アルドゥイーノ・アーデュイーノ (Arduino) †
電子工作は素人。だけど、Arduino を使ってみたいと思います。
以下、Arduino を使うまでの道筋を記録します。
同じような素人さん向けに参考になるように。
いくつかの基礎知識 †
素人ですので、不正確、場合によっては誤りの情報があるかと思います。
どうぞご指摘下さい。
- ATmega168P
Atmel 社の「ワンチップマイコン」です。
一つのチップの中に、CPU(中央演算処理装置)、メモリ、AD変換(アナログデジタル変換)機能などを詰め込んだものです。
仕様の一部を下に示します。(私たちが普通入手するPDIP パッケージ--2列に足が並んで出ているもの--について)
| 項目 | |
| |
| EEPROM (電気的に消したりプログラムしたりでき、電源を落としても内容が保持されるメモリ) | 512 バイト |
| SRAM (メインメモリ) | 1K バイト |
| AD変換 (アナログデータをデジタルデータに変換する機能) | 6 チャンネル(6つデータをとれる), 10bit(0-1023 までの値として取得できる) |
| IO (入出力に使えるピンの数) | 23 本 |
| 駆動電圧 | 2.7-5.5 V (ただし電圧が低いとクロックを下げる必要あり) |
| 周波数(クロック。1秒間に何回計算するか) | 20MHz まで |
- ブートローダ
AVRマイコンのプログラム用フラッシュメモリの一部(Boot Program Section)にプログラムを書き込む命令(SPM : Store Program Memory)を仕込むことができるます。
そのプログラムをブートローダというようです。
ブートローダが書き込むプログラムはフラッシュメモリーの別の部分(Application Flash Memory Section)に書き込まれます。
- ヒューズ(Fuse : 発音はフューズのはずだけど、ヒューズと書くのが習わしらしい。)
※ ヒューズビットという表現もありますが、マニュアルにはヒューズバイトとなっています。
8bit(=1byte)をセットで設定する必要があるからでしょうか。
AVR マイコンの機能を変化させるためのスイッチとして使われます。
(多くの人には通じないでしょうけど、昔の EPSON のパソコンのディップスイッチのようなもののようです。)
ブートローダとは別に書き込む必要があります。
失敗すると、元に戻すのに苦労する場合があるので、慎重にセットする必要があります。
Arduino でどのようなヒューズがセットされているかは、arduino-0017/hardware/board.txt の中に書いてあります。
以下の情報は ATmega168P に基づいています。
- 上位ヒューズ(High Fuse)
リセットの扱いなど。
Diecimila, Duemilanove Nano w/ ATmega168 では 0xdd(11011101)です。
| 名称 | ビット番号 | 意味 | Default の値 |
| | | |
| RSDIBL | 7 | 外部からのリセットを使用不可にする。これがゼロだと 1番ピン(PC6)も IO に使える。 | 1 (設定しない) |
| DWEN | 6 | On-chip デバッグシステムを使えるようにする。消費電力の関係もあり、1にしておく。 | 1 (設定しない) |
| SPIEN | 5 | シリアルプログラムとデータのダウンロードを可能にする。 | 0(設定している) |
| WDTON | 4 | Watchdog Timer(内蔵のカウンタが決まった値に達したら中断かリセットする機能) をいつも On。 | 1 (設定しない) |
| EESAVE | 3 | Chip Erase でも EEPROM を保持 | 1 (設定しない) |
| BODLEVEL2 | 2 | BOD(Brown-Out:電圧低下 Detector)電圧低下を検知してシステムを保護・停止する。 | ※1 |
| BODLEVEL1 | 1 | | ※1 |
| BODLEVEL0 | 0 | | ※1 |
| ※1 | BODLEVEL 2:0 の設定について |
| |
| 111 | BOD を使わない ( Default ) |
| 110 | Vcc 2.5V用(?) に設定。1.8V 以下で停止 |
| 101 | Vcc 3.5V用(?) に設定。2.7V 以下で停止 |
| 100 | Vcc 5.0V用(?) に設定。4.3V 以下で停止 |
- 下位ヒューズ(Low Fuse)
分周(?)や、ATmega168Pを駆動する周波数をどこからとるかによって変えます。
Diecimila, Duemilanove Nano w/ ATmega168 では 0xff(11111111)です。
| 名称 | ビット番号 | 意味 | Default の値 |
| | | |
| CKDIV8 | 7 | 周波数を1/8 にする。(8MHz → 1MHz ) | 0 (設定している) |
| CKOUT | 6 | CLKO ピン(PB0, 14番)からクロックを出力する。他のデバイスを駆動するのに使える。 | 1 (設定していない) |
| SUT1 | 5 | スタートアップタイムの指定 | ※1 |
| SUT0 | 4 | | ※1 |
| CKSEL3 | 3 | クロックの指定 | ※2 |
| CKSEL2 | 2 | | ※2 |
| CKSEL1 | 1 | | ※2 |
| CKSEL0 | 0 | | ※2 |
| ※1 | SUT1:0 の設定について(ただし、CKSEL3:0 が 1111の場合) |
| |
| 01 | リセットからの余分な遅れ : 14クロック (ただし、BOD を使う。) |
| 10 | リセットからの余分な遅れ : 14クロック + 4.1ms |
| 11 | リセットからの余分な遅れ : 14クロック + 65ms |
| ※2 | CKSEL3:0 の設定について |
| |
| 0000 | External Clock Source(外部発振源?)を使う |
| 0010 | 内部 RC 発振回路 8( 7.3-8.1 )MHz を使う |
| 0011 | 内部 128kHz(low power で高精度に作られていない) を使う |
| 0100-1111 | 水晶発振 |
| 1111 | 水晶発振(8.0-16.0)MHz (12-22 pF のコンデンサを噛ませる) |
- 拡張ヒューズ(Extended Fuse)
Diecimila, Duemilanove Nano w/ ATmega168 では 0x00(00000000)です。
| 名称 | ビット番号 | 意味 | Default の値 |
| | | |
| - | 7 | - | 1 |
| - | 6 | - | 1 |
| - | 5 | - | 1 |
| - | 4 | - | 1 |
| - | 3 | - | 1 |
| BOOTSZ1 | 2 | ブートローダのサイズを決める | ※1 |
| BOOTSZ0 | 1 | | ※1 |
| BOOTRST | 0 | リセット信号が来たときに、ブートローダ領域に飛ぶ(?) | 1 (設定されていない) |
| ※ 1 | BOOTSZ1:0 の設定と168Pの場合のブートローダ領域の大きさ |
| |
| 1 1 | 0.25 Kbyte ( 128 ワード ) |
| 1 0 | 0.5 Kbyte ( 256 ワード ) |
| 0 1 | 1 Kbyte ( 512 ワード ) |
| 0 0 | 2 Kbyte ( 1024 ワード ) |
※ 00 なら 1024words( アドレス 0x1C00-0x1FFF までの 2KB 分)。ブートローダの大きさはある程度大きいのでこれにする。
- ロックビット(Lock Bit)
応用プログラム領域の書き込みをできなくしたり(BLB0)、
ブートローダ領域の書き込みをできなくしたり(BLB1)、
場合によってはヒューズの書き込みも含めて禁止(LB)
します。
| 名称 | ビット番号 | 意味 | Default の値 |
| | | |
| 不使用 | 7 | | 1 (設定していない) |
| 不使用 | 6 | | 1 (設定していない) |
| BLB12 | 5 | ブートローダセクションへのアクセス | ※1 |
| BLB11 | 4 | | ※1 |
| BLB02 | 3 | アプリケーションセクションへのアクセス | ※2 |
| BLB01 | 2 | | ※2 |
| LB2 | 1 | フラッシュメモリ・EEPROMへのアクセス | ※3 |
| LB1 | 0 | | ※3 |
| ※ 1 | BLB12:1 の設定 : ブートローダセクションの読み書きについて |
| |
| 1 1 | ロックしない |
| 1 0 | SPMによる書き込みを禁止する。 |
| 0 1 | アプリケーションからのLPM(Load Program Memory)によって読むことを禁止。 |
| 0 0 | SPM(Store Program Memory)もアプリケーションからのLPM(Load Program Memory)も禁止。 |
※ ブートローダを書き込むときは"11"がよい。ブートローダを書き込んだ後は"00"でブートローダを守る。
| ※ 2 | BLB02:1 の設定 : アプリケーションセクションの読み書きについて |
| |
| 1 1 | ロックしない |
| 1 0 | SPMによる書き込みを禁止する。 |
| 0 1 | ブートローダからのLPM(Load Program Memory)によって読むことを禁止。 |
| 0 0 | SPM(Store Program Memory)もブートローダからのLPM(Load Program Memory)も禁止。 |
※ ブートローダから変更したいので設定する必要ない。 "11"でよい。
| ※ 3 | LB2:1 の設定 : フラッシュメモリとEEPROMについて |
| |
| 1 1 | ロックしない |
| 1 0 | プログラミングを禁止する。 |
| 0 0 | プログラミングも確かめ(Verify)も禁止する。 |
※ 設定する必要ない。 "11"でよい。
board.txt によると、Arduino で設定しているのは、次の2通りのようです。
0x0F(ブートローダ領域への書き込みを禁止)
0x3F(一切禁止しない)
![[PukiWiki]](image/ROBO192.png "[PukiWiki]")
