できる！Bit Bangモード

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きょうすけほがり
7 years ago
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1 できる!BIT BANG モード Y.TOMOHARA

2 自己紹介福岡市内の会社でソフト開発やってます主にVisual C++,H8, 最近 Android 趣味でプログラミングと電子工作やってますマイコンは PIC AVR プログラミングは MSX BASIC ASM(Z80) C C++

3 アジェンダ PCインタフェースの昔と今 FTシリーズについて Bit Bangモードとは何か非同期 Bit Bangモード LED 点滅 SW 入力同期 Bit Bangモード I2Cで温度センサはまりどころ参考文献

4 PC インタフェースのむかしプリンタポートシリアルポートを使って比較的手軽に制御ができていたプリンタポートシリアルポート (RS-232C)

5 PC インタフェースのいま昔出来ていたことが出来なくなった! プリンタポートシリアルポート (RS-232C) 全部 USB 化デバイスドライバ USB プロトコルの実装 USB ベンダ ID の取得 Vista から WHQL 取得してないドライバはインストール時にやたら派手な警告が出るようになったアマチュアに優しくない昨今の PC 事情に絶望した!

6 そこに救世主が現れた! FTDI の FT シリーズ

7 FT シリーズについて FTDI 社の USB- シリアル /USB- パラレル変換 IC FT232:USB- シリアル FT245:USB- パラレル FT2232: 両方 PC からはシリアルポートに見える ( 専用のドライバで直接操作することも可能 )

8 FT シリーズ比較表 FT232/245B FT232/245R FT2232D/C/L FT232/2232H EEPROM 外付け内蔵外付け外付け非同期 Bit Bang 同期 Bit Bang - CBUS BitBang - FT232 のみ USB I/F USB2.0 FS USB2.0 FS USB2.0 FS USB2.0 HS OSC 外付け内蔵外付け外付け秋月電子 (FT232RL) 500 (FT2232D) - オススメ

9 FT232R の基本回路部品が超少ない!

10 BIT BANG モードとはなにか? D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 外部接続用の端子が関数一発で汎用の入出力端子になる!! FT232/2232 専用 (B シリーズ, FT245R 不可 ) FTProg で EEPROM に設定すればここも使える! ( しかし上のやつとは排他 )

11 2 種類のモード Bit Bang には 2 種類のモードがある! 非同期 Bit Bang モード最初 (FT232B) からある同期 Bit Bang モード FT232R で追加されてやっと使い物ちょっといい感じになった

12 BIT BANG モードを使うには ( ハード編 ) Bit Bang 対応の FTDI チップ FT232RL がおすすめコネクタ付きのモジュールがもっとおすすめ FT232RL 秋月電子 AE-UM232R ( 950)

13 BIT BANG モードを使うには ( ソフト編 ) VC++ (Visual Studio) の開発環境基本はC/C++ C# のWrapperがFTDIのサイトで公開されている Linux, mac 等でも開発できる ( らしい ) FTD2XXライブラリ ftd2xx.h ftd2xx.lib ftd2xx.dll FTDIのサイトからダウンロードできます

14 おおざっぱな流れ FT_SetBitMode で端子単位で入出力の設定と Bit bang モードの有効化 FT_Write で端子へ出力 FT_Read または FT_GetBitMode で端子の状態取得 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 出力入力 FT_SetBaudRate で転送速度を設定

15 非同期 BIT BANG モード FT_Write で設定されたバイト列を端子から等間隔で出力する (FT_SetBitMode で出力設定された端子のみ ) 端子の状態を等間隔で入力する受信したデータは FT_Read で取得 FT_GetBitMode を使えば最新の状態を取得できる上記 2 つを非同期で行う

16 簡単!LED 点滅

17 ASYNCINPUT.CPP(1) #include <windows.h> #include ".. lib ftd2xx.h" #pragma comment(lib, ".. lib ftd2xx.lib") : FT_HANDLE hft; // 1 番目のデバイスをオープン FT_Open(0, &hft); // 明示的にリセット FT_SetBitMode(hFt, 0x00, FT_BITMODE_RESET); // 非同期 BitBang (b0-b7: 出力 ) FT_SetBitMode(hFt, 0xff, FT_BITMODE_ASYNC_BITBANG);

18 ASYNCINPUT.CPP(2) while(1) { unsigned char data; unsigned long written; // 出力バイト数 } // 右へ for(int i=0; i<8; i++) { data = (1<<i); // data の値をポートに出力 FT_Write(hFt, &data, 1, &written); Sleep(200); } : 左に流す処理は割愛 :

19 簡単! スイッチ入力

20 ASYNCOUTPUT.CPP(1) #include <windows.h> #include ".. lib ftd2xx.h" #pragma comment(lib, ".. lib ftd2xx.lib") : FT_HANDLE hft; // 1 番目のデバイスをオープン FT_Open(0, &hft); // 明示的にリセット FT_SetBitMode(hFt, 0x00, FT_BITMODE_RESET); // 非同期 BitBang (b0-b7: 出力 ) FT_SetBitMode(hFt, 0xff, FT_BITMODE_ASYNC_BITBANG); LED 点滅と同じ!

21 ASYNCOUTPUT.CPP(2) while(1) { unsigned char data; // ポートの値を data に格納 FT_GetBitMode(hFt, &data); printf("data=%02x n", data); } Sleep(200); 押したスイッチのビットが 0 になる

22 応用! 壁づたいネズミ改

23 同期 BIT BANG モード基本的な動きは非同期 Bit Bang モードと同じ端子情報の入力と出力を同じタイミングで行う ( 厳密には入力出力の順 ) Clock t1 t2 t3 t4 t5 t6 D7..0 Current Data New Data WR# RD t1 t2 t3 t4 t5 t6 Application Note AN_232R-01 for the FT232R and FT245R Bit Bang Modes Version Synchronous Bit Bang Mode

24 SYNCINOUT.CPP(1) FT_HANDLE hft; Include は省略 // 1 番目のデバイスをオープン FT_Open(0, &hft); // 転送速度を設定 FT_SetBaudRate(hFt, 9600); // タイムアウト設定 (Recv:1000ms, Send:1000ms) FT_SetTimeouts(hFt, 1000, 1000); // 明示的にリセット FT_SetBitMode(hFt, 0x00, FT_BITMODE_RESET); // 同期 BitBang (b0-b7: 出力 ) FT_SetBitMode(hFt, 0xff, FT_BITMODE_SYNC_BITBANG);

25 SYNCINOUT.CPP(2) const int DATA_LEN = 16; unsigned char writedata[data_len];// 送信データ unsigned char readdata[1024]; // 受信データ unsigned long byteswritten; // 出力バイト数 unsigned long bytesread; // 入力バイト数 for(int i = 0; i < DATA_LEN; i++) writedata[i] = i % 256; FT_Write(hFt, writedata, DATA_LEN, &byteswritten); dump("ft_write", writedata, byteswritten); FT_Read(hFt, readdata, sizeof(readdata), &bytesread); dump("ft_read", readdata, bytesread);

26 SYNCINOUT.CPP(3) 同期 Bit Bang は 1 クロックにつき入力出力の順に処理するので FT_Read の結果は必ず FT_Write したものより 1 バイト古いここでもう 1 回 1 バイトだけ FT_Write すると直前に出力した 0x0F が得られる

27 同期 BIT BANG で I2C 温度計同期 Bit Bang モードで簡易 I2C 通信をやってみる

28 概要バイト配列に SDA,SCL の波形を作り込んでおき FT_Write でまとめて送信同時に SDA,SCL の一連の変化が受信バッファに格納されるので FT_Read で読み取って I2C の受信データに変換同期 Bit Bang なので N 番目の受信データ =N-1 番目の送信データが成り立つのでビット位置の関連づけができる

29 はまりどころ (1/5) 変更した設定はソフトを終わらせても残っている ( 全部かは知らない ) FT_SetBitMode SetLatencyTimer など初期値を期待して省略すると思わぬトラブルになるので明示的に初期化しましょう

30 はまりどころ (2/5) 絶え間なく FT_Write しても出力に間隔が空くことがある FT232RL 921,600bps 設定 /1024 バイトのデータを連続送信し D0-7 を観測データは 00h~FFh の循環

31 はまりどころ (3/5) 基本的に等間隔で送信されない FT232RL 9,600bps 設定 /1024 バイトのデータを連続送信し D0-7 を観測データは 00h~FFh の循環

32 はまりどころ (4/5) FT_Write はブロッキングする FT_Write で送信している間に別スレッドで FT_Read しても FT_Write が完了するまで読み込まれなかったしかし FT_Write はなるべくまとめて送信した方が高速

33 はまりどころ (5/5) Bit Bang での転送速度が仕様書とかなり違う仕様書には Bit Bang モード時の転送間隔は FT_SetBaudRate の値 16 と記載されているが実測では 4 ぐらいになる FT232RL 9,600bps 設定時に約 38,000bytes/s

34 読むべきドキュメント類 FT_000071:Software Application Development D2XX Programmer's Guide D2XX プログラマーズガイド AN232BM-01 Bit Bang モードの解説 (FT232/245B) AN_232R-01 Bit Bang モードの解説 (FT232/245R) AN232B-03 スループット改善の方法について

35 その他情報西日本常盤商行 :USB Module D2XX や Bit Bang モードの解説ヒューマンデータ :USB 関連参考資料資料多数評価ボードの販売も行っている ore-kb.net:bit-bang モードの使い方手前味噌ですが自分のとこにも

36 ご清聴ありがとうございました!

表信号端子端子名入出力機能 DTR 出力 COM ポート DTR (Data Terminal Ready Control Output / Handshake Signal) RXD 入力 COM ポート RXD (Receiving Asynchronous Data Input) TX

表信号端子端子名入出力機能 DTR 出力 COM ポート DTR (Data Terminal Ready Control Output / Handshake Signal) RXD 入力 COM ポート RXD (Receiving Asynchronous Data Input) TX ご使用前に必ずお読みください USB シリアル変換モジュール MM-FT3 取扱説明書この度は USB シリアル変換モジュール MM-FT3 をお買い求めいただきまして誠にありがとうございます本製品は FTDI 社製の USB シリアル変換 IC FT3RQ を搭載した USB シリアル変換モジュールです FT3RQ は USB.0 対応発振回路を内蔵動作設定用 EEPROM 内蔵 3.3V