MSP430 FR5739 LPM3.5 を RTC アラームで wake-up するデモシステム (Example2) - その 2- LPM3.5 省電力モードを RTC アラームで wake-up して ADC10 温度測定をするデモシステム 2 Rev02 July Trout

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くにひときせんばる
5 years ago
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1 MSP430 FR5739 LPM3.5 を RTC アラームで wake-up するデモシステム (Example2) - その 2- LPM3.5 省電力モードを RTC アラームで wake-up して ADC10 温度測定をするデモシステム 2 Rev02 July Trout( ニックネーム ) 1 概要とポイントデモシステム2は LPM4 利用のデモシステム1を LPM3.5 に置き換えたバージョンです LPM3.5 はコア部分の給電が停止しますので LPM4 よりも省電力になりますただし RTC は継続動作していますので wake-up した後もカレンダは更新されていますまた LPM3.5 では RAM 領域は内容が消えてしまいますが FRAM 領域は不揮発ですので FRAM 上に設けた変数は保持できます RTC アラーム機能を使い5 分間隔で wake-up して温度測定をしてから LPM3.5で wait します Wake-up して active 中に内蔵の温度センサーから ADC10B を使用して 10 秒間隔 *6data を測定して最大値最小値平均値の温度 ( ) を計算しその結果を PC の Tera-Term に表示しますこの active 中は LED8 が1 秒間隔で点滅します FRAM の不揮発メモリの性質 (Power-off でも内容保持 ) をアプリケーションでは下記 2 点に利用しています 1 測定期間中の最大最小温度を FRAM へ記録 2 TLV の温度補正係数を初期スタート時に読み込み FRAM に記録 LPM3.5wait 中に EXP430FR5739 ボードの Reset(RST) スイッチを押した場合は wake-up 後に SWBOR を発生して初期スタートするようにしてあります ( 通常 RST は単なる LPM3.5 wake-up BOR イベントとなります ) ペリフェラルの driver は LPM3.5 サポート用に Example1から一部を修正しました (RTC,Clock) 2 デモシステムの操作 1) 必要なもの MSP-EXP430FR5739 ボード CCSv5.3/v5.4 PC:Tera-Term 2) Project の移植添付の FR5739_RTC_LPM35.zip を解凍して FR5739_RTC_LPM35 プロジェクトを新規 workspace にインポート (copy 指定 ) します必ずインポートを使い移植します Build してエラーがないことを確認します 3) 操作手順ボードと PC をボード付属の USB ケーブルで接続します Tera-Term は終了させます CCSv5 で project をボードに load して main 先頭で止まったらそのまま Terminate します注 1 一旦 USB ケーブルを抜いてボード電源オフします 10 秒ぐらい時間を空けてから再接続します注 2 FR5739 は初期スタートして LPM3.5 で wait になります 20 秒ぐらい時間を空けてから Tera-Term を起動してシリアルポート UART(Virtual-COM) に接続します (COM 番号は変化します ) 注 1: CCSv5を terminate しないと JTAG 信号が active なので LPM3.5 に入りません注 2: 一旦ボード電源オフしないと LPM3.5 から wake-up しません 1

ボードの赤 reset スイッチを押すと SWBOR により初期起動され Tera-Term に表示されます表示が出ないときは Tera-Term を再起動してもう一度 reset スイッチを押しますすぐに年 ( 月日時 ) 変わりが確認できるように RTC は設定されています 5 分間隔で RTC alarm イベントが起きて active になり LED8 が 1

5 wait 中 LED8 は消灯します 5 分後に RTC alarm で wake-up します 4) 表示の説明 *1: RST スイッチにより wake-up すると表示されます RSTIV=8: LPM3.

2 ボードの赤 reset スイッチを押すと SWBOR により初期起動され Tera-Term に表示されます表示が出ないときは Tera-Term を再起動してもう一度 reset スイッチを押しますすぐに年 ( 月日時 ) 変わりが確認できるように RTC は設定されています 5 分間隔で RTC alarm イベントが起きて active になり LED8 が 1 秒間隔で点滅開始します毎正時には測定期間中の MAX MIN 温度を表示します RTC_alarm と表示して 6data*10s 間隔 = 約 50 秒間を温度測定しますこの間は LED7 が点灯します測定完了すると温度計算してから Tera-Term に max, min, ave の温度測定結果を表示します LPM3.5 で wait します LPM3.5 wait 中 LED8 は消灯します 5 分後に RTC alarm で wake-up します 4) 表示の説明 *1: RST スイッチにより wake-up すると表示されます RSTIV=8: LPM3.5 からの wake-up を示しますこの後プログラムで SWBOR を発生してシステムを初期スタートさせます *2: RSTIV=6:SWBOR を示します初期スタートなので XT1 発振安定確認 =123 サイクルかかっています *3: RTC alarm( 毎 5 分間隔 ) で wake-up します RTCCTL=7:RTCIFG minute, alarm, ready が on していますが RTC alarm だけが割り込み enable です XT1(RTC) は継続動作しているので発振安定確認 =0 サイクルです RTC alarm wake-up の後で RTC から RTCRDYIFG の秒割り込みを使いカレンダを入力しているので 0 時 0 分 1 秒となっています *4: RTC alarm 割込みマスクを enable にしたので RTC alarm の割り込みが入りましたこのあと温度測定と計算をして max, min, ave を表示します *5: LPM3.5 wait に入ります RTC 割込マスクは alarm OSC-fault のみ enable にしていますので *3 の割り込みは alarm となります 2

3 補足温度は確認のため小数点以下 1 桁まで表示していますが ADC の1 測定単位は 0.6~0.7 程度ですので ± 1 単位振れると max, min は 1.3 ぐらいの開きが出ます小数点以下を四捨五入するのが適切と思います Tera-Term になにも表示されないときは Tera-Term を何度か再起動接続を繰り返してください 4) 不揮発メモリの確認操作 LED7 点灯中 ADC 測定しているときに FR5739 デバイスを手で触り温度を上昇させると温度 max が上昇します毎正時に測定期間中の MAX にこの温度が表示されますこの MAX MIN の data は FRAM に保存されているので LPM3.5 の core 給電 off でも不揮発で保存されます RAM だと消えます初期 start 時に TLV から読み込んだ温度補正計算用の data も FRAM に保存していますので LPM3.5 wake-up のあとも保存され正しく温度計算がされます添付 project main_rtc_lpm3.5.c の下記 #pragma 部分をコメントアウトすると上記の領域が RAM に移りますこれで build して動作させていただくと MAX 値や温度計算が LPM3.5 の後ではおかしくなるのが分かりますこれは LPM3.5 の core 給電がオフするので RAM 内容が消えてしまうためです 90 //#pragma DATA_SECTION ( SVdata,".infoA") コメントアウト 91 struct St_SVdata SVdata; 3 プログラム構造ヘッダ構造主要な構造体ドライバ ( 関数と ISR) について説明します各ペリフェラル (UCS RTC ADC など ) の操作関数は各ヘッダにて定義されておりパラメータは構造体で受け渡しています最初に各ヘッダにある構造体を参照していただくと main のロジックが容易に理解できます 3.1 Msub.h システム全体を定義するヘッダ Msub.h は各ドライバのヘッダを include していますその他にシステム定数を定義 (define) していますこれは Main とドライバが参照します #define TLV_ADC 0x1A1A TLVにある温度補正の格納アドレス(ADC15T30 ADC15T85) #define DCO_MHz Dco_16MHz DCO 周波数を16MHzに指定 Dco_16MHzはclock.hで定義 #define LPMX LPM4_bits 各ドライバ内部でwaitするLPMxモード #define LPM_all LPM4_bits 各 ISR ドライバ内部で wait 解除 active 復帰に使用 3.2 XT1 と DCO 制御 (1) Clock.h DCO 周波数設定値と DCO レジスタ設定値の構造体を定義してあります #define Dco_16MHz 16 DCO 設定周波数に対する数値を定義使用例 delay(30*dco_mhz) -> 30us wait #define Dco_16MHz_RG 0x0080 DCO 周波数設定のレジスタ値 -> CSCTL1 Struct Struct_Sclock DCO 設定する構造体 (2) Clock.c クロック制御ドライバ ( 関数と ISR) 3

4 int Set_XT1clk( int TimeOut ); DCO 設定の前に呼びます XT1=32768Hz 設定をして数 ms*timeout 回数で発振を確認します正常発振が確認できないとエラー (-1) で戻ります void Off_XT1(void); XT1OFFをonにします LPMx.5を使用するとき wait 前にcallします int Set_DCO( const struct Struct_Sclock* St_Sclk ); DCO 周波数を設定します未定義の周波数の場合は設定せずエラーで戻ります 3.3 RTC 制御 (1) RTC.h RTCの操作関数とRTC 設定の構造体を定義しています RTCはバイナリモードで使います union U_caldr{ カレンダをアプリ用と関数内部用 16bitsで定義します struct St_RTC Sys_RTC; アプリ用: 年月日時分秒でアクセスできます struct St_Caldr16 main_ca16; 関数内部用レジスタ16bits 表現 ** 補足 :MSP430はリトルエンテァンなのでSt_RTCの8bits 表現ではメモリ先頭側に16bitsの下位 8bitsが配置されますアクセスを間違わないようにunionとstructを組み合わせてシンホルアクセスできるようにしています ** デバッガのvariable 表示画面で decimalにして内容確認できます (2) RTC_driver.c RTC 制御ドライバ ( 関数と ISR) システムカレンダ (RTC 入力エリア ) 格納領域は不揮発メモリ (FRAM) の InfoA に割り当てています #pragma DATA_SECTION ( S_Ca16,".infoA") struct St_Caldr16 S_Ca16; void Get_HwRTC(union U_caldr* savertc); reset 後 RTC hold 中にRTCレジスタからカレンダを読み出しカレンダ保存メモリに記録しますデバッグ用 LPM3.5 wake-upでは使用できません void Get_Scaldr(union U_caldr* caldr); (RTCではなく!RTC_driver 内部の ) システムカレンダをユーザカレンダに読み出します void Get_ClipRTC(union U_caldr* caldr); RTCRDY 割込と同期して RTCからカレンダを取り込みシステムカレンダとユーザカレンダに書きます void Set_RTC(const union U_caldr* caldr); RTCに初期値をsetします RTCHOLDとなりRel_RTC() でRTCは動作開始します Rev02 修正 void Rel_RTChold(void); RTCのHoldを解除して動作させます Rev02 追加 void Enable_RTC(const uint8_t En_bit, uint8_t Ifgclear); RTC 割り込みenableします Ifgclear=0はRTCのIFGをクリアーします (LPM3.5 用 ) Rev02 修正 void clear_locklpm5(void); Enable_RTC(interrupt-enable+hold 解除 ) の直後に呼びますこれによりRTC 内部で保持されていた割り込み要因がレジスタに反映されます LPMx.5からwake-upしたケースでは必須です void Set_RTCalarm(struct St_Alarm* I_alarm); RTCアラーム時刻を設定します本件では未使用ですが X 時 Y 分にwakeupする場合などに使えます void Renew_RTCalarm(int Plus_minute); 4

5 次のRTCアラーム分を設定します本件では毎 5 分 alarm(plus_minute=5) を設定しています内部の設定計算 : ( 現在のシステムカレンダの分 /Plus_minute +1)* Plus_minute uint8_t Read_RTCstatus(); 現在のRTCイベント状態を読み出しますデバッグ用です Rev02 追加 uint8_t Check_RTCevent(uint8_t RTC_flag); RTCイベント( アラーム OSCフォルトタイムイベント ) の有無を通知します 3.4 ADC 制御 (1) ADCtemp_driver.h 温度測定 (ADC10B TimerA0 DMA0) の関数と測定 & 記録を指定する構造体を定義しています struct Struct_temp 温度測定の条件を指定: 間隔測定回数保存領域 struct St_SVdata 保存領域(FRAM): 温度計算パラメータと統計処理用変数シンボル (MAX,MIN,max,min,ave) でアクセスできます (1) ADCtemp_driver.c int8_t Get_TLVtemp( const struct Struct_temp *St_temp ); TLVから温度測定キャリブレーションデータを取り込み struct St_SVdataに保存します TLV 内容がないと return!=0 で戻ります void ADC_start( const struct Struct_temp *St_temp ); ADC10を使い温度センサーからデータを( 指定の回数間隔 ) 取り込み指定バッファに格納します void Calc_temp( const struct Struct_temp *St_temp ); 指定バッファのデータを温度換算して max,min,ave と MAX,MIN を求め St_SVdata に格納します 3.5 UART 制御デバッグ用に Tera-Term に各種情報を表示します表示情報は sprintf() の桁指定なしで編集しています実際のシステムデバッグ補助としても利用ができます (1) UART_driver.h UART 経由でPCに表示する関数とその構造体を定義しています struct St_setUART UART 設定用 SMCLK ベースに 9600bps,8N1 設定を定義 struct St_UART UART 入出力用バッファを指定 ( アドレスサイズ ) サイズチェックはしていないのでアプリケーション責任です (2) UART_driver.c void UART_start( const struct St_setUART* setuart ); UARTの設定をしてRedyにします void UART_stop( void ); UARTを停止して disableにします出力中ならば完了まで待ち (loop) ます void UART_send_WAIT( const struct St_UART *senduart ); UARTに出力しますストップコードは0x00です void UART_recv_WAIT( struct St_UART *recvuart ); 未使用ストップコードは NL(New Line) です 5

6 3.6 IO 関数の留意事項温度測定の ADC_start は測定完了 (DMA 完了 ) を LPM4 で待ち合わせます RTC 時刻読み込みの Get_ClipRTC は RTCRDY を LPM4 で待ち合わせます特に ADC_start 処理中の LPM4wait を他の割り込みが解除すると正しい測定結果が得られません 4 main() の構造 4.1 定数と変数 1) UART #define UART_dump UART 経由で Tera-Term への表示を有効にします setuart SMCLK=1MHz で 9600bps にする設定値です SMCLK にあわせて変更が必要 2) クロック St_Sclk DCO 周波数設定は DCO_MHz <-Msub.h で定義 ACLK=XT1 MCLK=DCO,SMCLK=DC/8 3) RTC カレンダ Caldr ユーザカレンダイベント発生時刻をシステムカレンダからコピーしてアプリケーションが利用します役割はシステムカレンダはどんどん更新されかつ RTC の更新と衝突するのを回避するためです Init_Caldr 初期設定するカレンダです Enbit active 中に RTC 割込 enable する bit を指定します LED8 点滅に利用 Enbit_35 LPM3.5 wait から wake-up のため RTC alarm OSC-fault を enable にします 4) ADC SVdata InfoA(FRAM) に保存する温度補正データや MAX,MIN データの領域です ADCbuf ADC の入力データ格納領域です St_temp ADC 測定の間隔 ( 秒 ) と上記データ領域を指定します 4.2 main の処理詳細はソースコードを見てくださいポイントのみ説明します 1) LED LED8 start wake-up 時に3 回点滅します active 中の温度測定期間中は1 秒間隔で点滅します LPM3.5wait では点滅しません LED7 ADC 測定中に点灯します 6

7 2) 初期スタートと LPM3.5 wake-up BOR での初期設定 TLV データは初期スタート時に FRAM に格納します wake-up の時は FRAM 内容を使います XT1 の設定と発振確認数 ms*n(max200) 回チェックして OK なら N を戻します NG は-1 が戻ります DCO を設定します XT1 DCO がエラーの場合はそこで loop します 3) Reset 要因に対応した RTC 設定 RSTIV=8(wake-up BOR) RTC を継続利用します RST 起動の時は SWBOR を発生して初期スタートしますそれ以外初期スタートとしてカレンダ(Init_Caldr) で RTC 初期設定します 4) RTC 割込のチェック RTC の現在カレンダをユーザカレンダに取り込みます RTC アラームのとき 00 分ユーザカレンダ( 年月日時分秒 ) を表示現在までの温度 MAX MIN を表示毎 5 分 RTC alarm 時分を表示してから ADC を動作させ 10s 間隔 *6data で測定します測定後に max, min, ave を計算して表示し次の RTC alarm を設定 ( 毎 5 分間隔 ) します RTC フォルトのとき RTC_fault と表示して動作は継続します 5) LPM3.5 で wait PIO を初期状態 ( 入力 pull-down) XT1 を off RTC alarm 発振 fault の割り込み許可して LPM3.5 で wait します 6) デモシステムの補足デバッグ用にレジスタ内容を確認するため冗長部分がかなり多くなっています流用する場合は必要な main 部分と IO 関数を切り出してください LPM3.5 wait に入るとき PIO 機能は止めています PIO 割り込み (wake-up) を使用する場合は main 末尾の reset_pio() の修正が必要です 5 Tips( 情報 ) 1) CCSv5 の設定下記の 2) を除き CCSv5 の初期設定のままで build しています 2) CCSv5 の変数初期化を止める方法自分で生成したプロジェクトに移植する場合はリンカー起動 option として zero_init=off と追加する必要がありますこれをしないと変数は ( たとえ FRAM に置いても )0クリアーされます具体的な設定方法は該当 project について下記操作をして Properties->Build->MSP430 Linker ->Summary of Flags set-> Set Additional Flags 表示されたウインドウに zero_init=off を書き込んで OK で設定できます間違ったらもう一度ウインドウ表示させて修正します 7

8 初期値なしの全ての変数が初期化されなくなりますので初期化必要な変数は初期値を指定する必要があることに留意してください 3) 固定値固定値は const 宣言することで.const section(fram) に配置され RAM を使いませんこれにより RAM の節約と初期化時間短縮ができます 4) 温度換算計算式 27~28 程度の室温を測定する場合ユーザガイド SLAU272B Temperature Sensor Calibration の式の (ADCraw ADC15T30) この差分がかなり小さくなるので計算精度を上げるために ADC15T85 を起点にするように計算式を変形しています ADCtemp_driver.c の Calc_temp() を見てください 5) FRAM 保存領域の変更このデモシステムでは FRAM の InfoA 領域に保存データを設けましたが FRAM の main memory 領域に設けることもできます具体的な変更例は下記です 1 変数領域を main の FRAM:read write group に追加します下記の Sdata です GROUP(READ_WRITE_MEMORY): ALIGN(0x0200) RUN_START(fram_rw_start) { Sdata : {} /* save data area */ 追加.cio : {} /* C I/O BUFFER */.sysmem : {} /* DYNAMIC MEMORY ALLOCATION AREA */ } 2 データを保存する FRAM 領域を Sdata と指定します #pragma DATA_SECTION ( SVdata,"Sdata") 指定変更 //#pragma DATA_SECTION ( SVdata,".infoA") struct St_SVdata SVdata; ただし program load 時に CCSv5 が main memory 領域を erase しますのでその時に 0xFF で初期化されます以上 8

RTC_STM32F4 の説明 2013/10/20 STM32F4 内蔵 RTC の日付時刻の設定および読み込みを行うプログラムです UART2( 非同期シリアル通信ポート 2) を使用して RTC の設定および読み込みを行います無料の開発ツール Atollic TrueSTUDIO for

RTC_STM32F4 の説明 2013/10/20 STM32F4 内蔵 RTC の日付時刻の設定および読み込みを行うプログラムです UART2( 非同期シリアル通信ポート 2) を使用して RTC の設定および読み込みを行います無料の開発ツール Atollic TrueSTUDIO for ARM Lite 4.2.0 で作成した STM32F4 Discovery 基板用のプロジェクトです