数値表示太陽計

アプリケーションに必要な部分の回路は、 以下のようになっています。

マイコンの右側にある部分が拡張した部分です。 評価ボード以外の部分の部品は、以下の通りです。

拡張部分は、ブレッドボードに作りました。 ブレッドボードは、EIC-801を二枚連結して使っています。

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。 このアプリケーションでは、 LEDと抵抗を配置したブレッドボードを評価ボードのコネクタと 接続して機能を拡張します。

評価ボードのコネクタは、以下のように２列構成になっています。

このため、すべての端子をブレッドボード上に接続しただけでは、 コネクタの奇数番と偶数番の信号線がショートしてしまいます。 幸い、奇数番のコネクタにすべての端子が接続されていますので、 奇数番のコネクタのみを用いてブレッドボードと接続することにします。

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。

ブレッドボードには、７セグメントＬＥＤを一個と 抵抗を８本並べて配線します。 まず、部品を配置します。

部品を並べたら、次は配線です。 配線には、ブレッドボード用のジャンパ線を使うことも可能ですが、 配線の長さの合う線を探す手間を嫌って、 オーダーメードで配線してみました。

まず、配線の経路を確かめて、 経路の長さにあわせてエンパイアチューブを切ります。

次に切り出したエンパイアチューブにスズめっき線を通します。 私が使っているスズめっき線は、直径0.5mmの線ですが、 ブレッドボードに使うときには、 もう少し太目の線のほうが使いやすいようです。

線の先端は、15mm程度の長さのところで折り曲げて エンパイアチューブが抜けないようにします。

スズめっき線の反対側も折り曲げて、15mm程度の長さのところで切ります。 これで、ジャンパ線の完成です。

ジャンパ線をブレッドボードに差し込むときには、 先端の細いラジオペンチ、または、ピンセットをつかいます。

配線が終わったら、ブレッドボードは完成です。

あとは、ブレッドボードと評価ボードをつなぐだけです。

評価ボードのコネクタは、メスコネクタです。 これに対して、ブレッドボードもメスになっています。 このため、これらの間を両端がオスのピンソケットで接続します。

気をつけなくてはならないのは、 評価ボードのコネクタが期待しているピンの太さと ブレッドボードが期待しているピンの太さが違うということです。

ピンソケットを16Pの長さにカットしてブレッドボードと 評価ボードを接続します。 最初に評価ボードにピンソケットの太いピンを差し込みます。

さらに細いピンをブレッドボードに差し込んで接続します。

スタートメニューからCodeWarriorを起動するとCodeWarriorが起動します。

初めてCodeWarriorを起動したときには、 下のような"Startup"ダイアログが出てきますが、 今はこのダイアログは使用しませんので、 をクリックしてダイアログを閉じます。

この後、"Tip of the Day"ダイアログが出てくるかも知れませんが、 これも をクリックして閉じてしまいましょう。

メニューから"File → New Project..."を選ぶと、 "HC(S)08 New Project"ダイアログが開きます。 まずは、"Project Parameters"（プロジェクトのパラメータ）を設定します。

使用する言語に"C"を選び、 プロジェクトを作成する場所を設定します。 この例では、"C:\Projects\CW\TaiyouKei2"というディレクトリに "TaiyouKei2.mcp"というプロジェクトファイルを作成しています。 設定を終えたら、「次へ」をクリックします。

画面が変わって、 "Device and Connection"（デバイスと接続方法）の設定に移ります。

デバイスには"HCS08 → HCS08QG Family → MC9S08QG8"を選び、 デフォルトの接続方法には"P&E Multilink/Cyclone Pro"を選び、 「次へ」をクリックします。

３枚目の画面は、 "Add Additional Files"（追加するファイル）の設定です。 プロジェクトで使用するソースコードなどがあれば、 ここで設定します。

今回は、追加するファイルはありませんので、 そのまま「次へ」をクリックします。

４枚目の画面は、 "Processor Expert"（プロセッサエキスパート）の設定です。

"Processor Expert"を選んでこの機能の使用を宣言します。 さらに、「次へ」をクリックします。

５枚目の画面は、"C/C++ Options"の設定です。

すべて、デフォルトのままの設定にします。

設定を確認して 「次へ」をクリックします。

最後の画面は、"PC-Lint"の設定です。 PC-lint™というのは、 プログラムの書式を検査するためのプログラムです。 今回は使用しません。

"No"をチェックして 「完了」をクリックすると、 新規プロジェクトの作成が始まります。

MC9S08QG8マイコンには、 いくつかの異なる種類のパッケージが存在します。 その中から、今から使おうとしているパッケージが どのパッケージなのかを指定するのが次のウィンドウです。

今回は、評価ボードに搭載されている 16PIN-DIPパッケージを使いますので、 "MC9S08QG8_16"だけを選択して「ＯＫ」をクリックします。

これが、新規プロジェクトのための 最後の設定です。 "Select Configurations"（設定を選べ）というのは、 実にあいまいですが、 ここでは、アプリケーション開発の結果を何に使うかを指定します。 もちろん、独立した製品に仕上げるのが最終目的には 違いないのですが、 プログラムの開発中には、デバッガを接続した状態で プログラムを実行する必要もあります。

"Debug"設定は、このようなデバッガを接続した状態を考慮した 設定を行います。 このため、BKGD端子には、デバッガが接続されアプリケーションでは 使用できなくなります。

一方、"Release"設定は、最終製品での使用を考慮した設定を行うため、 すべての端子がアプリケーションに開放されます。

今回は、デバッグ環境である評価ボードでアプリケーション開発を 行いますので、 "Debug"だけを選択して「ＯＫ」をクリックします。

ADCビーンを呼び出したら、以下の項目について設定します。

ADCビーンの設定が終了すると、属性は以下のようになります。

このアプリケーションでは、PORT-Bの全８本を汎用ポートとして使い、 ７セグメントLEDを駆動しています。 ここでは、汎用ポートの設定を行います。

呼び出すビーンは、ByteIOです。 ByteIOビーンを呼び出したら、以下の項目について設定します。

ByteIOビーンの設定が終了すると、属性は以下のようになります。

CodeWarriorのウィンドウの左側にあるプロジェクトペインの ボタンをクリックして、 ソースコードを生成させます。

コード生成では、"TaiyouKei2.c"というファイルも同時に生成されています。

このファイルには、 マイコンがリセットされた後で実行される "main()"関数が記述されています。 ここをダブルクリックすると、 "TaiyouKei2.c"ファイルを編集するテキストエディタが開きます。

メインルーチンのうち、変更する箇所は、 以下の通りです。

表示パターン配列

最初に７セグメントＬＥＤに数字を表示させるための パターンが定義されています。 ７セグメントＬＥＤは、小数点を含む８つの発光ダイオード素子で 一桁の数字を表現します。

それぞれの発光ダイオード素子は、PORTB端子の一つがつながっていて、 その出力の状態によって点灯と消灯を制御し、 数字をして見せることができます。 例えば、数字の"5"を表示したいときには、 a, c, d, f, g の五つのセグメントを光らせるため、 $01+$04+$08+$20+$40=$6D のコードを使います。 PORTBに"$6D"に相当する値を出力すると数字の"5"が表示される という仕組みです。

const byte digitPattern[10] = { // Pattern for 7-segment LED
  0x5C, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66,
  0x6D, 0x7D, 0x27, 0x7F, 0x6F
};

変数の宣言

word value;  // Value from ADC.
byte level;  // Level of Brightness.

無限ループ

  /* Write your code here */
  for (;;) {
    :
  }

A/D変換指令

 (void)AD1_Measure(TRUE);       // wait for a conversion.
 (void)AD1_GetValue16(&value);  // get a converted value.

数値化

 level = 9 - (value / 6554);   // translate to brightness level.

数値パターンの出力

表示すべき数値が決まったら、そのコードをLEDが接続されている"PORTB"に 出力します。

 Byte1_PutVal(~digitPattern[level]);  // Show a digit on the LED.

digitPattern[level]でパターンを選びますが、 そのままポートに設定するのではなく演算子"~"を適用しています。 これは、"0"と"1"を反転させる演算子です。 この演算子が必要な理由は、 ポート出力に"0"を出力するとLEDが点灯するような回路になっているためです。

この文書で使った７セグメントＬＥＤは、アノードコモンと呼ばれる素子で、 すべてのセグメントのアノードが共通端子につながっています。

このような構造から、 "0"を出力したときにセグメントに電流が流れて点灯します。

主要部分のプログラムは、以下のようになりました。

const byte digitPattern[10] = { // Pattern for 7-segment LED
  0x5C, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66,
  0x6D, 0x7D, 0x27, 0x7F, 0x6F
};
word value;   // Value from ADC.
byte level;   // Level of Brightness.

void main(void)
{
  /*** Processor Expert internal initialization. DON'T REMOVE THIS CODE!!! ***/
  PE_low_level_init();
  /*** End of Processor Expert internal initialization.                    ***/

  /* Write your code here */
  for (;;) {
    (void)AD1_Measure(TRUE);      // wait for a conversion.
    (void)AD1_GetValue16(&value); // get a converted value.
    level = 9 - (value / 6554);   // translate to brightness level.
    Byte1_PutVal(~digitPattern[level]);  // Show a digit on the LED.
  }

  /*** Processor Expert end of main routine. DON'T MODIFY THIS CODE!!! ***/
  for(;;){}
  /*** Processor Expert end of main routine. DON'T WRITE CODE BELOW!!! ***/
} /*** End of main routine. DO NOT MODIFY THIS TEXT!!! ***/

三値デジタル太陽計の時と同じようにマイコンにプログラムを書き込みます。

DEMO9S08QG8評価ボードを接続する

デバッガ兼書き込みプログラムを呼び出す

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

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。

マイコンに書き込む

「Ｙｅｓ」をクリックして、マイコンに書き込みます。

ツールボタンの ボタンをクリックすると マイコンは自律走行を始めます。

下の写真のように、 フォトダイオードにあたる光の強さによって LEDの数値表示が変わったら、完成です。

このプログラムは、無限ループの中で実行されているため、 常にフルスピードでプログラムを実行しています。

LEDの表示を見るのは人間なので、そんなに忙しくLEDの表示を 更新する必要はありません。 どのようにしたら、適当にサボりながら表示を更新していくことが できるでしょうか。

このアプリケーションは、０から９までの十状態で明るさを表現しています。 もっと、多くの状態を表現するためには、 桁数を増やすと細かい表示ができます。