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日記・コラム・つぶやき

2018年1月21日 (日)

アナログ入力を使った16ボタン入力

以前自作したアナログ入力を使ったボタン入力と同様のキーパッドが
Aliexpressで安価に販売されているので入手しました。
GND、VCC、アナログ入力の3ピンで簡単に16ボタン入力が実装出来ます。

Button Keypad module 4x4. One analog out. Simple connection to Compatible for Arduino, Raspberry, STM. Keypad

ついでに3x4タイプも入手

Button Keypad 3x4 module. One analog out. Compatible for Arduino, Raspberry, STM. Keypad

到着した製品

意外としっかりとした製品です。
透明キャップを外してボタンにラベルを付けることが出来ます。

04_2

マニュアルは無いのですが、裏に10ビット解像度時のアナログ入力値が記載されています。

05

この情報を元に、豊四季タイニーBASIC for micro:bitにて動作確認してみました。

動作確認プログラム

10 'Keypad 4x4
20 @(10)=1013,920,840,780,670,630,590,560,502,477,455,435,400,320,267,228
30 G0=G
40 G=GRADE(ANA(1),10,16)
50 IF G>=0 ?"KEY=[";G+1;"]":MSG TOP,0,CHR$(65+G)
60 GOTO 30

ボタンの判定は誤差と揺らぎを考慮し、裏面の値の10を引いた値で判定しています。

GRADE() 関数は配列に格納された値を閾値として等級判定する関数です。
第1引数には、判定する値、第2引数には配列先頭番号、第3引数にはデータ数を指定します。
アナログ入力ANA(1)の値が1013以上の場合は0、920以上の場合は1..と判定します。
範囲外の場合は-1を返します。
比例関係に無い値を等級判定する場合に利用するとプログラムを短く出来ます。

押した番号をコンソールに表示し、ボタン1~16をA~PとしてLEDマトリックスに表示させます。

06

とりあえず、動作しました。

ただし、瞬間的に誤判定し、正常判定の状態になる場合があります。
ログを見ると、ボタン[1]を押したのに、一瞬ボタン[6]と判定されています。

02

この原因は、ボタンを押したときのチャタリングと思うのですが、念のため波形を見てみました。

01

波形はボタンを離した時のものですが、やはりチャタリングが発生しています。
このチャタリングに対する誤動作防止にはいくつか方法があります。

今回は、
  ChaNさんの 「テクニカル ノート チャタリング対策のしかた
が大変参考になりました。

ChaNさんの対策案でプログラムで対応できる「ディレイ方式」が一番簡単そうです。
さっそく試してもました。

対策

まず、測定波形を見ると1回あたりのチャタリングの幅は0.4msec(マス1msec幅)程度です。

そこで、アナログ値の測定のよるボタン判定において、
  「前回の値と今回の値が異なる場合、今回の値を捨て1msec後にもう一度測定する、
   同じなら値として採用する」


という対策を施したところ、誤判定を無くすことが出来ました。
う~ん、なかなかいい感じで利用できるようになりました。

修正対応したプログラム
10 'Keypad 4x4
20 G0=-1
30 @(10)=1013,920,840,780,670,630,590,560,502,477,455,435,400,320,267,228
40 G0=G
50 G=GRADE(ANA(1),10,16)
60 IF G<>G0 WAIT 1 GOTO 40
70 IF G>=0 ?"KEY=[";G+1;"]":MSG TOP,0,CHR$(65+G)
80 GOTO 40

さて、以前自作したキーパッドをIchigoJamで利用した時には、チャタリングによる
誤判定は気になりませんでした。なぜでしょう?

この理由としては、IchigoJamの処理速度が遅いため、チャタリングによる変化を
検知出来なかったのだと思われます。

今回試したmicro:bitの豊四季Tiny BASICは、ARM的にはIchigoJamと同スペックですが、
実装上の工夫により、IchigoJamより余裕で15~30倍の処理能力があります。

Arduino UNOでこのボードの利用する場合も、何らかのチャタリング対策は必要と思います。

2018年1月11日 (木)

ルミちゃんの毛づくろい

最近、=^_^= 成分が少ないというご指摘が各方面からある今日このごろ...

ということで、我が家の愛猫 ルミちゃん(♀)の毛づくろいの様子をご堪能下さい。



ちょっとセクシーかも...

2018年1月10日 (水)

micro:bit用Arduino環境にてrtcの精度が悪い - その対策

micro:bit をArduino環境で利用しています。
時計を実装したいと思い、mbed用の下記のライブラリを参考にしてやってみました。

参考にしたサイト
・Francis Schumacher /  nrf51_rtc
https://os.mbed.com/users/fxschumacher/code/nrf51_rtc/
・Francis Schumacher /  nRF51_rtc_example
https://os.mbed.com/users/fxschumacher/code/nRF51_rtc_example/file/c1f06d0a5e11/main.cpp/

一見、ちゃんと動作していると思いつつ、放置すると徐々に時間が進んでしまいます。
誤差を測定すると私のmicro:bitでは5%も速く時間を刻みます。
(誤差はmicro:bitの個体ごとに異なると思います)

Photo

原因を調べるとArduinoのrtc(リアルタイムクロック)に供給されているクロックソース
LFCLKSRC32.768 kHz RC oscillatorに設定されていました。

micros()、millis()、delay()ではrtc1が利用されており、これらも5%進んでしまいます。
このズレは、micros()、millis()、delay()でパルス幅の生成や測定を行っている場合には
影響を受けるかもしれません。

改善方法として、LFCLKSRCに指定するクロックソースを
16MHz crystal oscillatorをベースにしている LFCLK synthesizerに設定します。
RCオシレータよりクリスタル・オシレータの方が当然精度が良いですね。

具体的には、setup()の頭でLFCLKSRCのクロックソースを次のように設定します。

void setup() {
  NRF_CLOCK->TASKS_LFCLKSTOP = 1;
  NRF_CLOCK->LFCLKSRC = 
    (uint32_t)((CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Synth << CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Pos) &
    CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Msk);
  NRF_CLOCK->TASKS_LFCLKSTART = 1;
   ・・・・

実際に試したところ、当初の5%よりもかなり改善されました。
一晩放置して誤差を調べてみます。

別の方法として、コンパイルオプション -DUSE_LFSYNTを付けることでも対応出来ます。
Arduinoのローカル設定ファイル platform.local.txtを
AppData\Local\Arduino15\packages\sandeepmistry\hardware\nRF5\0.4.0\に作成して
  compiler.c.extra_flags=-DUSE_LFSYNT
  compiler.cpp.extra_flags=-DUSE_LFSYNT

を定義で対応でいけると思います。

2018/01/11 追記


改善を施した場合の誤差は0.6%でした。
24時間で8分ずれます。思ったほど精度が改善できませんでしたが、
まあ、効果はあるのでこれで良しとします。

2018年1月 2日 (火)

Aliexpressで見つけたSTM32F407VGT6ボードを購入

こりもせず、Aliexpressで見つけた良さそうなマイコンボードを購入しました。

STM32F4discovery STM32F407VGT6 ARM Cortex-M4 32bit MCU Core Development Board 02

到着したマイコンボード

BluePillボードの2倍くらいの大きさです。STM32F4が乗っている割には非常にシンプルなボードです。

Dscn7437

使い勝手は良さそうなのですが、資料なし。
色々探してみると、このボードを評価しているサイトがありました(感謝!)。

Visuariddim - DIY More STM32F407VGT6 ボード
http://dubstylee.net/v/diy-more-stm32f407vgt6/

上記サイトの情報により、ユーザー利用可能LED、ボタン利用のポート番号や、
USBの問題点を知ることが出来ました。

とりあえず、Arduino STM32環境にてLチカを行うことが出来ました。
書込みはST-Linkを利用しました。

Dscn7442

USBシリアルの利用は上記サイトで指摘のある通り、問題ありです。
D+、D-がプルアップ抵抗、ダンピング抵抗がなくポートに直結の状態。
とりあず1.5kΩの抵抗でプルアップすることで、USBシリアルを使った通信を行うことが出来ましたが、
USBを認識したり、しなかったりと不安定です。

USB経由でDFUを使った書き込みは、DfuSeDemoでは出来ましたが、Arduino IDEからは
出来ませんでした。

(2018/01/05 補足 Arduino IDE for STM32にてF4ボードでUSB経由(.dfu形式イメージ対応)で
  書き込みを行うには、下記のリンク先のカスタマイズ設定が必要です。
  alternative way to use STM DFU in Arduino 1.8.3 on Black F407VET6
  ただし、このボードでは書き込みは出来ても、動作しませんでした。
)

Dscn7443

ボードとしては、シンプルで好きなタイプなのですが...
とりあえず、実験用に使ていこうとは思います。

2018/01/03 追記

端子名が分かるよう、ラベルを貼り付けました。
これでちょっと使いやすくなりました。

Dscn7455

2018/01/10 追記
Arduino for STM32のフォーラムにこのボードに関する投稿記事を見つけました。
[Solved] Anybody using this F4 board and got the USB working?

結論としては、「外部プルアップ抵抗付けなくてもUSB CDCは利用できる~よん」
とのことです。内部でプルアップ処理を施す対応のようです。

2018年1月 1日 (月)

新年あけまして、おめでこうございます!

明けましておめでとうございます。
今年もマイペースでブログやっていきます。

「正月的な何か」をと思い、そのへんに飾ってあった餅を無理やり猫にあてがいました。
(以前もこんなのやった気が ...)

ルミちゃん、ますます太った感じです。

Dscn7429

たまちゃん(たま吉さん)は、一見スリムなのですが、お腹がすごいことになっています。

Dscn7435

今年も例年通り、家族で墓参りに行ってきました。天気も良く一年の始めに日としては申し分のない1日でした。

2017年12月22日 (金)

STM32関連 「STM32HAL&SW4入門 Kindle版」を読んでみると..

STM32開発環境として最近 SW4STM32を使い始めました。
何か参考になる書籍をと思い、電子書籍「STM32HAL&SW4入門 Kindle版」購入しました。
(実際には、Kindle Unlimited: 読み放題対象の書籍なので、そのサービスにて購入)

03

内容的には、参考になる書籍なのですが、確実に間違っている内容もあります。
ケチをつけるつもりは無いのですが(う~ん、でも有料なので文句も言いたいなぁ..)、
間違った手順が広まると困るので、その点について記載します。

以下、インストールに関しての電子書籍「STM32HAL&SW4入門 Kindle版」 からの引用です。

2-2. 統合開発環境 インストール

 今回 は Windows 7 マシン に インストール する 場合 について 説明 し ます。

2-2-1. JavaSE インストール

  SW 4 STM 32 は Eclipse ベース の 開発環境 の ため、 JavaSE の インストール が 必須 です。 既に JavaSE が インストール さ れ て いる 場合 は 次項 へ 進ん で ください。 先 ほど、 ダウンロード し た SW 4 STM 32 の インストール を 開始 する と、 JavaSE が インストール さ れ て い ない 場合 は 自動的 に インストール が 中止 さ れ、 JavaSE の インストール が 促さ れ ます が、 今回 は 先 に JavaSE を インストール し ます。

実際には、JavaSEの事前インストールは不要ですし、インストールは中止されません。
実際に試してみると、途中でjavaのインストール確認画面が表示され、javaがインストール
されます。

02

インストール後は問題なくSW4STM32が起動出来ました。
インストールしたSW4STM32のフォルダを調べてみると、jreがインストールされてる
ことが分かります。

05

利用しているSW4STM32のEclipdeインストール情報を見てみると、
どのjava環境を利用しているかが分かります。

04_3

公式サイトのインストール手順にjavaを事前にインストールする記載は
ないので、素直に公式サイトの手順に従えばインストールでOKですね。

情報が正確かどうかは、改めて「一次ソース(公式サイト)」の確認が大事ですね。


2017年12月16日 (土)

電子書籍「Mastering STM32」で勉強中 。。。。

先日購入した 電子書籍「Mastering STM32」を熟読中。。。

本日は、「5. Introduction to Debugging」の章に到達(まだまだ先は長いです^^)。

「ARMセミホスティング」等、ARMでは当たり前の作法というか、ノウハウのようですが、
全然知りませんでした。OpenOCDのちょっと突っ込んだ解説、非常に良いです。
このあたりを知っているだけで、デバッグに対するアプローチが全然異なると思います。

個人の趣味ベースで、体系的に幅広く網羅して学んでいくのは限界がありますが、
この書籍は、けん引してくれます。
英文なので、読み進めるとストレスが溜まるのがちょっと難点です。

追記
Mastering STM32の解説では、eclipce+プラグインを対象としていますが、
System Workbench for STM32(SW4STM32)で、セミホスティングやってみました。

デバッグ内でfprint()はもちろんのこと、fopen()、fwrite()で実行中の情報をホスト側の
OSのファイルに保存できます。デバッグでかなり威力を発揮できます。
ホスト側のファイルをロードして、EEPROMへの書込みなんかも出来るかもしれません。

Sw4stm32

設定は、下記の情報を参考にさせていただきました。

SW4STM32でsemihostingが使いたい
Semihosting with OpenSTM32 and STM32F446RE Nucleo
Semihosting on ARM with GCC and OpenOCD

2017年12月15日 (金)

電子書籍「Mastering STM32」を購入 ・・・ かなりの良本

STM32関連の書籍を探していたのですが、国内で市販されている書籍があまりなく、
洋書の電子書籍「Mastering STM32」がお薦めとのことで、購入しました。

https://www.carminenoviello.com/mastering-stm32/

01

価格は$32.99と高い気がしますが、PDF版では848ページもあり高くはないでしょう。

まだ最初の導入部分と開発環境の構築部分までした読み進めていませんが、
STM32をマスタするにおいては、かなりの良本だと思います。

国内で出版されている書籍は古いフレームワークを利用したものばかりの中、
HALベースなのも良いです。記事内で利用しているツール類は、最近のバージョンの
ため、ずれが無いのも良いです。

また、電子出版の利点を生かして、頻繁に更新しているようです。
定期的に情報を取り込んで更新しているようなので、これ一冊持っていれば、
長く使えそうです。サポート専用サイト、フォーラムもあるので情報交換等を出来そうです。

導入部分の「1.2.2 …. And Its Drawbacks(そしてその欠点)」で、
『なんで、STM32は今一、分かりにくのだろうか?』と思っていた疑問に対する答えが
分かりました。

他のメーカーのLPC、AVR、Microchipなんかは、取りあえず無料で使える(制約あり)、
専用の統合環境を用意していますが、ST社は用意していません。
そのため、利用はそれぞれ異なった環境を使っています。
幾つかの書籍なんかも、開発環境がまちまちです。
これだけでも、それそれの環境で初心者は混乱します。ネットで調べても、
自分と異なる環境の情報なので、手順なんかも違ってきます。

また、ライブラリ関係の公開ドキュメントが貧弱です。
ソースコードから生成しているので、簡単なインタフェースレベルの説明しかなく、
サンプルソース付きの解説がほとんどないです。

そのほか、CubeMXの生成コードがバグが多い点にも言及しています。

英語なので、読み進めるスピードが亀ですが、ネット上の断片的な情報を探すよりも
しっかりと理解出来そうです。

去年、スイッチサイエンスで安売りしていた「ST Nucleo Board STM32F401RE」を
やっと活用出来ます。

02_2

Dscn7371

2017年11月26日 (日)

microbitのエディタをブログに表示するテスト

micro:bitのエディタをブログに表示するテストです。
ココログでもできるみたいです。

2017年11月16日 (木)

Visual Studio 2017 でArduinoを利用する

マイクロソフトの統合開発環境 「Visual Studio 2017 Community 2017」で
Arduino向けプログラムの開発が出来ると聞き、試してみました。

最近のVsual Studioは個人レベルの利用であれば、無償版の範囲でも
かなりの機能が利用できるようです。

プラグイン的な「Arduino IDE for Visual Studio」をインストールすると、
Arduinoのプラグイン的に利用していたArduino STM32もコンパイルと書き込みまで出来ました。

Vs

他に、Androidアプリ開発、マークダウンドキュメント対応と充実しています。
最近のマイクロソフトは個人開発・オープンソース開発者に優しくなった感があります^^

より以前の記事一覧