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TECH I シリーズ Vol.41SH-2のしくみからMP3プレーヤなどの製作事例までSH-2マイコンで学ぶ組み込み開発入門
組み込みシステム開発を始める第一歩として,ルネサス テクノロジ製SH-2シリーズで最も使われている32ビットマイコン「SH7144」を取り上げ,SH-2マイコンのしくみからMP3プレーヤなどの製作事例などを解説する.ハードウェア構成からプログラミング方法まで取り上げており,組み込み開発を始めようとしている方にお勧めの一冊である.
本書の前半では,SH-2シリーズの概要からソフトウェア開発ツールのインストール方法,SH7144内蔵周辺機能の使い方を解説する.後半では,Interface本誌2006年6月号付属SH-2マイコン基板を使った応用アプリケーションの製作事例を紹介する.なお,Interface本誌2006年6月号付属SH-2マイコン基板と同じ仕様のCPUカードは,「SH-2リピート基板」として現在でも購入できる. 目次
アマチュア・レベルでもよく使われる人気のマイコン プロローグ SH-2マイコンを使おう! コラム1 本書で解説しているプログラムの入手方法 第1部 SH-2マイコンのしくみ 第1章 SH-2マイコン基板で始める組み込みマイクロプロセッサ入門 1.SH7144Fを搭載した4層基板 2.32ビットRISCプロセッサを搭載 3.周辺回路部品までこだわった設計 4.すぐ動かせる基板として提供 5.簡易データ・ロガーとして動作 6.拡張性,アプリケーションにも配慮 7.それでは始めよう――まずはジャンパ・プラグ,ピン・ヘッダの実装 8.サンプル・プログラムを動かしてみよう――パソコンのCOMポート(RS-232-C)に接続 今からでもSH-2マイコン基板が手に入る! Appendix SH-2マイコン・リピート基板について SH-2マイコン基板に搭載されているCPUの位置付けを知る 第2章 SuperHファミリとSH-2のポジション 1.32ビットSuperHプロセッサの特徴 2.SuperHプロセッサの展開――コントローラ(SH-1,SH-2)とプロセッサ(SH-3,SH-4) 3.コントローラ系プロセッサのロードマップ 4.汎用コントローラSH7044/7045の後継ライン――低電源電圧化,高速化を実現したSH7144/7145 5.SH7044/7045シリーズと完全互換ではない――モジュール・スタンバイ機構,H-UDI,AUDなど コラム1 SH-5は出ない?! CPUの構成を理解してハードウェアをマスタしよう 第3章 SH7144F/7145Fのアーキテクチャと内蔵周辺回路 1.SH7144F/7145Fのラインナップ 2.SH7144Fシリーズの内部バス構成とパッケージ・ピン配列 3.SH7144F/7145Fの内部ブロックと内蔵周辺機能 4.SH7144F/7145Fの端子機能と動作モード 5.外部バス・サイクルとメモリ回路設計 6.クロック回路の検討 回路設計のトラブルに巻き込まれないための 第4章 マイクロプロセッサ周辺回路の設計――電源,クロック,リセット回路 1.システムの信頼性を左右する電源回路,リセット回路,クロック回路 2.SH-2マイコン基板の電源容量の見積り 3.SH-2マイコン基板の電源回路と電源レギュレータADP3338 4.ADP3338電源回路と消費電力の検討 5.SH7144FのパワーONリセット回路 6.SH-2マイコン基板のリセット回路とリセットIC ADM809 7.ADM809のしきい値の選択 8.リセット回路はマイクロプロセッサの安全な離陸を保証する 9.SH7144Fのクロック回路の設計 10.表面実装型12MHz水晶振動子TSX-4025の仕様 11.慎重な検討を要するチップ型水晶振動子回路の設計 12.量産に先立ち発振回路の評価を依頼 13.「接続すれば発振する」は通用しない コラム1 基板上の水晶発振回路の評価結果 SH-2マイコン基板のソフトウェアを開発するための準備 第5章 開発ツールのインストールとその使い方 1.無償評価版開発ツール 2.無償版開発ツールの入手方法 3.統合開発環境HEWのインストール 4.フラッシュ開発ツール(FDT)のインストール 5.演習プログラムのダウンロード 6.HEWを使って演習プログラムをコンパイルする 7.FDTを使って演習プログラムをSH-2マイコン基板に書き込む 8.HEWによるオリジナル・プログラムの開発 コラム1 SuperHの開発環境とツールの選択 入力装置からのデータを受けて出力装置を動かすしくみ 第6章 SH7144Fの入出力インターフェースとGPIOプログラミング 1.組み込みシステムの入出力インターフェース回路 2.SH7144F内蔵の汎用入出力ポートとアドレス・マップ 3.SH7144F内蔵のI/Oポート 4.ポートE15に接続したLEDを点滅――入出力ポートの初期化 5.ポートE15に接続したLEDの点滅プログラミング コラム1 入出力に関する二つのコンピュータ・アーキテクチャ ――I/O空間とメモリ・マップトI/O RS-232-Cポートを使ってシリアル通信を行おう 第7章 シリアル通信インターフェースのプログラミング 1.SH7144Fのシリアル通信インターフェース 2.シリアル通信インターフェースの制御レジスタ 3.シリアル通信インターフェース回路の設計 4.シリアル送信プログラムの作成 8チャネルのデータ・ロガーを作ってみよう 第8章 A-D変換回路とプログラミング 1.SH7144Fの内蔵A-D変換回路――8チャネル10ビット分解能 2.A-Dコンバータが備える3種類の動作モード 3.A-D変換動作のトリガ・モードと変換タイミング 4.A-D変換のタイミング・チャート 5.A-D変換回路の変換特性と設計上の配慮 6.簡単なA-D変換プログラム コラム1 A-Dコンバータの分解能と精度 モータ制御に必要なPWM制御信号を取り出せる 第9章 豊富な機能と性能を備えたカウンタとタイマ機能 1.CMTとその動作 2.CPUを監視するWDTの機能 3.MTUの機能 4.モータのエンコーダ信号処理に威力を発揮 5.位相係数プログラムを実行してみよう 緊急度を判断し,処理の後始末も行う 第10章 割り込み処理のプログラミング 1.コンピュータの割り込み処理 2.割り込みベクタ・アドレス,割り込み優先順位 3.割り込みと例外処理のしくみ――例外処理ベクタ 4.割り込みプログラミングの実際 第2部 製作事例で学ぶSH-2マイコン開発技法 波形メモリ音源を使う 第11章 電子オルゴールの製作 1.音を鳴らすということ 2.オルゴールの構成――回路からソフトウェアまで 3.電子オルゴールのプログラム 4.いざ工作――部品集めとはんだ付け 5.プログラムのビルドの手順 6.内蔵フラッシュROMに書き込む 7.電子オルゴールで音楽を聞いてみよう 約5万円で組み立てられる 第12章 遠隔操作できる車輪機構の製作 1.車輪機構の構成と電子部品 2.製作――エレクトロニクス編 3.製作――機構編 4.いざ,走行!! コラム1 XPortの使い方 ちょっと高度な制御に挑戦 第13章 フィードバック制御による倒立ロボットの製作 1.制御アルゴリズムを考える 2.制御に必要なパラメータを得るには 3.具体的なモータの制御方法 4.PUPPYとSH-2マイコン基板を接続する コラム1 PUPPYについて MP3デコーダVS1011とProDigioで実現する 第14章 SH-2マイコン基板でMP3プレーヤを作ろう 1.どうやってMP3を再生するのか 2.デコーダの制御とMP3ファイルの取り扱い 3.ハードウェア部の作成 4.VS1011の使い方 5.SH-2をI2Cのスレーブ・デバイスとして設定する 6.ProDigioボードからSH-2マイコン基板へのMP3データ転送 7.MP3プレーヤで音楽を聴く マイコンとアンプを使ってLEDを制御する 第15章 クリスマス・イルミネーションを作ろう! 1.イルミネーションを作ろう 2.イルミネーションの構成 3.イルミネーションの主役――LED 4.アンプ――モータ・ドライバを選ぶ 5.イルミネーションを作ってみよう 6.完成――仕上げが大事 SH-2/V850マイコン基板で動作する 第16章 浮動小数演算プログラムの作成 1.浮動小数点演算の実際 2.ライブラリ一覧 3.ライブラリおよびテスト・プログラムの作成 4 パソコン上で動作を確認 SH-2マイコン基板を120%使いこなすために 第17章 SH-2マイコン基板用JTAGデバッガ登場! 1.JTAGデバッガとは 2.接続ケーブルとJTAG信号の接続 3.キー・コードの設定 4.JTAGデバッガの使い方 5.本ツールの使用上の注意 PizzaFactory3からデバッグしよう! 第18章 Eclipseと実機ターゲット・ボードのJTAGデバッガによる接続事例 1.EclipseにおけるC言語クロス開発環境の現状 2.PizzaFactory3のデバッグ環境 3.シミュレータでのデバッグ方法 4.実ターゲットでのデバッグ方法 コラム1 DSDPプロジェクト コラム2 ビュー,パースペクティブ,ワークスペース コラム3 ブレークポイントを実現する二つの方式 ネットワーク機能とストレージ機能を追加する 第19章 SH-2&V850付属基板対応拡張ベース・ボードの設計 1.拡張ベース・ボードのコンセプト 2.拡張ベース・ボードのハードウェア〜メモリ・マップ〜 3.CPLDに実装したアドレス・デコーダやステート・マシン 4.LANコントローラ周辺の設計 5.CompactFlashカード・コントローラ周辺の設計 6.MMCカード・コントローラ周辺の設計 7.USBターゲット・コントローラ周辺の設計 ユニバーサル・カードを使って外部16ビット・バスのCPUを接続 第20章 組み込みシステム開発評価キットにSH-2を接続する 1.ユニバーサル・カードの活用 2.32ビット・ローカル・バスのBLANCAと外部16ビット・バスCPUの接続 3.サンプル・プログラムの移植 4.16/32ビット・バス・ブリッジ動作の問題点 コラム1 ほかにもCPUが続々つながる!? 関連書籍
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