無半音キーボード

評価ボードには、2×16構成のコネクタが搭載されています。 このコネクタの奇数番のみを用いてブレッドボードと接続します。 コネクタの詳細は、太陽計の製作記事をご覧ください。

接続する位置は、ブレッドボードの下の端にある １番から１６番までの穴です。

キーボード基板には、1×10構成のピンヘッダを配置し、 20芯フラットケーブルの一列だけを使ってブレッドボードとつなぎます。

接続する位置は、ブレッドボードの上から二段目の ４番から１３番までの穴です。

ブレッドボードでは、 評価ボードとキーボード基板との間の配線を行います。 さらに圧電スピーカと抵抗を配置し、評価ボードと接続します。

ユニバーサル基板にタクトスイッチを並べます。 実は、厳密にはタクトスイッチの端子の間隔は ユニバーサル基板の穴の間隔（0.1インチ）の倍数には なっていません。

そのため、ユニバーサル基板にタクトスイッチをそのまま差し込むと 端子に無理な力がかかって破壊する可能性があります。 また、破壊にまで至らなくても、 スイッチが傾いて取り付けられると見た目の美しさを損ないます。

そこで、ユニバーサル基板に差し込む前にあらかじめ端子を 整形してやります。 タクトスイッチは、最初は下の写真のように足が曲がっています。

この足をラジオペンチで挟んで開いてやります。

写真の左側の二本の足が開かれています。 右の未加工の足と比べると良くわかると思います。 左右両方の足を開いたら、ユニバーサル基板に差し込みます。

タクトスイッチの足を開いても、 ユニバーサル基板の穴の間隔よりも多少狭いため、 差し込んだだけでは写真のように傾斜してしまいます。 そこで、タクトスイッチの肩の部分を押して基板に密着させます。

この時に決して基板の裏側から足を引っ張ったりしないでください。 足を引っ張ると抜けてしまう可能性があります。

９個のタクトスイッチを色の順番に並べます。

次にピンヘッダを配置します。

PORTBには、ByteIOビーンを割り当てます。 "Bean Selector"から "CPU Internal Peripherals → Port I/O → ByteIO"を ダブルクリックで呼び出したら、 以下の項目を設定します。

最終的に属性は以下のようになります。

PTA1には、BitIOビーンを割り当てます。 "Bean Selector"から "CPU Internal Peripherals → Port I/O → BitIO"を ダブルクリックで呼び出したら、 以下の項目を設定します。

最終的に属性は以下のようになります。

まず、"Bean Selector"から "CPU Internal Peripherals → Timer → PPG"を ダブルクリックで呼び出したら、 以下の項目について設定します。

最終的に属性は以下のようになります。

ここで設定した周期は、ダミーです。 プログラムが実行されるとすぐに書き換えられます。

このアプリケーションでは、PPGの出力を出したり止めたりする 必要があります。 この出したり止めたりする機能を持ったメソッドは、 Processor Expertによって準備はされていますが、 標準状態では、コードが生成されません。 そのため、メソッドのコード生成を行わせるための設定が必要になります。

まず、画面左の"Project Panel"の "Beans → PPG1:PPG"を開きます。 ここには、使用可能なメソッドの一覧があります。 この中から"Enable"メソッドを右クリックしてコンテキストメニューを呼び出し、 "Enable"（有効化）を選びます。

すると、"Enable"メソッドのアイコンが、 メソッドが使用可能であることを示す緑のチェックになります。 同様に"Disable"メソッドも"Enable"します。

この"getKey(void)"関数は、 押されたキーに対応するbyte型のコードを 返すように作られています。

byte getKey(void) {
  :
}

コードは、左端のスイッチから順に１から９までの数値が割り当てられます。 if文の行列が押されたスイッチを探す部分です。

  if (Byte1_GetBit(7) == FALSE) return 1;
  if (Byte1_GetBit(6) == FALSE) return 2;
  if (Byte1_GetBit(5) == FALSE) return 3;
  if (Byte1_GetBit(4) == FALSE) return 4;
  if (Byte1_GetBit(3) == FALSE) return 5;
  if (Byte1_GetBit(2) == FALSE) return 6;
  if (Byte1_GetBit(1) == FALSE) return 7;
  if (Byte1_GetBit(0) == FALSE) return 8;

最初に調べられるのはPTB7につながったスイッチです。 このスイッチの状態を知らせるのが Byte1_GetBit(7)関数（メソッド）で、 引数の"7"は、調べるポート番号を示します。 もし、スイッチが押されていたら、 この関数は、FALSEを返します。 もし、FALSEが返されたら そのキーに対応するコードを返します。 たとえば、PTB7につながっている左端のスイッチが押されていたら、 "getKey(void)"関数は、"1"を返します。 以下、PORTBのすべてのスイッチについて検査します。

  if (Bit1_GetVal()   == FALSE) return 9;

次に検査されるのは、PTA1につながったスイッチです。 "BitIO"ビーンの場合には、 Bit1_GetVal()というメソッドを使います。 この関数は、FALSEを返します。 もし、FALSEが返されたら そのキーに対応するコード、ここでは"9"を返します。

  return 0;

また、どのキーも押されていなければ、 "getKey(void)"関数は、"0"を返します。

DEMO9S08QG8評価ボードをUSBケーブルで接続します。

ドロップダウンリストが"P&E Multilink/Cyclone Pro"になっているのを 確認して、 アイコンを クリックするとコンパイル、リンクの後、デバッガが立ち上がります。

USBインターフェースの設定を確認したら、 "Connect"をクリックします。

「Ｙｅｓ」をクリックして、マイコンに書き込みます。

このデバッガには、変数をリアルタイムに観測する機能があります。 変数が表示されるのは、"Data:1"という名前のついたサブウィンドウです。

このサブウィンドウの中で右クリックすると コンテキストメニューが現れます。

このメニューから"Mode → Periodical..."を選択すると "Update Rate"（更新頻度）というウィンドウが開きます。

この数値を小さくすると、 変数の変化を頻繁に検査してくれます。 ここでは、デフォルトの"10"を指定して、"OK"ボタンをクリックします。

すると、"Data:1"ウィンドウは、定期的に更新されるようになります。 上の図は、左から４番目のキーを押したときの表示です。 赤い色は、前回表示した値から変更があったことを示しますから、 変化の様子がよくわかります。

音出力関数では、与えられたコードに従って、 音階を選び"PPG"を設定します。 この設定で使用されるのは、音の周期なので、 それぞれのコードに対応する周期をテーブルにしておきます。

const word period[] = {
  0,
  4000000 /  523, // DO
  4000000 /  587, // RE
  4000000 /  659, // MI
  4000000 /  698, // FA
  4000000 /  784, // SO
  4000000 /  880, // RA
  4000000 /  988, // SI
  4000000 / 1047, // DO
  4000000 / 1175  // RE
};

このテーブルでは、周期をマイコンのバスクロック数で表現しています。 そのため、マイコンのバスクロック周波数を音階の周波数で割った値を 計算させてテーブルに格納しています。 このテーブルは、constで宣言されているので、 ROM上に展開されます。

インデックス"0"の値は、キーのコードが"1"から始まっている ためのダミーであり、実際には使用しません。

"playSound(byte)"関数は、与えられたキーコードに対応する音の周期を "PPG"に設定します。

void playSound(byte code) {
  :
}

処理は、"code"が"0"であるか否かによって二つに分かれます。

  if (code == 0) {
    :
  } else {
    :
  }

まず、"code"が"0"の場合、 どのキーも押されていないことを示しますので、 "PPG"の波形を停止させます。 これには、PPG1_Disable()メソッドを使います。

    (void)PPG1_Disable();

このメソッドは、その内部で"PPG"の動作状態を把握する機能を 持っているため、 "PPG"が停止している状態で呼び出されても正しく動作します。

次に"code"が"0"でない場合、 いずれかのキーが押されたことを示しますので、 音の周期を設定して、 PPG1_Enable()メソッドで"PPG"を動作させます。

    TPMC0V = period[code] / 2;
    TPMMOD = period[code];
    (void)PPG1_Enable();

ここで、メソッドではない記述が現れます。 "TPMC0V"と"TPMMOD"は、タイマモジュールのレジスタを意味します。 本来であれば、"Processor Expert"が準備したメソッドを呼び出して 音の周期を決定するのですが、あいにく、それらのメソッドを使用するための ライセンスは、無償版では提供されていません。 そのため、苦肉の策として、直接タイマモジュールのレジスタを 操作しています。

PPG1_Enable()メソッドも、 その内部で"PPG"の動作状態を把握する機能を持っているため、 "PPG"が動作している状態で呼び出されても正しく動作します。

DEMO9S08QG8評価ボードをUSBケーブルで接続します。

ドロップダウンリストが"P&E Multilink/Cyclone Pro"になっているのを 確認して、 アイコンを クリックするとコンパイル、リンクの後、デバッガが立ち上がります。

USBインターフェースの設定を確認したら、 "Connect"をクリックします。

「Ｙｅｓ」をクリックして、マイコンに書き込みます。