アクリルLED時計の開発環境の構築 (2)

imageアクリル時計との接続は、P3.0\P3.1へのUSBシリアル変換での接続。CH340Gの中華USB変換が最近の里でのはやりだ。

内蔵RC発振のSTC15F204EAだがシリアルの伝送速度への対応は誤差も少なくて素晴らしい。11.0592MHzを設定しているようだ。

 

2016-05-31 (1)こちらは、本家のSTC-ISP(Windows版)で、Windows10でも動作している。書き込み速度は115200bpsでハンドリングしていたので4kBほどのサイズはあっというまです。

書き込みをしてる過程で、静電気故障と思われる症状でUSBシリアル基板と書き込み対象のSTC15F204EAがお亡くなりになったようだ。どちらもチップの買い置きはあるので再生はするものの取り扱いには注意したほうが良いのは改めていうまでもない。

アクリルLED時計の開発環境の構築

imageimage長らく扱っている、アクリルLED時計ですが、基板の版も新しくなりハード制御を学ぶ教材として使うのにも良さそうです。時計からアラーム出力ということで、リレーが搭載可能というスベースが追加されています。

利用したい方には、ソフト開発の挑戦が待っています・・・・

容量サイズの制限もあり、学生さんが腕試しをするのにも良さそうです。

8051系のSTC15F204EA 4kBのチップです。

Ubuntuの上で、開発ツールがオープンソース環境で構築できるのは素晴らしいですね。

SDCC 8051サポートもあるコンパイラでSTC15F204EAも対応

書き込み系ツール stcgalはpythonで書かれたSTC社のサポートツールのオープンソース版で、BSL経由でシリアル書き込みが可能となっていますが、まだUbuntuでの確認はとれていません。Windows版はSTC社のツールstc-ispが使えましたのでこちらで書き込み確認は出来ました。Linuxだけで完了させたいところです。

SDCCは、すでにapt-getでインストール出来る時代になっていてこれでアクリル時計のgithubプロジェクトをコンパイルして書き込み動作確認までとれました。リレー拡張部分へのUI設定の追加が必要です。今はメインループでブザーのようにon/offを繰り返すコードになっていたのでまずは、修正しました。

 

 

6桁LEDデジタル時計キットの製作・ハック

夏休みの課題材料として中華キットを各種入手していた。AitendoやAliexpressで、取り扱っている、ほぼ似た構成の時分秒表示のデジタル時計です。電源は6Vから12V程度の電池または直流電源が必要でリチウム電池でバックアップされます。

ソースコードはハックして起こしました。このサイズ(4KB以下)の8051の開発環境はフリーで使えます。チップセットは8051互換のCMOSFlashマイコン(AT90S2051)です。キットで提供されたファームが動かない場合(何かの理由で書かれていない、あるいは不足していた場合)には、書き起こしたコードで動かしましょう。書き込みツールも里には用意しています。

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6LED CLOCK

6桁LED時計のFirmwareを作ってみた

はじめに
この実装設計は、AitendoのAKIT-112にMCU書き込み不具合並びに、MCU添付不足という事態が発生していたことに基づいてハードに合わせてSoftwareを書き起こそうとしたことから始まりました。同じような構成の時計キットのキットが入手できてこちらは動作にこぎつけていたのです。
Hardware
AT89C2051は、ATMEL製の8051互換のCMOS/FLASH搭載のMCUで、8051同様に2KBのプログラム領域をもち、128Bの広大なRAMを搭載しています。
このAKIT112は、12MHzのXTALとAT89C2051、設定SW一つ、六個の7Seg LEDとドライバートランジスタなどで構成されています。同様な中華製時計キット(SHE879)とは7Seg LEDのセグメント配置とLEDの桁ドライブ配置とが異なりますが、基本的には同様な構成です。
Software
開発環境は、手持ちのROMライター(Topwin6/TOP853)とFreeVersionのMikroC Pro for 8051 V3.6.0です。ROMライターはWindows7の上で動作させています。Flash搭載のMCUなので小気味よく消去、書き込みが出来ますが落ち着いてデバッグが必要です。なお、Mikro C Pro for 8051では、内蔵タイマーやI/Oなどのシミュレーション機能はありません。割り込み条件を起こすことは出来ますのでデバッグはやりやすいかと思います。

6LED CLOCK20141107_7cd9aa

UIの目標
残念ながら、Aitendo AKIT112の動作するものが有りませんので同様な中華製Kit SHE879の動きに範をとって動作面からUIを作りました。
1) 電源Onで00:00:00からのスタート(ただし、Litium電池で保持出来る)
2) 通常モードから表示offモードへは操作キーのクリック
3) 通常モードから時刻設定モードへは操作キーの長押しで分表示の設定を点滅で表し
クリックで現状表示時刻からの分パートをインクリメント、長押しで時表示の設定を点滅で表し、クリックで現状表示時刻の時パートをインクリメント、ここから長押しで通常モードへ遷移する
処理方針
1) 8051のタイマーを用いてソフトに起因する誤差が起きないように処理する。
2) LEDのダイナミック点灯にはちらつきがない程度の周期で更新する(mSオーダー)
3) 二種類の基板を制御できるように、#ifdefで差分情報を選択させる
4) 適切な変数サイズで設計する(8051は8bitマイコンであり時計ロジックはcharで十分)
実装上の工夫
1) UI上必要なBlink機能の実装をダイナミック点灯処理とメインロジックとで分担
2) Blink周期のオーダーは、ゆっくりでよいので周期カウンターの上位ビットを適当に選択して利用
経緯と課題
1) 8051では連続タイマー動作が8ビットでしかかけられないことから、当初16ビットタイマーを割り込み処理側で補正しながら使う構成で試作した。
–>カウンターの更新が連続して動作していることを考慮して読みだし補正することを処理したがデバッグしきれず、8ビットタイマーを用いて処理分割した
2) モジュール化を細かく実施したところ、動作しなくなった。
–>スタックがあふれたように見受けられたのでコードは関数としては大きな構成にしてしまった。
3) Optmize版ではidleモードを導入して出来るだけCPUを止めて、電流を抑えている。
–>Main版では、250us周期でwakeupしているので消費電流が大きい。
Optimize版では、2.5ms周期でのダイナミック点灯処理の間は、止まっている。(ダイナミック点灯処理は64uS)、25ms周期での処理は30uS程度しか走らないので、ほぼスリープすることになります。
総括

コロンの部分の電流は常時流れてしまいますので、本来は、ここもダイナミック点灯にすると減るでしょうね。

コードはgithubに置いている。