以前に作成した、パルス出力テスト、エンコーダー入力、ＬＣＤ表示を組み合わせて
単独で動作するパルス出力を作成しました。

以前に作ったものを組み合わせるだけなので、簡単です。

ＬＣＤ表示はビットマップ表示なので、適当なフォントを用意しました。
ビットマップ表示は、とても柔軟な表示が行えるのですが、自分で「絵」をデザイン
する必要があります。
そこで、以前にビットマップ表示に適した画像エディターを探しました、フリーで、
非常に使いやすいエディターがありましたので紹介しておきます。
※Windows版です、Mac版は、あまり良いものを探せませんでした。
EDGE
※ソフトは２００９年が最終版ですが、機能は揃っており、不具合も無いようです。

「ドット絵エディタ」は２５６色まで対応ですが、モノクロの絵や、アイコンのよう
なグラフッックにはむしろ最適です。
グリッドを設定する機能もあり、任意サイズのグラフィックを描くのに便利です。

上のように、１つのファイルにまとめて配置して、切り出して使います。

切り出して、ソースコードに埋め込むのに、bmc も作成してあります。
※このソフトは、かなり昔に実装して、少しづつ改変しています。
※コンパイルは大変なので、実行バイナリーを用意してあります。（build/bmc.exe）
※必要な DLL を用意してあります。
※コンパイルの方法は、「MSYS2 で俺俺フレームワーク、アプリをコンパイルする」を参照して下さい。
※Mac版は、brew を入れれば、Windowsと同じようにコンパイルできます。

bmc では、以下のように、切り出す位置とサイズを指定して、テキスト形式に変換
しています。
※bitmap/Makefile

    bmc -offset 0*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_0 font32.png font32.h
    bmc -offset 1*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_1 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 2*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_2 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 3*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_3 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 4*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_4 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 5*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_5 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 6*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_6 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 7*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_7 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 8*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_8 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 9*20,0*32 -size 18,32 -header 8 -text -c_style nmb_9 font32.png -append font32.h
    bmc -offset 3*20,1*32 -size 19,32 -header 8 -text -c_style txt_hz font32.png -append font32.h
    bmc -offset 2*20+9,1*32 -size 9,32 -header 8 -text -c_style txt_k font32.png -append font32.h

変換された形式は、ビット単位で、状態を表現したシンプルな構造で、common/monograph.hpp、
draw_mobj で描画する事が出来ます。

このソフトでは、色々なオプションを用意してあります。
・BDF 形式のフォントの読み出し。
・ディザリング機能
・GUI で確認する機能
など

BitMap Converter
Copyright (C) 2013/2015, Hiramatsu Kunihito
Version 0.75
usage:
    bmc.exe [options] in-file [out-file]
    -preview,-pre     preview image (OpenGL)
    -header size      output header
    -text             text base output
    -c_style symbol   C style table output
    -offset x,y       offset location
    -size x,y         clipping size
    -bdf              BDF file input
    -append           append file
    -inverse          inverse mono color
    -dither           ditherring
    -verbose          verbose

さて、肝心な、パルス出力ですが、出力する周波数範囲は、かなり広いので、エンコーダーだけ
では可変範囲が広すぎます、そこで単位毎に自動でレンジを切り替えて、増減する量を動的に変
えています。
２０Ｈｚ～９９Ｈｚ　１単位
１００Ｈｚ～９９９Ｈｚ　１０単位
１０００Ｈｚ～９９９９Ｈｚ　１００単位
１００００Ｈｚ～９９９９９Ｈｚ　１０００単位
１００ＫＨｚ～９９９ＫＨｚ　１０ＫＨｚ単位
１０００ＫＨｚ～１００００ＫＨｚ　１００ＫＨｚ単位

PLUSE_OUT_LCD

ロータリーエンコーダーを使った入力装置は、設定範囲が広く、厳密な値と、
広い範囲（レンジ）を網羅できる入力デバイスとして、組み込み機器では重宝
する入力デバイスです。
しかし、その入力を正しくエンコードして、読み取るには、多少の工夫が必要
です。

エンコーダー入力の前に、シンプルなスイッチ入力を考えてみます。
機械式接点では、チャタリングがあるので、それを除去する必要があります。
一つの方法として、サンプリング理論に沿ったデジタルフィルターを使って行
う方法があります。
これは、もっとも一般的な方法です。

サンプリング方式では、周期的に割り込みなどをかけて、入力信号を間欠的に
取り込みます。
サンプリング理論では、周期的に、状態を取り込む事で、ローパスフィルター
を通した信号とほぼ同じような状態となり、チャタリングの高い周波数を除去
したのと同じ効果となります。
サンプリング周期より速い（短い）信号は除去されます。
これにより、サンプリングするだけで、チャタリングを除去できます。

また、チャタリングが発生している期間は、機械的な構造による特性があり、
それにより周期を選ぶ必要があります。
通常、押しボタンスイッチのようなもので、４ｍｓ（ミリ秒）程度ですが、
接点の状態が悪いと、それより長くなったりするので、ある程度マージンを取
る必要があります。
通常のスイッチでは、一般的に、60Hz程度が良く選ばれます。

状態変化による、トリガーの生成：
サンプリングでは、別の要件を網羅できます、それは、「トリガー」入力の判断
です。
サンプリングした状態を１つ保持する事で、信号がどう変化したかを確認できま
す。
・前がＯＦＦ、今回がＯＮなら、「立ち上がりエッジ」（押した瞬間）。
・間がＯＮ、今回がＯＦＦなら、「立ち下がりエッジ」（離した瞬間）。

    uint8_t lvl = ~device::P1();  /// 状態を取得
    inp_pos_ = ~inp_lvl_ &  lvl;  /// 立ち上がりエッジ検出 
    inp_neg_ =  inp_lvl_ & ~lvl;  /// 立ち下がりエッジ検出
    inp_lvl_ = lvl;  ///< 状態を退避

・スイッチの状態表示

    if(inp_pos_ & device::P1.B0.b()) {
        sci_puts("SW0 - positive\n");
    }
    if(inp_pos_ & device::P1.B1.b()) {
        sci_puts("SW1 - positive\n");
    }

    if(inp_neg_ & device::P1.B0.b()) {
        sci_puts("SW0 - negative\n");
    }
    if(inp_neg_ & device::P1.B1.b()) {
        sci_puts("SW1 - negative\n");
    }

    if(inp_lvl_ & device::P1.B0.b()) {
        if((cnt % 10) == 0) {
	    sci_puts("SW0 - ON\n");
        }
    }
    if(inp_lvl_ & device::P1.B1.b()) {
        if((cnt % 10) == 0) {
            sci_puts("SW1 - ON\n");
        }
    }

SWITCH_test

では、次はエンコーダーのデコードです。
基本的に、エンコーダーのデコードはスイッチの入力と基本的に変わらない。
エンコードする方法は、デバイスの分解能などの物理的要因により、いくつ
かの方法があるのですが、今回１回転辺り２４ステップ（クリック付き）
のエンコーダーを使い、サンプリングによる方法を行ってみました。

機械式接点による、ロータリーエンコーダーの場合は、かなり短い周期でパルス
が発生する為、製品のスペックに合わせたサンプリング周期を設定する必要があ
ります。
エンコーダーの回転軸を速く回した場合にも追従出来るようにするには、ギリ
ギリまでサンプリング周波数を高くする必要があります。
このエンコーダーのチャタリングは3.5ms以下のようなので、２４０Ｈｚを採用
しました。

光学式や磁気式のエンコーダーで、より高分解の場合は、チャタリングが無いの
と、周波数が高いので、サンプリングとは別の方法が用いられますが、それは、
又、別の機会とします。

static uint8_t enc_lvl_ = 0;
static uint8_t enc_pos_ = 0;
static uint8_t enc_neg_ = 0;
static uint16_t enc_count_ = 0;

static void encoder_service_()
{
    uint8_t lvl = ~device::P1();  /// 状態の取得
    enc_pos_ = ~enc_lvl_ &  lvl;  /// 立ち上がりエッジ検出
    enc_neg_ =  enc_lvl_ & ~lvl;  /// 立ち下がりエッジ検出
    enc_lvl_ = lvl;  /// 状態のセーブ

    if(enc_pos_ & device::P1.B0.b()) {
        if(enc_lvl_ & device::P1.B1.b()) {
            --enc_count_;
        } else {
            ++enc_count_;
        }
    }
    if(enc_neg_ & device::P1.B0.b()) {
        if(enc_lvl_ & device::P1.B1.b()) {
            ++enc_count_;
        } else {
            --enc_count_;
        }
    }
    if(enc_pos_ & device::P1.B1.b()) {
        if(enc_lvl_ & device::P1.B0.b()) {
            ++enc_count_;
        } else {
            --enc_count_;
        }
    }
    if(enc_neg_ & device::P1.B1.b()) {
        if(enc_lvl_ & device::P1.B0.b()) {
            --enc_count_;
        } else {
            ++enc_count_;
        }
    }
}

Ａ相、Ｂ相、の立ち上がり、立ち下がりを検出して、対になる「相」の
レベルにより、時計周り（ＣＷ）、反時計周り（ＣＣＷ）を検出します。

ENCODER_test

Ｒ８Ｃもかなり、色々なクラスが充実してきた、内臓デバイスの規模
が大きいと、デバイスドライバー的なクラスを十分用意するのは、大
変だけど、Ｍ１ｘ系だと、適度な周辺デバイスなので、見通しも良く、
シンプルに作れるのが良いところだと感じている。
※RXマイコンとかだと、周辺機器が充実しすぎていて、しかも高機能
なので、実装するのもかなりボリュームが大きくなってしまう。

ルネサスの場合、この手のタイマーは、非常に構成が細かく、広い応用
範囲を網羅している。
ハードウェアマニュアルには、全体の構成が記されており、全体の構成
や設定要領を掴むのに便利です。

R8C 20MHz の場合、出力可能な周波数は、おおよそ、20Hz～10MHzくらい
になる、タイマーのダウンカウントで発生する「アンダーフロー」を
トリガーにして、フリップフロップでトグルする仕様なので、出力は、必
ずデューティ５０％となり、最大クロックの１／２の周波数が最大となる。
設定レジスターは、周波数の逆数なので、高い周波数ほど、荒い設定しか
出来なくなる。
※実際には、低い周波数領域は、小数点以下の設定が可能なのだけど、
その仕様は割愛してある。

１ＫＨｚを出力した場合

R8C/PLUSE_OUT_test

さて、ＬＣＤも何とか動くようになったので、避けては通れないＳＤカードのアクセス
をやってみたいと思います。

先日 Flash が６４Ｋある事が判ったので、ＲＡＭ容量は心細いですが、
ＳＤカードアクセスに不安はありません。
組み込みでＳＤカードと言ったら ChaN さんでしょうー、えるむさんが実装して、ソース
を公開しているＳＤカードのソリューションは非常に柔軟性があり、細部まで良く考えら
れており、組み込みマイコンにおけるＳＤカードスタンダードだと思います。
少ないリソースでも動作するように、プチ fatfs もあり、今回のＲ８Ｃに最適な
ソリューションです。（感激！感謝です！）

ＳＤカードですが、FlashAir を使えるように、標準ＳＤカードソケットを使います。
標準ＳＤカードソケットなら、直接ユニバーサル基板にハンダ付けできますが、スイッチ
関係のパッドが狭く、その部分は、絶縁テープで保護して、直接配線します。
ＳＤカードソケットは、ヒロセ製（ＤＭ１Ｂ－ＤＳＦ－ＰＥＪ）を使いました。
このソケットは、価格は高いですが、機能と品質が非常に優れています。

事前に考えておかなければならない点として、ポートにどのように、各信号を割り当てる
かです。
まず・・
・「/RESET(3)」は、ポートにも割り当てが出来るけど、一応キープ。
・「MODE(8)」端子は当然のようにキープ。
・「TXD(16)、RXD(15)」もシリアル通信で必須なのでキープ
・「AN0(20)、AN1(19)、AN2(18)、AN3(17)」は、とりあえずキープ
・「XIN(6)」は、高精度なクロックを入れて使う場合があるのでキープ
・「TRJIO(13)」は、周期測定用としてキープ

// P4_2(1):   LCD_SCK  ,SD_CLK(5)
// P3_7(2):   LCD_/CS
// /RES(3):  (System reset)
// P4_7(4):            ,SD_DO/DAT0(7)
// VSS:(5)   (Power GND)
// P4_6(6):   XIN (高精度なクロック用)
// VCC(7):   (Power +V)
// MODE(8):  (System mode)
// P3_5(9):   I2C_SDA
// P3_4(10):           ,SD_/CS(1)
// P1_0(20):  AN0 (keep)
// P1_1(19):  AN1 (keep)
// P1_2(18):  AN2 (keep)
// P1_3(17):  AN3 (keep)
// P1_4(16):  TXD0
// P1_5(15):  RXD0
// P1_6(14):  LCD_A0 (share)
// P1_7(13):  TRJIO (keep)
// P4_5(12):  LCD_SDA  ,SD_DI/CMD(2)
// P3_3(11):  I2C_SCL

こんな感じになりました、これで、ほぼ全てのポートが埋まりました。
「P1_6(16)」は、Flash 書き込み時に使うので注意が必要です。
※無難な、LCD_A0（コマンド／データ切り替え信号）にしています。
※AN0、AN1、AN2、AN3 はアプリによって自由に使えるポートとしています。

※電源は３．３Ｖで動かします！
Ｒ８Ｃは３．３Ｖで動かしても、２０ＭＨｚで動作します、フラッシュプログラムも問題なくできます。

ぷち FatFsはソースコードを展開して、pffconf.h で基本的な設定を行います。

/*---------------------------------------------------------------------------/
/ Function Configurations
/---------------------------------------------------------------------------*/

#define	_USE_READ	1	/* Enable pf_read() function */
#define	_USE_DIR	1	/* Enable pf_opendir() and pf_readdir() function */
#define	_USE_LSEEK	1	/* Enable pf_lseek() function */
#define	_USE_WRITE	1	/* Enable pf_write() function */

#define _FS_FAT12	1	/* Enable FAT12 */
#define _FS_FAT16	1	/* Enable FAT16 */
#define _FS_FAT32	1	/* Enable FAT32 */

とりあえず、全て「１」で良いでしょう。
FAT12、FAT16 は「０」でも問題は少ないですが、古いＳＤカードは「FAT12」や「FAT16」
でフォーマットされており、それらを使う必要があるなら「１」にする必要があります、
但し、実行バイナリーは多少大きくなります。（おおよそ１Ｋバイト増加）
※FAT32でフォーマットをやり直せば、使える物もあるかと思います。

/*---------------------------------------------------------------------------/
/ Locale and Namespace Configurations
/---------------------------------------------------------------------------*/

#define _USE_LCC	1	/* Allow lower case characters for path name */

#define	_CODE_PAGE	932

「_USE_LCC」を「1」にして
コードページは９３２にしておきます。

Sample プロジェクトの generic を参考に、「diskio.c」シリアル／パラレル変換の部分を書き換えます。
自分のシステムでは、I/O ポートの制御部分は C++ のクラスで構成されているので、
「diskio.cpp」として、メインのポート定義「port_def.hpp」を使って、実装します。
※port_def で宣言しているポートクラスの実体は、「diskio.cpp」で宣言していますが、
このクラスは、最適化されインラインで組み込まれるものと思います。
他に、「マイクロ秒」単位の時間待ちルーチンが必要で、「common/delay.hpp」に該当する
関数があるので、それを使います。
※「utils::delay::micro_second(n);」

// マイクロ秒単位の、「時間待ち」
static void dly_us(unsigned int n)

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Transmit a byte to the MMC (bitbanging)                               */
/*-----------------------------------------------------------------------*/
static void xmit_mmc(BYTE d)

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Receive a byte from the MMC (bitbanging)                              */
/*-----------------------------------------------------------------------*/
static BYTE rcvr_mmc(void)

/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Receive a byte from the MMC (bitbanging)                              */
/*-----------------------------------------------------------------------*/
static BYTE rcvr_mmc()

基本的に以上の４つの関数を実装すれば良く、他に、元のソースでは、コマンド
の定義を、「#define」で行っていたので、「static const BYTE」に換えました、C++
では、この定数は、コンパイル時にのみ使われ、メモリー上に置かれる事はありません。

これで完了です。
簡単なテストとして、カードをマウントして、ディレクトリーをリストしてみます。

    FATFS fatfs;
    bool mount = false;
    // pfatfs を開始
    {
        if(pf_mount(&fatfs) != FR_OK) {
            sci_puts("SD mount error\n");
        } else {
            sci_puts("SD mount OK!\n");
            mount = true;
        }
    }

    if(mount) {
        DIR dir;
        if(pf_opendir(&dir, "") != FR_OK) {
            sci_puts("Can't open dir\n");
        } else {
            for(;;) {
                FILINFO fno;
                // Read a directory item
                if(pf_readdir(&dir, &fno) != FR_OK) {
                    sci_puts("Can't read dir\n");
                    break;
                }
                if(!fno.fname[0]) break;

                if(fno.fattrib & AM_DIR) {
                    utils::format("          /%s\n") % fno.fname;
                } else {
                    utils::format("%8d  %s\n") % static_cast<uint32_t>(fno.fsize) % fno.fname;
                }
            }
        }

GitHub R8C

先日、Ｉ２Ｃ接続のＲＴＣが動いたのだが、対象のデバイスがローカルすぎて、
誰も追試できるような状況ではなかったです。

それで、Ｉ２Ｃとしては、もっと汎用的なデバイスでも試してみたかったので、
ＥＥＰＲＯＭ用の入出力を実装してみたが、どうも、動作しない。
読み込みは出来てるようだけど、書き込みが出来ない・・・

どうも、I2C の STOP コンディションが、正しく機能していないようで、
調査したら、ACK を受け取った後に、SDA を「０」レベルに保つ必要があっ
たのに、抜けてたようだった。
※SDA を「０」に戻さないと、STOP コンディションが正しく機能しない。
それで、これを修正したら、無事書き込みが出来るようになった。

EEPROM は、STOP コンディションをトリガーにして、実際に書き込む為
動作しなかったようだー。

i2c_io クラスでは、なるべくシンプルにした方が良いだろうと思って、単純に
データを転送する関数と、受け取る関数のみ用意していたけど・・

//-----------------------------------------------------------------//
/*!
    @brief  受信（リード）
    @param[in] address スレーブアドレス（７ビット）
    @param[out]	dst    先
    @param[in]  num    数
    @return 失敗なら「false」が返る
*/
//-----------------------------------------------------------------//
bool recv(uint8_t address, uint8_t* dst, uint8_t num) const;

//-----------------------------------------------------------------//
/*!
    @brief  送信（ライト）
    @param[in] address スレーブアドレス（７ビット）
    @param[in] src      元
    @param[in] num      数
    @return 失敗なら「false」が返る
*/
//-----------------------------------------------------------------//
bool send(uint8_t address, const uint8_t* src, uint8_t num) const;

内部動作では、ＥＥＰＲＯＭにデータを書き込む場合は、データアクセスのアドレス
を、指定する必要がある。
通常の実装だと、テンポラリーを用意して、アドレスとデータをコピーしてから、
送らないとならない。
しかし、それでは、効率が悪いので、冗長ではあるけど、関数を追加する事にした。
アドレス指定は、１バイトと２バイト用に二種類がある。

//-----------------------------------------------------------------//
/*!
    @brief  送信（ライト）
    @param[in] address スレーブアドレス（７ビット）
    @param[in] first    ファーストデータ
    @param[in] src      元
    @param[in] num      数
    @return 失敗なら「false」が返る
*/
//-----------------------------------------------------------------//
bool send(uint8_t address, uint8_t first, const uint8_t* src, uint8_t num) const;

//-----------------------------------------------------------------//
/*!
    @brief  送信（ライト）
    @param[in] address スレーブアドレス（７ビット）
    @param[in] first   ファースト・データ
    @param[in] second  セカンド・データ
    @param[in] src     元
    @param[in] num     数
    @return 失敗なら「false」が返る
*/
//-----------------------------------------------------------------//
bool send(uint8_t address, uint8_t first, uint8_t second, const uint8_t* src, uint8_t num) const;

内部で行っている事は単純だけど、ＥＥＰＲＯＭへの書き込みはシンプルとなった。
又、ＥＥＰＲＯＭの書き込みでは、最後のＳＴＯＰコンディションがトリガーとなり、
ページバッファにあるデータを実際に書き込む、書き込み時間は比較的長く、５ミリ
秒とかかかる、その為、書き込みが終了するまで、待機する必要があり、今回はポー
リングで待つ事にした。
ポーリングは、比較的簡単で、書き込んだアドレスを読み出しに行けば、書き込み中
なら、正規のＡＣＫが返らないので、読み出しが失敗する、それを利用している。
もし、規定時間以上、ＡＣＫが返らない場合は、「書き込みが失敗した」として、
ストールさせる。
ポーリングで待つ場合だと、ＥＥＰＲＯＭの持っている性能を最大限生かせて、
スループットは最大となる。

あと、重要なのは、ページ境界をまたがった書き込みの場合で、start 関数で指定した
ページサイズを超えた書き込みが発生した場合は、２回に分けて書き込むように配慮
した。

さらに、もう一つの仕様として、ページサイズ以内で、ページを超えない書き込みの
場合は、書き込み終了を待たずに、関数は、直ぐに終了する。
アプリ側で、ページサイズ以内で、書き込み待ちが起こらないような間隔で書き込むよ
うに配慮してあれば、「待ち」の為にポーリングしなくて済むので、ＣＰＵ時間を有効
に利用できる。
この場合、書き込みの発行を分けて、複数回行うようなコードを書くと、二回目の
書き込みで「失敗」してストールする。
※これは、回避する事も出来るけど、余分なワークを消費するので、仕様とした。
一応、書き込み中か、判定する関数も用意してある。

//-----------------------------------------------------------------//
/*!
    @brief    書き込み状態の検査
    @param[in]  adr    検査アドレス
    @return 「false」なら、書き込み中
 */
//-----------------------------------------------------------------//
bool get_write_state(uint32_t adr) const;

先日、実験したＬＣＤ基板で、実験中～

I2C_EEPROM_test
実際のテストでは、ターミナルとの対話形式で、書き込み、読み出しのテストを行えるようにした。
ボーレートは１９２００、８ビット、１ストップビット

Start R8C EEPROM monitor
# help
speed KBPS (KBPS: 10 to 1000 [Kbps])
read ADRESS [LENGTH]
write ADRESS DATA ...
fill ADDRESS LENGTH DATA ...

EX:

# speed 1000

1000Mbps (1M bps) の指定

# read 1000

1000 番地から１６バイト表示

# read 1000 10ff

1000 番地から、10ff 番地までダンプ

# write 127e fc ba 95 67 8e

127E 番地より、「FC BA 95 67 8E」を書き込み
※最大８バイトまで

# fill 0 1ff 1 23 45 6 78 9a b

00000 ～ 001FF 番地までを、「01 23 45 06 78 9A 0B」で埋める。
※最大８バイトまで

Ｒ８Ｃ GitHub