CuBeatSystems

既に再来週に迫ったMTM05ですが、初出展にも関わらず暢気なものです。
今日は目玉（のはず）のB041の製造を開始。


一台一台本当に心を込めて半田付けしました。
悲しいかな工業製品ってこういうのは伝わりにくい。
ほぼ自己満足の世界です。


通りかかった人が「おっ。買っても良いかな。」と思って欲しいので1台1台きちんと梱包。
袋の感じはスイッチサイエンスさんのパクリです。スイッチサイエンスさんはたまに利用するのですが、対応が親切で気持ち良いです。
今回お会いする人達に気持ち良くなって頂ければと願うばかりです。

随分前に対応しようと思い立っていたAVR109にようやく対応させた。
以前やった時にうまく書けなかったのはボードのクロック精度が原因。

ここ数日モニタを実装していて、思った以上にRC内蔵クロックの精度が悪いことが分かった。
エコーバックのテストでやたらと文字が化ける。

データシートを見返してみると確かに。
あらら。


実験用途とは言え、オシレータは載せておきたかったところではある。
デモアプリケーション起動時に100[us]で割り込みを発生させるようにしてオシロスコープで観察し、モニタコマンドでOSCCALを調整できるようにした。
この状態でエコーバックテストをすると当然問題ない。

ブートローダの問題もきっとこれだろうと気付き早速試す。


ブートローダには2[KB]を割り当てた。
ワード先頭アドレスは0x0C00でmakefileで.textのベースアドレスを指定する時には0x1800となる。
AVRISP mkIIでブートローダを書き込む。

次にやるのはブートローダ経由で書き込むアプリケーション。

現在実装しているデモアプリケーションは既にフラッシュの大部分を使い切っている。今回はブートローダの動作を確認するだけなので、機能をザクザク削って6[KB]に収めたバージョンを作った。

後はavrdudeの書き込み機器指定をavr109としてポートにシリアルポートを指定するだけ。

#!/bin/sh

AVRDUDE=avrdude
MCU=atmega8
PORT=/dev/ttyUSB0
PROGRAMMER=avr109
TARGET=sdcmod

FLAGS="-p $MCU -P $PORT -c $PROGRAMMER"
WRITE_FLASH="-U flash:w:$TARGET.hex"

$AVRDUDE $FLAGS $WRITE_FLASH $WRITE_EEPROM

これで書き込みを実行。
べリファイまでの動作を確認した。

B041の場合FATの実装が入るのでブートローダの搭載はあまり現実的ではないかもしれない。
書き込んだアプリケーションはFATの実装＋エコーバックの実装だが、6[KB]ギリギリ。

SDカード上のWAVファイルを読み込んでPWMで音声を出力する実験。

サンプリング周波数をどこまで上げられるかの事前確認を兼ね、SDカードI/Oの様子をオシロで観察。
リングバッファによるFIFOを作り空きがあれば順次読み出しリクエストを発行する仕組み。


悪くはないが、これを調整したところで技術的な取り組みとしての魅力をあまり感じない。

もやもや考えていたらFreeRTOSで以下を試してみたくなる。

* SDカードからデータを読み出してFIFOに転送するタスク
* FIFOからデータを読み出してPWM値を設定するタスク

実現の可能性を探るために事前調査を開始。
現状の基板に搭載されているAtmega8では実用性に欠けるが事前調査なので良しとしよう。

まずはデバッグ環境のためにもシリアル通信とその他のタスクの平行動作だろうということで、
早速FreeRTOSをポーティングして10[ms]毎にシリアル通信をするプログラムを仕立てる。


シリアル送受信も割り込みベースで行われるのでタスク処理に時間的影響を与えない。
ふむふむ。

次はサンプリング周波数に応じた高精度タイマー割り込みタスクでの動作を確認したいところだ。

This is a my first YouTube movie.

[埋込みオブジェクト:http://www.youtube.com/v/kcOlobidMuQ&hl=en_US&fs=1&]

[埋込みオブジェクト:http://www.youtube.com/v/fsiXkM50tg8&hl=en_US&fs=1&]

第1歩ということでWAVファイルのfmtチャンクからサンプリング周波数を抜き出してタイマにサンプリング間隔を設定するところを確認。

* Sampling freq. : Fs
* CPU clock freq. : Fclk
* Timer clock freq. : Ftmr = Fclk x N (N:Pre-scaler)

1/Fs = (1/Ftmr) x CNT

CNT = Ftmr/Fs = (Fclk x N / Fs) = Fclk / Fs / N



Timer0が8ビットであるのと、B041は内部RCオシレータを使っているのとで誤差が大きい。

ダラダラと進んでいるSDカードモジュールプロジェクトですが、「おや？」と思った瞬間があったのでオシロで現象を確認してみました。



あらら。
ご覧のとおりSDカードを挿入した瞬間に電源がドロップしています。
ChaNさんの記事にもあるようにSDカードの電源ラインは対策は必須です。

ちなみにB041は、、、

回路図


配置配線


SDカードの電源ラインを全く意識していません。
これでは上記のような波形になるのも無理ありません。

たかだかSDカードと思っていると妙な誤動作に悩まされることにもなりかねません。

あれこれちょっと試すときにAVRISP mkIIを持ち出すのはあまりエレガントとは言えない。
丁度Arduinoにも興味があったのでArduinoのIDEから書き込みできるようにすることを思い立つ。

が、またFUSEビットを間違ってしまう。
B041にはATmega8を載せているが、別のプロセッサの設定「low(0xf8), high(0xdd)」を書き込んでしまう。
これはATmega8ではExternal RC OSCを選択することを意味する。
Arduinoの設定ファイルの編集間違いが原因だ。



B041はInternal RC OSCで動かす設計なので当然クロックは発振しない。
間違って設定したFUSE値がわかっているので前述のようにどういう外部回路にすれば良いかわかる。
今回は幸いにも簡単な外部回路で済みそうだ。



部品箱にあった抵抗を一本(本当に適当にとった抵抗330オーム)取り出して半田付け。
AVRISP mkIIを接続して試したところシグネチャが読めた。
クロックは良さそう。



すぐさまFUSEを所望の値に書き換えて元に戻した。
提供する基板もこの辺りを扱いやすいようにしないとなぁ。

AVRISP mkIIは便利なのですがオンフィールドで書き換えるには不便ですし、ユーザに書き変えを頼むわけにもいきません。

Atmelが公開しているアプリケーションノートAVR109に自己プログラミングがありましたので試してみました。ターゲットMPUはATmega8とATmega328Pです。

preprocessor.shを使うとdefines.hに記述する内容を吐き出してくれるようになっています。

usage: preprocessor.sh device bootsize progport prog_no cpu_freq baud_rate

デバイス名とブートコードサイズ、プログラミングモードに入るポート名とポート番号、CPU周波数とUSARTのボーレートを指定します。

ATmega8の例では

preprocessor.sh atmega8 1024 PORTB 0 8000000 9600> defines.h

と言った感じです。
このケースの場合、PORTBのビット0がLOWレベルになっていたらプログラミングモードに入ります。ブートローダ内部では対象ポートのプルアップレジスタを有効にしますので、外付け抵抗は必要ありません。ピンにスイッチを付けておくだけでこの機能をサポートするボードが完成します。
（ブートローダはこれ以外のI/O設定は一切行いません。要するにすべてのピンが入力のままです。）

ターゲットにブートローダを書き込んで一度電源を切り、PORTBのビット0をLOWにして電源を入れます。ブートローダが起動したはずですのでminicomを使って接続してみましょう。

コンソールに大文字Sを入力した時にAVRBOOTという文字列が帰ってくればブートローダが期待通りに動作しています。ホストは特定のプロトコルに従って書き換え対象プログラムをブートローダに渡すことで、ブートローダが自身のフラッシュを書き換えてくれるというわけです。

ここで疑問が湧いてきます。

• ユーザプログラムはどこに配置するのでしょう？
• 何か特別な配慮が必要になるのでしょうか？
• ブートローダは上書きできないようにできるのでしょうか？
  

さて、疑問を一つずつみていきましょう。

試しに、ブートローダのことを意識せず従来のユーザプログラムを書き込んでみましょう。
avrdude -c ?とすると対応しているプログラマを表示できます。
この中に「avr109 = Atmel AppNote AVR109 Boot Loader」というのがあります。

sudo avrdude -c avr109 -b 9600 -P /dev/ttyUSB0 -p m8 -U flash:w:sdcmod.hex

書き込んでみました。

Connecting to programmer: .
Found programmer: Id = "AVRBOOT"; type = S
Software Version = 1.5; No Hardware Version given.
Programmer supports auto addr increment.
Programmer supports buffered memory access with buffersize=64 bytes.

Programmer supports the following devices:
Device code: 0x77

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.01s

avrdude: Device signature = 0x1e9307
avrdude: NOTE: FLASH memory has been specified, an erase cycle will be performed
To disable this feature, specify the -D option.
avrdude: butterfly_recv(): programmer is not responding

あれれ。
プログラマIDやソフトウェアバージョンは取得できているようです。
でも書き込めませんでしたね。
プログラマからの応答がないようです。

ここで言うプログラマとはまさにブートローダの事です。
おかしいですね。
プロトコルの仕様では0x13を返すようになっています。
ブートローダのソースを見るとまさにそういう実装になっています。

あれれ？
ちょっと何か思い違いがありそうですね。

ここからは次回のデバッグ編に続くことになりそうです。

・スイッチでなくIRにしたらどうか。

久しぶりにOlimexに発注。

SDカードのI/Oテストに加えて音をちょっと出せるというのがコンセプト。

Tinyだったはずなのだが・・・

SDカードのテストボード。