1 6 2 HAMANA HAMANA HAMANA
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- ただきよ さかわ
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1 2005 ATmega8L 2ADT
2 1 6 2 HAMANA HAMANA HAMANA HAMANA minisd CMOS ATMEL ATmega8L ATmega8L ATmega8L AVR ALU(Arithmetic and Logic Unit) ATmega8L SRAM EEPROM ATmega8L / SPI( )
3 Cdc: COUNTER: ATmega8L CAD EAGLE EAGLE LED
4 IC GCC AVR-Libc GNU Binutils minisd minisd SD SD MMC CRC ATmega8L SPI SPCR(SPI Control Register) SPSR(SPI Status Register) SPDR(SPI Data Registor) minisd Makefile CS Low CMD0(CRC ) (0x01) CMD (0x01) x00 CMD (0x00)
5
6 1 HAMANA- 2 ATMEL ATmega8L!#"$" % "&'() 1:
7 2 HAMANA 2.1 HAMANA 2.2 HAMANA-1 HAMANA- 1 GPS ( ) 2: HAMANA HAMANA H8 H8 2.3 HAMANA-2 SH HAMANA-2 HAMANA-1 HAMANA-1 GCC H8/OS HOS OS H8/OS 2.4 HAMANA HAMANA-2 GPS CMOS ATMEL ATmega8L PIC PIC Microchip Technology IC DIP IC PIC A/D PWM USART SDCC 7
8 EEPROM GPS 3. GPS 2.GPS DC/DC GPS 100m 4: : HAMANA-1 SH SH Triscend PWM 12 GCC 5: HAMANA-2 AVR AVR ATMEL ATmega8L 1 GCC ) minisd minisd minisd minisd SD SD SD HAMANA-1 EEPROM GPS (SDA) HAMANA- SD 2 CMOS minisd ( 6) 3 MMC 6 minisd SD SD MMC( 8
9 6: minisd CMOS HAMANA M HAMANA-2 HAMANA-1 GPS GPS GPS 9
10 3 ATMEL ATmega8L 3.1 ATmega8L ATmega8L 8k 512 EEPROM 1k SRAM / USART 2 6(PDIP) 8(TQFP QFN/MLF) 10 A/D SPI 5 SRAM / SPI ( ) A/D A/D A/D CPU / ATmega8L ATMEL (ISP) SPI AVR 8 RISC CPU ATMEL ATmega8 ATmega8 AVR C 7 VCC GND PB7 PB0 B 8 PC5 PC0 C 7 PC6/RESET RSTD ISBL (0) PC6 I/O RSTD ISBL (1) PC6 PD7 PD0 D 8 D ATmega8L AVCC AVCC ADC7 6 C(3 0) A/D ( ) AVEF AVEF A/D ( ) ADC7 6 TQFP QFN/MLF ADC7 ADC6 A/D 3.2 ATmega8L ATmega8L ATmega8L 10
11 (INT1)PD3 (TO)PD4 GND VCC GND VCC (XTAL1/TOSC1)PB6 (XTAL2/TOSC2)PB PD2(INT0) PD1(TXD) PD0(RXD) PC6(RESET) PC5(ADC5/SCL) PC4(ADC4/SDA) PC3(ADC3) PC2(ADC2) PC1(ADC1) PC0(ADC0) ADC7 GND AREF ADC6 AVCC PB5(SCK) ) ( ) 3.3 AVR (T1)PD5 (AIN0)PD6 (AIN1)PD7 (ICP1)PB0 (0C1A)PB1 (SS/0C1B)PB2 (MOSI/0C2)PB3 (MISO)PB4 ATmega8L AVR AVR 8 7: ATmega8L IC ATmega8L 8MHz 8MHz AVR CPU ATmega8L 3.3V 3.3V FPGA 5V 5V 3.3V TA48M033F 3 3 GND GND +3.3V 0.65V 3 ( & 9: AVR SRAM 11
12 (ROM) 16 AVR CPU (RAM) 8 (AND NOT OR XOR) ALU AVR 32 10: AVR 1 AVR AVR AVR ( ) ALU(Arithmetic and Logic Unit) ALU CPU ALU ( ) ( ) ( ) ( ) ( 11 ) 12
13 T1 T2 T3 T4! "$#%&')(* +, -/.$021)321$41 ALU "!"#$% ): <;2= 9 >2?9@$A 13: ALU 11: AVR 12 1MHz 1MIPS(1MIPS ) T1 T2 T3 T : ALU 2 ALU 3.4 ATmega8L ATmega8L AVR 2 ATmega8L EEPROM / ATmega8L 8K SRAM SRAM ( ) 1 0 SRAM 1 4 ROM RAM ATmega8L SRAM I/O 1024 SRAM 13
14 3.4.3 EEPROM EEPROM 1 ATmega8L 512 EEPROM 100,000 minisd EEPROM 3.5 ATmega8L ATmega8L / Low High SPI( ) ( SPI) ATmega8L SPI 3 / LSB/MSB 7 14
15 (CK/2) SPI SPI SPI SPI 4 (SCK MISO MOSI SS) GND SPI SPDR MISO(Master in Slave Out) MOSI(Master Out Slave In) SCK SS SS High SS High SPI SCK/MISO/MOSI Low SPI 1 / 14 1: SPI SCK PB5 DDR MISO PB4 DDR MOSI PB3 DDR SS PB2 DDR MSB LSB MSB LSB 8 MISO MISO 8 MOSI SCK MOSI SCK SS SS VCC GND 14: SPI / 15
16 / / 4 8bit Data Bus $+)&%$ /,- 5&6&7!"0$&% SPI4 #:; %0<=!#"$&% ALU '&()*,-G0HI ')&% SRAM C0D&EF C0D&EF EEPROM C0D&EF 4 n 8: AVR 16
17 4 4.1 HAMANA-1 GPS GPS GPS ( ) 20m GPS GPS GPS 4.2 AnalogDevices ADXL210AE 15 3V to 5.25V ADXL210AE 10g m m m g 2.91g 3g ADXL210AE V RC ( 16) T2 T1 Cx Vdd Xfilt SELF-TEST Cdc X SENSOR OSCILLATOR Y SENSOR DEMOD ADXL210AE DEMOD Rfilt 32kR Rfilt 32kR Yfilt ANALOG TO DUTY CYCLE (ADC) T2 Xout Yout COUNTER 16: g=(t1/t2-0.5)/4% 0g=50%Duty Cycle COM Cy Rset 15: ADXL210AE T2 Rset 0.5mS 10mS 2 T2 Rset 17
18 2: T2 T2[mS] Rset[k ] ADXL210AE 5mm 5mm 2mm COUNTER: ATMEL 8bit ATmega8L 3.6mA 1.0mA 0.5 A ( 4MHz 3V 25 ) 2.7V 5.5V 0Hz 8MHz 18 17: ADXL210AE 18: mega8l AVR 3.3V ADXL210AE 3.0V Cdc: f 2f fs f=22.05khz fs=44.1khz ( ) 2f 2f( ) 18
19 4.7.2 ADXL210E AVR 1 High ADXL210E g 1 T2 Rset 0.5mS 10mS g ATmega8L 4MHz ADXL210AE mS mS 0.04mS g = ( T 1 0.5)/4 (1) T 2 T2 T2 10mS g T1 g = ( T 1 0.5)/4 (2) 0.01 T 1 = ((0.04g + 0.5)0.01 (3) g 1 10 ( 3) 3: g T1 g T1 [ms] 1g 5.4 2g 5.8 3g 6.2 4g 6.6 5g 7.0 6g 7.4 7g 7.8 8g 8.2 9g g 9.0 1g 0.4mS g 1 0.4mS 19: mS mS 1 (10mS) 1/250 1/10 1 1/ mS = 250, 000 (4) 1 250,000 MEGA8L , = 500, 000[Hz] = 500[kHz] (5) 500kHz 500kHz
20 High Low 1 High /n(n ) 4MHz 200ms 200ms=5Hz 4MHz/5Hz=8000,000Hz (1/8/64/256/1024) 8 16 / AVR ATmega8L / 200ms 1/1024 4M Hz/1024/5Hz = (6) 1/256 4M Hz/256/5Hz = 3125 (7) 16 1/ MHz 200ms 1/ = (8) 20
21 5 ATmega8L 21: 20 ( ) 20: HAMANA-1 ( ) HAMANA-2 ATmega8L ( ) 5.1 EAGLE OHP 1. EAGLE / ( ) 21
22 ( ) UHF SHF 5.3 CAD EAGLE CAD EAGLE 2 100mm 80mm CAD EARGLE EARGLE
23 5.3.2 ADXL210E EAGLE?? EAGLE 2 Board EAGLE EAGLE ATmega8L IC 0.79[mm] SWEST ( ) GND 23
24 22: EAGLE EAGLE OHP OHP 3?? 24
25 23: 24: EAGLE ( ) 4:
26 26: 25: 24 ( ) : EAGLE EAGLE CAD EAGLE 26
27 5.12 実装するデバイスについて ここでは AVR マイコンのテスト基板において実装す るデバイスについて述べる 大部分は ATMEL AT- mega8l の概要 の章の ATmega8L の周辺デバイス に示してある ここでは追加実装したデバイスのみ示 す また デバイスを実装した基板を図 に示す 図 28: エッチング液による不要銅部分の除去 フィルムの重ね間違い フィルムのずれを調整して接着する工程では 双方の フィルムの本来重ねるべき逆の面を重ねてしまい 鏡に 映した様な基板ができてしまった 発覚したのは部品実 装の段階で 簡単なミスなのであるが 大幅に時間を無 図 29: デバイスを実装したテスト基板 (電源変換実装面) 駄にしてしまった 基板に対する現像用薬品の直接投与 現像液によって不要な部分の感光剤を除去する工程で は何枚も基板を現像液に漬けていると段々と化学変化 が起きなくなり 現像液は最終的に飽和に向かってしま う そこでで直接現像液の基となる薬品を直接トレーに振 り巻いてしまった その際 多少基板の上にもその薬品 が直接降り掛かってしまい 掛かったパターンの周辺は 紫外線を照射したしないに係わらず広範囲に渡り除去 されてしまった エッチング工程における回路の侵食 図 30: デバイスを実装したテスト基板 (マイコン実装面) また エッチングの工程では回路と回路の間の銅の溶 け残りを除去するために 必要以上エッチング液に漬け てしまったことが挙げられる 長時間エッチング液に漬 けておくことで 溶け残りを除去することはできたので あるが 本来溶けることの無い回路部分がどんどん侵蝕 LED LED は ATmega8L にプログラムをダウンロードして されていってしまい よって回路の信用度が落ちてしま テストを行う際 簡単なレスポンスを可視化して即事確 う結果となった 認できるようするために実装した LED のグランド は あらかじめ本体回路のグランド と接続してあるために 27
28 EAGLE EAGLE IC IC IC IC
29 6 AVR AVR ATmega8L FPGA /SPI Linux ( 31 ) gcc-core GNU Compiler Collection(GCC) 31: avr-libc AVR Libc binutils GNU Binutils 6.1 Linux ATmega8L ( ) 1. ( ) GCC GCC GNU UNIX OS C C++ GNU Compiler Collection AVR-Libc AVR Libc Atmel AVR 8bitRISC C ( ) 29
30 6.2.3 GNU Binutils Binutils 6.3 AVR AVR AVR SPI PC FPGA ATmega8L SCK RS232C MISO! /SPI " #$ MOSI % &'( 32: SS 1. GNU Binutils./configure target=avr prefix= make make install 2. GCC./configure target=avr prefix= enable-languages= c,c++ make make install 3. AVR-Libc./configure target=avr prefix= make make install target=target TARGET prefix=prefix PREFIX enable-languages=name NAME : (PC ) ATmega8L FPGA PC RS232C ATmega8L SPI FPGA /SPI 32 ( (PC ) 33 ) 30
31 7 minisd minisd ATmega8L (SPI) SPI 7.1 minisd 9 SPI SD SD MMC 35 minisd minisd SD SD MMC( ) MMC SD SD SD (SDA) MMC MMC (MMCA) ( ) MMC 7.2 SD SD 34 MMC (SPI ) 5 MMC : SD SD 7.4 MMC 34: minisd SD MMC MMC 7 SD 31
32 5: MMC SD (SPI ) MMC SD 1 CS Chip Select CS Chip Serect 2 DataIn Data Input DataIn Data Input 3 Vss Vss Vss Vss 4 Vdd Vdd Vdd Vdd 5 CLK Clock CLK Clock 6 Vss Vss Vss Vss 7 DataOut Data Output DataOut Data Output CRC MMC 2 1 (MM) SPI(Serial Peripheral Interface) SPI CRC MMC CRC SPI SPI CLK DataIn MMC DataOut CS 4 DataIn 16 CRC DataOut SPI MMC MMC SPI 20MHz MMC 3 MMC SPI MMC MMC MMC FTL MTD 32
33 MMC CRC CMD SPI 38 4 MSB ! 513 $&% 2 " # 16 ' ( CRC ) *& 1 +,.-0/& Out of Range Card ECC Failed CC Error Error 38: SPI CMD ARG1 (MSB) ARG1 ARG1 ARG1 (LSB) CRC 1 1 CRC : MMC SPI Status Status CRC 37: SPI MMC MMC MMC CMD0 CS Low SPI MMC MMC SPI SPI SPI CMD1 0x01 CMD1 0x00 ( 39 ) 1. MMC CS Low CMD0(CRC ) 4. (0x01) 5. CMD1 6. (0x01) 7. 0x00 CMD1 33
34 8. (0x00) 9. START 74 CS Low SPDR SPI SPSR SPIF (SPCR bit- SPIE) SPI CMD0 CMD1 response = 0x00 END response = 0x minisd 39: 7.6 ATmega8L SPI minisd ATmega8L minisd SPI ATmega8L SPI SPCR(SPI Control Register) SPCR SPI SPSR(SPI Status Register) SPSR SPDR(SPI Data Registor) SPDR minisd MMC MMC MMCA Makefile make Makefile Makefile ( ) //Makefile TARGET = minisd func HEADER =../HEADER FILE/*.h MCU = atmega8 CC = avr-gcc CFLAGS = -Wall 34
35 6: SPCR bit 7 SPIE SPI 6 SPE SPI 5 DORD Data Order (0 MSB /1 LSB ) 4 MSTR / (0 /1 ) 3 CPCL SCK (0 SCK High/0 Low) 2 CPHA SCK (0 SCK /1 ) 1 0 SPR1-0 (00 f/4 01 f/16 10 f/64 11 f/128) 7: SPSR bit 7 SPIF SPI 6 WCOL ( SPDR ) SPI2X OBJC = avr-objcopy HEXBIN =../hex-bin DATE = date +%y%m%d %T I/O NomalFunc.h spi func.h SPI SPCR minisd C 40 minisd 7.8 SPI ( 41) CS Low CMD0(CRC ) CS Low CRC CMD0 35
36 41: 80 ( 42) (0x01) CMD0 8 CMD0 0x01 0x01 ( 43) CMD1 CMD0 CMD (0x01) CMD0 8 CMD1 0x x00 CMD1 CMD1 0x01 CMD (0x00) CMD1 0x00 0x00 ( 44) minisd minisd CMD1 (1ms) 36
37 42: CMD0(CRC ) minisd CMD1 0x ( 8 ) 37
38 43: CMD0 0x01 44: CMD1 0x00 38
39 45: minisd ( ) 46: minisd ( ) 39
40 47: 0x05 40
41 8 HAMANA-2 ATmega8L minisd START 74 CS CS High Low CMD0 CMD1 response = 0x01 response none response none response = 0x01 CMD1 response none response = 0x01 response = 0x01 response = 0x00 CS High END 40: 41
42 minisd 9 HAMANA- 2 [1] GPS [2] [3] TECHI PC / CQ [4] [5] [6] attlee/avr-jpwiki/wiki.cgi [7] maro/ 42
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