Mbed入門|エミュレータとの接続と使い方|I2Cのスレーブ製作

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スッピンのCPU(LPC1114)をそのまま操作。
ULINK2エミュレータを直結して開発・デバッグを行います(ソフトはMbed)。
接続は僅か5本のラインだけでOK。

興味があるところを読む

はじめに

mbedのインターフェース(USBでパソコンと接続するタイプ)を使わずに、CPUに直接エミュレータを接続して動作させます。

敢えてmbedのインターフェースを使わないことで、マイコンをゼロから動かす醍醐味を味わえます。

この記事では、素のCPUである LPC1114FN28/102 を使ってます(パソコンとUSB接続して開発を行うmbed LPC1114ではない)。
ただしこのCPUは、現在では販売終了しています。
代わりに、秋月の LPC1114FDH28 440円と、DIP変換基板 50円を利用してください。
これでブレッドボードで使えるDIP28ピンのCortex-M0マイコンと同等になります。

スイッチサイエンス社から、mbedのインターフェース付きの mbed LPC1114FN28 2200円を購入し、CPUだけ外して同じように使うこともできます。

CPUについて

NXP社のLPCシリーズで、CPUコアはARM社のCortex-M0。
電源電圧はMAX3.6Vなので気を付けてください。

・電源電圧min.:1.8V
・電源電圧max.:3.6V
・コア:Cortex-M0
・コアサイズ:32bit
・クロック:50MHz
・ROM:32kB
・プログラムメモリ[B]:32kB
・RAM:4kB
・GPIO:22
・ADコンバータ:6
・UART/USART:1
・I2C:1
・SPI:1
・タイマ:4
・オシレータ:内蔵/外付

 データシートはこちら(英語)・・・要するに 50MHz ROM32K+RAM4K。
 μVision+ULINK2+mbedプロジェクトの組み合わせで動作させる。
 ※dp23(RESET)をGPIOとして使う場合は、μVisionのデバッグ設定を少し変える(下図を参照)。
 ※dp24をPullDownするとISPモードに入ってしまうので要注意。
 ※DigitalOut宣言時のPullUp/Down指定は効かないので、10K程度の抵抗を外付けして対処する。
 ※dp5とdp27(I2Cのピン)はオープンドレインなので注意(GPIOとしては使わずI2C用に空けておけば便利)。

ハード

 μVision+ULINK2でSWD接続して焼き込みとデバッグをする。
 ULINK2のコネクタ配置は下図参照、CPUのPINは下図を参照。
 Blinky用に青色の抵抗入りLEDをCPUの14PINに接続した。

ソフト

 ソフトは当然mbedからExportしたのを使う。 1114の基礎解説
 オンラインコンパイラのターゲットを1114にしておいてBlinkyプログラムを生成してからExportする。
 μVisionはV4.73を使ってる(ISP書き込みなどをするならこちらのページが詳しい)。
 V5.10だとLIBのパスが合わずリンクでエラーになる(これはスキャッターファイルの” *(InRoot$$Sections)”を修正すれば良いんだと思うけど、現時点ではV4.73を使ってる)。
 mbedのExportがV5には完全対応してないようだから、mbed環境のプロジェクトではV4.73を使う方が手間無しで良いのかも。

オンラインコンパイラでターゲットを生成中。

ブレッドボード+電池駆動。
ソースはこれだけ・・・

#include "mbed.h" 
DigitalOut myled(dp14); 
int main() { 
  while(1) { 
    myled = 1; 
    wait(0.1); 
    myled = 0; 
    wait(0.1); 
  }  
}

エミュレーターとの接続図

毎回SWDの配線をするのが面倒くさいんで、ULINK2との接続用コネクタをくっつけた。 
手前はFN28、奥はQFP48エクステンダ

1114のRESETピン(dp23)をGPIOとして使う場合は、以下の部分を変更する(変更しないとデバッグ時のリセットが上手くかからない)。

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I2Cのスレーブ

 マスタ側のプログラムのデバッグ用にスレーブを作成。
 ここではマスタとしてLPC1768mbedを使い、スレーブはLPC1114(mbedではないただのCPU)を7bitアドレスモードの 0x20<<1 で使ってる。

<I2Cバスの電圧レベル変換>
 両方とも3.3Vで動いてるのでバス直結で構わないんだけど、マスタVCCを5Vにする予定があるんで秋月のPCA9306(150円)を間にかましてる。
 こちらのページを参考にさせてもらいました。

<mbedAPI>
 I2CのAPIはデフォルトのままで使用した。
 例によって恐ろしいほど簡単。
 しみじみとmbedの有り難みを実感…mbed最高

//1114スレーブ側のプログラム

#include "mbed.h"

#define SLVADRS (0x20<<1)

//I2CSlave slave(p9, p10);  // 1768 SDA,SCL
I2CSlave slave(dp5, dp27);  // 1114 SDA,SCL
DigitalOut  led(LED1);
 
int main() 
{
     char buf[10];
     char msg[] = "Slave!";
 
     slave.address(SLVADRS);
     while (1) {
         int i = slave.receive();
         switch (i) {
             case I2CSlave::ReadAddressed:
                 slave.write(msg, strlen(msg) + 1); // Includes null char
                 break;
             case I2CSlave::WriteGeneral:
                 slave.read(buf, 10);
                 printf("Read G: %s\n", buf);
                 break;
             case I2CSlave::WriteAddressed:
                 slave.read(buf, 1);
                 //printf("Read A: %s\n", buf);
                if (buf[0] == 0) led=0;     // 0を受信したらLED OFF
                else led=1;                 // それ以外ならLED ON
                break;
         }
         for(int i = 0; i < 10; i++) buf[i] = 0;    // Clear buffer
     }
}

//1768マスタ側のプログラム
// スレーブに0x3-0x0を0.5秒ごとに送信する

#include "mbed.h"

I2C i2c(p9 , p10 ); 

const int addr = 0x20 << 1; // I2C address

int main() {
    char cmd[2];
    while (1) {
        cmd[0] = 0x03;
        i2c.write(addr, cmd, 1);
        wait(0.5);
        cmd[0] = 0x00;
        i2c.write(addr, cmd, 1);
        wait(0.5);
    }
}

LAP-Cで確認中。
順調です。

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