AKI-SH2（HitachiSH2/7045）プログラミング例

Copyright(C) 29Jan2004

coskx

１．　はじめに

この文書はSH2/4075を用いたプログラミング例を示します。

（１）PWM信号発生
（２）PWMを使ったPWM駆動
（３）phase counterを用いたロータリエンコーダパルス計測
（４）スキャンモードADCでのステレオ録音

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図１　AKI-SH2/7045　マザーボード （卒業研究生山下晃弘君，永山明日香さんの設計製作）

２． ＭＴＵ３を用いた単相PWM出力

シリアル通信でつながれたターミナル側（ハイパーターミナル）から数値（デューティ比）を与えてその値でのPWM波形を出力するプログラム。
PWM周波数は7.1kHz（7.1MHzクロック1000個分）でデューティ比は0〜1000の数値で与える。

pwmtest.c

#include "7040S.H" #include "sh_7045.h" /* MTU3を利用したPWM生成機能の初期化関数 入力 countermax　TGRAの設定、 clockindexは内部クロックの設定 　0：φ/1      28.6MHz 　1：φ/4       7.1MHz 　2：φ/16      1.78MHz 　3：φ/64      447kHz 　4：φ/256     112kHz 　5：φ/1024     27.9kHz 　 出力：TIOC3A端子（AKI-SH2/7045ではCN3-31） TGRA<TGRBにするとデューティ比が100％になる TGRA=TGRBにすると出力が変化しなくなる（0になるか1になるかは不定） TGRB=0にしてもデューティ比が0にならないでひげがでる （これは無視する） */ void initPWM3AB(unsigned short int countermax, int clockindex) {     PFC.PECR1.BIT.PE8MD = 1; //PE8/TIOC3A端子をアウトプットコンペア出力に設定     PFC.PEIOR.BIT.B8 = 1; //PE8/TIOC3A端子を出力に設定     MTU3.TCR.BIT.TPSC = clockindex; //TCNTのカウンタクロックをclockに設定     MTU3.TCR.BIT.CKEG = 0; //立ち上がりエッヂでカウント     MTU3.TCR.BIT.CCLR = 1; //TGRAのコンペアマッチでTCNTをクリア     MTU3.TGRA = countermax; //TGRAにcountermaxを設定     MTU3.TGRB = 0; //初期のデューティー比を0に設定     MTU3.TIOR.BIT.IOB = 1; /*TGRBをアウトプットコンペアレジスタに設定                              初期出力0、コンペアマッチで0出力*/     MTU3.TIOR.BIT.IOA = 2; /*TGRAをアウトプットコンペアレジスタに設定                              初期出力0、コンペアマッチで1出力*/     MTU3.TMDR.BIT.MD = 2; //PWMモード１に設定 } void setPWMvalue3AB(unsigned short int value) {     if (value==MTU3.TGRA) value++;     MTU3.TGRB = value; //TGRBの値をvalueに設定 } /* void startTimer3(void) {     MTU.TSTR.BIT.CST3 = 1; }*/ #define startTimer3() (MTU.TSTR.BIT.CST3 = 1) /* void stopTimer3(void) {     MTU.TSTR.BIT.CST3 = 0; }*/ #define stopTimer3() (MTU.TSTR.BIT.CST3 = 0) int main(void) {     int PWMvalue;     initSCI1();     initPWM3AB(1000,1);     startTimer3();     SCI1_printf("PWM output with MTU ch3\n");     while (1) {         PWMvalue=getIntSCI1("PWMvalue for drivefunction(0..1000)=");         setPWMvalue3AB(PWMvalue);     } }

この部分は卒業研究生山下晃弘君，永山明日香さんの貢献です。

３．    ＭＴＵ０とPAbit１６，１７を用いたPWM出力によるモータドライバ用出力

シリアル通信でつながれたターミナル側（ハイパーターミナル）から数値（デューティ比）を与えてその値でのモータ駆動用PWM波形を出力するプログラム。
PWM周波数は7.1kHz（7.1MHzクロック1000個分）でデューティ比は-1000〜1000の数値で与える。負の値の時，モータは逆転する。

motor.c

#include "7040s.h" #include "sh_7045.h" /**********************************************************************  MTU0とPA16，PA17を用いたモータ駆動 初期化関数でクロックの選択，PWM周期を与えるカウンタの最大値を設定する 駆動関数で正負両方向へのPWM値を与える。 出力 PE0/TIOC0A：PWM出力 PA-bit16：　正転の時１，そうでない時０出力 PA-bit17：　逆転の時１，そうでない時０出力 Ｈ型モータドライバへは，外部回路で[TIOC0A]AND[PA-bit16]と [TIOC0A]AND[PA-bit17]をあたえるようにすればよい **********************************************************************/ /**********************************************************************  MTU0とPA16，PA17を用いたモータ駆動の初期化関数 countermax は TGRA にセットされる clockindex = 0 then MTUclock = φ clockindex = 1 then MTUclock = φ/4 clockindex = 2 then MTUclock = φ/16 clockindex = 3 then MTUclock = φ/64 **********************************************************************/ void initMotorMTU0PA1617(unsigned short int countermax,int clockindex) {     PFC.PAIORH.BIT.B16 = 1;     //PA16を出力に設定     PFC.PAIORH.BIT.B17 = 1;     //PA17を出力に設定     PA.DR.BIT.B16 = 0;          //正回転=0     PA.DR.BIT.B17 = 0;          //逆回転=0     PFC.PECR2.BIT.PE0MD = 1;    //PE0/TIOC0A端子をoutputコンペア出力に設定     PFC.PEIOR.BIT.B0 = 1;       //PE0/TIOC0A端子を出力に設定     MTU0.TCR.BIT.TPSC = clockindex;//TCNTのカウンタクロックをclockに設定     MTU0.TCR.BIT.CKEG = 0;      //立ち上がりエッヂでカウント     MTU0.TCR.BIT.CCLR = 1;      //TGRAのコンペアマッチでTCNTをクリア     MTU0.TGRA = countermax;     //TGRAにcountermaxを設定     MTU0.TGRB = 0;              //初期のデューティー比を0に設定     MTU0.TIOR.BIT.IOB = 1;      //TGRBをアウトプットコンペアレジスタに設定                                 //初期出力0、コンペアマッチで0出力     MTU0.TIOR.BIT.IOA = 2;      //TGRAをアウトプットコンペアレジスタに設定                                 //初期出力1、コンペアマッチで1出力     MTU0.TMDR.BIT.MD = 2;       //PWMモード１に設定     MTU.TSTR.BIT.CST0 = 1;      //PWM動作スタート } /********************************************************************** PWM値を与えてモータを駆動する関数 pwmvalueはinitMotorMTU0PA1617()で与えたcountermaxで決まる。 通常は次の範囲 -countermax <= pwmvalue <= countermax ただし， （１）abs(pwmvalue)/countermaxのデューティ比で出力される （２）負のpwmvalueを与えると逆回転する （３）この範囲外の場合は±１００％のデューティ比が出力される **********************************************************************/ void driveMotorMTU0PA1617(short int pwmvalue) {     if (pwmvalue<0) {         PA.DR.BIT.B16 = 0;          //正回転=0         PA.DR.BIT.B17 = 1;          //逆回転=1         pwmvalue=-pwmvalue;     } else if (pwmvalue==0){         PA.DR.BIT.B16 = 0;          //正回転=0         PA.DR.BIT.B17 = 0;          //逆回転=0     } else {         PA.DR.BIT.B16 = 1;          //正回転=1         PA.DR.BIT.B17 = 0;          //逆回転=0     }     if (pwmvalue == MTU0.TGRA) pwmvalue++;     MTU0.TGRB=pwmvalue; } #define PWM_MAX 1000 main() {     short int pwmvalue;     initSCI1();     initMotorMTU0PA1617(PWM_MAX,1);     while(1) {         pwmvalue=getIntSCI1("PWMvalue for drivefunction(-1000..1000)=");         SCI1_printf("%d\n",pwmvalue);         driveMotorMTU0PA1617(pwmvalue);     } }

この部分のオリジナルは卒業研究生山下晃弘君の貢献です。

４．    ＭＴＵ１と２を用いた二相カウンタ

インクリメンタルロータリエンコーダの二相パルスをカウントするカウンタが２チャンネルあるので，これを使い，２つのインクリメンタルロータリエンコーダによる角度検出を行なう。ターミナルのキーがどれか押されると，カウンタの値はクリアされる。

counter.c

#include "7040s.h" #include "sh_7045.h" /*入力の接続 チャネル1A相 PA6/TCLKA CN3-24 チャネル1B相 PA7/TCLKB CN3-21 チャネル2A相 PA8/TCLKC CN3-22 チャネル2B相 PA9/TCLKD CN3-19 */ //位相計数カウンタ初期化 /*----------------------------------------------------------------------- mode = 1  位相計数モード１ mode = 2  位相計数モード２ mode = 3  位相計数モード３ mode = 4  位相計数モード４ ------------------------------------------------------------------------*/ void initCounter1(int mode) {     PFC.PACRL2.BIT.PA6MD = 1;       //PA6/TCLKA端子をMTUタイマクロック入力に設定     PFC.PACRL2.BIT.PA7MD = 1;       //PA7/TCLKB端子をMTUタイマクロック入力に設定     MTU1.TCR.BYTE = 0;     MTU1.TMDR.BIT.MD = mode + 3;    //位相計数モード設定 } void initCounter2(int mode) {     PFC.PACRL1.BIT.PA8MD = 1;       //PA8/TCLKC端子をMTUタイマクロック入力に設定     PFC.PACRL1.BIT.PA9MD = 1;       //PA9/TCLKD端子をMTUタイマクロック入力に設定     MTU2.TCR.BYTE = 0;     MTU2.TMDR.BIT.MD = mode + 3;    //位相計数モード設定 } /* 以下の関数は関数マクロとする。 //カウンタ動作スタート void startCounter1(void){     MTU.TSTR.BIT.CST1 = 1; } void startCounter2(void){     MTU.TSTR.BIT.CST2 = 1; } //カウンタ値読み出し unsigned int getCounter1(void){     return (volatile)MTU1.TCNT; } unsigned int getCounter2(void){     return (volatile)MTU2.TCNT; } //カウンタリセット void clearCounter1(void){     MTU1.TCNT = 0; } void clearCounter2(void){     MTU2.TCNT = 0; } */ #define startCounter1()   (MTU.TSTR.BIT.CST1 = 1) #define startCounter2()   (MTU.TSTR.BIT.CST2 = 1) #define getCounter1()     (MTU1.TCNT) #define getCounter2()     (MTU2.TCNT) #define clearCounter1()   (MTU1.TCNT = 0) #define clearCounter2()   (MTU2.TCNT = 0) main() {     short int counter1, counter2;     initSCI1();     initCounter1(4);     initCounter2(4);     SCI1_printf("Phase Counter 1 and Phase Counter 2\n");     startCounter1();     startCounter2();     while(1){         counter1 = getCounter1();         counter2 = getCounter2();         SCI1_printf("   %6d  %6d\r",counter1, counter2);         if (0<chkgetCharSCI1()) {             clearCounter1();             clearCounter2();         }     } }

この部分のオリジナルは卒業研究生山下晃弘君の貢献です。

５．　ＡＤコンバータ入力

ADC0，ADC1を初期化し，8bitサンプリングで1秒間ステレオ録音した後，録音データをシリアル通信でテキスト送信するプログラム。
サンプリング周波数は8kHz，であり，これはコンペアマッチタイマによる割り込みで実現している。
ADC0ではAN0のみ，ADC1ではAN4のみを変換する。ADCは１０bitの変換を行ない，これがレジスタのbit15からbit6までに格納される。
右に8シフトすると0〜255の数値に変換される。

起動後，ADC変換値の平均値（期待値0x8000）を表示するが，PCのキーを押すと「Ready」と表示され，さらにキーを押すと1秒間の録音が開始される。その直後データのシリアル出力が始まるので，テキストキャプチャしておくと良い。

ADCtest.c

#include "7040S.H" #include "sh_7045.h" //ad0...PF0...CN3-49 //ad4...PF4...CN3-45 /*スキャンモードでADC0を初期化 AN0のみ使用*/ void initAD0(void) {     AD0.ADCSR.BIT.ADF = 0;    /*エンドフラグをクリア*/     AD0.ADCSR.BIT.ADIE = 0;   /*インタラプト禁止*/     AD0.ADCSR.BIT.ADST = 1;   /*スタート/停止*/     AD0.ADCSR.BIT.SCAN = 1;   /*スキャンモード*/     AD0.ADCSR.BIT.CKS = 0;    /*変換時間＝266ステート*/     AD0.ADCSR.BIT.CH = 0;     /*AN0のみ */     AD0.ADCR.BIT.TRGE = 0;    /*外部トリガによるA/D変換の開始を禁止*/ } /*スキャンモードでADC1を初期化 AN4のみ使用*/ void initAD1(void) {     AD1.ADCSR.BIT.ADF = 0;    /*エンドフラグをクリア*/     AD1.ADCSR.BIT.ADIE = 0;   /*インタラプト禁止*/     AD1.ADCSR.BIT.ADST = 1;   /*スタート/停止*/     AD1.ADCSR.BIT.SCAN = 1;   /*スキャンモード*/     AD1.ADCSR.BIT.CKS = 0;    /*変換時間＝266ステート*/     AD1.ADCSR.BIT.CH = 0;     /*AN4のみ */     AD1.ADCR.BIT.TRGE = 0;    /*外部トリガによるA/D変換の開始を禁止*/ } /********************************** 以下の４関数はシングルモードでのみ使用する マクロ関数に変更 void startAD0(void) {     AD0.ADCSR.BIT.ADST = 1; } void startAD1(void) {     AD1.ADCSR.BIT.ADST = 1; } void stopAD0(void) {     AD0.ADCSR.BIT.ADST = 0; } void stopAD1(void) {     AD1.ADCSR.BIT.ADST = 0; } ***********************************/ #define startAD0() (AD0.ADCSR.BIT.ADST = 1) #define stopAD0()  (AD0.ADCSR.BIT.ADST = 0) #define startAD1() (AD1.ADCSR.BIT.ADST = 1) #define stopAD1()  (AD1.ADCSR.BIT.ADST = 0) unsigned char buffer1[16000]; unsigned char buffer2[16000]; volatile int counter; int main(void) {     int i;     unsigned int ad0,ad1;         initSCI1();     initAD0();     initAD1();     initCMTInt(125,0,15);//125μs(8000Hz),CMT0,InterruptLevel=15     while(chkgetCharSCI1()<0){         ad0=ad1=0;         for (i=0;i<0x100;i++) {             ad0+=AD0.ADDRA.WORD>>8;             ad1+=AD1.ADDRA.WORD>>8;         }         SCI1_printf("(%4x %4x)     ",ad0,ad1);     }         SCI1_printf("Ready?\n");     getCharSCI1();         counter=0;     setIntMask(14); /*割り込みマスクを14に下げたのでレベル１５は割り込み許可 */     startCMT0(); /* コンペアマッチタイマCMT0スタート */     while (counter<8000);         for (i=0;i<8000;i++) {         SCI1_printf("%d\t%u\t%u\n",i,buffer1[i],buffer2[i]);     }     while(1); } #pragma interrupt int_cmi0() {     if (counter<16000) {         buffer1[counter]=((unsigned short int)AD0.ADDRA.WORD)>>8;         buffer2[counter]=((unsigned short int)AD1.ADDRA.WORD)>>8;         counter++;     }     clearCMFlag0(); /* CMT0のコンペアマッチフラッグのクリア */ }

この部分のオリジナルは卒業研究生永山明日香さんの貢献です。