jikken.dvi

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1 I 1 ROM( ) RAM ( 1) H8-Tiny H8/3672 HD64F3672FP 16 CPU ( 16MHz) ROM 16KB, RAM KB AD LED 1(c) ( A ) 赤外 LED 前 CdS セル LED 表示 RS232C 端子 (PC との接続端子 ) センサ類 ラインセンサ x3 (LED+CdS セル ) モータドライバ ターゲット Start ボタン ª ª Boot Mode 切替スイッチ 後 (a) Top View ª ªªªª«tˆ«ªªªª MPU H8/3672F OFF ON Resetボタン Power SW (b) 後部 明るさセンサ x2 CdS セル マイク エンコーダ AD DIO マイコン 4 連 LED 表示 スピーカー AD: AD 変換 ( アナログ デジタル信号 ) 赤外線受信 IC DIO: デジタル信号の入出力エンコーダ : 車輪の回転に伴いパルス発生 *) 本実験に利用しないデバイスも含まれています *) 詳細な配線図は章末付録を参照 (c) 簡単な内部接続図 開発ホスト RS232C 端子へ接続 (d) PC との接続 1: 5 1

2 3 3.1 H8 MPU SuperH H8 H8-Tiny MPU (a) H8/3672F 適用例エアコン リモコン洗濯機 IHクッキングヒータ DCモータドライブ等 (Renesasカタログより) 16 ビット高速 H8/300H CPU ROM: 16KB, RAM 2KB 内蔵 汎用レジスタ 16 ビット x16 本 基本命令 62 種類 各種タイマ機能内蔵 10 ビット AD 変換器内蔵 ( 入力 :0~5V) 汎用入出力ポート 26 本 シリアル通信機能内蔵 (b) 主な仕様 2: MPU H8/3672F HD64F3672FP ROM 16KB, RAM KB OS ROM RAM ROM(Read Only Memory) RAM(Random Access Memory) MPU ROM 内蔵メモリのアドレス空間 アドレス ( 番地 ) 0x0000 割り込みベクタ 0x0034 0x3FFF ROM ここにプログラムコードが格納される «ªªªªªªªª«電源を切っても保持される!! 16KBのROM( フラッシュメモリ ) 先頭の 割り込みベクタ は ハードウェア割り込みの設定用 ROM は実行中 書き換えることができないため プログラムや定数データの格納に使う ブートモードに設定することで ROM の内容は書き換えることが可能 未使用アドレス空間 電源を切るとデータは消滅する! 2KB の RAM 16KB の ROM( フラッシュメモリ ) と RAM を内蔵 0xF780 0xFF80 0xFFFF RAM スタック領域に利用 内部 I/O レジスタ «ªªª ªªª «RAM は実行中 自由に書き換えることができるため 通常では値の変更を伴う変数データの格納に使う またプログラムコードを置くなど任意に使うこともできる 3: HD64F3672FP ROM RAM ( 3 ) ROM P C D 5 2

3 ROM B RAM D RAM RAM MPU ROM RAM MPU ( 3.2 PC OS ( OS Windows Embedded, Linux, VxWorks, ITRON etc.) PC 4 HEW4(High-performance Embedded Workshop Version.4) 64KB gcc Windows Linux UNIX OS RS232C USB ROM MPU RS232C PC PC FDT(Flash Development Toolkit Version.3.1 unsupported version) ªªª««ªªª ROM ªªªªª ªªª クロス開発の基本的な手順 アセンブリ言語や C 言語でプログラムを作成 本実験で使うソフト 統合開発環境 HEW4 ( ルネサステクノロジ ) «ªªªªªªªª«コンパイル リンク ( ビルド処理 ) 機械語コード生成 ªªª 動作開始 ダウンロードできるのは ブートモード時のみ ターゲットの ROM にダウンロード Flash 書き込みツール FDT Version.3.1 ( ルネサステクノロジ ) RAM シリアル接続 (RS232C 等 ) USB ネットワーク等で接続 ªªªª «ªªª ªªª «あるいは書き込み専用装置など ( 本実験では RS232C によるシリアル通信で PC と接続 ) コンパイラ リンカ環境 開発ターゲット 開発ホスト 4: 5 3

4 4 (ROM ) MPU ROM 1 C PC AM PM X Y 2 HEW4 RobotJikken.hws MPU HEW4 5 OK 5: HEW4 Assembly source file C source file main.c main.c C 3 main.c C main asm.src main while(1) while(1) Start 1 Start 5 4

5 LED Led Pat() 0xF 16 LED main.c ////////////////////////////////////////////////// // // ////////////////////////////////////////////////// #include "3672s.h"// #include "nrobo.h"// #include "grdef.h"// #include "datadef.h"// #include <machine.h>//renesas int main(void) { ///////////////////////////////// // initvariables(); initmpu(); Act_Stop();// initled();;//4 LED ///////////////////////////////// while(1){ initled(); //Start while(1){ if(start_sw_det()!=off) break; /////////////////////////////////////////// flag_led_on=on;//led flag_user=on;// Wait(30);// /////////////////////////////////////////// // /////////////////////////////////////////// while(1){ Led_Pat( 0xF );// 4 LED ON Wait( 100 ); //100 x 10ms = 1 sec Led_Pat( 0x0 );// 4 LED OFF Wait( 100 ); /////////////////////////////////////////// 4 5 5

6 Build Finished 0 Errors, Warning( ) X Y YRobotJikkenYRelease RobotJikken.mot S ( PC ) 前 RS232C 端子 (PC との接続端子 ) ターゲット RS232C 端子 (COM1) へ接続 ª ª Start ボタン ラインセンサコネクタ前方 1 番ピンから茶赤黄橙 となるように OFF ON Power SW Reset ボタン 後ラインセンサコネクタが接続されているか確認 電源スイッチをオン 開発ホスト PC との接続確認 RS232C 端子と PC のシリアル端子が接続されているか 6: PC Step1 FDT Flash FDT (Flash Development Toolkit) unsupported version OK Cancel Device Configure Flash Project MPU Select Device H8/3672F ( ) MPU RS232C PC COM1 Step2 S- File Open An S-Record... X Y YRobotJikkenYRelease RobotJikken.mot!!

7 Step3 7 BootMode. LED MPU 6 Device Connect to Device Connection complete OK Error No 15024: Boot failed 7 6 PC RS232C Connect to Device Download Active File MPU Image successfully written to device FDT Device Disconnect FDT ブートモードへの移行手順 1. ブートモードへスイッチを切り替える ( 赤 LED 点灯 ) 2. リセットボタンを押す フラッシュメモリ (ROM) をすべて強制的に消去して ブートモード (Boot Mode) 新しいコードで書き換えるモード ユーザモード プログラムの動作モード ( 仕様上 フラッシュメモリの書き換えは一応可能 ) ユーザモードへ戻る手順 移動ロボット 1. ユーザモードへスイッチを戻す ( 赤 LED 消灯 ) 2. リセットボタンを押す 7: 6 Start 4 LED 1 Start Start 5 7

8 5 RAM (RAM ) 1000 OK RAM OS RAM MPU RAM 2KB main RAM RAM RAM 1 main() main user main #pragma section RAM void user main(void); int main(void) { while(1){ /////////////////////////////////////////// // /////////////////////////////////////////// user main(); /////////////////////////////////////////// // user_main() RAM user_main #pragma section USR void user_main(void) { //4 LED while(1){ Led_Pat( 0xF );// 4 LED ON Wait( 100 ); //100 x 10ms = 1 sec Led_Pat( 0x0 );// 4 LED OFF Wait( 100 ); #pragma section 5 8

9 5 Step3 FDT Would you like to reload it? OK MPU Disconnect FDT Device Disconnect Start LED ROM user main() RAM 2 user main() RAM main.c RAM int sci3() Down Data() RAM RAM X Y YRobotJikkenYRelease RobotJikken.mtr RobotJikken.mot user main() Step1 RAM SysJikken.exe Step2 RobotJikken.mtr!! Step3 RAM 4 LED : COM1 FDT Device Disconnect 3 Start 4 LED 1 2 user main() Wait RAM RAM user main() Start LED 5 9

10 // user_main() RAM #pragma section USR void user_main(void) { //4 LED while(1){ Led_Pat( 0xF );// 4 LED ON Wait( 10 ); //10 x 10ms = 0.1 sec Led_Pat( 0x0 );// 4 LED OFF Wait( 10 ); #pragma section RAM RAM #pragma section 2 5 ROM 5 10

11 CdS CdS CdS LED CdS 2. CdS MPU AD CdS 5V 10KΩ 8 A AD MPU MPU AD V CdS A 0V 5V AD 赤色 LED 5V A 点 10KΩ MPU 量子化 AD 変換器デジタル量 ロボットの裏面 CdS セル光量大 : 抵抗値小光量小 : 抵抗値大 CdS 0~5V を 10 ビットの 2 進符号 (0~1024 の整数値 ) に変換 MPU との等価接続構成図 8: CdS AD user main() SysJikken.exe RAM RAM AD int get_line_sensor( int channel) channel 0,1,2( 0= 1=, 2= ) AD AD RS-232C PC 5 11

12 PC SysJikken.exe, AD #pragma section USR void user_main(void) { int line_r, line_c, line_l; // while(1){ Wait( 100 );//1s // AD line_r=get_line_sensor(0);// line_c=get_line_sensor(1);// line_l=get_line_sensor(2);// // RS-232C PC print_int( line_r ); //line_r print_string( "\t" ); // print_int( line_c ); //line_c print_string( "\t" ); // print_int( line_l ); //line_l print_string( "\r\n" );// #pragma section 3. B Act Fwd() Act Rot R() Act Rot L() Act Turn FR() Act Turn FL() B if if line r line c line l if Wait 5 12

13 30ms 30ms B ) #pragma section USR void user_main(void) { int line_r, line_c, line_l; while(1){ Wait( 3 );//30ms // AD line_r=get_line_sensor(0);// line_c=get_line_sensor(1);// line_l=get_line_sensor(2);// // // if(... ){... else if(... ){... else if... #pragma section ) 1 cm 500, main.c user main() user main() OK 5 13

14 7 2 PSD 1. PSD PSD( Position Sensitive Detector) 9 PSD 1 PSD 前方へ向けてマジックテープで固定 5V PSD センサ (SHARP 製 GP2D12) PSD センサ MPU 量子化 AD 変換器デジタル量 ラインセンサコネクタを外して SHARP 製 PSD センサを取り付ける コネクタの向きを間違えないように!! (1 番ピン : 赤線 ) 0~5V を 10 ビットの 2 進符号 (0~1024 の整数値 ) に変換 MPU との等価接続構成図 9: PSD 2. PSD PSD SHARP GP2D12 10 LED PSD PSD PSD 9 MPU AD 10 C Fig.6 Step.1 1 AM or PM X Y X Z Step.2 user main() get ad() AD ( ) PC 4 5 Step3 FDT ROM 1 SysJikken.exe RAM 5 14

15 FDT ROM user main() SysJikken.exe RAM SysJikken.exe PSD PC #pragma section USR void user_main(void) { int psd_data; float V_psd; while(1){ Wait( 100 );//1s //PSD AD psd_data = get_ad(2); //AD : 0 5V V_psd = (float)psd_data / * 5.0; //PC print_float( V_psd ); print_string( "\r\n" ); #pragma section PSD センサの内部原理 拡散反射光 PSDから出力される電圧をv psd そして PSD 素子上の光スポットの位置をxとすると v psd =kx (k : 比例定数 ) (1) LED と PSD の間隔を L レンズ焦点距離を f 距離 d とすると 三角形相似の関係から L = d d kfl a v psd = = (3) d d ªªª ªªª 対象までの距離によって グラフより f 集光位置が変わる PSDからは 光スポットの位置 a = L x に比例して電圧が出力されるは 次式で計算できる PSD 素子 a 赤外 LED 光源 ( 光スポットの位置検出素子 ) d = Step.3 x f (1) 式 (2) 式より (a=kfl と置いている ) v psd (2) センサ出力から距離への換算 10: PSD PSD の出力電圧 [V] 適当な距離に対象を置き センサの出力電圧をプロットしなさい 対象までの距離 d [cm] 10cm 80cm 10 C Fig a

16 3. P d = a V psd (1) d cmd d K u u = K(d cmd d) (2) Motor L()/Motor R() B Motor_L( -(int)u ); Motor_R( -(int)u ); (PC print ) while 10ms Wait K K K u K K K ) 4. 30cm 20cm ( Motor L()/Motor R() ) if 5 16

17 5. 30cm 20cm t 30cm t=t ms 5 (Act Rot L() Act Rot R() Wait(0) B ) t 6. main.c user main() user main() OK CdS PSD 1 2 K 5 17

18 A (BANDAI) P

19 B Act Fwd(int p1,int p2) Act Bwd(int p1,int p2) Act Turn FR(int p1,int p2) Act Turn FL(int p1,int p2) Act Turn BR(int p1,int p2) Act Turn BL(int p1,int p2) Act Rot R(int p1,int p2) Act Rot L(int p1,int p2) Act Stop(void) Motor R(int p) Motor L(int p) Wait(int t) wait for 10ms timer(void) wait for 1ms timer(void) AD get ad(int ch) get line sensor(int ch) PC print int( int val ) print float(float val ) print string( char str[] ) Wait(0) Wait p1: 1 31 p2: [cm] ( 250 ) p1: 1 31 p2: [cm] ( 250 ) p1: 1 31 p2: [deg] ( 400 ) p1: 1 31 p2: [deg] ( 400 ) p1: 1 31 p2: [deg] ( 400 ) p1: 1 31 p2: [deg] ( 400 ) p1: 1 31 p2: [deg] ( 400 ) p1: 1 31 p2: [deg] ( 400 ) ( ) p: ( ) p: t: 10ms 1=10ms, 100=1s t=0 10ms 1ms AD int ch: 0 3 (CdS) (AD ) int ch: 0 2 0= 1= 2= int PC val: int float PC val: float 2 PC str: "YrYn" 5 19

20 C 5 20

21 C 5 21

22 C 5 22

23 D C C while while( 1) 1 1 ( ) 1 i=0; while( i< 10 ){ ( 1) i++; i=0 1 i i++ 2 i 10 for while(1){ ( 2) for(;;) break (break ). while(1) 5 23

24 for D C for( 1; 2; 3) for(i=0; i< 10; i++){ ( 1) i=0 1 i++ i++ i=i+1 i i for(;;){ ( 2) break (break ). 5 24

25 do while D C do { 1 while( 1) ( ) 1 i=0; do{ ( 1) i++; while( i < 100 ); 1 i 100 do{ break break; do, for, while, switch 1 while(1){ ( 1) if( value == 0) break; value 0 (if ), continue continue; do, for, while 1 while(1){ 1 if( value == 0) continue; 2; value

26 if D C if( 1){ ( 1) else{ ( 2) if(i==1){ ( 1) else{ ( 2) i 1 1 (== ) 2 2 if(i==1){ ( 1) else 3 if( i>=0 && i<=5 ){ ( 1) && i =0 i =5 AND 4 if( i!=0 i!=5 ){ ( 1) i!=0 i!=5 OR!= 5 if( i<5 ){ ( 1) else if( i<10 ){ ( 2) else{ ( 3) else if i 5 1 else if i

27 D C switch, case switch( 1 ){ case 1: 1 (break;) case 2: 2 (break;) default: 3 1 default case case break switch 1 if switch 1 switch( value ){ case 0: 1; break; case 1: 2; break; case 2: 3 break; default: 4; value switch 5 27

28 goto D C goto ; goto 1 my_func(){ if(i == 1) goto label1; i=i+3; label1: i=j+2; if label1: switch continue, return { goto goto 5 28

29 D C == = = = 1== 2 1 = 2 2 True, False if while 1 if( i==1 ) i=i+1; if( j<=1 ) j=j+1; if( k>=1 ) k=k+1; if( m!=1 ) m=m+1; if( n <1 ) n=n+2; if( i=1 ) break; == = i=1 i=1 break , --, i=0; j=0; i++; j--; val=++i; val=i++; ++(- -) val=++i; val i i=i+1 val=i++; i val i=i

30 && AND OR D C 1&& 2, 1 2 &&: 1 2 : if( a==1 && b==1 && c==1) i=10; if( x==1 y==1 z==1 ) i=0; & AND OR ˆ OR 1& 2, a1=0x00ff; a2=0xff00; a3= a1 & a2; // a3=0x0000 a4= a1 a2; // a4=0xffff 2 a1 a2 AND OR 2 a1=0x01; a2=0x10; a3= a1<<1; // a3=0x02 a4= a2>>1; // a4=0x08 2 a1 a2 5 30

31 D C rand() srand() rand(), srand( seed value ) seed value 1 value=rand(); value rand() rand() srand() 2 srand( time(null) ); //srand value=rand(); 5 31

32 printf() D C printf(...,...) printf: 1 printf("my Name is CIST.\n");... \ n 2 i=100; printf("answer= %d \n", i); %d i %d 3 value=0.1234; printf("answer= %f \n", value); %f value %f 4 i=10; value=0.1234; printf("answer= %d, Value = %f \n", i, value); Answer = 10, Value =