CuBeatSystems

以前に何度か使用した事のあるPCBCARTですが、今回初めて4層基板を発注することにしました。


PCBCARTがデフォルトで設定しているパラメータのうち、シルクを両面にしたところ95x72[mm]の4層基板を4枚製作して送料込みで208ドルUSドルです。

EAGLEのボードファイルでは事故が多数起きているようなので、ガーバーを出力。
CAM Processorでは、gerb274x-4layer.camとexcellon.camを使用しました。
ドリルラック情報はdrillcfg.ulpを使用しています。

出力されたファイルを1つのzipにまとめます。
README.txtには以下のような記述をしました。

Description of the files.

Drill rack: B063_BlackTank_LPC1768.drl

Drill data: B063_BlackTank_LPC1768.drd
Drill station info: B063_BlackTank_LPC1768.dri
Photoplotter info: B063_BlackTank_LPC1768.gpi

Component side: B063_BlackTank_LPC1768.cmp
Inner layer 2: B063_BlackTank_LPC1768.ly2
Inner layer 15: B063_BlackTank_LPC1768.l15
Solder side: B063_BlackTank_LPC1768.sol

Silk screen CMP: B063_BlackTank_LPC1768.plc
Silk screen SOL: B063_BlackTank_LPC1768.pls
Solder stop mask CMP: B063_BlackTank_LPC1768.stc
Solder stop mask SOL: B063_BlackTank_LPC1768.sts
Cream frame CMP: B063_BlackTank_LPC1768.crc
Cream frame SOL: B063_BlackTank_LPC1768.crs

ということで出来上がりが楽しみなこの基板。

本日は写真だけ。
その他に特に変更はありませんが、Produced by Embedded Artistsと新たにシルクが加わっています。


基板色が若干異なりますね。


この兄弟は今年もARMマイコンの世界を広げてくれるでしょう。

そうだ。

大切な事を忘れていました。
ARM社はマイクロコントローラソフトウェアインターフェース規格を定めています。
従来、レジスタ操作などはデバイスベンダによって色々な流儀があったりして面倒でした。
簡単にいうと、これらを統一して扱いやすくするものがCMSIS(Cortex Microcontroller Software Interface Standard)です。

• http://www.jp.arm.com/products/processors/CMSIS.html

これは後ほど使います。
今はこんなものもあるという触りだけ・・・。

えーと、あ、そうそうUART1の話でした。
どこから始めるのかという話になるのですが、今回はレジスタによるデバイス制御に主眼を置いていますのでLPCXpressoのIDEを活用します。
また、スタートアップに関する処理はIDEが生成するものを使用します。

まずはプロジェクトの生成から。


プロジェクト名を適当に入れて下さい。


CMSISは今回使いません。（2011年01月21日追記：やっぱり使いましょう！Use CMSISにチェックを入れておいて下さい！）


この辺りは初期値で良いです。


ここも。


最後にプロセッサを選択します。
今回はLPCXpresso LPC1768を使用しているのでリストからLPC1768を選択しました。
赤色になっているものは「このライセンスでは全部のROMを使う事はできないよ。」と言っていると思って頂ければ良いです。


上記の簡単な選択が終了するとプロジェクトが生成されます。
ソースディレクトリにはCランタイムスタートアップとmainが生成されています。


それでは少しだけCランタイムスタートアップを見てみましょう。
色々見るべきところはあるのですが、リセットベクタに対する関数はここで定義されています。


ここに記述されている.isr_vectorはリンカスクリプトで定義されています。
リセットベクタに書かれた関数ResetISRの実装は以下のようになっています。


dataとbssセグメントはメモリ(内蔵SRAM)上に配置されます。

初期値を持つデータはフラッシュからSRAMにここでコピーされます。
また、bssもここでゼロに初期化されます。
これら処理が終わった後でmain関数が呼び出される仕組みになっています。

また、__USE_CMSISが定義されている場合にはCMSISのSystemInit()が呼び出されるようになっています。選択したCランタイムライブラリによっては__libc_init_array()なども呼び出されます。

このようにLPCXpressoのIDEではスケルトンでここまで簡単にできてしまうようになっています。
いきなりmainから記述できてしまう。（良いやら悪いやら・・・。）

ということで、今回はペリフェラルを制御する一歩か二歩手前にお気軽に到達してみました。

続きを読む »

EAGLEは直感的にサクサク図面が作成できるので非常に便利です。
他のCADでは数ステップ必要な動作もどんどんできてしまいます。

図面を書く上でよくあるのは、ヒョイヒョイと隣にある部品をコピーする事。
便利なのですが・・・


時にはこんな事になってしまいます。
これはおそらくプルアップ抵抗をコピーしたのでしょう。

こんな図面を見せようものなら電気技術者として穴を掘って入りたくなる状況に追い込まれます。
そんな時に便利な「EAGLE上で部品のVALUEを全部カラにするULP」を作ってみました。

電気設計の画面で実行すると、全ての部品の値をカラにします。
ユーザ定義可能な値を持たない部品の場合には確認画面が出ます。
好みに合わせてYesかNoを選択して下さい。

BOMを見るとこの通り。



回路定数の決定は設計でも重要な要素の1つです。
ざっと電気設計を終わらせたい時についつい後回しにしてしまいがちですが、このスクリプトを図面完成時に走らせて、定数決定フローに入れば間違いなく回路も見直せて一石二鳥というわけです。

以下のリンクからダウンロードして御利用頂けます。

なお、使用した結果について、当方は一切責任を持ちません。
この点御理解頂いた上で御使用下さい。
ダウンロードはこちらから

今回は電気設計と基板設計の検証方法に関するトピックです。


最近の設計業務では画面上で設計を入力して、そのまま出図というケースも珍しくありません。
が、実際に基板が上がってくると、「うわっ！何ここのパターン！」とか、「これじゃあダメだよね。」ということが珍しくありません。

How to use Eagle3DやEagle 3Dを用いた基板設計改善の効果（基板の完成予想図を使って失敗を最小限にする）ではEagle3Dを使った簡単な事前確認を取り上げましたが、今回は少し異なるアプローチを御紹介します。

使用するのはトレーシングペーパーとプリンターです。
私はKOKUYOのセ-T49Nを使用しています。


最近のプロセッサは高速に動作するようになってきていますので、「あー、このクロックラインはダメでしょ。」とか「ちょっと！グランドなんでそんなに細いの！」なんて事になると致命的です。
クロックがおかしければプロセッサはなんともなりませんし、電源が発振したら動くものも動きません。色んな部品がきちんと動作しない状態でデバッグしようものなら、一体何を見ているのかわからなくなってしまいます。

そこで登場するのがこれ。


非常に古典的な手法ですが、私はトレーシングペーパを使っています。
メリットはやはり実際に見て、感じて、書き込めるというところでしょうか。




濃度設定は最小濃度で丁度良いくらいです。

先の記事ではLPCXpresso LPC1768のデバッガとターゲットを切り離しました。
まずはOpenOCDのビルドです。

JTAGKey2Pではlibftd2xxを使用します。
http://www.ftdichip.com/Drivers/D2XX.htm
2010年12月12日現在のバージョンはlibftd2xx1.0.0.tar.gzです。
ダウンロードして展開しておきます。

tar xvfz libftd2xx1.0.0.tar.gz

次にOpenOCDのソースコードです。

git clone git://openocd.git.sourceforge.net/gitroot/openocd/openocd
cd openocd
./bootstrap
./configure --enable-ft2232_libftdi --with-ftd2xx-linux-tardir=/path/to/libftd2xx1.0.0
make

ビルドにはautomakeも必要です。
予めビルド環境に入れておいてください。

ビルドできたらmake installして出来上がりです。

ここで試しにsuikanさんがポーティングされたTOPPSER/ASP for LPCのバイナリをOpenOCD経由でフラッシュに書き込んでみましょう。
まずはOpenOCDを起動します。

その前に・・・OpenOCDの設定ファイルを確認します。

openocd.cfgは以下のようにしました。

source [find /usr/local/share/openocd/tcl/interface/jtagkey2p.cfg]
source [find /usr/local/share/openocd/tcl/target/lpc1768.cfg]

# NXP LPC1768 Cortex-M3 with 512kB Flash and 32kB+32kB Local On-Chip SRAM,
# # LPC17xx chips support both JTAG and SWD transports.
# # Adapt based on what transport is active.
# source [find target/swj-dp.tcl]
if { [info exists CHIPNAME] } {
    set _CHIPNAME $CHIPNAME
} else {
    set _CHIPNAME lpc1768
}
# After reset the chip is clocked by the ~4MHz internal RC oscillator.
# When board-specific code (reset-init handler or device firmware)
# configures another oscillator and/or PLL0, set CCLK to match; if
# you don't, then flash erase and write operations may misbehave.
# (The ROM code doing those updates cares about core clock speed...)
#
# CCLK is the core clock frequency in KHz
if { [info exists CCLK ] } {
    set _CCLK $CCLK
} else {
    set _CCLK 4000
}
if { [info exists CPUTAPID ] } {
    set _CPUTAPID $CPUTAPID
} else {
    set _CPUTAPID 0x4ba00477
}
#delays on reset lines
adapter_nsrst_delay 200
jtag_ntrst_delay 200
# LPC2000 & LPC1700 -> SRST causes TRST
reset_config srst_pulls_trst
jtag newtap $_CHIPNAME cpu -irlen 4 -expected-id $_CPUTAPID
#swj_newdap $_CHIPNAME cpu -irlen 4 -expected-id $_CPUTAPID
set _TARGETNAME $_CHIPNAME.cpu
target create $_TARGETNAME cortex_m3 -chain-position $_TARGETNAME
# LPC1768 has 32kB of SRAM In the ARMv7-M "Code" area (at 0x10000000)
# and 32K more on AHB, in the ARMv7-M "SRAM" area, (at 0x2007c000).
$_TARGETNAME configure -work-area-phys 0x10000000 -work-area-size 0x8000
# LPC1768 has 512kB of flash memory, managed by ROM code (including a
# boot loader which verifies the flash exception table's checksum).
# flash bank (name) lpc2000 (base) (size) 0 0 (target#) (variant) (clock) [calc checksum]
set _FLASHNAME $_CHIPNAME.flash
# flash bank $_FLASHNAME lpc2000 0x0 0x80000 0 0 $_TARGETNAME lpc1700 $_CCLK calc_checksum
flash bank $_FLASHNAME lpc2000 0x0 0x80000 0 0 $_TARGETNAME lpc1700 120000
# Run with *real slow* clock by default since the
# boot rom could have been playing with the PLL, so
# we have no idea what clock the target is running at.
jtag_khz 500
$_TARGETNAME configure -event reset-init {
    # Do not remap 0x0000-0x0020 to anything but the flash (i.e. select
    # "User Flash Mode" where interrupt vectors are _not_ remapped,
    # and reside in flash instead).
    #
    # See Table 612. Memory Mapping Control register (MEMMAP - 0x400F C040) bit description
    # Bit Symbol Value Description Reset
    # value
    # 0 MAP Memory map control. 0
    # 0 Boot mode. A portion of the Boot ROM is mapped to address 0.
    # 1 User mode. The on-chip Flash memory is mapped to address 0.
    # 31:1 - Reserved. The value read from a reserved bit is not defined. NA
    #
    # http://ics.nxp.com/support/documents/microcontrollers/?scope=LPC1768&type=user
    mww 0x400FC040 0x01
}
init
reset init

次にOpenOCDを起動します。

shinta@greenpad:~/Projects/ledblink_lpcxpresso_1768$ sudo openocd 
[sudo] password for shinta: 
Open On-Chip Debugger 0.5.0-dev-00651-gc6e0705 (2010年12月11日-21:58)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
http://openocd.berlios.de/doc/doxygen/bugs.html
Info : only one transport option; autoselect 'jtag'
adapter_nsrst_delay: 200
jtag_ntrst_delay: 200
none srst_pulls_trst
500 kHz
Info : max TCK change to: 30000 kHz
Info : clock speed 500 kHz
Info : JTAG tap: lpc1768.cpu tap/device found: 0x4ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x4)
Info : lpc1768.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
Info : JTAG tap: lpc1768.cpu tap/device found: 0x4ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x4)
Warn : Only resetting the Cortex-M3 core, use a reset-init event handler to reset any peripherals

無事に起動したらtelnet localhost 4444でOpenOCDと接続します。
halt, flash probe 0, flash write_image erase (バイナリファイル名), resetでLPCXpresso LPC1768上にあるLEDがチカチカする事を確認してみましょう。

shinta@greenpad:~$ telnet localhost 4444
Trying ::1...
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Open On-Chip Debugger
> halt
> flash probe 0
flash 'lpc2000' found at 0x00000000
> flash write_image erase /home/shinta/Projects/ledblink_lpcxpresso_1768/asp.bin
auto erase enabled
wrote 32768 bytes from file /home/shinta/Projects/ledblink_lpcxpresso_1768/asp.bin in 5.705619s (5.609 KiB/s)
> reset
JTAG tap: lpc1768.cpu tap/device found: 0x4ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x4)
Only resetting the Cortex-M3 core, use a reset-init event handler to reset any peripherals

OpenOCD側の端末ではクライアントから受けたコマンドの動作が記されていると思います。

target state: halted
target halted due to debug-request, current mode: Thread 
xPSR: 0x01000000 pc: 0x1fff0080 msp: 0x10001ffc
Info : accepting 'telnet' connection from 4444
flash 'lpc2000' found at 0x00000000
auto erase enabled
wrote 32768 bytes from file /home/shinta/Projects/ledblink_lpcxpresso_1768/asp.bin in 5.705619s (5.609 KiB/s)
Info : JTAG tap: lpc1768.cpu tap/device found: 0x4ba00477 (mfg: 0x23b, part: 0xba00, ver: 0x4)
Warn : Only resetting the Cortex-M3 core, use a reset-init event handler to reset any peripherals

この文書ではLPCXpresso LPC1768をJTAGKey2Pで使用するための狭い範囲のドキュメントとして作成しました。
TOPPERS/ASP for LPCに関するドキュメントはsuikanさんがお書きになった以下のドキュメントも参照してください。

• TOPPERS/ASP for LPC のインストール方法
  
• TOPPERS/ASP for LPC の使い方