ETWEST2014 ヒートアップセッション3 組込み技術教育から見た電子工作
•
2 likes•2,439 views
Embedded Technology West 2014 / 組込み総合技術展 関西 ET WEST2014 ヒートアップセッション3 組込み技術教育から見た電子工作 ～組込みマイコン VS Arduino(アルデュイーノ) －その、似て非なるもの－～ http://www.jasa.or.jp/etwest/2014/conf/conf_hu3.html
Recommended
More Related Content
Similar to ETWEST2014 ヒートアップセッション3 組込み技術教育から見た電子工作
Similar to ETWEST2014 ヒートアップセッション3 組込み技術教育から見た電子工作 (20)
More from Yukio Kubo
More from Yukio Kubo (14)
ETWEST2014 ヒートアップセッション3 組込み技術教育から見た電子工作
- 1. ～組込みマイコン VS Arduino(アルデュイーノ) －その、似て非なるもの－～ トライアングルエレクトロニクス 久保 幸夫 カンファレンス/ヒートアップセッション 7月30日(水) 12:30-13:30 【ルーム5】 組込み技術教育から見た「電子工作」
- 3. 久保幸夫 @tentenV3って誰やねん？ • 自称 IT＆組み込み講師・コンテンツライター – 電子工作マガジン、エレキジャック、日経ネット ワーク、などの雑誌記事や書籍を書いている人 – JASAでは ETEC試験関連のお仕事担当 • 最近は 地元・大阪日本橋（にっぽんばし）に生息 – 日本橋ロボット連絡会幹事 – 日本橋ものづくり拠点 robobaのメンバー 昨年から３Dプリンタ作りに嵌り… http://roboba.jp/
- 5. Arduino(アルドゥイーノ) Arduinoは、AVRマイコン、 入出力ポートを備えた基板、 C++風のArduino言語とそれ の統合開発環境から構成さ れるシステム。 （Wikiより引用）
- 9. Arduinoの開発事例 • 使いやすい開発環境 – スケッチと呼ぶプログラム • C言語風のプログラム言語 でスケッチを記述 • 豊富なサンプルで、手早く プログラミング 赤外線リモコン の信号を解析する スケッチとモータの PWM制御の事例 赤外線リモコン の信号を解析する スケッチ 9yukio kubo 2010
- 10. Arduinoは、使いやすい 開発環境の導入が楽 コストがやすい 2500円～ ブレッドボードでお手軽 電子工作 書籍など参考資料が多い 壊れにくい いろんな意味で、敷居が低い 教える方も 楽
- 14. 例 Arduino のLED点灯プログラム // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. // give it a name: int led = 13; // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); } // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) } LEDは13番ピン 13番ピンを出力に 13番ピンをHに 実質 ４～５行で、スケッチを書けてしまう
- 15. じゃ、組込みマイコンの場合 STM32ディスカバリの場合 STM32 Value line discovery 1000円のマイコンとして有名 ARMコア STMicroelectronics のSTM32F100マイコンを 搭載した格安マイコン基板 インサーキットデバッガ・ プログラマ内蔵（USB） 開発環境は、無償版を ダウンロード使用 Cortex-M3ベースFlashマイクロコントローラ
- 16. STM32ディスカバリの場合 開発環境の整備 ネットからのダウンロード・インストール 半日仕事 マイコンの初期設定に１0数行 ハードウェアの知識が必要 LEDの点灯まで 準備が長い
- 17. LEDの点灯までの長い旅… //ペリフェラルのライブラリのインクルード #include "stm32f10x.h" //ペリフェラルの初期化用構造体を用意 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; int main(void) { volatile int i; //ペリフェラルのクロックをオンにして起動 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); //ペリフェラルの初期化用構造体を初期化 GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); //ペリフェラルの初期化用構造体にパラメータを設定 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //pin8に設定 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //出力モードpush-pullに設定 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //スイッチング速度 50MHｚ（MAX） //ペリフェラルの初期化関数の呼出し GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //ペリフェラルの操作 GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_8, Bit_SET); while (1); } いろいろと準備 IOポートにクロック供給 8番ピンを指定 プッシュプル モードで出力 IOポートのクロック を50MHｚにIOポートの 初期化
- 18. GPIOの初期化でモードを設定 ディジタル・デザイン・テ クノロジ No.14 マイコン でハードウェア制御 超入門 久保幸夫著（2012年CQ出版） より引用
- 21. 今どきマイコンを生で使うには int main(void) { ＜省略＞ 以下はEMI/EMC対策のため、いったん全GPIOのポートをアナログ入力に設定 /* Configure all unused GPIO port pins in Analog Input mode (floating input trigger OFF), this will reduce the power consumption and increase the device immunity against EMI/EMC *************************************************/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd() 関数で、ペリ フェラルバスB(APB2)に属するGPIOにクロックを与え、一時的に有効にしている GPIO初期化用構造体のメンバ変数への代入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; GPIOの全ピンを指定 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; GPIOのモードをアナログINに GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO Aの初期化 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO Bの初期化 GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); GPIO Cの初期化 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); GPIO Dの初期化 GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure); GPI0 Eの初期化 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | ハードウェアの設定 メインクロック・サブクロック プロセッサの設定 省電力の設定 割込みの設定 ・・・・・ お膳立てしてから、やりたいことを記述
- 29. Arduinoの工作記事 Arduinoを使った電子工作の記事は、 良くも悪くも やってみた 的なものも多い 手早く動かすことを優先 細かい仕組み とかは、横に置いて 趣味の電子工作や 発想(アイデア)のトレーニング なら、それでよいが …
- 32. 古臭くてもいいから、設計させよう ディジタル・デザイン・テクノロジ No.14 CQ出版 2012年 P.108より引用 例えば、状態遷移図 を書いてみる できれば、イレギュ ラーやエラーも考慮
- 33. ディジタル・デザイン・テクノロジ No.14 CQ出版 2012年 P.108より引用 状態遷移図をステー トマシンとして実装 それをソフトに 落とし込む ステートマシンをソフトで実装 古くさいけど、FPGAなど でハードウェア化すると きに、移植しやすい
- 35. Arduinoの落とし穴 全ての処理をループで考えてしまう // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { hoge; delay(500); hoge; delay(200); hoge; } 組込みのプログラムは コンテキストスイッチにより、 細切れのプログラム実行にな ることがよくある 割込みハンドラ RTOSの タスクスイッチング
- 37. Arduinoの落とし穴 変数 メモリが少ないので、charを多用 へんな癖がつく ＡＲＭ系Arduinoでは、この心配がない。 クリティカルセクション 割込み制御に制限 排他制御がやりにくい デバックしくい（デバッガが無い） Serial.println() ; でIDEﾍ送信する手法が多い
- 42. ＬＥＤと抵抗 Ａ Ｋ 黄 紫 茶 ４７0Ω
- 44. でんしこうさく のやくそく（ちゅうい） プラス(＋)とマイナス(－)をまちがえない でんせんはあかがプラス（＋）、くろがマイナス（ー） ぶひん の とりつけをたしかめる ぶひんの しゅるい、いち、ほうこう、むきは あっている？ ショートさせない でんきょくを、まちがってつなげないこと あそんだら、でんち をぬいていく プラス（＋）とマイナス （－）を逆にすると部品が 壊われます 部品の種類、方向、位 置を確認してください 異なる電極を誤ってつ なぐと、ショート（短絡） して、発熱等の危険が あります。 事故防止のため、使用 後は、電池を抜いてく ださい 指導者・保護者のみなさまへ 1～2個の単３乾電池を使った電子工作は、電圧が低いので、危険性は高くはありませんが、念のため、子供たち が上記の注意点を守っているか、常に確認をお願い致します。万が一、異常な発熱、焼けたような匂い等を感じ られた場合、すぐに電池を抜いてください。
- 50. できれば、正しく回路を組む 例 Arduinoなどのマイコンに、 アナログ出力の温度センサーをつなぐ LM35 ANALOG IN 良くある回路！ でも、正確に動きますか 温度 センサー +5V GND Arduinoなどのマイコン OUT
- 52. 良くある回路！が動かない 動くこともあるが、 思ったように動かないことも （精度が出ない、ずれが大きい…） 原因 AD変換器のインピーダンスミスマッチング ブレッドボートからの長い線にノイズがのる USB給電 PCの電源ラインからノイズ VCC が ＋５Vよりも低い などなど
- 55. その他の要因 ブレッドボートからの線にノイズがのる 短くする、ツイストペア化、シールド線 結合（容量的、電磁的）しそうなものから 離す USB給電 PCの電源ラインからノイズ VCC が ＋５よりも低い 外部電源の使用 バッテリ給電など ＵＳＢ電源アイソレータ― なんか、とっても、アナログな対策！
- 57. 例えば、モータドライバ ディジタル・デザイン・テクノロジ No.14 CQ出版 2012年 P.118より引用 焼損！
- 58. 鉄道模型の電動ポイント駆動
- 59. フェールセーフを考えた ブレッドボート向きの回路 ディジタル・デザイン・テクノロジ No.14 CQ出版 2012年 P.118より引用 断線しても Hで安定 断線や接触不良を 前提に設定する
- 61. AC100VをON/OFFしたい 最近、 家電などのAC100VをON/OFFしたい との 要望があるようだ ネットワークを介したリモート制御 IoT（ Internet of Thing） モノのインターネット がらみで 興味？ ネットを見ると、ブレッドボートでAC100V を、扱う事例が見受けられる
- 62. 危険です！ ブレッドボートでAC100V制御 感電！漏電！短絡！の危険があります 特に、非接地側（Ｌine）を触ると 大変危険です！ 接地側 （Ｎeutral )は、大丈夫ですが… 少なくとも、接地側、非接地側がわかない人は、 触っては危険です。 とは、言っても AC100Vを制御したい場合
- 64. USB電圧検知電源タップとは USB電圧感知式の電源タップ例 （エレコム T-Y12USBA） USBコネクタがついており、 AC100Vをオン・オフできる USBの電圧を検知して、 AC100Vをオン・オフするタップ mbed/ARM活用事例 （2012年 CQ出版） より引用
- 66. 安全なAC100V制御 USB感知式連動タップ ・エレコム USB電圧感知式PC 連動タップ T-Y12USBA ・サンワサプライ USB連動タップ TAP-RE8U （その他同等品） USBコネクタ 4 3 2 1 USB標準Aプラグ（オス） 1 電源（＋５V） 2 データ（－） 3 データ（＋） 4 GND 非 連 動 口 連 動 口 PC AC100V オス メス AC100Vの機器 arduino DOS/V機 ケース用 USBケーブル40cm Aメス―バラピン（オス） 黒 GND 赤 ＋５V 白 未接続 緑 未接続 緑・白 つながない digital out GND 黒 ＋５V 赤 GND(0V)
- 71. ご清聴ありがとうございました お問い合わせ 講演依頼・執筆依頼等は、 Tw:@tentenV3 もしくは、FB または http://triangle-ele.com/ のフォームから 大阪日本橋・ロボット連絡会 では勉強会を毎月開催しています 詳しくは、 http://roboba.jp/ まで