるが...

無事使えているようだ。

実装されているレギュレータが，逆耐圧防止のダイオードが入っているのかも。

秋月 FT234X 超小型ＵＳＢシリアル変換モジュール テスト

秋月で購入した「FT234X 超小型USBシリアル変換モジュール」テストしてみた。

micro:bit - FT234Xモジュール - MacBook Pro

結線は以下の通り

• micro:bit P0（送信に設定）-モジュールのRX
• micro:bit P1（受信に設定）-モジュールのTX

micro:bit側のテストプログラムは，前回と同じ。念のため，ボーレートは9600に変更。

Mac側は，https://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htmからドライバーをインストール。
通信ソフトは，簡単なCoolTermを使用。



実験結果，良好。プログラム通り，Mac側から [#] をタイプすると，micro:bitが反応を返してくる。

実はこの結線では，micro:bitの正規の電源コネクター等には電源が接続されていない。Mac - VBUS - FT234XのTX で，TXのプルアップを介してmicro:bitに給電していることになる。それでもやすやすと動いている。最近のマイコンは省電力で，すごい！

念のため，電池でもテスト。もちろん問題なし。

＃使い古したニッケル水素電池なので，6本使っています