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練習プログラム3

「練習プログラム3」(2011/05/19 (木) 16:16:59) の最新版変更点

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前回のプログラムでは，wait()関数を用いてあまり正確でない遅延を行うプログラムを書きました． 今回は，マイコンのタイマ機能を使って，より正確な時間を待つプログラムを作成します． H8/3694では，『タイマA』，『タイマV』，『タイマW』の三種類のタイマ機能が存在します． 今回はその中でもインターバル／時計用のタイマである，『タイマA』を使います． なお，ブリーフケースに上がっているプログラムとは使い方が若干違いますが，基本的にはやってることは同じです． <h5>練習プログラム③ 『タイマAを使い，LEDを3秒間だけ全点灯』</h5> <pre> #include <3694.h> /*-----------------------------------------------*/ /* 指定ms待つ関数 */ /*-----------------------------------------------*/ void ms_wait(unsigned int ms) { //====指定msループ==== while(ms--) { //====TMA設定==== TA.TMA.BYTE = 0x1c; //Clear TCA TA.TMA.BYTE = 0x13; //PSS, 入力クロックφ/512 while(TA.TCA < 39); //約1ms待つ. } } /*-----------------------------------------------*/ /* メイン関数 */ /*-----------------------------------------------*/ void main() { IO.PCR8 = 0xff; //Port8をすべて出力に設定. IO.PDR8.BYTE = 0x00; //LED全点灯. ms_wait(3000); //3秒待つ. IO.PDR8.BYTE = 0xff; //LED消灯. } </pre> <h5>・プログラムの解説</h5> 今回のプログラムでは，特にms_wait()関数が加わった他は分かるかと思います． この練習プログラムの題材どおり，LEDを始めに点灯させた後，3秒間だけms_wait() 関数を使って待ち， その後LEDを全消灯にします． このプログラムではタイマAのインターバル機能を使っています． 本来、正確に一秒待つなどの用途はタイマAの時計用タイムベース機能のほうが適しているのでしょうが，このプログラムでは， マイクロマウスで使用するときに使いやすいインターバル機能を用いて解説します． （とはいえ，今回はそれによる割り込みや出力は行いません．） 余力があれば時計用タイムベース機能についても後述します． さて，ms_wait()関数の中を見て行きたいと思います． まず，（引数からもらった数値）回だけwhile構文で中の命令を繰り返すようになっています． つまり，while構文の中に約1[ms]待つようなプログラムが書かれており，それを whileで指定分だけ繰り返すことにより， 指定されたms待つことになります． whileの中について見ていきます． まず，最初にタイマカウンタA（TCA）をクリア（値を0に設定）します． TCAは，リード可能なレジスタであり，直接ライトすることが出来ないので，間接的にクリアしなくてはなりません． そこで，ハードウェアマニュアルに書いてあるとおりにタイマモードレジスタA （TMA）を使いクリアします． TMAの3Bit目（TMA3）～2Bit目（TMA2）をそれぞれ1に設定することにより，TCAはクリアされます． また，4ビット目がリザーブビットで常に1を返すことから，一応書き込むときも1を書き込んでおきましょう． <pre> TA.TMA.BYTE = 0x1c; </pre> これにより，TCAはH'00にクリアされるはずです． 次に，タイマAの機能を設定していきたいと思います． 今回は，インターバル動作なので，TCAへの入力源をプリスケーラS（PSS）とし， φ/512としてカウントします． PSSとは，システムクロック（φ）を入力クロックとする13ビットカウンタで，その出力は周辺モジュールの内部クロックとしてしようされます． つまり，今回はシステムクロックφ(20MHz)を1/512に分周したクロックをTCAの入力としてタイマのカウント動作を行います． さて，それではそのように動作するように設定を行います．設定にはTMAを用います． まず，今回はTMOW出力は使用しないので，TMAの上位3Bit（TMA7～TMA5）は0にします． 4Bit目はリザーブビットなので，1とします． プリスケーラSを使用するので，3Bit目（TMA3）は0とします． φ/512をTCAへの入力クロックとするので，2Bit目（TMA2）～0Bit目（TMA0）は B'011となります． 以上をまとめると，次のようになります． <pre> TA.TMA.BYTE = 0x13; </pre> これにより，周波数20/512[MHz]でTCAがカウントされていきます． さて，では1[ms]待つように少し計算しましょう． 20/512[MHz]を周期に直すと，2.56x10-5[s] = 2.56x10-2 [ms]です． つまり，TCAは2.56x10-2[ms]周期でインクリメントされることになります． そのため，カウントを39回繰り返すと， 2.56x10-2 x 39 = 0.9984[ms] となり，およそ1[ms]とすることが出来ます． 故に，TCAが39になるまで待てば，そこでおよそ1[ms]待つことができます． <pre> while(TA.TCA < 39); </pre> これで，TCAが39になるまで待ち続けることができます． （設定次第では他の割り込み動作は当然入ります） <h5>・レジスタ解説（詳細はハードウェアマニュアル参照）</h5> タイマモードレジスタA（TMA）アドレス：H'FFA6 タイマAの動作モードの選択，分周クロック出力，入力クロックの設定を行います． TMA7～TMA5：アウトプットセレクト（TMOWからの出力設定） TMA3：インターナルクロックセレクト（タイマA動作モード選択≒プリスケーラ選択） TMA2～TMA0：インターナルクロックセレクト（分周比，またはTCAオーバーフロー周期選択） タイマカウンタA（TCA）アドレス：H'FFA7 8Bitのリード可能なアップカウンタです．ライトはできません． オーバーフロー時に割り込みフラグレジスタ（IRR1）のIRRTAがセット(1になる)されます． オーバーフローすると，TCAは値がH'00に戻り，再びカウントアップされていきます． TMAのTMA3及びTMA2をセットすることでTCAはH'00にクリアされます． 課題プログラム③ 『LEDをきっちり１秒置きに全点滅させよ』

前回のプログラムでは，wait()関数を用いてあまり正確でない遅延を行うプログラムを書きました． 今回は，マイコンのタイマ機能を使って，より正確な時間を待つプログラムを作成します． H8/3694では，『タイマA』，『タイマV』，『タイマW』の三種類のタイマ機能が存在します． 今回はその中でもインターバル／時計用のタイマである，『タイマA』を使います． なお，ブリーフケースに上がっているプログラムとは使い方が若干違いますが，基本的にはやってることは同じです． <h5>練習プログラム③ 『タイマAを使い，LEDを3秒間だけ全点灯』</h5> <pre> #include <3694.h> /*-----------------------------------------------*/ /* 指定ms待つ関数 */ /*-----------------------------------------------*/ void ms_wait(unsigned int ms) { //====指定msループ==== while(ms--) { //====TMA設定==== TA.TMA.BYTE = 0x1c; //Clear TCA TA.TMA.BYTE = 0x13; //PSS, 入力クロックφ/512 while(TA.TCA < 39); //約1ms待つ. } } /*-----------------------------------------------*/ /* メイン関数 */ /*-----------------------------------------------*/ void main() { IO.PCR5 = 0xff; //Port8をすべて出力に設定. IO.PDR5.BYTE = 0x00; //LED全点灯. ms_wait(3000); //3秒待つ. IO.PDR5.BYTE = 0xff; //LED消灯. } </pre> <h5>・プログラムの解説</h5> 今回のプログラムでは，特にms_wait()関数が加わった他は分かるかと思います． この練習プログラムの題材どおり，LEDを始めに点灯させた後，3秒間だけms_wait() 関数を使って待ち， その後LEDを全消灯にします． このプログラムではタイマAのインターバル機能を使っています． 本来、正確に一秒待つなどの用途はタイマAの時計用タイムベース機能のほうが適しているのでしょうが，このプログラムでは， マイクロマウスで使用するときに使いやすいインターバル機能を用いて解説します． （とはいえ，今回はそれによる割り込みや出力は行いません．） 余力があれば時計用タイムベース機能についても後述します． さて，ms_wait()関数の中を見て行きたいと思います． まず，（引数からもらった数値）回だけwhile構文で中の命令を繰り返すようになっています． つまり，while構文の中に約1[ms]待つようなプログラムが書かれており，それを whileで指定分だけ繰り返すことにより， 指定されたms待つことになります． whileの中について見ていきます． まず，最初にタイマカウンタA（TCA）をクリア（値を0に設定）します． TCAは，リード可能なレジスタであり，直接ライトすることが出来ないので，間接的にクリアしなくてはなりません． そこで，ハードウェアマニュアルに書いてあるとおりにタイマモードレジスタA （TMA）を使いクリアします． TMAの3Bit目（TMA3）～2Bit目（TMA2）をそれぞれ1に設定することにより，TCAはクリアされます． また，4ビット目がリザーブビットで常に1を返すことから，一応書き込むときも1を書き込んでおきましょう． <pre> TA.TMA.BYTE = 0x1c; </pre> これにより，TCAはH'00にクリアされるはずです． 次に，タイマAの機能を設定していきたいと思います． 今回は，インターバル動作なので，TCAへの入力源をプリスケーラS（PSS）とし， φ/512としてカウントします． PSSとは，システムクロック（φ）を入力クロックとする13ビットカウンタで，その出力は周辺モジュールの内部クロックとしてしようされます． つまり，今回はシステムクロックφ(20MHz)を1/512に分周したクロックをTCAの入力としてタイマのカウント動作を行います． さて，それではそのように動作するように設定を行います．設定にはTMAを用います． まず，今回はTMOW出力は使用しないので，TMAの上位3Bit（TMA7～TMA5）は0にします． 4Bit目はリザーブビットなので，1とします． プリスケーラSを使用するので，3Bit目（TMA3）は0とします． φ/512をTCAへの入力クロックとするので，2Bit目（TMA2）～0Bit目（TMA0）は B'011となります． 以上をまとめると，次のようになります． <pre> TA.TMA.BYTE = 0x13; </pre> これにより，周波数20/512[MHz]でTCAがカウントされていきます． さて，では1[ms]待つように少し計算しましょう． 20/512[MHz]を周期に直すと，2.56x10-5[s] = 2.56x10-2[ms]です． つまり，TCAは2.56x10-2[ms]周期でインクリメントされることになります． そのため，カウントを39回繰り返すと， 2.56x10-2x 39 = 0.9984[ms] となり，およそ1[ms]とすることが出来ます． 故に，TCAが39になるまで待てば，そこでおよそ1[ms]待つことができます． <pre> while(TA.TCA < 39); </pre> これで，TCAが39になるまで待ち続けることができます． （設定次第では他の割り込み動作は当然入ります） <h5>・レジスタ解説（詳細はハードウェアマニュアル参照）</h5> タイマモードレジスタA（TMA）アドレス：H'FFA6 タイマAの動作モードの選択，分周クロック出力，入力クロックの設定を行います． TMA7～TMA5：アウトプットセレクト（TMOWからの出力設定） TMA3：インターナルクロックセレクト（タイマA動作モード選択≒プリスケーラ選択） TMA2～TMA0：インターナルクロックセレクト（分周比，またはTCAオーバーフロー周期選択） タイマカウンタA（TCA）アドレス：H'FFA7 8Bitのリード可能なアップカウンタです．ライトはできません． オーバーフロー時に割り込みフラグレジスタ（IRR1）のIRRTAがセット(1になる)されます． オーバーフローすると，TCAは値がH'00に戻り，再びカウントアップされていきます． TMAのTMA3及びTMA2をセットすることでTCAはH'00にクリアされます． 課題プログラム③ 『LEDをきっちり１秒置きに全点滅させよ』

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