mega16U4.pdf

Transcription

1 特 徴 ATmega6U4, ATmega32U4 6/32Kハ イト 実 装 書 き 込 み 可 能 フラッシュ メモリ USB 制 御 器 付 き Atmel 8 マイクロ コントローラ テ ータシート 高 性 能 低 消 費 AV 8 マイクロ コントローラ 進 化 したISC 構 造 強 力 な3 命 令 ( 多 くは 周 期 で 実 行 ) 32 個 のハ イト 長 汎 用 レシ スタ 完 全 なスタティック 動 作 6MHz 時 6MIPSに 達 する 高 速 動 作 2 周 期 実 行 の 乗 算 命 令 テ ータ メモリと 不 揮 発 性 フ ロク ラム メモリ 実 装 自 己 書 き 換 え 可 能 な6K/32Kハ イト(8K/6K 語 )フラッシュ メモリ 内 蔵.25K/2.5Kハ イトの 内 蔵 SAM 52/Kハ イトのEEPOM 書 き 換 え 回 数 :,/フラッシュ,,/EEPOM テ ータ 保 持 力 : 2 年 /85, 年 /25 個 別 施 錠 を 持 つ 任 意 のフ ート コート 領 域 チッフ 内 フ ート フ ロク ラムによる 実 装 書 き 換 え 真 の 書 き 込 み 中 の 読 み 出 し 動 作 出 荷 時 に 外 部 XTALクロック 使 用 テ ハ イスは 既 定 フ ート ロータ が 予 め 書 き 込 み 済 み ソフトウェア 保 護 用 の 設 定 可 能 な 施 錠 機 能 JTAG (IEEE 49. 準 拠 ) インターフェース JTAG 規 格 に 従 った 境 界 走 査 (Boundary-Scan) 能 力 広 範 囲 な 内 蔵 テ ハ ック 機 能 JTAGインターフェース 経 由 でのフラッシュ EEPOM ヒュース 施 錠 のフ ロク ラミンク 転 送 完 了 での 割 り 込 み 付 きUSB 全 速 (Full-speed)/ 低 速 (Low-speed) 装 置 部 USB 仕 様 改 訂 2.(Universal Serial Bus Specification ev 2.) 完 全 適 合.5Mbpsと2Mbpsまでのテ ータ 転 送 速 度 を 支 援 64ハ イトまでの 制 御 転 送 用 エント ホ イント 大 量 (Bulk), 割 り 込 み(Interrupt), 等 時 (Isochronous) 転 送 と 入 出 力 方 向 が 設 定 可 能 な 6つのエント ホ イント 二 重 ハ ンク 動 作 で256ハ イトまで 設 定 可 能 なエント ホ イント 容 量 完 全 に 独 立 したエント ホ イント メモリ 割 付 用 832ハ イトUSBテ ュアル ホ ートAM(DPAM) 休 止 (Suspend:サスヘ ント )/ 再 開 (esume:リシ ューム) 割 り 込 み USBハ ス リセットでCPUリセット 可 能 全 速 ハ ス 動 作 用 48MHz PLL マイクロ コントローラ 要 求 でのUSBハ ス 接 続 / 切 断 低 速 (Low-speed) 動 作 に 対 するクリスタルなし 動 作 内 蔵 周 辺 機 能 USBと 高 速 タイマ 用 チッフ 上 PLL: 32~96MHz 動 作 独 立 した 前 置 分 周 器 比 較 機 能 付 き つの8 タイマ/カウンタ 独 立 した 前 置 分 周 器 比 較 捕 獲 機 能 付 き 2つの6 タイマ/カウンタ PLL(64MHz)と 比 較 機 能 付 き つの 高 速 タイマ/カウンタ 2つの8PWM 2~6 分 解 能 が 設 定 可 能 な4つのPWM 2~ 分 解 能 が 設 定 可 能 な 高 速 動 作 用 の6つのPWM 比 較 出 力 変 調 器 2チャネルの A/D 変 換 器 ( 設 定 可 能 な 利 得 付 き 差 動 チャネル 機 能 ) ハート ウェア 流 れ 制 御 付 きの 設 定 可 能 な 直 列 USAT 主 装 置 / 従 装 置 動 作 SPI 直 列 インターフェース ハ イト 対 応 の2 線 直 列 インターフェース 本 書 は 一 般 の 方 々の 便 宜 のため 有 志 により 作 成 されたもので Atmel 社 とは 無 関 係 であることを 御 承 知 ください しおりの[はじめ に]での 内 容 にご 注 意 ください ev. 7766I-7/25, 7766IJ-8/25

2 設 定 可 能 な 専 用 発 振 器 付 きウォッチト ック タイマ アナロク 比 較 器 ヒ ン 変 化 での 割 り 込 みと 起 動 復 帰 チッフ 上 の 温 度 感 知 器 特 殊 マイクロ コントローラ 機 能 電 源 ONリセット 回 路 と 設 定 可 能 な 低 電 圧 検 出 器 (BOD) 校 正 可 能 な 内 蔵 8MHz 発 振 器 内 蔵 クロック 前 置 分 周 器 とクロック 急 速 切 り 換 え( 内 蔵 C/ 外 部 発 振 器 ) 外 部 及 び 内 部 の 割 り 込 み アイト ル A/D 変 換 雑 音 低 減 ハ ワーセーフ ハ ワータ ウン スタンハ イ 拡 張 スタンハ イの 6つの 低 消 費 動 作 I/Oと 外 囲 器 CMOS 出 力 とLVTTL 入 力 兼 備 の 全 I/O 26の 設 定 可 能 なI/O 44リート TQFP( mm) 44ハ ット QFN(7 7mm) 動 作 電 圧 2.7~5.5V 温 度 範 囲 -4~85 ( 工 業 用 ) 最 大 速 度 8MHz/2.7V ( 全 温 度 範 囲 ) 6MHz/4.5V ( 全 温 度 範 囲 ). ヒ ン 配 置 TQFP QFN 目 印 AVCC GND AEF PF (ADC) PF (ADC) PF4 (ADC4/TCK) PF5 (ADC5/TMS) PF6 (ADC6/TDO) PF7 (ADC7/TDI) GND VCC (INT6/AIN) PE6 UVCC D- D+ UGND UCAP VBUS (SS/PCINT) PB (SCK/PCINT) PB (PDI/MOSI/PCINT2) PB2 (PDO/MISO/PCINT3) PB ( 注 ) PE2 (HWB) PC7 (ICP3/CLKO/OC4A) PC6 (OC3A/OC4A) PB6 (PCINT6/OCB/OC4B/ADC3) PB5 (PCINT5/OCA/OC4B/ADC2) PB4 (PCINT4/ADC) PD7 (T/OC4D/ADC) PD6 (T/OC4D/ADC9) PD4 (ICP/ADC8) AVCC GND (OCA/OCC/TS/PCINT7) PB7 ESET VCC GND XTAL2 XTAL (OCB/SCL/INT) PD (SDA/INT) PD (XD/INT2) PD2 (TXD/INT3) PD3 (XCK/CTS) PD5 ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 2

3 2. 概 要 ATmega6U4/32U4はAV 強 化 ISC 構 造 の 低 消 費 CMOS 8 マイクロ コントローラです 周 期 で 実 行 する 強 力 な 命 令 はMHzあたり MIPSにも 達 し 実 行 速 度 対 電 力 消 費 の 最 適 化 が 容 易 に 行 えます 2.. 構 成 図 図 2-. 構 成 図 PF7~PF4 PF,PF PC7,PC6 ESET XTAL XTAL2 VCC 温 度 感 知 器 ホ ートF 緩 衝 部 / 駆 動 部 ホ ートC 緩 衝 部 / 駆 動 部 ホ ートF テ ータ レシ スタ ホ ートF 方 向 レシ スタ ホ ートC テ ータ レシ スタ ホ ートC 方 向 レシ スタ GND AVCC AEF A/D 変 換 器 PO BOD リセット 回 路 WDT 用 内 蔵 C 発 振 器 システム クロック 用 発 振 器 JTAG TAP フ ロク ラム カウンタ スタック ホ インタ ウォッチト ック タイマ 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 内 蔵 テ ハ ック 機 能 フ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ SAM MCU 制 御 レシ スタ タイミンク 制 御 境 界 走 査 チェーン 命 令 レシ スタ 汎 用 レシ スタ タイマ/カウンタ フ ロク ラミンク 回 路 命 令 復 号 器 X Y Z 割 り 込 み 制 御 制 御 信 号 線 ALU EEPOM PLL アナロク 比 較 器 - + SPI ステータス レシ スタ USAT 高 速 タイマ/PWM 2 線 直 列 インターフェース USB VBUS D+ 8bit DATA BUS D- ホ ートE テ ータ レシ スタ ホ ートE 方 向 レシ スタ ホ ートB テ ータ レシ スタ ホ ートB 方 向 レシ スタ ホ ートD テ ータ レシ スタ ホ ートD 方 向 レシ スタ USBハ ット 3V 調 整 器 ホ ートE 緩 衝 部 / 駆 動 部 ホ ートB 緩 衝 部 / 駆 動 部 ホ ートD 緩 衝 部 / 駆 動 部 PE6 PE2 PB7~PB PD7~PD UVCC UCAP μf ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 3

4 AVコアは32 個 の 汎 用 作 業 レシ スタと 豊 富 な 命 令 群 を 兼 ね 備 えています 32 個 の 全 レシ スタはALU(Arithmetic Logic Unit)に 直 結 され レシ スタ 間 命 令 はクロック 周 期 で 実 行 されます AV 構 造 は 現 状 のCISC 型 マイクロ コントローラに 対 して 倍 程 度 までの 単 位 処 理 量 向 上 効 果 があります このテ ハ イスは 次 の 特 徴 書 き 込 み 中 読 める 能 力 を 持 つ6K/32Kハ イトの 実 装 書 き 換 え 可 能 なフラッシュ メモリ 52/Kハ イトのEEPOM.25K/2.5Kハ イトのSAM 26 本 の 汎 用 入 出 力 線 (CMOS 出 力 とLVTTL 入 力 ) 32 個 の 汎 用 作 業 レシ スタ 比 較 動 作 やPWMを 持 つ 柔 軟 性 のある3つのタイマ/カウンタ 比 較 動 作 と 調 整 可 能 なPLL 供 給 元 を 持 つつのより 高 速 なタイマ/カウンタ (CTS/TS 流 れ 制 御 信 号 を 含 む) つのUSAT ハ イト 対 応 の2 線 直 列 インターフェース 設 定 可 能 な 増 幅 器 を 持 つ 任 意 選 択 差 動 段 と 校 正 された 温 度 感 知 器 付 き2チャネルの A/D 変 換 器 設 定 可 能 な 内 部 発 振 器 付 きウォッチト ック タイマ SPI 直 列 ホ ート 内 蔵 テ ハ ック とフ ロク ラミンク 機 能 にも 使 用 されるIEEE 標 準 49. 準 拠 JTAG 検 査 インターフェース ソフトウェアで 選 択 できる6つの 低 消 費 動 作 機 能 を 提 供 します アイト ル 動 作 では 動 作 を 停 止 しま すが SAM タイマ/カウンタ SPIホ ート 割 り 込 み 機 能 は 有 効 で 動 作 を 継 続 します ハ ワータ ウン 動 作 ではレシ スタの 内 容 は 保 護 されます が 発 振 器 が 停 止 するため 以 降 のハート ウェア リセットか 外 部 割 り 込 みまで 他 の 全 機 能 を 禁 止 ( 無 効 に)します A/D 変 換 雑 音 低 減 動 作 ではA/D 変 換 中 の 切 り 替 え 雑 音 を 最 小 とするために A/D 変 換 器 を 除 く 全 ての 周 辺 機 能 とCPUを 停 止 します スタンハ イ 動 作 ではクリスタ ル 発 振 子 /セラミック 振 動 子 用 発 振 器 が 動 作 し 一 方 テ ハ イスのその 他 は 休 止 します これは 低 消 費 電 力 と 非 常 に 速 い 起 動 の 組 み 合 わ せを 許 します 本 テ ハ イスはAtmel の 高 密 度 不 揮 発 性 メモリ 技 術 を 使 用 して 製 造 されています 内 蔵 の 実 装 書 き 換 え(ISP) 可 能 なフ ロク ラム 用 フラッシュ メモ リは 規 定 の 不 揮 発 性 メモリ 書 き 込 み 器 SPI 直 列 インターフェース 経 由 AVコア 上 フ ート フ ロク ラムの 実 行 によって 再 書 き 込 みができます フ ート フ ロク ラムは 応 用 領 域 フラッシュ メモリ 内 の 応 用 フ ロク ラムの 読 み 込 みにどのインターフェースでも 使 用 できます フ ート 領 域 フラッシュ メモリ 内 のフ ロク ラムは 真 の 書 き 込 み 中 の 読 み 出 し 可 動 作 により 応 用 領 域 フラッシュ メモリ 更 新 中 も 実 行 を 継 続 します モノリシック チッフ 上 の 実 装 書 き 換 え 可 能 なフラッシュ メモリと 8ISC 型 CPUの 組 み 合 わせによる 本 テ ハ イスは 多 くの 組 み 込 み 制 御 の 応 用 に 対 して 高 度 な 柔 軟 性 と 対 費 用 効 果 をもたらす 強 力 なマイクロ コントローラです ATmega6U4/32U4 AVはCコンハ イラ マクロ アセンフ ラ テ ハ ッカ シミュレータ インサーキット エミューレータ 評 価 キットを 含 む 専 用 のフ ロク ラム 及 び システム 開 発 ツールで 支 援 されます 2.2. ヒ ン 概 要 VCC GND PB7~PB (ホ ートB) PC7,PC6 (ホ ートC) PD7~PD (ホ ートD) PE6,PE2 (ホ ートE) PF7~PF4, PF,PF (ホ ートF) テ シ タル 電 源 ヒ ン ク ラント ヒ ン ホ ートBは( 毎 に 選 択 される) 内 蔵 フ ルアッフ 抵 抗 付 き8 双 方 向 入 出 力 ホ ートです ホ ートB 出 力 緩 衝 部 は 高 い 吐 き 出 しと 吸 い 込 み 両 方 の 能 力 の 対 称 駆 動 特 性 です 入 力 としてフ ルアッフ 抵 抗 が 活 性 ( 有 効 )なら 外 部 的 にLowへ 引 かれたホ ートBヒ ンは 電 流 を 吐 き 出 します リセット 条 件 が 有 効 になるとクロックが 動 いていなくてもホ ートBヒ ンはHi-Zに されます ホ ートBは 他 のホ ートより 優 れた 駆 動 能 力 を 持 ちます( 訳 注 : 該 当 記 述 が 他 にないため 消 し 忘 れかもしれません) ホ ートBは45 頁 で 一 覧 されるように 本 テ ハ イスの 様 々な 特 殊 機 能 も 扱 います ホ ートCは( 毎 に 選 択 される) 内 蔵 フ ルアッフ 抵 抗 付 き8 双 方 向 入 出 力 ホ ートです ホ ートC 出 力 緩 衝 部 は 高 い 吐 き 出 しと 吸 い 込 み 両 方 の 能 力 の 対 称 駆 動 特 性 です 入 力 としてフ ルアッフ 抵 抗 が 活 性 ( 有 効 )なら 外 部 的 にLowへ 引 かれたホ ートCヒ ンは 電 流 を 吐 き 出 します リセット 条 件 が 有 効 になるとクロックが 動 いていなくてもホ ートCヒ ンはHi-Z にされます 製 品 のヒ ン 出 力 には7と6だけが 存 在 します ホ ートCは47 頁 で 一 覧 される 本 テ ハ イスの 様 々な 特 殊 機 能 も 扱 います ホ ートDは( 毎 に 選 択 される) 内 蔵 フ ルアッフ 抵 抗 付 き8 双 方 向 入 出 力 ホ ートです ホ ートD 出 力 緩 衝 部 は 高 い 吐 き 出 しと 吸 い 込 み 両 方 の 能 力 の 対 称 駆 動 特 性 です 入 力 としてフ ルアッフ 抵 抗 が 活 性 ( 有 効 )なら 外 部 的 にLowへ 引 かれたホ ートDヒ ンは 電 流 を 吐 き 出 します リセット 条 件 が 有 効 になるとクロックが 動 いていなくてもホ ートDヒ ンはHi-Z にされます ホ ートDは48 頁 で 一 覧 されるATmega6U4/32U4の 様 々な 特 殊 機 能 も 扱 います ホ ートEは( 毎 に 選 択 される) 内 蔵 フ ルアッフ 抵 抗 付 き8 双 方 向 入 出 力 ホ ートです ホ ートE 出 力 緩 衝 部 は 高 い 吐 き 出 しと 吸 い 込 み 両 方 の 能 力 の 対 称 駆 動 特 性 です 入 力 としてフ ルアッフ 抵 抗 が 活 性 ( 有 効 )なら 外 部 的 にLowへ 引 かれたホ ートEヒ ンは 電 流 を 吐 き 出 します リセット 条 件 が 有 効 になるとクロックが 動 いていなくてもホ ートEヒ ンはHi-Zに されます 製 品 のヒ ン 出 力 には6と2だけが 存 在 します ホ ートEは5 頁 で 一 覧 されるATmega6U4/32U4の 様 々な 特 殊 機 能 も 扱 います ホ ートFはA/D 変 換 器 へのアナロク 入 力 として 扱 います A/D 変 換 器 が 使 用 されない 場 合 ホ ートFは8 双 方 向 入 出 力 ホ ートとしても 扱 います ホ ート ヒ ンは( 毎 に 選 択 される) 内 蔵 フ ルアッフ 抵 抗 を 提 供 できます ホ ートF 出 力 緩 衝 部 は 高 い 吐 き 出 しと 吸 い 込 み 両 方 の 能 力 の 対 称 駆 動 特 性 です 入 力 としてフ ルアッフ 抵 抗 が 活 性 ( 有 効 )ならば 外 部 的 にLowへ 引 かれたホ ートFヒ ンは 電 流 を 吐 き 出 しま す リセット 条 件 が 有 効 になるとクロックが 動 いていなくてもホ ートFヒ ンはHi-Zにされます 製 品 のヒ ン 出 力 には3と2が 存 在 しません ホ ートFはJTAGインターフェース 機 能 も 扱 います JTAGインターフェースが 許 可 されると リセットが 起 きてもPF7(TDI) PF5 (TMS) PF4(TCK)ヒ ンのフ ルアッフ 抵 抗 は 活 性 ( 有 効 )にされます ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 4

5 D D UGND UVCC UCAP VBUS ESET XTAL XTAL AVCC AEF USB 全 速 (Full-speed)/ 低 速 (Low-speed) 負 極 性 テ ータ 上 側 ホ ート 22Ω 直 列 抵 抗 でUSBコネクタD-ヒ ンに 接 続 される べきです USB 全 速 (Full-speed)/ 低 速 (Low-speed) 正 極 性 テ ータ 上 側 ホ ート 22Ω 直 列 抵 抗 でUSBコネクタD+ヒ ンに 接 続 される べきです USBハ ット ク ラント USBハ ット 用 内 蔵 電 圧 調 整 器 の 供 給 電 圧 入 力 USBハ ット 用 内 蔵 電 圧 調 整 器 の 供 給 電 圧 出 力 外 部 コンテ ンサ(μF)に 接 続 されるべきです USB VBUS 監 視 入 力 リセット 入 力 最 小 ハ ルス 幅 より 長 いこのヒ ンのLowレヘ ルは クロックが 動 いていなくてもリセットを 生 成 します 最 小 ハ ルス 幅 は249 頁 の 表 29-3.で 与 えられます より 短 いハ ルスはリセットの 生 成 が 保 証 されません 発 振 器 反 転 増 幅 器 への 入 力 と 内 部 クロック 操 作 回 路 への 入 力 発 振 器 反 転 増 幅 器 からの 出 力 AVCCはホ ートFとA/D 変 換 器 用 供 給 電 圧 ( 電 源 )ヒ ンです 例 えA/D 変 換 が 使 用 されなくても 外 部 的 にVCCへ 接 続 されるべきです A/D 変 換 が 使 用 される 場 合 VCCから 低 域 通 過 濾 波 器 を 通 して 接 続 されるべきです AEFはA/D 変 換 器 用 アナロク 基 準 ( 電 圧 )ヒ ンです 3. 諸 注 意 3.. お 断 り 本 テ ータシート 内 で 示 された 代 表 値 はシミュレーションと 同 じ 製 法 技 術 で 製 造 された 他 のAVマイクロ コントローラの 特 性 を 基 にしています Minと Max 値 はテ ハ イスの 特 性 が 記 載 された 後 に 利 用 可 能 になります 3.2. 資 料 包 括 的 なテ ータシート 応 用 記 述 開 発 ツール 群 は ウンロート で 利 用 可 能 です 3.3. コート 例 この 資 料 はテ ハ イスの 様 々な 部 分 の 使 用 法 を 手 短 に 示 す 簡 単 なコート 例 を 含 みます これらのコート 例 はアセンフ ルまたはコンハ イルに 先 立 ってテ ハ イス 定 義 ヘッタ ファイルがインクルート されると 仮 定 します 全 てのCコンハ イラ 製 造 業 者 がヘッタ ファイル 内 に 定 義 を 含 めるとは 限 らず またCでの 割 り 込 みの 扱 いがコンハ イラに 依 存 することに 注 意 してください より 多 くの 詳 細 についてはCコンハ イラの 資 料 で 確 認 し てください これらのコート 例 はアセンフ ルまたはコンハ イルに 先 立 ってテ ハ イス 定 義 ファイルがインクルート されることが 前 提 です 拡 張 I/O 領 域 に 配 置 した I/Oレシ スタに 対 し IN, OUT, SBIS, SBIC, CBI, SBI 命 令 は 拡 張 I/O 領 域 へのアクセスを 許 す 命 令 に 置 き 換 えられなければなりません 代 表 的 にはSBS, SBC, SB, CB 命 令 と 組 み 合 わせたLDS, STS 命 令 です 3.4. テ ータ 保 持 力 信 頼 性 証 明 結 果 はテ ータ 保 持 誤 り 率 の 反 映 を 示 し 2 年 以 上 /85 または 年 以 上 /25 でPPMよりずっと 小 さな 値 です ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 5

6 4. AV CPU コア 4.. 序 説 ここでは 一 般 的 なAVコア 構 造 について 説 明 します このCPUコアの 主 な 機 能 は 正 しいフ ロク ラム 実 行 を 保 証 することです 従 ってCPU はメモリ アクセス 計 算 実 行 周 辺 制 御 割 り 込 み 操 作 ができなければなりません 4.2. 構 造 概 要 最 大 効 率 と 平 行 処 理 のため AVはフ ロク ラムとテ ータに 対 してメモリ とハ スを 分 離 するハーハ ート 構 造 を 使 用 します フ ロク ラム メモリ 内 の 命 令 は 単 一 段 のハ イフ ラインで 実 行 されます 命 令 の 実 行 中 に 次 の 命 令 がフ ロク ラム メモリから 事 前 取 得 されます この 概 念 は 全 部 のク ロック 周 期 で 命 令 実 行 を 可 能 にします フ ロク ラム メモリは 実 装 書 き 換 え 可 能 なフラッシュ メモリです 高 速 レシ スタ ファイルはクロック 周 期 アクセスの32 個 の8 長 汎 用 レシ スタ を 含 みます これはクロック 周 期 ALU(Arithmetic Logic Unit) 操 作 を 許 します 代 表 的 なALU 操 作 では2つのオヘ ラント がレシ スタ ファイルか らの 出 力 で クロック 周 期 内 でその 操 作 が 実 行 され その 結 果 がレ シ スタ ファイルに 書 き 戻 されます 32 個 中 の6つのレシ スタは 効 率 的 なアト レス 計 算 ができるテ ータ 空 間 ア ト レス 指 定 用 に 3つの6 長 間 接 アト レス ホ インタ 用 レシ スタとして 使 用 されます これらアト レス ホ インタのつはフ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ 内 の 定 数 表 参 照 用 アト レス ホ インタとしても 使 用 できます これら6 長 付 加 機 能 レシ スタはX,Y,Zレシ スタで 本 項 内 で 後 述 されます ALUはレシ スタ 間 またはレシ スタと 定 数 間 の 算 術 及 び 論 理 操 作 を 支 援 します 単 一 レシ スタ 操 作 もALUで 実 行 できます 算 術 演 算 操 作 後 操 作 結 果 についての 情 報 を 反 映 するためにステータス レシ スタ(S EG)が 更 新 されます 図 4-. AV MCU 構 造 フ ロク ラム カウンタ フ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ 命 令 レシ スタ 命 令 復 号 器 制 御 信 号 線 間 接 (Indirect)ア ド 直 レ 接 ス 指 定 (Direct)ア ド レ ス 指 定 8-bit Data Bus 状 態 / 制 御 32 8 汎 用 レシ スタ 割 り 込 み 部 フ ロク ラムの 流 れは 条 件 / 無 条 件 分 岐 や 呼 び 出 し 命 令 によって 提 供 され 全 アト レス 空 間 を 直 接 アト レス 指 定 できます AV 命 令 の 多 くは 6 語 (ワート ) 形 式 です 全 てのフ ロク ラム メモリのアト レスは( 訳 注 : 定 数 のみを 除 き)6または32 長 命 令 を 含 みます フ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ 空 間 はフ ート フ ロク ラム 領 域 と 応 用 フ ロク ラム 領 域 の2つに 分 けられます どちらの 領 域 にも 書 き 込 み 禁 止 や 読 み 書 き 防 止 用 の 専 用 施 錠 があります 応 用 フラッシュ メモリ 領 域 内 に 書 き 込 むSPM 命 令 はフ ート フ ロク ラム 領 域 内 に 属 さ( 存 在 し)なけれ ばなりません 割 り 込 みやサフ ルーチン 呼 び 出 し 中 戻 りアト レスを 示 すフ ロク ラム カウンタ(PC)はスタックに 保 存 されます スタックは 一 般 的 なテ ータ 用 SAM 上 に 実 際 には 割 り 当 てられ 従 ってスタック 容 量 は 全 SAM 容 量 とSAM 使 用 量 でのみ 制 限 されます 全 ての 使 用 者 フ ロク ラムはリセット 処 理 ルー チンで(サフ ルーチン 呼 び 出 しや 割 り 込 みが 実 行 される 前 に) スタック ホ インタ(SP)を 初 期 化 しなければなりません SPはI/O 空 間 で 読 み 書 き アクセスが 可 能 です テ ータ 用 SAMはAV 構 造 で 支 援 される5つの 異 なるアト レス 指 定 種 別 を 通 して 容 易 にアクセスできます AV 構 造 に 於 けるメモリ 空 間 は 全 て 直 線 的 な 普 通 のメモリ 配 置 です 柔 軟 な 割 り 込 み 部 にはI/O 空 間 の 各 制 御 レシ スタとステータス レシ スタ(SEG)の 特 別 な 全 割 り 込 み 許 可 (I)があります 全 ての 割 り 込 み は 割 り 込 みヘ クタ 表 に 個 別 の 割 り 込 みヘ クタを 持 ちます 割 り 込 みには 割 り 込 みヘ クタ 表 の 位 置 に 従 う 優 先 順 があります 下 位 側 割 り 込 みヘ クタ アト レスが 高 い 優 先 順 位 です I/Oメモリ 空 間 は 制 御 レシ スタ SPI 他 のI/O 機 能 としてCPU 周 辺 機 能 用 の64アト レスを 含 みます I/Oメモリは 直 接 またはレシ スタ ファイルの 次 のテ ータ 空 間 位 置 $2~$5Fとしてアクセスできます 加 えてATmega6U4/32U4にはST/STS/STDとLD/LDS/LDD 命 令 だけ 使 用 できる SAM 内 の$6~$FFに 拡 張 I/O 空 間 があります 4.3. ALU (Arithmetic Logic Unit) 高 性 能 なAVのALUは32 個 の 全 汎 用 レシ スタとの 直 結 で 動 作 します 汎 用 レシ スタ 間 または 汎 用 レシ スタと 即 値 間 の 演 算 操 作 は 単 一 クロッ ク 周 期 内 で 実 行 されます ALU 操 作 は 算 術 演 算 論 理 演 算 操 作 の3つの 主 な 種 類 に 大 別 されます 符 号 付 きと 符 号 なし 両 方 の 乗 算 と 固 定 小 数 点 形 式 を 支 援 する 乗 算 器 ( 乗 算 命 令 )も 提 供 する 構 造 の 実 装 ( 製 品 )もあります 詳 細 記 述 については 命 令 要 約 項 をご 覧 ください ALU テ ータ 用 SAM EEPOM 汎 用 入 出 力 部 SPI 部 ウォッチト ック タイマ アナロク 比 較 器 周 辺 機 能 部 周 辺 機 能 部 2 ~ 周 辺 機 能 部 n ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 6

7 4.4. ステータス レシ スタ (Status egister) SEG ステータス レシ スタは 最 も 直 前 に 実 行 した 演 算 命 令 の 結 果 についての 情 報 を 含 みます この 情 報 は 条 件 処 理 を 行 うためのフ ロク ラムの 流 れ 変 更 に 使 用 できます ステータス レシ スタは 命 令 一 式 参 考 書 で 詳 述 したように 全 てのALU 操 作 後 更 新 されることに 注 目 してくださ い これは 多 くの 場 合 でそれ 用 の 比 較 命 令 使 用 の 必 要 をなくし 高 速 でより 少 ないコート に 帰 着 します ステータス レシ スタは 割 り 込 み 処 理 ルーチン 移 行 時 の 保 存 と 割 り 込 みからの 復 帰 時 の 回 復 ( 復 帰 )が 自 動 的 に 行 われません これはソフトウェア によって 扱 われなければなりません AVのステータス レシ スタ(SEG)は 次 のように 定 義 されます $3F ($5F) I T H S V N Z C SEG ead/write 7 - I : 全 割 り 込 み 許 可 (Global Interrupt Enable) 全 割 り 込 み 許 可 は 割 り 込 みが 許 可 されるために 設 定 ()されなければなりません そのとき 個 別 割 り 込 み 許 可 制 御 は 独 立 した 制 御 レシ スタで 行 われます 全 割 り 込 み 許 可 が 解 除 ()されると 個 別 割 り 込 み 許 可 設 定 に 拘 らず どの 割 り 込 みも 許 可 されません I は 割 り 込 みが 起 こった 後 にハート ウェアによって 解 除 ()され 後 続 の 割 り 込 みを 許 可 するために ETI 命 令 によって 設 定 ()されま す Iは 命 令 一 式 参 考 書 で 記 述 されるようにSEIやCLI 命 令 で 応 用 (フ ロク ラム)によって 設 定 ()や 解 除 ()もできます 6 - T : 変 数 (Bit Copy Storage) 複 写 命 令 BLD(Bit LoaD)とBST(Bit STore)は 操 作 したの 転 送 元 または 転 送 先 として このTを 使 用 します レシ スタ ファイル のレシ スタからのはBST 命 令 によってTに 複 写 でき TのはBLD 命 令 によってレシ スタ ファイルのレシ スタ 内 のに 複 写 できます 5 - H : ハーフキャリー フラク (Half Carry Flag) ハーフキャリー(H)フラク はいくつかの 算 術 操 作 でのハーフキャリーを 示 します ハーフキャリーはBCD 演 算 に 有 用 です 詳 細 情 報 については 命 令 要 約 記 述 をご 覧 ください 4 - S : 符 号 (Sign Bit, S= N Ex-O V) Sフラク は 常 に 負 (N)フラク と2の 補 数 溢 れ(V)フラク の 排 他 的 論 理 和 です 詳 細 情 報 については 命 令 要 約 記 述 をご 覧 ください 3 - V : 2の 補 数 溢 れフラク (2's Complement Overflow Flag) 2の 補 数 溢 れ(V)フラク は2の 補 数 算 術 演 算 を 支 援 します 詳 細 情 報 については 命 令 要 約 記 述 をご 覧 ください 2 - N : 負 フラク (Negative Flag) 負 (N)フラク は 算 術 及 び 論 理 操 作 での 負 の 結 果 (MSB=)を 示 します 詳 細 情 報 については 命 令 要 約 記 述 をご 覧 ください - Z : セ ロ フラク (Zero Flag) セ ロ(Z)フラク は 算 術 及 び 論 理 操 作 でのセ ロ()の 結 果 を 示 します 詳 細 情 報 については 命 令 要 約 記 述 をご 覧 ください - C : キャリー フラク (Carry Flag) キャリー(C)フラク は 算 術 及 び 論 理 操 作 でのキャリー(またはホ ロー)を 示 します 詳 細 情 報 については 命 令 要 約 記 述 をご 覧 ください ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 7

8 4.5. 汎 用 レシ スタ ファイル このレシ スタ ファイルはAVの 増 強 したISC 命 令 群 用 に 最 適 化 され ています 必 要 な 効 率 と 柔 軟 性 を 達 成 するために 次 の 入 出 力 機 構 がレシ スタ ファイルによって 支 援 されます つの8 出 力 オヘ ラント とつの8の 結 果 入 力 2つの8 出 力 オヘ ラント とつの8の 結 果 入 力 2つの8 出 力 オヘ ラント とつの6の 結 果 入 力 つの6 出 力 オヘ ラント とつの6の 結 果 入 力 図 4-2.はCPU 内 の32 個 の 汎 用 作 業 レシ スタの 構 造 を 示 します レシ スタ ファイルを 操 作 する 殆 どの 命 令 は 全 てのレシ スタに 直 接 アクセス し それらの 殆 どは 単 一 周 期 命 令 です 図 4-2.で 示 されるように 各 レシ スタは 使 用 者 テ ータ 空 間 の 最 初 の32 位 置 へ 直 接 的 に 配 置 することで それらはテ ータ メモリ アト レスも 割 り 当 てられます 例 え 物 理 的 にSAM 位 置 として 実 装 されていなくても X,Y,Zレシ スタ(ホ インタ)がレシ スタ ファイル 内 のどのレシ スタの 指 示 にも 設 定 できるように このメモリ 構 成 は 非 常 に 柔 軟 なレシ スタのアクセスを 提 供 します 図 4-2. AV CPU 汎 用 レシ スタ 構 成 図 7 アト レス $ $ 2 $2 汎 用 レシ スタ ファイル ~ ~ $D $E $F $ $ $A $B $C $D $E $F Xレシ スタ Yレシ スタ Zレシ スタ 下 位 ハ イト 上 位 ハ イト 下 位 ハ イト 上 位 ハ イト 下 位 ハ イト 上 位 ハ イト Xレシ スタ, Yレシ スタ, Zレシ スタ 26~3レシ スタには 通 常 用 途 の 使 用 にいくつかの 追 加 機 能 があります これらのレシ スタはテ ータ 空 間 の 間 接 アト レス 指 定 用 の 6ヒ ッ ト アト レス ホ インタです 3つのX,Y,Z 間 接 アト レス レシ スタは 図 4-3.で 記 載 したように 定 義 されます 種 々のアト レス 指 定 種 別 で これらのアト レス レシ スタは 固 定 変 位 自 動 増 加 自 動 減 少 としての 機 能 を 持 ちます( 詳 細 については 命 令 一 式 参 考 書 をご 覧 ください) 図 4-3. X,Y,Zレシ スタ 構 成 図 5 XH ( 上 位 ) XL ( 下 位 ) X レシ スタ 7 27 ($B) 7 26 ($A) 5 YH ( 上 位 ) YL ( 下 位 ) Y レシ スタ 7 29 ($D) 7 28 ($C) 5 ZH ( 上 位 ) ZL ( 下 位 ) Z レシ スタ 7 3 ($F) 7 3 ($E) 4.6. スタック ホ インタ (Stack Pointer) SPH,SPL (SP) スタックは 主 に 一 時 テ ータの 保 存 局 所 変 数 の 保 存 割 り 込 みとサフ ルーチン 呼 び 出 し 後 の 戻 りアト レスの 保 存 に 使 用 されます スタック ホ インタ レシ スタは 常 にこのスタックの 先 頭 ( 訳 注 : 次 に 使 用 されるべき 位 置 )を 指 し 示 します スタックが 高 位 メモリから 低 位 メモリへ 伸 長 するように 実 行 されることに 注 意 してください これはスタックへのPUSH 命 令 はスタック ホ インタを 減 少 するという 意 味 です スタック ホ インタはサフ ルーチンや 割 り 込 みのスタックが 配 置 されるテ ータSAMのスタック 領 域 を 指 し 示 します テ ータSAM 内 のスタック 空 間 はサフ ルーチン 呼 び 出 しの 実 行 や 割 り 込 みの 許 可 の 何 れにも 先 立 ってフ ロク ラムによって 定 義 されなければなりません スタック ホ インタは$ 以 上 を 指 示 するように 設 定 されなければなりません スタック ホ インタの は 内 蔵 SAMの 最 終 アト レスです スタック ホ インタはPUSH 命 令 でテ ータがスタックに 格 納 されると-され サフ ルーチン 呼 び 出 しや 割 り 込 みで 戻 りアト レスがスタックに 格 納 されると-2されます スタック ホ インタは POP 命 令 でテ ータがスタックから 引 き 出 されると+され サフ ルーチンからの 復 帰 (ET) 命 令 や 割 り 込 みからの 復 帰 (ETI) 命 令 でアト レスがス タックから 引 き 出 されると+2されます AVのスタック ホ インタはI/O 空 間 内 の2つの8 レシ スタとして 実 装 されます 実 際 に 使 用 される 数 は(そのテ ハ イス) 実 装 に 依 存 しま す SPLだけが 必 要 とされる 程 に 小 さいAV 構 造 の 実 装 (テ ハ イス)のテ ータ 空 間 もあることに 注 意 してください その 場 合 SPHレシ スタは 存 在 しません $3E ($5E) ead/write $3D ($5D) ead/write (SP) SP SP9 SP SP7 SP6 SP5 SP4 SP3 SP2 SP SP ( 訳 注 ) 上 記 の は 修 正 漏 れで AMENDの 場 合 はATmega6U4=$5FF,ATmega32U4=$AFFと 思 われます ( 訳 注 ) 原 書 本 位 置 のAMPZ 記 述 は 存 在 しないため 削 除 しました SPH SPL ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 8

9 4.7. 命 令 実 行 タイミンク 本 項 は 命 令 実 行 の 一 般 的 なアクセス タイミンク の 概 念 を 記 述 します AV CPUはチッフ (テ ハ イス) 用 に 選 択 したクロック 元 から 直 接 的 に 生 成 したCPUクロック(clkCPU)によって 駆 動 され ます 内 部 クロック 分 周 は 使 用 されません 図 4-5.はハーハ ート 構 造 と 高 速 アクセス レシ スタ ファイルの 概 念 によって 可 能 とされる 並 列 の 命 令 取 得 と 命 令 実 行 を 示 します これは 機 能 対 費 用 機 能 対 クロック 機 能 対 電 源 部 に 関 する 好 結 果 と 対 応 するMHzあたりMIPS を 達 成 するための 基 本 的 なハ イフ ラインの 概 念 です 図 4-6.はレシ スタ ファイルに 対 する 内 部 タイミンク の 概 念 を 示 します 単 一 クロック 周 期 で2つの レシ スタ オヘ ラント を 使 用 するALU 操 作 が 実 行 され その 結 果 が 転 送 先 レシ スタへ 書 き 戻 されます 図 4-5. 命 令 の 取 得 と 実 行 の 並 列 動 作 CPUクロック clkcpu 初 回 命 令 取 得 初 回 命 令 実 行 / 第 2 命 令 取 得 第 2 命 令 実 行 / 第 3 命 令 取 得 第 3 命 令 実 行 / 第 4 命 令 取 得 図 4-6. 周 期 ALU 命 令 CPUクロック clkcpu 総 合 実 行 時 間 レシ スタ オヘ ラント 取 得 ALU 演 算 実 行 結 果 書 き 戻 し T T2 T3 T4 T T2 T3 T リセットと 割 り 込 みの 扱 い AVは 多 くの 異 なる 割 り 込 み 元 を 提 供 します これらの 割 り 込 みと 独 立 したリセット ヘ クタ 各 々はフ ロク ラム メモリ 空 間 内 に 独 立 したフ ロク ラム ヘ クタを 持 ちます 全 ての 割 り 込 みは 割 り 込 みを 許 可 するために ステータス レシ スタ(SEG)の 全 割 り 込 み 許 可 (I)と 共 に 論 理 が 書 か れなければならない 個 別 の 許 可 を 割 り 当 てられます BLB2またはBLB2 フ ート 施 錠 がフ ロク ラム()されると フ ロク ラム カウンタ 値 によっては 割 り 込 みが 自 動 的 に 禁 止 されるかもしれません この 特 質 はソフトウェア 保 護 を 改 善 します 詳 細 については226 頁 の メモリ フ ロク ラミンク 項 をご 覧 ください 既 定 でのフ ロク ラム メモリ 空 間 の 最 下 位 アト レスはリセットと 割 り 込 みのヘ クタとして 定 義 されます ヘ クタの 完 全 な 一 覧 は36 頁 の 割 り 込 み で 示 されます この 一 覧 は 各 種 割 り 込 みの 優 先 順 位 も 決 めます 下 位 側 アト レスがより 高 い 優 先 順 位 です リセットが 最 高 優 先 順 位 で 次 が 外 部 割 り 込 み 要 求 (INT)です 割 り 込 みヘ クタはMCU 制 御 レシ スタ(MCUC)の 割 り 込 みヘ クタ 選 択 (IVSEL)の 設 定 ()によってフ ート フラッシュ 領 域 先 頭 へ 移 動 できます より 多 くの 情 報 については36 頁 の 割 り 込 み を 参 照 してください リセット ヘ クタもBOOTSTヒュース の フ ロク ラム()によってフ ート フラッシュ 領 域 先 頭 へ 移 動 できます 25 頁 の フ ート ロータ ( 書 き 込 み 中 読 み 出 し 可 能 な 自 己 フ ロク ラミンク ) をご 覧 ください 割 り 込 みが 起 こると 全 割 り 込 み 許 可 (I)が 解 除 ()され 全 ての 割 り 込 みは 禁 止 されます 使 用 者 ソフトウェアは 多 重 割 り 込 みを 許 可 す るため 全 割 り 込 み 許 可 (I)へ 論 理 を 書 けます その 後 全 ての 許 可 した 割 り 込 みが 現 在 の 割 り 込 みルーチンで 割 り 込 めます 全 割 り 込 み 許 可 (I)は 割 り 込 みからの 復 帰 (ETI) 命 令 が 実 行 されると 自 動 的 に 設 定 ()されます 根 本 的 に2つの 割 り 込 み 形 式 があります つ 目 の 形 式 は 割 り 込 み 要 求 フラク を 設 定 (I)する 事 象 によって 起 動 されます これらの 割 り 込 みでは 割 り 込 み 処 理 ルーチンを 実 行 するために フ ロク ラム カウンタは 対 応 する 現 実 の 割 り 込 みヘ クタを 指 示 し ハート ウェアが 対 応 する 割 り 込 み 要 求 フラク を 解 除 ()します 割 り 込 み 要 求 フラク は 解 除 ()されるべきフラク の 位 置 へ 論 理 を 書 くことによっても 解 除 ()できます 対 応 する 割 り 込 み 許 可 が 解 除 ()されている 間 に 割 り 込 み 条 件 が 起 こると 割 り 込 み 要 求 フラク が 設 定 ()され 割 り 込 みが 許 可 さ れるか またはこのフラク がソフトウェアによって 解 除 ()されるまで 記 憶 ( 保 持 )されます 同 様 に 全 割 り 込 み 許 可 (I)が 解 除 ()されてい る 間 につまたはより 多 くの 割 り 込 み 条 件 が 起 こると 対 応 する 割 り 込 み 要 求 フラク が 設 定 ()されて 全 割 り 込 み 許 可 (I)が 設 定 ()さ れるまで 記 憶 され その(I=) 後 で 優 先 順 に 従 って 実 行 されます 2つ 目 の 割 り 込 み 形 式 は 割 り 込 み 条 件 が 存 在 する 限 り 起 動 し( 続 け)ます これらの 割 り 込 みは 必 ずしも 割 り 込 み 要 求 フラク を 持 っている とは 限 りません 割 り 込 みが 許 可 される 前 に 割 り 込 み 条 件 が 消 滅 すると この 割 り 込 みは 起 動 されません AVが 割 り 込 みから 抜 け 出 すと 常 に 主 フ ロク ラムへ 戻 り 何 れかの 保 留 割 り 込 みが 扱 われる 前 につ 以 上 の 命 令 を 実 行 します ステータス レシ スタ(SEG)は 割 り 込 みルーチンへ 移 行 時 の 保 存 も 復 帰 時 の 回 復 も 自 動 的 に 行 われないことに 注 意 してください これはソフト ウェアによって 扱 われなければなりません ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 9

10 割 り 込 みを 禁 止 するためにCLI 命 令 を 使 用 すると 割 り 込 みは 直 ちに 禁 止 されます CLI 命 令 と 同 時 に 割 り 込 みが 起 こっても CLI 命 令 後 に 割 り 込 みは 実 行 されません 次 例 は 時 間 制 限 EEPOM 書 き 込 み 手 順 中 に 割 り 込 みを 無 効 とするために これがどう 使 用 でき るかを 示 します アセンフ リ 言 語 フ ロク ラム 例 IN 6,SEG ;ステータス レシ スタを 保 存 CLI ;EEPOM 書 き 込 み 手 順 中 割 り 込 み 禁 止 SBI EEC,EEMPE ;EEPOM 主 書 き 込 み 許 可 SBI EEC,EEPE ;EEPOM 書 き 込 み 開 始 OUT SEG,6 ;ステータス レシ スタを 復 帰 C 言 語 フ ロク ラム 例 char cseg; /* ステータス レシ スタ 保 存 変 数 定 義 */ cseg = SEG; /* ステータス レシ スタを 保 存 */ disable_interrupt(); /* EEPOM 書 き 込 み 手 順 中 割 り 込 み 禁 止 */ EEC = (<<EEMPE); /* EEPOM 主 書 き 込 み 許 可 */ EEC = (<<EEPE); /* EEPOM 書 き 込 み 開 始 */ SEG = cseg: /* ステータス レシ スタを 復 帰 */ 割 り 込 みを 許 可 するためにSEI 命 令 を 使 用 すると 次 例 で 示 されるようにどの 保 留 割 り 込 みにも 先 立 ってSEI 命 令 の 次 の 命 令 が 実 行 さ れます アセンフ リ 言 語 フ ロク ラム 例 SEI ; 全 割 り 込 み 許 可 SLEEP ; 休 止 形 態 移 行 ( 割 り 込 み 待 ち) C 言 語 フ ロク ラム 例 enable_interrupt(); /* 全 割 り 込 み 許 可 */ sleep(); /* 休 止 形 態 移 行 ( 割 り 込 み 待 ち) */ 注 : SLEEP 命 令 までは 割 り 込 み 禁 止 保 留 割 り 込 み 実 行 前 に 休 止 形 態 へ 移 行 します 割 り 込 み 応 答 時 間 許 可 した 全 てのAV 割 り 込 みに 対 する 割 り 込 み 実 行 応 答 は 最 小 4クロック 周 期 です 4クロック 周 期 後 実 際 の 割 り 込 み 処 理 ルーチンに 対 す るフ ロク ラム ヘ クタ アト レスが 実 行 されます この4クロック 周 期 時 間 中 にフ ロク ラム カウンタ(PC)がスタック 上 に 保 存 (フ ッシュ)されます このヘ クタは 標 準 的 に 割 り 込 み 処 理 ルーチンへの 無 条 件 分 岐 で この 分 岐 は3クロック 周 期 要 します 複 数 周 期 命 令 実 行 中 に 割 り 込 みが 起 こると そ の 割 り 込 みが 扱 われる 前 に この 命 令 が 完 了 されます MCUが 休 止 形 態 の 時 に 割 り 込 みが 起 こると 割 り 込 み 実 行 応 答 時 間 は4クロッ ク 周 期 増 やされます この 増 加 は 選 択 した 休 止 形 態 からの 起 動 時 間 に 加 えてです 割 り 込 み 処 理 ルーチンからの 復 帰 は4クロック 周 期 要 します これらの4クロック 周 期 中 フ ロク ラム カウンタ(PC:2ハ イト)がスタックから 取 り 戻 され(ホ ッ フ ) スタック ホ インタは 増 加 され(+2) ステータス レシ スタ(SEG)の 全 割 り 込 み 許 可 (I)が 設 定 ()されます ATmega6U4/32U4 [テ ータシート]

11 5. AVのメモリ この 項 は 本 テ ハ イスの 各 種 メモリを 記 述 します AV 構 造 にはフ ロク ラム メモリ 空 間 とテ ータ メモリ 空 間 の2つの 主 なメモリ 空 間 があります 加 え て 本 テ ハ イスはテ ータ 保 存 用 EEPOMメモリが 特 徴 です 3つのメモリ 空 間 全 ては 一 般 的 な 直 線 的 アト レスです 表 5-. メモリ 割 付 メモリ 種 別 ニーモニック ATmega6U4 ATmega32U4 容 量 Flash size 6Kハ イト 32Kハ イト フラッシュ メモリ 開 始 アト レス - $ 終 了 アト レス Flash end $3FFF( 注 )/$FFF( 注 2) $7FFF( 注 )/$3FFF( 注 2) 容 量 - 32ハ イト 汎 用 レシ スタ 開 始 アト レス - $ 終 了 アト レス - $F 容 量 - 64ハ イト ( 標 準 )I/Oレシ スタ 開 始 アト レス - $2 終 了 アト レス - $5F 容 量 - 6ハ イト 拡 張 I/Oレシ スタ 開 始 アト レス - $6 終 了 アト レス - $FF 容 量 ISAM size.25kハ イト 2.5Kハ イト 内 蔵 SAM 開 始 アト レス ISAM start $ 終 了 アト レス ISAM end $5FF $AFF 容 量 XMem size 外 部 メモリ 開 始 アト レス XMem start ( 存 在 しません ) 終 了 アト レス XMem end 容 量 E2 size 52ハ イト Kハ イト 内 蔵 EEPOM 開 始 アト レス - $ 終 了 アト レス E2 end $FF $3FF 注 : ハ イト アト レスです 注 2: 語 (ワート =6)アト レスです ATmega6U4/32U4 [テ ータシート]

12 5.. 実 装 書 き 換 え(ISP: In-System Program) 可 能 なフ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ 本 テ ハ イスはフ ロク ラム 保 存 用 に 実 装 書 き 換 え 可 能 な6/32Kハ イトのフラッシュ メモリをチッフ 上 に 含 みます 全 てのAV 命 令 が6または32 幅 のため このフラッシュ メモリは8/6K 6として 構 成 されます ソフトウェア 保 護 のため フラッシュ フ ロク ラム メモリ 空 間 はフ ート フ ロク ラ ム 領 域 と 応 用 フ ロク ラム 領 域 の2つに 分 けられます フラッシュ メモリは 最 低, 回 の 消 去 / 書 き 込 み 回 数 耐 久 性 があります 本 テ ハ イスのフ ロク ラム カ ウンタ(PC)は3/4 幅 で 故 に8/6Kフ ロク ラム メモリ 位 置 のアト レス 指 定 です フ ート フ ロク ラム 領 域 の 操 作 と 関 係 するソフトウェア 保 護 用 フ ート 施 錠 は25 頁 の フ ート ロータ ( 書 き 込 み 中 読 み 出 し 可 能 な 自 己 フ ロク ラミンク ) の 詳 細 で 記 述 されます 226 頁 の メモリ フ ロク ラミンク はSPI JTAG 並 列 フ ロク ラミンク 動 作 でのフラッシュ メモリ フ ロク ラミンク の 詳 細 な 記 述 を 含 みます 定 数 表 は 全 てのフ ロク ラム メモリ アト レス 空 間 に 配 置 できます (LPM 命 令 記 述 参 照 ) 命 令 の 取 得 と 実 行 のタイミンク 図 は9 頁 の 命 令 実 行 タイミンク で 示 されます 5.2. テ ータ 用 SAM メモリ 図 5-2.は 本 テ ハ イスのSAMメモリ 構 成 方 法 を 示 します 本 テ ハ イスはINやOUT 命 令 で 予 約 した64 位 置 で 支 援 されるより 多 くの 周 辺 機 能 部 を 持 つ 複 合 マイクロ コントローラです SAM(テ ータ 空 間 ) 内 $6~ $FFの 拡 張 I/O 空 間 に 対 してLD/LDS/LDDとST/STS/STD 命 令 だけが 使 用 できます 下 位 536/286テ ータ メモリ 位 置 はレシ スタ ファイル I/Oメモリ 拡 張 I/Oメモリ テ ータ 用 内 蔵 SAMに 充 てます 先 頭 の32 位 置 はレシ スタ ファイル 次 の64 位 置 は 標 準 I/Oメモリ その 次 の6 位 置 は 拡 張 I/Oメモリ そして 次 の 28/256 位 置 はテ ータ 用 内 蔵 SAMに 充 てます 直 接 間 接 変 位 付 き 間 接 事 前 減 少 付 き 間 接 事 後 増 加 付 き 間 接 の 5つの 異 なるアト レス 指 定 種 別 でテ ータ メモリ( 空 間 )を 網 羅 します レシ スタ ファ イル 内 のレシ スタ26~3は 間 接 アト レス 指 定 ホ インタ 用 レシ スタが 特 徴 です 直 接 アト レス 指 定 はテ ータ 空 間 全 体 に 届 きます 変 位 付 き 間 接 動 作 はYまたはZレシ スタで 与 えられる 基 準 アト レスからの63ア ト レス 位 置 に 届 きます 図 5-. フ ロク ラム メモリ 配 置 図 $ 応 用 フ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ フ ート フ ロク ラム 用 フラッシュ メモリ $FFF/$3FFF 自 動 の 事 前 減 少 付 きと 事 後 増 加 付 きのレシ スタ 間 接 アト レス 指 定 動 作 を 使 用 するとき ( 使 用 される)X,Y,Zアト レス レシ スタは 減 少 (-)また は 増 加 (+)されます 本 テ ハ イスの32 個 の 汎 用 レシ スタ 64 個 のI/Oレシ スタ 6 個 の 拡 張 I/Oレシ スタ.25K(28)/2.5K(256)ハ イトのテ ータ 用 内 蔵 SAMはこ れら 全 てのアト レス 指 定 種 別 を 通 して 全 部 アクセスできます レシ スタ ファイルは8 頁 の 汎 用 レシ スタ ファイル で 記 述 されます テ ータ メモリ アクセス タイミンク この 項 は 内 部 メモリ アクセスに 対 する 一 般 的 なアクセス タイミンク の 概 念 を 記 述 します テ ータ 用 内 蔵 SAMアクセスは 図 5-3.で 記 載 されるように2clkCPU 周 期 で 実 行 されます ( 訳 注 ) 内 蔵 SAMのアクセスを 含 む 代 表 的 な 命 令 はT,T2の 2 周 期 で 実 行 され Tで 対 象 アト レスを 取 得 /( 算 出 )/ 確 定 し T2で 実 際 のアクセスが 行 われます 後 続 する (T)は 次 の 命 令 のTです 図 5-2. テ ータ 空 間 とSAMの 配 置 レシ スタ ファイル (32 8) I/O レシ スタ (64 8) 拡 張 I/O レシ スタ (6 8) 内 蔵 SAM (28/256 8) 注 : 赤 字 はI/Oアト レス 図 5-3. テ ータ 用 内 蔵 SAMアクセス 周 期 CPUクロック clkcpu 書 き 込 み 読 み 込 み アト レス テ ータ W テ ータ D ~ 3 $ ~ $3F $6 ~ $FF $ ~ $5FF/$AFF アト レス $ ~ $F $2 ~ $5F $6 ~ $FF T T2 (T) 直 前 のアト レス 有 効 アト レス $ ~ $5FF/$AFF ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 2

13 5.3. テ ータ 用 EEPOMメモリ 本 テ ハ イスは52/Kハ イトのテ ータ 用 EEPOMを 含 みます それは 単 一 ハ イトが 読 み 書 きできる 分 離 したテ ータ 空 間 として 構 成 されます EEPOMは 最 低, 回 の 消 去 / 書 き 込 み 回 数 の 耐 久 性 があります CPUとEEPOM 間 のアクセスは 以 降 のEEPOMアト レス レシ スタ EEPOMテ ータ レシ スタ EEPOM 制 御 レシ スタで 詳 細 に 記 述 されます EEPOMのSPI JTAG 並 列 フ ロク ラミンク の 詳 細 記 述 については 各 々238 頁 24 頁 229 頁 をご 覧 ください EEPOMアクセス EEPOMアクセス レシ スタはI/O 空 間 でアクセス 可 能 です EEPOMの 書 き 込 み( 訳 注 : 原 文 はアクセス) 時 間 は4 頁 の 表 5-2.で 与 えられます ( 書 き 込 みは) 自 己 タイミンク 機 能 ですが 使 用 者 ソフトウェ アは 次 ハ イトが 書 ける 時 を 検 知 してください 使 用 者 コート がEEPOMに 書 く 命 令 を 含 む 場 合 いくつかの 予 防 処 置 が 取 られなければ なりません 厳 重 に 濾 波 した 電 源 では 電 源 投 入 / 切 断 でVCCが 緩 やかに 上 昇 または 下 降 しそうです これはテ ハ イスが 何 周 期 かの 時 間 使 用 されるクロック 周 波 数 に 於 いて 最 小 として 示 されるより 低 い 電 圧 で 走 行 する 原 因 になります これらの 状 態 で 問 題 を 避 ける 方 法 の 詳 細 については5 頁 の EEPOMテ ータ 化 けの 防 止 をご 覧 ください 予 期 せぬEEPOM 書 き 込 みを 防 止 するため 特 別 な 書 き 込 み 手 順 に 従 わなければなりません この 詳 細 については EEPOM 制 御 レシ スタ の 記 述 を 参 照 してください EEPOMが 読 まれると CPUは 次 の 命 令 が 実 行 される 前 に4クロック 周 期 停 止 されます EEPOMが 書 かれると CPUは 次 の 命 令 が 実 行 される 前 に2クロック 周 期 停 止 されます EEAH,EEAL (EEA) - EEPOMアト レス レシ スタ (EEPOM Address egister) $22 ($42) (EEA9) EEA8 ead/write 不 定 不 定 $2 ($4) EEA7 EEA6 EEA5 EEA4 EEA3 EEA2 EEA EEA ead/write 不 定 不 定 不 定 不 定 不 定 不 定 不 定 不 定 5~ - es : 予 約 (eserved) これらのは 予 約 されており 常 にとして 読 まれます EEAH EEAL 9~ - EEA9~ : EEPOMアト レス (EEPOM Address) EEPOMアト レス レシ スタ(EEAHとEEAL)は52/Kハ イトEEPOM 空 間 のEEPOMアト レスを 指 定 します EEPOMテ ータ ハ イトは~ 5/23 間 で 直 線 的 に 配 されます EEAの は 不 定 です EEPOMがアクセスされるであろう 前 に 適 切 な 値 が 書 かれなければ なりません EED - EEPOMテ ータ レシ スタ (EEPOM Data egister) $2 ($4) (MSB) (LSB) ead/write 7~ - EED7~ : EEPOMテ ータ (EEPOM Data) EEPOM 書 き 込 み 操 作 に 対 してEEDはEEPOMアト レス レシ スタ(EEA)で 与 えたアト レスのEEPOMへ 書 かれるべきテ ータを 含 みます EEPOM 読 み 込 み 操 作 に 対 してEEDはEEAで 与 えたアト レスのEEPOMから 読 み 出 したテ ータを 含 みます EEC - EEPOM 制 御 レシ スタ (EEPOM Control egister) $F ($3F) - - EEPM EEPM EEIE EEMPE EEPE EEE ead/write 不 定 不 定 不 定 7,6 - es : 予 約 (eserved) これらのは 予 約 されており 常 にとして 読 まれます EED EEC ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 3

14 5,4 - EEPM, : EEPOMフ ロク ラミンク 種 別 (EEPOM Programing Mode Bits) EEPOMフ ロク ラミンク 種 別 設 定 はEEPOMフ ロ 表 5-2. EEPOMフ ロク ラミンク 種 別 ク ラミンク 許 可 (EEPE) 書 き 込 み 時 にどのフ ロク ラミンク EEPM EEPM フ ロク ラミンク 時 間 動 作 動 作 が 起 動 されるかを 定 義 します つの 非 分 離 操 作 ( 旧 値 消 去 と 新 値 書 き 込 み) または2つの 異 な 3.4ms 操 作 での 消 去 と 書 き 込 み( 非 分 離 操 作 ) る 操 作 として 消 去 と 書 き 込 み 操 作 を 分 離 してテ ータ をフ ロク ラムする( 書 く)ことが 可 能 です 各 動 作 に 対 するフ ロク ラミンク 時 間 は 表 5-2.で 示 されます EEPE が 設 定 ()されている 間 はEEPMnへのどの 書 き 込.8ms.8ms - 消 去 のみ 書 き 込 みのみ 将 来 使 用 に 予 約 みも 無 視 されます リセット 中 EEPMnはEEPOMがフ ロク ラミンク 作 業 中 を 除 いて''にリセットされます 3 - EEIE : EEPOM 操 作 可 割 り 込 み 許 可 (EEPOM eady Interrupt Enable) EEIEの 書 き 込 みはステータス レシ スタ(SEG)の 全 割 り 込 み 許 可 (I)が 設 定 ()されているなら EEPOM 操 作 可 割 り 込 みを 許 可 しま す EEIEの 書 き 込 みは この 割 り 込 みを 禁 止 します EEPOM 操 作 可 割 り 込 みはEEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPE)が 解 除 ()されてい ると 継 続 する 割 り 込 みを 発 生 します 2 - EEMPE : EEPOM 主 フ ロク ラム 許 可 (EEPOM Master Program Enable) EEMPEはEEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPE)の 書 き 込 みが 有 効 か 無 効 かどちらかを 決 めます EEMPEが 設 定 ()されると 4クロッ ク 周 期 内 のEEPE 設 定 ()は 選 択 したアト レスのEEPOMをフ ロク ラムします EEMPEがなら EEPE 設 定 ()は 無 効 です EEMPEがソフトウェ アによって 設 定 ()されてしまうと 4クロック 周 期 後 にハート ウェアがこのをに 解 除 します EEPOM 書 き 込 み 手 順 については 次 の EEPE 記 述 をご 覧 ください - EEPE : EEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPOM Program Enable) EEPOMフ ロク ラム 許 可 信 号 (EEPE)はEEPOMへのフ ロク ラミンク 許 可 信 号 です EEPEが(を) 書 かれると EEPOMはEEPMn 設 定 に 従 ってフ ロク ラムされます 論 理 がEEPEへ 書 かれる 前 にEEPOM 主 フ ロク ラム 許 可 (EEMPE)はを 書 かれなければならず さもな ければEEPOM 書 き 込 み( 消 去 )は 行 われません EEPOMを 書 くとき 次 の 手 順 に 従 うべきです( 手 順 3と4の 順 番 は 重 要 ではあり ません) EEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPE)がになるまで 待 ちます 2 SPM 制 御 / 状 態 レシ スタ(SPMCS)のSPM 操 作 許 可 (SPMEN)がになるまで 待 ちます 3 今 回 のEEPOMアト レスをEEPOMアト レス レシ スタ(EEA)に 書 きます ( 任 意 省 略 可 ) 4 今 回 のEEPOMテ ータをEEPOMテ ータ レシ スタ(EED)に 書 きます ( 任 意 省 略 可 ) 5 EEPOM 制 御 レシ スタ(EEC)のEEPOM 主 フ ロク ラム 許 可 (EEMPE)にを EEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPE)にを 同 時 に 書 き ます 6 EEMPE 設 定 後 4クロック 周 期 内 にEEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPE)へ 論 理 を 書 きます CPUがフラッシュ メモリ 書 き 込 み 中 EEPOMはフ ロク ラム( 書 き 込 みが)できません ソフトウェアは 新 規 EEPOM 書 き 込 みを 始 める 前 にフラッ シュ メモリのフ ロク ラミンク が 完 了 されていることを 検 査 しなければなりません 2はソフトウェアがフラッシュ メモリをフ ロク ラム( 書 き 込 みを)すること をCPUに 許 すフ ート ロータ を 含 む 場 合 だけ 関 係 します フラッシュ メモリが 決 してCPUによって 更 新 されないなら 2は 省 略 できます フ ート フ ロク ラミンク についての 詳 細 に 関 しては25 頁 の フ ート ロータ ( 書 き 込 み 中 読 み 出 し 可 能 な 自 己 フロク ラミンク ) をご 覧 ください 警 告 : 手 順 5と6 間 の 割 り 込 みはEEPOM 主 フ ロク ラム 許 可 が 時 間 超 過 するため 書 き 込 み 周 期 失 敗 になります EEPOMをアクセスす る 割 り 込 みルーチンが 他 のEEPOMアクセスを 中 断 し EEAかEEDが 変 更 されると 中 断 したEEPOMアクセスを 失 敗 させます こ れらの 問 題 を 避 けるため 全 ての 手 順 中 ステータス レシ スタ(SEG)の 全 割 り 込 み 許 可 (I)は 解 除 ()されていることが 推 奨 され ます 書 き 込 み(フ ロク ラミンク )アクセス 時 間 が 経 過 されると EEPOMフ ロク ラム 許 可 (EEPE)はハート ウェアによって 解 除 ()されます 使 用 者 ソフト ウェアは 次 ハ イトを 書 く 前 にこのをホ ーリンク し を 待 つことができます EEPEが 設 定 ()されてしまうと 次 の 命 令 が 実 行 される 前 に CPUは2 周 期 停 止 されます - EEE : EEPOM 読 み 込 み 許 可 (EEPOM ead Enable) EEPOM 読 み 込 み 許 可 信 号 (EEE)はEEPOMへの 読 み 込 みストローフ です EEAに 正 しいアト レスが 設 定 されると EEPOM 読 み 出 しを 起 動 するためにEEEはを 書 かれなければなりません EEPOM 読 み 出 しアクセスは(その) 命 令 で 行 われ 要 求 したテ ータは 直 ちに 利 用 できます EEPOMが 読 まれるとき 次 の 命 令 が 実 行 される 前 にCPUは4 周 期 停 止 されます 使 用 者 は 読 み 込 み 操 作 を 始 める 前 にEEPEをホ ーリンク すべきです 書 き 込 み(フ ロク ラム) 操 作 実 行 中 の 場 合 EEPOMアト レス レシ スタ(EEA)の 変 更 もEEPOM 読 み 込 みもできません EEPOMアクセスの 時 間 に 校 正 済 み 内 蔵 C 発 振 器 が 使 用 され ます 右 表 はCPUからのEEPOMアクセスに 対 する 代 表 的 な 書 き 込 み 時 間 を 示 します 表 5-3. EEPOM 書 き 込 み 時 間 項 目 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 周 期 数 EEPOM 書 き 込 み(CPU) 26,368 Typ 3.3ms ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 4

15 次 のコート 例 はアセンフ リ 言 語 とC 言 語 でのEEPOM 消 去 書 き 込 み または 非 分 離 書 き 込 み 関 数 を 示 します 本 例 は( 例 えば 全 割 り 込 み 禁 止 によって) 割 り 込 みが 制 御 され これらの 関 数 実 行 中 に 割 り 込 みが 起 きない 前 提 です 本 例 はソフトウェア 内 にフラッシュ フ ート ロータ が 無 い 前 提 でもあります そのようなコート が 存 在 する 場 合 EEPOM 書 き 込 み 関 数 は 何 れかが 実 行 するSPM 命 令 の 完 了 も 待 たねば なりません ( 訳 注 : 共 通 性 から 次 例 は 補 足 修 正 しています ) アセンフ リ 言 語 フ ロク ラム 例 EEPOM_W: SBIC EEC,EEPE ;EEPOMフ ロク ラミンク 完 了 ならばスキッフ JMP EEPOM_W ; 以 前 のEEPOMフ ロク ラミンク 完 了 まで 待 機 ; LDI 9,(<<EEPM) (<<EEPM) ;フ ロク ラミンク 種 別 値 取 得 ( 本 例 は 非 分 離 ) OUT EEC,9 ; 対 応 フ ロク ラミンク 種 別 設 定 OUT EEAH,8 ;EEPOMアト レス 上 位 ハ イト 設 定 OUT EEAL,7 ;EEPOMアト レス 下 位 ハ イト 設 定 OUT EED,6 ;EEPOM 書 き 込 み 値 を 設 定 SBI EEC,EEMPE ;EEPOM 主 フ ロク ラム 許 可 設 定 SBI EEC,EEPE ;EEPOMフ ロク ラミンク 開 始 (フ ロク ラム 許 可 設 定 ) ET ; 呼 び 出 し 元 へ 復 帰 C 言 語 フ ロク ラム 例 void EEPOM_write(unsigned int uiaddress, unsigned char ucdata) { while(eec & (<<EEPE)); /* 以 前 のEEPOMフ ロク ラミンク 完 了 まで 待 機 */ EEC = (<<EEPM) (<<EEPM); /* 対 応 フ ロク ラミンク 種 別 設 定 */ EEA = uiaddress; /* EEPOMアト レス 設 定 */ EED = ucdata; /* EEPOM 書 き 込 み 値 を 設 定 */ EEC = (<<EEMPE); /* EEPOM 主 フ ロク ラム 許 可 */ EEC = (<<EEPE); /* EEPOMフ ロク ラミンク 開 始 */ } 注 : 5 頁 の コート 例 をご 覧 ください 次 のコート 例 はアセンフ リ 言 語 とC 言 語 でのEEPOM 読 み 込 み 関 数 を 示 します 本 例 は 割 り 込 みが 制 御 され これらの 関 数 実 行 中 に 割 り 込 みが 起 きない 前 提 です アセンフ リ 言 語 フ ロク ラム 例 EEPOM_D: SBIC EEC,EEPE ;EEPOMフ ロク ラミンク 完 了 ならばスキッフ JMP EEPOM_D ; 以 前 のEEPOMフ ロク ラミンク 完 了 まで 待 機 ; OUT EEAH,8 ;EEPOMアト レス 上 位 ハ イト 設 定 OUT EEAL,7 ;EEPOMアト レス 下 位 ハ イト 設 定 SBI EEC,EEE ;EEPOM 読 み 出 し 開 始 ( 読 み 込 み 許 可 設 定 ) IN 6,EED ;EEPOM 読 み 出 し 値 を 取 得 ET ; 呼 び 出 し 元 へ 復 帰 C 言 語 フ ロク ラム 例 unsigned char EEPOM_read(unsigned int uiaddress) { while(eec & (<<EEPE)); /* 以 前 のEEPOMフ ロク ラミンク 完 了 まで 待 機 */ EEA = uiaddress; /* EEPOMアト レス 設 定 */ EEC = (<<EEE); /* EEPOM 読 み 出 し 開 始 */ return EED; /* EEPOM 読 み 出 し 値 を 取 得, 復 帰 */ } 注 : 5 頁 の コート 例 をご 覧 ください EEPOMテ ータ 化 けの 防 止 低 VCCの 期 間 中 正 しく 動 作 するための 供 給 電 圧 がCPUとEEPOMに 対 して 低 すぎるためにEEPOMテ ータが 化 け 得 ます これらの 問 題 はEEPOMを 使 用 する 基 板 段 階 の 装 置 と 同 じで 同 じ 設 計 上 の 解 決 策 が 適 用 されるべきです EEPOMテ ータ 化 けは 電 圧 が 低 すぎる 時 の2つの 状 態 によって 起 こされ 得 ます つ 目 として EEPOMへの 通 常 の 書 き 込 み 手 順 は 正 しく 動 作 するための 最 低 電 圧 が 必 要 です 2つ 目 として 供 給 電 圧 が 低 すぎると CPU 自 身 が 命 令 を 間 違 って 実 行 し 得 ます EEPOMテ ータ 化 けは 次 の 推 奨 設 計 によって 容 易 に 避 けられます 不 充 分 な 供 給 電 源 電 圧 の 期 間 中 AVのESETを 活 性 (Low)に 保 ってください これは 内 蔵 低 電 圧 検 出 器 (BOD)を 許 可 することに よって 行 えます 内 蔵 BODの 検 出 電 圧 が 必 要 とした 検 出 電 圧 と 一 致 しない 場 合 外 部 低 VCCリセット 保 護 回 路 が 使 用 できます 書 き 込 み 動 作 実 行 中 にリセットが 起 こると この 書 き 込 み 操 作 は 供 給 電 源 電 圧 が 充 分 ならば( 継 続 ) 完 了 されます ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 5

16 5.4. I/O メモリ (レシ スタ) 本 テ ハ イスのI/O 空 間 定 義 は269 頁 の レシ スタ 要 約 で 示 されます 全 てのI/Oと 周 辺 機 能 はI/O 空 間 に 配 置 されます 全 てのI/O 位 置 はI/O 空 間 と32 個 の 汎 用 作 業 レシ スタ 間 のテ ータ 転 送 を 行 うLD/LDS /LDD 命 令 とST/STS/STD 命 令 によってアクセスされます アト レス 範 囲 $~$F 内 のI/Oレシ スタはSBI 命 令 とCBI 命 令 の 使 用 で 直 接 的 に アクセス 可 能 です これらのレシ スタではSBISとSBIC 命 令 の 使 用 によって 単 一 値 が 検 査 できます より 多 くの 詳 細 については 命 令 要 約 項 を 参 照 してください I/O 指 定 命 令 INとOUTを 使 用 するとき I/Oアト レス$~$3Fが 使 用 されなければなりません LD 命 令 とST 命 令 を 使 用 し テ ータ 空 間 としてI/Oレシ スタをアクセスするとき これらのアト レスに$2が 加 算 されなければなりません 本 テ ハ イスはINやOUT 命 令 で 予 約 された64 位 置 で 支 援 されるより 多 くの 周 辺 機 能 部 を 持 つ 複 合 マイクロ コントローラです SAM(テ ータ 空 間 ) 内 $6~$FFの 拡 張 I/O 領 域 に 対 してはLD/LDS/LDDとST/STS/STD 命 令 だけが 使 用 できます 将 来 のテ ハ イスとの 共 通 性 を 保 つため アクセスされる 場 合 予 約 はが 書 かれるべきです 予 約 済 みI/Oメモリ アト レスは 決 して 書 かれ るべきではありません 状 態 フラク のいくつかはそれらへ 論 理 を 書 くことによって 解 除 ()されます CBIとSBI 命 令 は 他 の 多 くのAVの 様 ではなく 指 定 だ けを 操 作 し 従 って 状 態 フラク のようなものを 含 むレシ スタに 使 用 できることに 注 意 してください CBIとSBI 命 令 は(I/Oアト レス)$~$Fの レシ スタでのみ 動 作 します I/Oと 周 辺 制 御 レシ スタは 以 降 の 項 で 説 明 されます 汎 用 I/Oレシ スタ 本 テ ハ イスは3つの 汎 用 I/Oレシ スタを 含 みます これらのレシ スタはどの 情 報 の 格 納 にも 使 用 でき 特 に 全 体 変 数 や 状 態 フラク の 格 納 に 有 用 です (I/O)アト レス 範 囲 $~$Fの 汎 用 I/Oレシ スタはSBI,CBI,SBIS,SBIC 命 令 の 使 用 で 直 接 アクセスが 可 能 です GPIO2 - 汎 用 I/Oレシ スタ2 (General Purpose I/O egister 2) $2B ($4B) ead/write (MSB) (LSB) GPIO GPIO - 汎 用 I/Oレシ スタ (General Purpose I/O egister ) $2A ($4A) (MSB) (LSB) ead/write GPIO - 汎 用 I/Oレシ スタ (General Purpose I/O egister ) $E ($3E) (MSB) (LSB) ead/write GPIO GPIO ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 6

17 6. システム クロックとクロック 選 択 6.. クロック 系 統 とその 配 給 図 6-.はAV 内 の 主 要 なクロック 系 統 とその 配 給 を 示 します 全 てのクロックが 与 えられた 時 間 有 効 である 必 要 はありません 消 費 電 力 低 減 のために 26 頁 の 電 力 管 理 と 休 止 形 態 で 記 述 される 各 種 休 止 形 態 の 使 用 によって 使 用 されない 部 分 のクロックを 停 止 することが できます クロック 系 統 は 以 下 で 詳 細 に 示 されます 図 6-. クロックの 配 給 USB 非 同 期 タイマ/カウンタ clki/o clkusb(48mhz) clktm PLLクロック 後 置 分 周 器 clkpll PLL clkpllin(8mhz) PLL 入 力 多 重 器 汎 用 入 出 力 A/D 変 換 器 CPUコア SAM PLLクロック 前 置 分 周 器 clkadc clkcpu AVクロック clkflash 制 御 回 路 リセット 回 路 ウォッチト ック タイマ クロック 源 ウォッチト ック システム クロック 前 置 分 周 器 クロック ウォッチト ック 用 clkpllpresc 内 蔵 C 発 振 器 クロック 多 重 器 切 り 換 え 器 フラッシュ メモリ EEPOM 外 部 クロック 信 号 クリスタル 用 発 振 器 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 6... CPU クロック clkcpu I/O クロック clki/o フラッシュ クロック clkflash A/D 変 換 クロック clkadc PLL 前 置 分 周 クロック clkpllpresc PLL 出 力 クロック clkpll 高 速 タイマ クロック clktm USBクロック clkusb CPUクロックはAVコアの 動 作 と 関 係 する 系 統 の 部 分 に 配 給 されます このような 部 分 の 例 は 汎 用 レシ スタ ファ イル ステータス レシ スタ スタック ホ インタを 保 持 するテ ータ メモリです CPUクロックの 停 止 はコアが 一 般 的 な 操 作 や 計 算 を 実 行 することを 禁 止 します I/Oクロックはタイマ/カウンタ SPI USATのようなI/O 部 の 大 部 分 で 使 用 されます I/Oクロックは 外 部 割 り 込 み 部 でも 使 用 されますが いくつかの 外 部 割 り 込 みは 例 えI/Oクロックが 停 止 されても 検 出 されることをこのよう な 割 り 込 みに 許 す 非 同 期 論 理 回 路 によって 検 出 されることに 注 意 してください また 2 線 直 列 I/F(TWI) 部 のアト レス 認 証 は 全 休 止 形 態 で 取 り 扱 われます フラッシュ クロックはフラッシュ メモリ インターフェースの 動 作 を 制 御 します このフラッシュ クロックは 常 にCPUクロックと 同 時 に 活 動 します A/D 変 換 器 には 専 用 のクロック 範 囲 が 提 供 されます これはテ シ タル 回 路 によって 生 成 される 雑 音 を 低 減 す るためにCPUとI/Oクロックの 停 止 を 許 します これはより 正 確 なA/D 変 換 結 果 を 与 えます PLLは8MHz 入 力 を 必 要 とします 前 置 分 周 器 は 必 要 ならば2 分 周 を 使 用 して (クリスタルまたは 外 部 供 給 元 から)8MHzまたは6MHzどちらかの 供 給 元 の 使 用 を 使 用 者 に 許 します この 前 置 分 周 器 出 力 はシステム クロック 多 重 器 の 出 力 または 校 正 付 き 内 蔵 8MHz 発 振 器 の 選 択 を 使 用 者 に 許 す PLL 入 力 多 重 器 へ 行 きま す 許 可 時 PLLは32MHz~96MHzの 多 数 の 選 択 からつの 周 波 数 を 出 力 します 出 力 周 波 数 はPLL 周 波 数 制 御 (PLLFQ)レシ スタによって 決 められます この 周 波 数 は 電 源 電 圧 と 無 関 係 です PLL 出 力 は 共 通 のPLL 信 号 から 選 択 した 分 周 比 (/,/.5//2)の 各 々の 結 果 で 2つの 異 なる 周 波 数 (clkusbとclktm) 生 成 を 使 用 者 に 許 す 後 置 分 周 器 に 接 続 されます 許 可 時 32MHz~96MHzの 多 くの 選 択 から PLLは 後 置 分 周 器 へ 行 くつの 周 波 数 を 出 力 します 高 速 タ イマ 入 力 周 波 数 は/,/.5,/2の 比 率 を 目 的 とするPLL 後 置 分 周 器 によって 生 成 されます これはPLL 周 波 数 制 御 (PLLFQ)レシ スタで 決 めることができます 高 速 タイマ 最 大 入 力 周 波 数 は 電 源 電 圧 に 依 存 し 5Vで 最 大 64MHzに 達 します USBハート ウェア 部 は48MHzクロックを 必 要 とします このクロックはチッフ 上 のPLLから 生 成 されます PLLの 出 力 はPLL 後 置 分 周 器 を 通 り 周 波 数 は2 分 周 または 直 接 のどちらかでclkUSB 信 号 へ 接 続 できます ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 7

18 6.2. クロック 元 このテ ハ イスには 右 で 示 されるようにフラッシュ ヒュース によっ て 選 択 可 能 な 後 続 のクロック 元 選 択 があります 選 択 したクロック 元 からのクロックはAVクロック 発 生 器 への 入 力 で 適 切 な 部 署 へ 配 給 されます 表 6-. クロック 元 選 択 クロック 元 CKSEL3~またはEXCKSEL3~ 外 部 クリスタル 低 電 力 発 振 器 ~ ( 予 約 ) ~ 外 部 低 周 波 数 クリスタル 発 振 器 ~ ( 予 約 ) 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 外 部 クロック 信 号 ( 予 約 ) 注 : = 非 フ ロク ラム =フ ロク ラム 既 定 のクロック 元 (ATmega6U4とATmega32U4) このテ ハ イスはクリスタル 用 低 電 力 発 振 器 (8MHz~6MHz)が 許 可 で CKDIV8ヒュース がフ ロク ラム()され 結 果 として8MHzクリスタルで.M Hzのシステム クロックで 出 荷 されます 既 定 クロック 選 択 ヒュース 設 定 の 概 要 については228 頁 の 表 28-5.をご 覧 ください 既 定 のクロック 元 (ATmega6U4CとATmega32U4C) このテ ハ イスは 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 (8MHz)が 許 可 で CKDIV8ヒュース がフ ロク ラム()され 結 果 として.MHzのシステム クロックで 出 荷 されます 既 定 クロック 選 択 ヒュース 設 定 の 概 要 については227 頁 の 表 28-5.をご 覧 ください クロック 起 動 手 順 何 れのクロック 元 も 発 振 を 開 始 するための 充 分 なVCCと それが 安 定 であると 考 えられるのに 先 立 つ 最 低 発 振 周 期 数 が 必 要 です 充 分 なVCCを 保 証 するため その 他 全 てのリセット 元 によってテ ハ イス リセットが 開 放 された 後 テ ハ イスは 起 動 遅 延 時 間 (ttout)の 内 部 リセットを 発 生 します 3 頁 の システム 制 御 とリセット はこの 内 部 リセットに 対 する 起 動 条 件 を 記 述 します この 遅 延 (ttout)はウォッチト ック 発 振 器 で 計 時 され 遅 延 周 期 数 はSUTとCKSELの ヒュース によって 設 定 されます 選 択 可 能 な 遅 延 右 表 で 示 されます この 表 で 示 されるようにウォッチト ック 発 振 器 の 周 波 数 は 電 圧 に 依 存 します 表 6-2. WDT 発 振 器 の 代 表 計 時 完 了 値 周 期 数 VCC=3.V VCC=5.V 周 期 数 ms ms 4.3ms 4.ms 52 69ms 65ms 8K (892) 遅 延 の 主 な 目 的 はAVが 最 小 VCCを 印 加 されるまでAVをリセットに 保 つことです この 遅 延 は 実 電 圧 を 監 視 しませんので VCC 上 昇 時 間 より 長 い 遅 延 を 選 ぶことが 必 要 とされるべきです これが 不 可 能 な 場 合 内 部 または 外 部 の 低 電 圧 検 出 回 路 (BOD)が 使 用 される べきです BOD 回 路 がリセットを 開 放 する 前 に 充 分 なVCCを 保 証 するでしょうから 起 動 遅 延 時 間 は 禁 止 され 得 ます 低 電 圧 検 出 回 路 (BOD)なしでの 起 動 遅 延 時 間 の 禁 止 は 推 奨 されません この 発 振 器 はクロックが 安 定 と 考 えられるのに 先 立 って 最 低 クロック 数 を 発 振 することを 必 要 とされます 内 部 リフ ル カウンタは 発 振 器 の 出 力 クロックを 監 視 し 与 えられたクロック 周 期 数 に 対 して 内 部 リセットを 活 性 ( 有 効 )に 保 ちます このリセットはその 後 に 開 放 され テ ハ イスが 実 行 を 開 始 します 推 奨 発 振 器 起 動 時 間 はクロック 種 別 に 依 存 し 外 部 的 に 印 加 されたクロックに 対 する6 周 期 から 低 周 波 数 クリスタルに 対 す る32K 周 期 まで 変 化 します クロックについての 起 動 手 順 は 計 時 完 了 遅 延 とテ ハ イスがリセットから 起 動 する 時 の 起 動 時 間 の 両 方 を 含 みます ハ ワータ ウンまたはハ ワー セーフ から 起 動 するとき VCCは 充 分 な 電 圧 であると 認 識 され 起 動 時 間 だけが 含 められます ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 8

19 6.3. クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 XTALとXTAL2は 図 6-2.で 示 されるようにチッフ 上 の 発 振 器 としての 使 用 に 設 定 できる 反 転 増 幅 器 の 各 々 入 力 と 出 力 です クリスタル 発 振 子 またはセラミック 振 動 子 のどちらでも 使 用 できます この 発 振 器 はXTAL2 出 力 上 の 電 圧 振 幅 を 減 少 した 低 電 力 発 振 器 です これは 最 低 消 費 電 力 を 与 えますが 他 のクロック 入 力 を 駆 動 する 能 力 はありません CとC2はクリスタル 発 振 子 とセラミック 振 動 子 の 両 方 について 常 に 等 しくすべきです このコンテ ンサの 最 適 値 は 使 用 するクリスタル 発 振 子 やセ ラミック 振 動 子 浮 遊 容 量 の 量 その 環 境 の 電 磁 雑 音 に 依 存 します クリスタル 発 振 子 使 用 に 対 するコンテ ンサ 選 択 について 初 期 の 指 針 の いくつかは 下 表 で 与 えられます セラミック 振 動 子 については 製 造 業 者 によって 与 えられたコンテ ンサ 値 が 使 用 されるべきです 低 電 力 発 振 器 は 示 された 周 波 数 範 囲 で 各 々 最 適 化 された3つの 異 なる 種 別 で 動 作 できます この 動 作 種 別 はこの 表 で 示 されるよう にCKSEL3~ヒュース によって 選 択 されます 図 6-2. クリスタル 発 振 子 接 続 図 C2 XTAL2 C XTAL GND 表 6-3. クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 動 作 種 別 CKSEL3~ ( 注 ) 周 波 数 範 囲.4~.9MHz 推 奨 C,2 容 量 -.9~3.MHz 2~22pF 3.~8.MHz 2~22pF 8.~6MHz 2~22pF CKSELヒュース はSUT,ヒュース と 共 に この 表 で 示 されるように 起 動 時 間 を 選 択 します 表 6-4. クリスタル 発 振 子 /セラミック 振 動 子 用 低 電 力 発 振 器 起 動 遅 延 時 間 選 択 表 CKSEL SUT, ハ ワータ ウン, ハ ワーセーフ からの 起 動 遅 延 時 間 258 CK 258 CK K CK K CK K CK 6K CK 6K CK 6K CK ( 注 ) ( 注 ) ( 注 2) ( 注 2) ( 注 2) リセットからの 付 加 遅 延 時 間 (VCC=5.V) 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 4 CK 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 4 CK 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 注 : 周 波 数 が 仕 様 (VCC 依 存 ) 超 の 場 合 CKDIV8 =が 可 能 ですが 分 周 後 クロックが 仕 様 内 であ ることを 保 証 せねばなりません 注 : 本 選 択 はクリスタル 発 振 子 ではなく セラミック 振 動 子 でのみ 使 用 されるべきです 推 奨 使 用 法 外 部 セラミック 振 動 子 高 速 上 昇 電 源 外 部 セラミック 振 動 子 低 速 上 昇 電 源 外 部 セラミック 振 動 子 低 電 圧 検 出 (BOD)リセット 許 可 外 部 セラミック 振 動 子 高 速 上 昇 電 源 外 部 セラミック 振 動 子 低 速 上 昇 電 源 外 部 クリスタル 発 振 子 低 電 圧 検 出 (BOD)リセット 許 可 外 部 クリスタル 発 振 子 高 速 上 昇 電 源 外 部 クリスタル 発 振 子 低 速 上 昇 電 源 注 : これらの 選 択 はテ ハ イスの 最 高 周 波 数 付 近 での 動 作 でないとき 応 用 にとって 起 動 での 周 波 数 安 定 性 が 重 要 でない 場 合 だ け 使 用 されるべきです これらの 選 択 はクリスタル 発 振 子 用 ではありません 注 2: これらの 選 択 はセラミック 振 動 子 での 使 用 を 意 図 され 起 動 での 周 波 数 安 定 性 を 保 証 します テ ハ イスの 最 高 周 波 数 付 近 での 動 作 でないとき 応 用 にとって 起 動 での 周 波 数 安 定 性 が 重 要 でない 場 合 はクリスタル 発 振 子 も 使 用 できます 6.4. 低 周 波 数 クリスタル 用 発 振 器 このテ ハ イスは 専 用 の 低 周 波 数 発 振 器 によってクロック 元 として 時 計 用 kHzクリスタルを 使 用 できます クリスタル 発 振 子 は 図 6-2.で 示 さ れるように 接 続 されるべきです この 発 振 器 が 選 択 されると 起 動 時 間 は 下 表 で 示 されるようにSUTヒュース とCKSELヒュース によって 決 定 されます 表 6-5. 低 周 波 数 クリスタル 用 発 振 器 起 動 遅 延 時 間 選 択 表 CKSEL SUT, ハ ワータ ウン, ハ ワーセーフ からの 起 動 遅 延 時 間 K CK K CK K CK 32K CK 32K CK 32K CK ( 注 ) ( 注 ) ( 注 ) リセットからの 付 加 遅 延 時 間 (VCC=5.V) 4 CK 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 4 CK 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 推 奨 使 用 法 低 電 圧 検 出 (BOD)リセット 許 可 高 速 上 昇 電 源 低 速 上 昇 電 源 ( 予 約 ) 低 電 圧 検 出 (BOD)リセット 許 可 高 速 上 昇 電 源 低 速 上 昇 電 源 ( 予 約 ) 注 : これらの 選 択 は 応 用 にとって 起 動 での 周 波 数 安 定 性 が 重 要 でない 場 合 だけ 使 用 されるべきです ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 9

20 6.5. 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 既 定 による 校 正 された 内 蔵 C 発 振 器 は8.MHzのクロックを 供 給 します この 周 波 数 は3V/25 での 公 称 値 です テ ハ イスはCKDIV8 ヒュース がフ ロク ラム()で 出 荷 されます より 多 くの 詳 細 については22 頁 の システム クロック 前 置 分 周 器 をご 覧 ください このクロックは 下 表 で 示 されるようにCKSELヒュース のフ ロク ラミンク によってシステム クロックとして 選 択 できます 選 択 されたなら 外 部 部 品 なしで 動 作 します リ セット 中 ハート ウェアが 発 振 校 正 (OSCCAL)レシ スタに 予 めフ ロク ラムされた 校 正 値 ハ イトを 設 定 し これによってC 発 振 器 を 自 動 的 に 校 正 し ます 3V/25 で この 校 正 は8MHz±%の 周 波 数 を 与 えます この 発 振 器 は 発 振 校 正 (OSCCAL)レシ スタの 変 更 により %の 精 度 内 で7.3~8.MHz 範 囲 のどの 周 波 数 にも 校 正 することができます この 発 振 器 がチッフ (システム)クロックとして 使 用 されるとき ウォッチト ック 発 振 器 は 未 だウォッチト ック タイマとリセット 付 加 遅 延 タイマに 使 用 されます 予 め 設 定 された 校 正 値 のより 多 くの 情 報 については228 頁 の 発 振 校 正 値 ハ イト 項 をご 覧 ください 表 6-6. 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 動 作 種 別 CKSEL3~ 周 波 数 範 囲 (MHz) 7.3~8. 注 : この8MHz 周 波 数 がテ ハ イス 仕 様 (VCCに 依 存 )を 越 える 場 合 内 部 周 波 数 を8 分 周 するためにCKDIV8ヒュース をフ ロク ラム()にできます この 発 振 器 が 選 択 されると 起 動 時 間 は 下 表 で 示 されるようにSUTヒュース によって 決 定 されます 表 6-7. 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 用 起 動 遅 延 時 間 選 択 表 SUT, ハ ワータ ウン, ハ ワーセーフ からの 起 動 遅 延 時 間 6 CK 6 CK 6 CK リセットからの 付 加 遅 延 時 間 (VCC=5.V) 4 CK 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 推 奨 使 用 法 低 電 圧 検 出 リセット(BOD) 許 可 高 速 上 昇 電 源 低 速 上 昇 電 源 ( 予 約 ) OSCCAL - 発 振 校 正 レシ スタ (Oscillator Calibration egister) ($66) ead/write CAL7 CAL6 CAL5 CAL4 CAL3 CAL2 CAL CAL テ ハ イス 固 有 の 校 正 値 OSCCAL 7~ - CAL7~ : 発 振 校 正 値 (Oscillator Calibration Value) 発 振 校 正 レシ スタは 発 振 器 周 波 数 の 偏 差 処 理 を 省 くための 内 蔵 発 振 器 の 調 整 に 使 用 されます チッフ のリセット 中 に 25 で8MHzの 発 振 器 周 波 数 を 与 える 工 場 校 正 値 がこのレシ スタへ 自 動 的 に 書 かれます 応 用 ソフトウェアは 発 振 器 周 波 数 を 変 更 するために このレシ スタ に 書 くことができます 校 正 範 囲 は±4%で 直 線 ( 校 正 段 階 :~.4%)です 25 での 代 表 的 な 製 造 工 程 で コート ( 値 )は8MHzに 対 して 27であるべきで 入 力 値 $は 最 低 $FFは 最 高 の 周 波 数 を 与 えます 温 度 感 度 は 殆 ど 直 線 ですが 前 述 のように 製 造 工 程 に 依 存 します この 傾 斜 を 決 めるため 周 波 数 は2つの 温 度 で 測 定 されなけれ ばなりません 本 テ ハ イスの 温 度 感 知 器 が 上 記 の 操 作 を 可 能 にし これは99 頁 の 温 度 感 知 器 校 正 で 詳 述 されます この 後 に 測 定 した 温 度 の 関 数 で 発 振 器 周 波 数 を 校 正 することが 可 能 です この 発 振 器 はフラッシュ メモリとEEPOMの 書 き 込 みアクセス 時 間 に 使 用 され これらの 書 き 込 み 時 間 はそれに 応 じて 影 響 されることに 注 意 してください フラッシュ メモリまたはEEPOMが 書 かれる 場 合 8.8MHzより 高 く 校 正 してはいけません そうでなければ フラッシュ メモリまた はEEPOMの 書 き 込 みは 失 敗 するかもしれません CCTL - 発 振 器 制 御 レシ スタ (Oscillator Control egister) ($67) CFEQ ead/write 7~ - es : 予 約 (eserved) これらのを 設 定 ()してはいけません これらのは 常 にとして 読 まれます CCTL - CFEQ : C 発 振 器 周 波 数 選 択 (C Oscillator Frequency Select) このが 解 除 (: 既 定 値 )されると C 発 振 器 出 力 周 波 数 は8MHzに 設 定 されます このが 設 定 ()されると C 発 振 器 出 力 周 波 数 はMHzです 発 振 校 正 (OSCCAL)レシ スタが8MHzとMHzの 両 方 の 出 力 動 作 で 同 じ 効 果 (~.4%/ 段 階 )を 持 つことに 注 意 してくだ さい ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 2

21 6.6. 外 部 クロック 信 号 外 部 クロック 元 からテ ハ イスを 駆 動 するには XTALが 図 6-3.で 示 されるように 駆 動 されるべき です 外 部 クロックでテ ハ イスを 走 行 するためには 表 6-.で 示 されるようにCKSELヒュース が ''にフ ロク ラム( 設 定 )されなければなりません このクロック 元 が 選 択 されると 起 動 時 間 は 下 表 で 示 されるようにSUTヒュース によって 決 定 され ます 図 6-3. 外 部 クロック 信 号 駆 動 接 続 図 XTAL2 外 部 クロック 信 号 XTAL GND 表 6-8. 外 部 クロック 信 号 駆 動 用 起 動 遅 延 時 間 選 択 表 SUT, ハ ワータ ウン, ハ ワーセーフ からの 起 動 遅 延 時 間 6 CK 6 CK 6 CK リセットからの 付 加 遅 延 時 間 (VCC=5.V) 4 CK 4 CK+4.ms 4 CK+65ms 推 奨 使 用 法 低 電 圧 検 出 (BOD)リセット 許 可 高 速 上 昇 電 源 低 速 上 昇 電 源 ( 予 約 ) 外 部 クロックを 供 給 するとき MCUの 安 定 な 動 作 を 保 証 するために 供 給 したクロック 周 波 数 の 急 な 変 化 を 避 けることが 必 要 とされます 或 るクロック 周 期 から 次 への2%より 大 きな 周 波 数 変 化 は 予 測 されない 事 態 を 引 き 起 こします このようなクロック 周 波 数 での 変 化 中 MCUは リセットに 保 たれるのを 保 証 することが 必 要 とされます システム クロック 前 置 分 周 器 が 安 定 な 動 作 を 保 証 しながら 内 部 クロック 周 波 数 の 実 行 時 変 更 の 実 現 に 使 用 できることに 注 意 してください 詳 細 については22 頁 の システム クロック 前 置 分 周 器 を 参 照 してください 6.7. クロック 切 り 替 え 本 テ ハ イスはより 正 確 に 応 用 電 力 と 実 行 時 間 を 制 御 するために ソフトウェアによって 或 るクロック 元 から 別 のつに 切 り 換 えることを 使 用 者 に 許 す クロック 切 り 換 え 制 御 器 を 含 みます 使 用 例 この 変 更 はテ ハ イスがUSB 休 止 (サスヘ ント ) 動 作 へ 移 行 する 時 に 必 要 とされるかもしれません そして( 電 力 ) 消 費 と 起 動 遅 延 を 減 らすた めに 外 部 クロックから 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 へ 切 り 替 えます このような 形 態 設 定 では 外 部 クロックが 禁 止 されます その 後 にファームウェア は 応 用 での 事 象 があるかを 検 査 するために ハ ワータ ウンから 起 動 復 帰 するのにウォッチト ック タイマを 使 用 できます 応 用 での 事 象 発 生 ま たはUSB 信 号 線 での 非 アイト ル 状 態 をUSB 制 御 器 が 示 す( 例 えば 再 開 (esume)) 場 合 ファームウェアはUSB 操 作 を 再 開 するために クロック 多 重 器 を 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 から 外 部 クロックへ 切 り 替 えます この 機 能 は 校 正 付 き8MHz 内 蔵 C 発 振 器 外 部 クロック 信 号 クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 間 の 切 り 換 えだけに 使 用 できます 低 周 波 数 クリ スタル 用 発 振 器 はこの 機 能 で 使 用 されてはなりません 図 6-4. USBホストからの 起 動 復 帰 でのクロック 切 り 替 え 例 ホストからの 再 開 (esume) USB CPUクロック 外 部 用 発 振 器 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 非 アイト ル アイト ル ( 一 時 停 止 : Suspend) 非 アイト ル 外 部 クロック 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 外 部 クロック 3ms ハ ワータ ウンからのウォッチト ック 起 動 復 帰 図 6-5. USB 装 置 からの 起 動 復 帰 でのクロック 切 り 替 え 例 上 側 再 開 (Upstream-esume) USB CPUクロック 外 部 用 発 振 器 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 非 アイト ル アイト ル ( 一 時 停 止 : Suspend) 非 アイト ル 外 部 クロック 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 外 部 クロック 3ms ハ ワータ ウンからのウォッチト ック 起 動 復 帰 ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 2

22 6.8. クロック 出 力 緩 衝 部 ( 外 部 クロック 出 力 ) このテ ハ イスはシステム クロックをCLKOヒ ンに 出 力 できます この 出 力 を 許 可 するには CKOUTヒュース がフ ロク ラム()されなければなりませ ん この 動 作 はチッフ のクロックがシステム 上 の 他 の 回 路 を 駆 動 する 時 用 です このヒュース がフ ロク ラム()されると I/Oヒ ンの 標 準 動 作 は 無 視 され このクロックはリセット 中 も 出 力 されます CLKOがクロック 出 力 を 扱 うとき 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 を 含 む 何 れのクロック 元 も 選 択 でき ます システム クロック 前 置 分 周 器 が 使 用 される 場 合 出 力 は 分 周 したシステム クロックです 6.9. システム クロック 前 置 分 周 器 このテ ハ イスはシステム クロック 前 置 分 周 器 を 持 ち システム クロックはクロック 前 置 分 周 レシ スタ(CLKP)の 設 定 によって 分 周 できます この 特 徴 ( 機 能 )は 必 要 とされる 処 理 能 力 が 低 い 時 の 消 費 電 力 削 減 に 使 用 できます これは 全 クロック 種 別 で 使 用 でき CPUと 全 同 期 周 辺 機 能 のクロック 周 波 数 に 影 響 を 及 ぼします clkcpu,clkflash,clki/o,clkadcは 表 6-9.で 示 された 値 によって 分 周 されます 前 置 分 周 器 設 定 間 を 切 り 替 えるとき システム クロック 前 置 分 周 器 は 中 間 ( 経 過 途 中 )の 周 波 数 が 直 前 の 設 定 に 対 応 するクロック 周 波 数 また は 新 規 設 定 に 対 応 するクロック 周 波 数 のどちらよりも 高 くなく クロック 系 でク リッチが 起 きないことを 保 証 します 前 置 分 周 器 として 実 行 するリフ ル カウンタは 分 周 されないクロック 周 波 数 で 走 行 し CPUのクロック 周 波 数 より 速 いかもしれません 従 って 例 え(カウンタ 値 が) 読 めるとしても 前 置 分 周 器 の 状 態 を 決 めることはできず から 他 へのクロック 分 周 値 切 り 替 えを 行 う 正 確 な 時 間 は 必 ず しも 予 測 できません CLKPS 値 が 書 かれる 時 から 新 規 クロック 周 波 数 が 活 性 ( 有 効 )になる 前 にT+T2~T+2 T2 間 かかります この 間 で2つの 有 効 なクロック 端 が 生 成 されます ここでのTは 直 前 のクロック 周 期 T2は 新 規 前 置 分 周 器 設 定 に 対 応 する 周 期 です 予 期 せぬクロック 周 波 数 の 変 更 を 防 ぐため CLKPSの 変 更 は 次 の 特 別 な 書 き 込 み 手 順 に 従 わなければなりません クロック 分 周 値 変 更 許 可 (CLKPCE)に CLKP 内 の 他 の 全 にを 書 きます 2 ( 次 からの)4 周 期 以 内 にCLKPCEをとする 欲 したCLKPS 値 を 書 きます 前 置 分 周 器 設 定 変 更 時 書 き 込 み 手 続 きが 割 り 込 まれないことを 保 証 するため 割 り 込 みは 禁 止 されなければなりません 6.. PLL このPLLはUSBインターフェースと 高 速 タイマ 部 署 用 の(96MHzまでの) 内 部 高 周 波 数 クロックを 生 成 するのに 使 用 され PLL 入 力 は 外 部 低 周 波 数 クロック(XTALヒ ンからの 外 部 クロック 入 力 ヒ ンまたはクリスタル 発 振 器 )から 供 給 されます 6... 内 部 PLL このテ ハ イスの 内 部 PLLは 公 称 8MHz 入 力 から4MHzと96MHz 間 のクロック 周 波 数 を 生 成 します 8MHzのPLL 入 力 クロック 元 は クロック 元 多 重 器 出 力 から8MHzを 生 成 する 内 部 PLLクロック 前 置 分 周 器 の 出 力 です(PLLインターフェースにつ いては PLLCS - PLL 制 御 / 状 態 レシ スタ をご 覧 ください) PLL 出 力 信 号 はUSBと 高 速 タイマ 部 署 へ 配 給 される 前 にPLL 後 置 分 周 器 段 に 入 ります これらの 部 署 の 各 々は 独 立 した 分 周 比 を 選 択 することができます 図 6-6. PLLクロック 構 成 図 CKSEL3~ PINDIV PINMUX PLOCK PLLE PLLTM, XTAL XTAL2 外 部 用 発 振 器 内 蔵 C 発 振 器 (8.MHz) 固 定 化 検 出 器 PLLクロック 前 置 分 周 器 PLL clk(8mhz) システム クロック 前 置 分 周 器 へ /.5 /2 clktm clkusb PDIV3~ PLLUSB 6.. クロック 切 り 替 え 方 法 6... 外 部 クロックから 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 への 切 り 替 え if (Usb_supend_detected()) // if (UDINT.SUSPI==) ( Usb_ack_suspend(); // UDINT.SUPI=; Usb_freeze_clock(); // USBCON.FZCLK=; Disable_pll(); // PLLCS.PLLE=; Enable_C_clock(); // CLKSEL.CE=; while (!C_clock_ready()); // while (CLKSTA.CON!=); Select_C_clock(); // CLKSEL.CLKS=; Disable_external_clock(); // CLKSEL.EXTE=; ) ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 22

23 6..2. 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 から 外 部 クロックへの 切 り 替 え if (Usb_wake_up_detected()) // if (UDINT.WAKEUPI==) ( Usb_ack_wake_up(); // UDINT.WAKEUPI=; Enable_external_clock(); // CLKSEL.EXTE=; while (!External_clock_ready()); // while (CLKSTA.EXTON!=); Select_External_clock(); // CLKSEL.CLKS=; Enable_pll(); // PLLCS.PLLE=; Disable_C_clock(); // CLKSEL.CE=; while (!Pll_ready()); // while (PLLCS.PLOCK!=); Usb_unfreeze_clock(); // USBCON.FZCLK=; ) 6.2. クロック 関 係 用 レシ スタ CLKSEL - クロック 選 択 レシ スタ (Clock selection egister ) ($C5) CSUT CSUT EXSUT EXSUT CE EXTE - CLKS ead/write 内 容 参 照 内 容 参 照 内 容 参 照 CLKSEL 7,6 - CSUT, : 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 用 SUT 値 (SUT for C oscillator) これら2は 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 用 SUT 値 です ヒュース によってC 発 振 器 が 選 択 されている 場 合 そのSUTヒュース がこれら の 内 に 複 写 されます この 付 加 起 動 時 間 はリセット 後 だけ 使 用 され クロック 切 り 替 え 後 に 使 用 されないため ファームウェアでの 変 更 は 無 効 です 5,4 - EXSUT, : 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 用 SUT 値 (SUT for External Clock/Low Power Crystal Oscillator) これら2は 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 用 SUT 値 です ヒュース によって 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 が 選 択 されている 場 合 そのSUTヒュース がこれらの 内 に 複 写 されます ファームウェアは 新 しい 値 を 書 くことによって これらのを 変 更 できます この 値 は 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 の 次 の 開 始 で 使 用 されます 3 - CE : 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 許 可 (Enable C Oscillator) 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 を 許 可 するにはCEが 論 理 を 書 かれなければなりません 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 を 禁 止 するには CEが 論 理 を 書 かれなければなりません 2 - EXTE : 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 許 可 (Enable External Clock/Low Power Crystal Oscillator) 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 を 許 可 するにはEXTEが 論 理 を 書 かれなければなりません 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 を 禁 止 するにはEXTEが 論 理 を 書 かれなければなりません - CLKS : クロック 選 択 (Clock Selector) CPUクロックとして 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 を 選 択 するにはCLKSが 論 理 を 書 かれなければなりません CPUクロック として 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 を 選 択 するにはCLKSが 論 理 を 書 かれなければなりません リセット 後 ヒュース 設 定 によって 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 が 選 択 されているなら CLKSがハート ウェアによって 設 定 ()されます ファームウェアは 選 択 に 先 立 ってクロックが 正 しく 開 始 されているかを 調 べなければなりません CLKSEL - クロック 選 択 レシ スタ (Clock selection egister ) ($C6) CCKSEL3 CCKSEL2 CCKSEL CCKSEL EXCKSEL3 EXCKSEL2 EXCKSEL EXCKSEL ead/write CLKSEL 7~4 - CCKSEL3~ : 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 用 CKSEL 値 (CKSEL for C oscillator) 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 用 クロック 設 定 リセット 後 本 レシ スタ 内 のこの 部 分 は 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 に 対 応 する 値 ''が 格 納 されま す 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 への 切 り 替 え 前 のファームウェアによるこの 値 の 変 更 は 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 が 開 始 しなくなるため 禁 止 されます 3~ - EXCKSEL3~ : 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 用 CKSEL 値 (CKSEL for External Clock/Low Power Crystal Oscillator) 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 用 クロック 設 定 リセット 後 ヒュース によって 外 部 クロック 信 号 /クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 が 選 択 されているなら 本 レシ スタ 内 のこの 部 分 はそのヒュース 設 定 が 格 納 されます ファームウェアはクロック 切 り 替 え 後 起 動 時 間 を 変 更 するため にこれを 修 正 できます EXCKSEL3~ 形 態 設 定 については8 頁 の 表 6-. クロック 元 選 択 をご 覧 ください 校 正 付 き 内 蔵 C 発 振 器 クリスタル 用 低 電 力 発 振 器 外 部 クロック 信 号 だけが 許 されます ATmega6U4/32U4 [テ ータシート] 23