HC08マイコンの使い方QY4A編 アーカイブ
全114回という長期連載になりましたので、アーカイブの最後に目次を付けました。
【 はじめに 】
フリースケールのマイコン・ファンの間では 「もうとっくに HCS08 や RS08、ついには ColdFire V1 の時代」 と言われることもありますが、まだまだ従来型の HC08マイコンの供給もしっかり続いています。
数ある従来型 HC08マイコンの中でも、とくに使いやすいのが QT/QY/QB です。
これらは、自作もできる安価な開発ツールが使えることで 「ちょっとだけ試してみようか」 という向きにもピッタリなマイコンとなっています。この連載では、その中で比較的新しい MC908QY4A というマイコンを使い、いろいろなサンプル・プログラムをお見せする予定です。よろしくお付き合いください。
前回は従来型の HC08マイコンについて簡単な紹介をしました。今回からはマイコン初心者（またはHC08マイコン初心者）の方が実際に HC08マイコンを使い始めることを想定して、役に立つ情報を紹介していきます。
HC08マイコンを使い始めるにあたって、参考にできる資料はなるべく見ておきたいものです。フリースケールに限らず、ほとんどのマイコン・メーカから、自社製品の詳しいデータシートが無料で公開されています。ふた昔前では考えにくいことですね（当時は１冊8,000円も出してデータブックを買っていたことを考えると、非常にありがたいことです）。
フリースケールの HC08マイコンを使った電子工作を始めるためには、二つの準備が必要です。一つはソフトウェア面の準備で、パソコン上でプログラムを書いたりコンパイルしたりデバッグするために使う 統合開発環境 と呼ばれるソフトウェアをパソコンにインストールすること。もう一つはハードウェア面の準備で、HC08マイコンとパソコンを接続してプログラムをマイコンに書き込んだりデバッグするために使う 開発ツール を用意することです。
だいたい準備ができたところで、一度マイコンを実際に動かしてみましょう。HC08スタータ・ボード・キットVer.2 には MC908QY4A マイコンが 1個含まれています（*1）。 これを、プリント基板上に QY/QB と記された 16ピン ICソケットに正しく装着してください。プリント基板のシルク印刷の絵と、マイコンの切り欠きの向きを合わせるようにします。
◆ CodeWarrior を起動する
★ 始める前に ★ 使用する COMポート番号を COM1 にしてあることを確認してください。本物のシリアル・ポートでも、USBシリアル変換による仮想COMポートでも、どちらでも当てはまります。 Windows XP の場合は マイコンピュータを右クリック → プロパティを選択 → ハードウェア タブを選択、デバイスマネージャをクリック → ポート（COMとLPT） で確認、変更ができます。
ほかのデバイスが COM1 を使用している場合は、それを COM1 以外の番号に変更して逃がしておいてから、使用する COMポート番号を COM1 にします。設定したら必ずパソコンを再起動してください。 参考文献[1] にも詳しい説明があります。
（前回からの続きです）
◆ プログラムをMakeする
それでは、プログラムの変更が終わったところで 【Make】 アイコンをクリックしてください。
前回の予告どおり、QY4Aマイコンの中身を詳しく説明するより前に、一通りの機能を動かしてみることにします。少しは面白みのあることをやりたいので、今回は A-Dコンバータ と、普通の 入力ポート、それにタイマ・モジュールの応用である PWM出力 を使って LED の明るさを制御してみます。HC08スターター・ボードだけでできる実験です。
まだ内蔵モジュールのレジスタを説明していないという事情もあることですし、よい機会なので半自動的に初期設定プログラムが生成できる Device Initialization （デバイスの初期設定）機能を使ってみることにします。
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《8》 初めてのDevice Initialization（前編）" »
前回からの続きです。
◆ Device Initialization の設定をする
マイコン内部に用意された機能がリストに現れました。ひとつずつ、設定すべき内容を見ていきましょう。最初に 【CPU】 をクリックしてください。
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《9》 初めてのDevice Initialization（中編）" »
（前回からの続きです）
それぞれの内蔵モジュールの設定ができると、下図のようになります。
IRQModule と KBI がグレーのままですが、このテスト・プログラムでは使わないのでそのままにしておきます。長かったような気もしますが、初期設定の内容が決まりましたので、ここで 【Generate code】 をクリックしてください。
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《10》 初めてのDevice Initialization（後編）" »
マイコンを使えるようになるためには、それがどのような仕組みで動くのかを知っておく必要があります。あまり詳しく知らなくてもよいのですが、ある程度は知っておいてからプログラミングの学習を始めると、効率よく理解することができます。
一般的なマイコンのお話に入る前に、QY4Aマイコン の中身を模式的に表した図を以下に示しておきます。後でまた見てください。
HC08マイコンの内部レジスタには 2種類あります。 一つは CPU内部のレジスタ、もう 一つは 周辺機能モジュール内部のレジスタ です。後者は I/O（アイ・オー）制御レジスタ とも呼ばれます。 今回は、前回のブロック図で CPU と表記した部分の内部にあるレジスタについて説明をします。
HC08マイコンの CPUレジスタは下図のような構成になっています。これは HCS08 や RS08 ではない従来からある HC08マイコンに共通のものです。
HC08マイコンの CPUレジスタについて学習をしたので、早速それを実験で確かめましょう。 この連載では基本的にＣ言語を使って解説を進めますが、CPUレジスタの操作はＣ言語では書けませんから アセンブリ言語 を使うことにします。
Makeでエラーが出なければ、実際に動かして確認をします。 HC08スターター・ボードの電源スイッチをオンにして、【Debug】 アイコンをクリックしてください。下図（ほとんどの画像はクリックで拡大できる）のようにデバッガ画面が開いたら、Data ペインを見てください。先ほど用意した 三つの変数 VarA , VarB , VarC がここに表示されています。中身はまだ設定していないので、この時点では意味のない値になっています。この画像の例では VarA が 127 になっています。
今までの流れを説明しておきます。CPUレジスタ、とくにアキュムレータの実際の使われ方を見る目的で、簡単な足し算をアセンブリ言語を使って記述し、それをステップ実行で確かめています。
今回はその続きを見たあと、同じことをＣ言語を使ってやってみます。Ｃ言語のソース・レベルでステップ実行をした場合はアキュムレータの動きはわかりませんが、CodeWarrior のデバッガはＣ言語で書いてあってもアセンブリ言語レベルでステップ実行をすることができるので、アキュムレータの動きを見ることが可能です。
◆ 入力/出力ポート に関係する I/O制御レジスタ（続き）
ポートＢに関するレジスタは次の三つです。ポートＡとほとんど同じですが、無関係なビットが入っていない分、ポートＡよりもシンプルになっています。
◆ PTA3 と PTA1 を使うための回路構成を決める
実際に使ってみるにあたって、回路構成を決める必要があります。せっかくここまで順番に勉強してきているので、前回の最後に提示した構成でいくことにします。回路を再掲します。
PTA3 は内部プルアップを有効にする
前回は、 HC08スタータ・ボード上のプッシュ・スイッチと LED を使った実験を行いました。 そのため、使用するポートはポートAだけに限られていました。 今回はポートB を積極的に使ってみることにします。 HC08スタータ・ボード（Ver.2） には拡張用のコネクタを実装するための空きランドが用意されていますので、それを使って実験を進めます。
TC1602E-13T （SUNLIKE社 SC1602BSLB互換） は青色バックライトに白文字
汎用入出力ポートの使い方が理解できました。これは H，L の 2値の出力つまりディジタル的な電圧を出力するものでした。
次なる欲求としては、何V といったアナログ的な電圧を出力したくなってきます。マイコンの内部ではデータはすべてディジタル値として扱われていますから、アナログ的な出力を得るためには ディジタル-アナログ変換器（略してD-A変換器、DACともいう） が必要になります。 マイコンによっては D-A変換器を内蔵しているものもありますが、MC908QY4A には内蔵されていません。しかし簡単な外付け回路で実現できますから、そんなに困ることはありません。
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 （CQ出版） で取り上げた HC08ミニマイコン扇風機 では、付属プリント基板上で 4ビットの D-A変換器 を構成しています。
内容見本 p.28 図3-1 操作の面から見たブロック図
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 （CQ出版） で取り上げた HC08ミニマイコン扇風機 では、付属プリント基板上で 4ビットの D-A変換器 を構成しています。 今回と次回で、R-2Rラダー回路を測定してみます。
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 で取り上げた HC08ミニマイコン扇風機 では、付属プリント基板上で 4ビットの D-A変換器 を構成しています。 今回は、R-2Rラダー回路の測定結果についてです。
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 付属プリント基板で学ぶ R-2Rラダー型D-A変換器の4回目です。今回は計算をしてみます。
◆ R と 2R の組み合わせを知る
まず、このシンプルな回路図を見てください。 R-2Rラダーには見えませんが、要素を一つ分だけ取り出してきた構成になっています。
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 付属プリント基板で学ぶ R-2Rラダー型D-A変換器の 5回目です。 任意の複数ビットの組み合わせを計算してみます。
まだ使っていない人はプリント基板を活用してみよう！
★ 読者プレゼント ★
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 の部品セットを抽選で 3名の方にプレゼントします。これは筆者の手元にある余剰部品を提供したもので、マルツパーツ館で販売されている HC08ミニマイコン扇風機製作部品セット とは異なります。応募方法は記事の最後をご覧ください。
書籍 「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 付属プリント基板で学ぶ R-2Rラダー型D-A変換器の最終回です。 振り返ってみて理解をさらに深めます。
最終的な赤外線リモコン・カーの完成イメージ
（実際にはリレーではなくモータ・ドライバＩＣを使う）
◆ パラレル式リモコンとマイコン・カー本体の回路設計を行う
今回は具体的に、パラレル式リモコン・カー（パラレル式リモコン＋マイコン・カー）の回路設計を行います。 この連載で製作するマイコン・カーのポイントは 前回 書きましたが、とくに電子回路の部分を設計する段階で必要なポイントを書き出してみます。
この連載で製作するマイコン・カーの電子回路を設計するポイント
（１） マイコン MC908QY4A フリースケール・セミコンダクタ を使う。
（２） 電源は単三乾電池 2個（3V） とし、赤外線受光部用に 5Vを用意しない。
（３） モータ・ドライバIC を 2個使ってモータを駆動する。
（４） すでにある 3種のリモコンを 10ピン・リモコン端子に接続できるようにする。
（５） 走行制御スイッチの組み合わせを検討する。
（６） シリアル式リモコンの拡張モジュールとして赤外線式リモコンを追加する。
（７） 圧電サウンダを搭載。 タイマ割り込みや PWM による発音が可能（要検討）。
（８） 1個の LED を搭載。 ポート出力や PWM によるイルミネーション点灯（要検討）。
（９） ユーザ・モード・モニタが使えるように DEBUG 端子を装備する。
モータ・ドライバＩＣ MPC17531A （フリースケール）を試そう！ 後ほど説明します。
（前回からの続き）
（５） 左右独立制御と一括制御の組み合わせをどう区別するか考える
ここまで見てきたように、走行制御の押しボタン・スイッチには異なる 二つのタイプを採用しています。 一つは 「右正転、右逆転、左正転、左逆転」 を備えたタイプで、これを左右独立制御、または タイプＡ と呼ぶことにします。 もう一つは 「前進、右折、左折、後退、（停止）」 を備えたタイプで、これを一括制御、または タイプＢ と呼ぶことにします。（停止） にカッコを付けた理由は、もっと後で説明します。
3種のリモコンは、下記のように分類できます。
3種のリモコン
フラット・パッケージＩＣ(*1) のはんだ付けを解説します。 今まで尻込みをしていた人も、これを読んでチャレンジしてみましょう。 MPC17531 以外のはんだ付けにも参考にしてください。
ここで紹介する方法は、筆者が趣味の電子工作をするときに行っている方法です。 これが最善という保障はありません（業務への応用は自己責任でお願いします）。
ダイセンの ＩＣピッチ変換基板を使って 2．54mm ピッチにした
部品を仮にユニバーサル基板上に並べてみて、使用するユニバーサル基板のサイズを決めます。 候補として二つのサイズがあるので、メカ部分も含め全体のバランスを考慮して決定していきます。
まずは、使用する部品をテーブルに並べてみました（クリックで拡大）。 ダブル・ギヤ・ボックスとタイヤ部分は前もって組み立て作業を済ませました。
今回は、前回検討したパターンに従って部品をユニバーサル基板へはんだ付けし、裏側の配線を行って回路の基板部分を完成させました。 しかし、動作チェックをしようという段階になって回路変更の必要性に気が付いたため、それを実施してから動作チェックを行いました。
回路変更して動作チェック中 （クリックで拡大）
手前の車輪が回転している
今回は木工工作がメインになります。 材料は入手しやすいようにバルサ材を使いました。バルサ材はとても軽くてやわらかいので加工が簡単です。 加工ができたら木ねじ（もくねじ）やタッピング・ビスを使って各パーツを取り付け、配線を行ってクルマの形に仕上げます。
形ができあがったマイコン・カー （クリックで拡大）
ギヤ・ボックスの取り付けを工夫して底面に電池ホルダのスペースを確保した
保留にしていた R1，R2 と、モーターのノイズ吸収用コンデンサ C9，C10 を決定します。 そしてパラレル式リモコン（タイプＡ/タイプＢ） を作ります。 リモコンのケーブル作成は次回にします。
右： R1，R2 を決定し C9，C10 を検討中の写真 （クリックで拡大）
左： パラレル式リモコンはケーブルを共用するため 6ピン・コネクタを付けた
パラレル式リモコン用のケーブルを作成します。 フラット・ケーブル用の 10ピン・コネクタを圧接して取り付けます。
パラレル式リモコン（タイプＡ／タイプＢ） とリモコン・ケーブル
リモコン用ケーブル作成の続きで 2．5mmピッチのコネクタを取り付けます。 ターミナル（端子）と線材のつなぎ方は、汎用の精密圧着工具を使う方法と、圧着工具を使わず（器用さでカバーして）はんだ付けを行う方法の二種類を紹介します。
ハウジングに挿し込むときは 1番ピンの印を確認すること
回路図の最新版を示した後、いろいろなプログラムの説明を始めます。
パラレル式リモコンとマイコン・カーを使ったいろいろなプログラムの計画
(1) 初期設定だけして、あとは何もしないプログラムを作成します。
(2) タイプＡのリモコンでクルマを操作できるプログラムを作成します。
(3) タイプＢのリモコンで同様のことをしてみます。
(4) タイプＢのリモコンで、どれかのボタンを押すとその動作が継続し、「停止」 を
押すと止まるプログラムを作成します。
(5) タイプＡのリモコンを接続したときはボタンを押している間だけ動き、タイプＢの
リモコンでは 「停止」 を押すまで継続して動く、という使い分けを電源投入時に
判別するプログラムを作ります。
(2) タイプＡのリモコンをマイコン・カーに接続して動かすプログラムを作成
初期設定だけのフローチャートに、「パラレル式リモコンタイプＡ処理」 を追加してみましょう。
タイプＢのリモコンを使ったもう一つの動作仕様を作った後、タイプＡとの自動判別を行います。
前回の宿題の解答から始めましょう。 まず、うまく動作するかどうかですが、答えは 「いいえ」 です。 ではどこがまずいのでしょう？ 実際に動かしてみた方はいらっしゃいますか？ 「ちゃんと動いたよ！」 という方もいるかもしれません。 では、次のように操作するとどうなるでしょう。
「前進」 と 「右折」 を両方とも押す ⇒ 「前進」 が優先になっているので前進する
「前進」 スイッチだけ指を離す ⇒ 前進を続ける ＮＧ
ハードウェア関係のまとめです。MPC17529 の利用についても説明します。
◆ まっすぐ進む？ 進まない？
実は 第37回 の頃から気になっていたことがあります。 それは・・・・・前進と後退のときにまっすぐ進まないのです。 少しだけとはいえ明らかに右に曲がりながら進んでしまうのです。 ということは、右側のタイヤの回転が遅いということです。 思い付いた要因をいくつか挙げてみました。
(1) 左右のモータの個体差
(2) ダブル・ギヤ・ボックスの左右の摩擦の不均衡
(3) モータ・ドライバIC の左右の不均衡
(4) 左右の電流制限抵抗のばらつき
(5) 右側のモータの劣化
パラレル式リモコン・カー追補版です。 パラレル式リモコンとマイコン・カーの学習で作ったプログラムをすべてユーザ・モード・モニタ入りマイコン用に書き直し、デバッガを使った実験を行います。
「試しながら学ぶHC08マイコン入門」 CQ出版（以下単に書籍と表記） で作った USB-HC08デバッグ・ツールの実践編としても活用できるので、タイトルには 【製作】 と 【書籍】 の両方を冠しました。
MC908QY4A マイコンには 10ビット精度の使いやすい A-D変換器が搭載されています。この A-D 変換器の使い方を説明するのに先立って、A-D変換器そのものについて少し学習しておきましょう。 A-D変換器とは Analog to Digital Converter すなわち 「アナログ信号をディジタル信号に変換するもの」 という意味で、ADC とも呼ばれます。
OPアンプ と カウンタIC で作った 4ビット A-D変換器 （クリックで拡大）
前回 はブレッドボードを使って計数型A-D変換器を作ってみました。 充分に理解が進んだことと思います。 今回から MC908QY4A マイコンに内蔵された 10ビット精度の逐次比較型 A-D変換器について説明していきます。 前回作った A-D変換器とはまったく同じ仕組みではありませんが、おおかた似たようなものなのでそれほど難しくないはずです。
ADSCR, ADRH, ADRL 各レジスタの説明をしました。 今回は ADCLK の説明をした後、HC08スターター・ボードを使って A-D変換の実験を行います。
A-D変換モジュールのブロック図を再掲します。 説明し忘れていましたが、このモジュールの名称は ADC10 といいます（QC16 に内蔵されているものと同じ）。 なお、Aの付かない初期型 QY4 の A-D変換モジュールはこれとは別物で 8ビット・モード専用です。 ややこしいことに、QY8 には A が付かないのですが QB8 の仲間なので、この ADC10 モジュールを内蔵しています。
A-D変換器の活用例として、簡易電圧計を作ります。 基準電圧には内蔵バンド・ギャップ電圧を利用しました。 この作品は表示方法が少し変わっていて、たとえば 9．58V のときは次のように表示します。
9 → ．→ 5 → 8 →（消灯）→ 9 → ．→ 5 → 8 →（消灯）→ 繰り返し
0．00V ， 9．58V ， 18．95V を順に表示する動画
HC08ミニマイコン扇風機の A-D変換器の使われ方を説明したあと、同じハードウェアでA-D変換器と入出力ポートだけを使った比較的シンプルなプログラムを紹介します。
HC08ミニマイコン扇風機にテスト・プログラムを書き込む実験のようす
書籍の第3部で製作する USB-HC08デバッグ・ツールを使用した
A-D変換器をマスタしたところで、抵抗分圧式リモコンの製作に取りかかりましょう。 マイコン・カー本体（第41回 参照） はすでに抵抗分圧式リモコン対応になっているので、今まで使ってきたものをそのまま使うことができます。
動作確認をしているようす （クリックで拡大）
マイコン・カー本体を浮かせておくと作業性が良い
マイコンのピンに来ている電圧を確認します。 抵抗分圧式リモコンのスイッチを押している間だけ動くプログラムを作ります。 そして、停止スイッチを押すまで動き続けるプログラムを作り始めます。
A-D入力の電圧を確認しているようす（クリックで拡大）
ジャンパ JP1 の 1～2番ピンをショートさせておく
試しに作った 2番目のプログラムが期待通りに動かない理由を説明し、正しく動くプログラムを作ります。 先押し優先のプログラムを二つ紹介します。 前回と今回で作ったプログラムをユーザ・モード・モニタ入りではない普通の QY4A に移植します。
HC08スタータ・ボード を USB-HC08デバッグ・ツールとして使うこともできる
（第21回 を参照）
抵抗分圧式リモコンの抵抗値をどのようにして決めたかを説明し、その後で応用例について少し触れます。 今回は補足なので、ざっと眺めて興味のあるところだけお読みいただければ結構です。
◆ 抵抗分圧の考え方
抵抗分圧については、オームの法則を理解していれば自明のことなので、とくに説明は行っていませんでした。 しかし確認の意味もこめて、ちょっとおさらいをしておきましょう。
マイコン自体の初期設定を行う コンフィギュレーション・レジスタ 全体の説明をします。 そしてリセット・ピン（RST）機能の使い方を具体的に説明し、HC08スタータ・ボードを使った動作確認を行います。 それ以外の LVI，COP，OSC，IRQ，KBI などは回を改めて取り上げます。
マイコンのブロック図 （クリックで拡大）
今回と次回で、低電圧インヒビット（LVI） の解説を行います。 ブレッド・ボードで簡単な可変電源を組んで、LVI モジュールの効果を確認します。
簡単な可変電源を使った LVI 実験のようす （クリックで拡大）
前回からの続きで低電圧インヒビット（LVI） の解説を行います。 ブレッド・ボードで組んだ簡易可変電源を使って LVI モジュールの効果を確認します。
電流を測定するようす （クリックで拡大）
テスト棒の極性（赤・黒）に注意
コンピュータ動作保証（COP）モジュールは、プログラムの暴走を検知してリセットを掛け、正常な動作に復帰させる仕組みを提供します。 一般にはウォッチ・ドッグ・タイマ（WDT ： 番犬タイマの意味）と呼ばれることが多いです。 COP（WDT）の構造はわりと単純であり、効果的に使うためにはユーザの責任で正しく運用する必要があります。
マイコンのブロック図 （クリックで拡大）
今回は予定を変更して、以前から先送りにしていた コンディション・コード・レジスタ（CCR） について説明します。
HC08マイコンの CPUレジスタの図
アキュムレータ（A） ， インデックス・レジスタ（H：X） ，
プログラム・カウンタ（PC） は 第12回 で説明済み
CCR に含まれる各フラグの働きを CodeWarrior の VisualizationTool を利用した実験で確認しています。 前回 のプログラムを利用します。
#include <hidef.h>
#include "derivative.h"unsigned char var1, var2;
void main( void ){
CONFIG1 = 0x01;
PTA_PTA1 = 0;
DDRA_DDRA1 = 1;
for( ; ; ){
if ( var1 == var2 ){
PTA_PTA1 = 1;
} else {
PTA_PTA1 = 0;
}
}
}
N フラグと V フラグ（続き）の使われ方を見たあと、H フラグと 10進補正 について説明します（図だけ先に示す）。
H フラグと 10進補正の実験の様子 （クリックで拡大）
各種の有料・無料 CodeWarrior の説明をしたあと、重要な補足情報などを記載します。
筆者の所有する古い CodeWarrior for MacOS ＆ Windows のパッケージ
前回 はいろいろな CodeWarrior を紹介しました。 今回はその中で出てきた Bean （ビーン） というものについて、簡単な実験を通して学習します。 マイコンの Hello，World！（*1） とも言われる LED チカチカ をタイマ割り込みを利用して、しかも自動生成によってプログラムしてみます。
前回は有料の CodeWarrior を紹介しましたが、今回以降も 無料版 （Special Edition） を使っていきますので、ご安心ください。
プロセッサ・エキスパートを使用したときの CodeWarrior 起動画面（クリックで拡大）
今回は久しぶりの製作記事です。 最初はシリアル式リモコンは割り込みとタイマ・モジュールの解説の後に予定していましたが、あまり延々と説明ばかり続いてもつまらないので順番を変えて 「とりあえず作って動かす」 作戦に出ることにしました。
ちょうど 前回 は Bean を使った実験を行って 「細かいことまで知らなくてもとりあえず動かせる」 ということを体験しましたから、流れとしても無理がなくてよいかもしれません。
前回 作ったシリアル式リモコンに搭載したマイコンと、マイコン・カー本体のマイコンにそれぞれプログラムを書き込んで遊べるようにします。 リモコンのプログラムを解説します。 理解を深めるためにシリアル通信の信号波形を示します。
前回 のリモコン側プログラムに続き、マイコン・カー本体側のプログラムを解説します。 その後、ユーザ・モード・モニタ入りではない QY4A マイコンを使う場合の手順を説明します。
ユーザ・モード・モニタ入りではない QY4A マイコンの使用例
固有のトリム値を鉛筆でメモ書きしている （クリックで拡大）
CPUレジスタのうち、最後まで残ったスタック・ポインタ（SP） について説明します。
シミュレータを使ってスタック・ポインタ（SP） の動きを確認します。 最初はアセンブリ言語を使います。
シミュレータを使ってスタック・ポインタ（SP） の動きを確認します。 C言語の変数の性質についていくつか確認し、それらがどこに配置されるかを観察します。
ほとんどのマイコンに備わっている大切な機能のひとつ、割り込みについて学習します。
外部割り込み（IRQ） は、HC08マイコンの IRQ ピンに外部から信号を与えて割り込みを発生させる機能です。 これはマスク可能な（IRQ機能を有効にしておいても禁止できる）割り込みです。
マイコンのブロック図 （クリックで拡大）
図ではシングル割り込みモジュールと表記されている
HC08スタータ・ボード・キットを使用して、割り込みを使ったプログラムの書き方を説明します。 今回と次回で アセンブリ言語、C言語（2通り）、そして ユーザ・モード・モニタ入りマイコン用 C言語のサンプル・プログラムをひとつひとつ紹介していきます。
ほかの割り込み要因を使ったプログラムを作る際にも参考にしてください。
外部割り込み（IRQ） の実験のようす
PTA2/ IRQ ピンが接続されている JP3 の 2番ピンを GND に接触させる
外部割り込み（IRQ） 動作確認プログラムのフローチャート（再掲）
キーボード割り込みモジュール（KBI）は、個別にマスク可能な6本のキーボード入力ピン（KBI0～KBI5） による 一つの割り込み機能を提供します。 KBI の各ピンは、ほかの機能ピンと共用です（IRQ外部割り込み使用時は KBI2 は使用不可）。
今回はキーボード割り込みの基本的な説明を行い、次回 HC08スタータ・ボード・キットを使った簡単な実験を行います。
よくある応用例 「キー・マトリクス・スイッチ」 は低電力モード解説の後で取り上げる予定です。
マイコンのブロック図 （クリックで拡大）
キーボード割り込みの初期化の手順を示します。 その後、簡単なテスト・プログラムを動かします。 実験のようすを先に示します。
HC08スタータ・ボード・キットを使ったキーボード割り込みの実験
KBI5, KBI4, KBI2 のいずれかを GND に接触させると割り込みが発生
（誤って VDD に接触させないこと）
HC08マイコンのブレーク・モジュールとモニタROM について簡単に説明します。 今回と次回でユーザ・モード・モニタを利用したデバッグのヒントを紹介します。
マイコンのブロック図 （クリックで拡大）
自動ウェイクアップ・モジュール（AWU）を使うと、マイコンがストップ・モードのとき一定の期間で自動的に割り込みを発生させ、通常モードにする（ウェイクアップする）ことができます。 普通はストップ・モードでは OSC が停止するためほとんどの周辺機能モジュールが停止しますが、AWU は内部に専用の発振器をもっているので動作することが可能です。
自動ウェイクアップ・モジュール（AWU）を使ったテスト・プログラムを動かしてみます。 非常に短いサイクルで間欠的に変化する回路電流を安定に読み取るため、アナログ・テスタを用いました。
キー・マトリクス・スイッチの使用例を示します。 凝った動きではないのですが、低電力モードへの移行・復帰も織り込みましたから、実際の製作物への応用も可能です。
今回は７セグメント LED を用いたので、入出力ポートの数が不足しました。 それを補うためにシリアル・パラレル・シフトレジスタという IC を使っています。 その部分だけを参考にすることも可能です。
◆ キー・マトリクス・スイッチを使った実験回路の組み立て（続き）
下の 4枚の写真を参考にして、前回 の回路図（変更後）をよく見ながらブレッドボード上に回路を組み立ててください。
◆ キー・マトリクス・スイッチを使ったテスト・プログラム
今回と次回でテスト・プログラムの解説を行い、実際に動かしてみます。
◆ キー・マトリクス・スイッチを使ったテスト・プログラム（続き）
前回 と今回でテスト・プログラムの解説を行い、実際に動かしてみます。
ほぼすべてのマイコンはタイマ・モジュールを内蔵しており、QY4A マイコンも 16ビット・タイマ・モジュールを 1本搭載しています（チャネル1とチャネル2が使用可能）。 今回はマイコン内蔵のタイマ・モジュールの話に入る前に、準備段階としてタイマ/カウンタに関する実習を行います。
カウンタ IC 74HC161 動作確認のようす （クリックで動画再生）
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM）は、1本の 16ビット・タイマ・カウンタを中心に、インプット・キャプチャ または アウトプット・コンペア（パルス幅変調を含む）が可能な 「チャネル」 を 2本備えた多機能なモジュールです。 これらのハードウェア入出力に加え、付随する割り込みをうまく利用することによって、複雑な機能を実現する際にソフトウェアの負担を軽減させることができます。 TIM の各ピンは、ほかの機能ピンと共用です。
今回から タイマ・インターフェース・モジュール の基本的な説明を行い、その後で HC08スタータ・ボード・キットを使った簡単な実験を行います。
マイコンのブロック図 （クリックで拡大）
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） のハードウェアに関する詳しい解説を行ってから、その後で具体的な使用例を紹介するつもりでしたが、そうすると難しい話が非常に長く続いてしまうので順番を変更します。
TIM モジュールを使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、それに関わるハードウェアの説明およびソフトウェアのポイントを順次見ていくことにします。
今回は、チャネルの説明の前に理解しておかなければならない 「カウンタ」 と 「タイマ・オーバフロー」 について 説明します。
HC08スタータ・ボードを使って TIM の動作確認を行う （クリックで拡大）
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。
今回はカウンタの 「モジュロ・カウンタ動作」 について説明します。
◆ カウンタの説明 ・・・ モジュロ・カウンタ動作を理解する
下図でグレー表示した部分は説明済みです。 ここでは黄色で示した部分の追加説明を行います（クリックで拡大）。 前回同様、まだ割り込みは使いません。
タイマ・インタフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。 今回はカウンタの タイマ・オーバフロー割り込みの利用 について説明します。
プログラム構成法の一つ 「タイムド・ループ方式」 についても説明します。
◆ カウンタの説明 ・・・ オーバフロー割り込みを利用する
下図でグレー表示した部分は説明済みです。 ここでは黄色で示した部分の追加説明を行います（クリックで拡大）。
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。 今回は チャネル の アウトプット・コンペア について説明します。
◆ タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） のチャネル
下図でグレー表示した部分は説明済みです。 ここでは黄色で示した部分の説明を行います（クリックで拡大）。
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。 今回と次回は チャネル・ピン と PWM について説明します。
テスト・プログラム hc08_tim08u による PWM の実験（クリックで拡大）
デバッガ画面上で 【Start】 ボタンをクリックして動作確認中
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。 今回は、応用例として PWM を使った LED の調光 を紹介します。
テスト・プログラム hc08_tim09u による LED 調光 の実験（クリックで拡大）
デバッガ画面上で 【Start】 ボタンをクリックして動作確認中
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。 今回は インプット・キャプチャ とその応用例 簡易ベース・チューナ について説明します。
インプット・キャプチャ の応用例 簡易ベース・チューナ の実験
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） を使ってできることを一つずつ実際に動かしながら紹介し、ハードウェアとソフトウェアの詳細を解説しています。 今回はインプット・キャプチャの応用例 『簡易ベース・チューナ』 のプログラムを作成し、動かしてみます。
HC08ミニマイコン扇風機の タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） の使い方と、プログラムの全体像について説明します。 TIM モジュールの詳細に関しては、第93回～第101回 を参照してください。 下に示した 三つの動画は、完成版の HC08ミニマイコン扇風機の動作の様子です。 筆者が 100円ショップの水彩絵の具で彩色しました。
完成版 HC08ミニマイコン扇風機 基本動作（クリックで再生）
オン・スイッチ、スピードつまみ、オフ・スイッチ
HC08ミニマイコン扇風機を使って 圧電サウンダ から音を出す実験を行います。 タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） の詳細に関しては、第93回～第101回 を参照してください。
予備実験を行ったときのようす（hc08_tim11u テスト・プログラム）
PTA1/TCH1 ピン ── 1kΩ ── 圧電サウンダ ── GND と接続した。
JP5 を外してボード上の LED を切り離している。
HC08ミニマイコン扇風機を使って 圧電サウンダ から音を出す実験の続きです。 タイマ・インターフェース・モジュール（TIM） の詳細に関しては、第93回～第101回 を参照してください。
必要な部品のみを実装して実験したようす（test4-2 テスト・プログラム）
HC08デバッグ・ボードを使用してプログラムを書き換えたあと
そのまま 【Start】 ボタンをクリックして実行している
何のメロディを演奏しているかわかりますか？
もちろん製作済みのHC08ミニマイコン扇風機を使ってもよい
赤外線式リモコンの前に、まだすることがありました。 タイマ・インターフェース・モジュール（TIM）の説明（第93回～第101回）が済みましたので、シリアル式リモコン（第67回～第69回）のアップデートを行います。 今回は、リモコン側のバージョンアップを行います。
TIM モジュールの都合で 416．7μs ごとの割り込みをチャネル・ピンを使わないアウトプット・コンペア機能で実現していますが、これは一般的な定期タイマ割り込みを使えばよいので、ほかのマイコンへの移植も簡単にできます。
シリアル式リモコンのプログラムを書き換えているようす
HC08デバッグ・ツールまたはスタータ・ボードを使用する
3極コネクタはジャンパ・ポスト・ピンの 2～4番ピンに接続
タイマ・インターフェース・モジュール（TIM）の説明（第93回～第101回）が済みましたので、シリアル式リモコン（第67回～第69回）のアップデートを行っています。 今回は、マイコン・カー本体側のバージョンアップを行います。
マイコンのリソースを有効活用するために貴重なチャネル・ピンを占有せず、どちらかというとあまり使い道のない IRQ 割り込みを利用しました。 また、416．7μs ごとの割り込みはチャネル・ピンを使わないアウトプット・コンペア機能で実現していますが、これは一般的な定期タイマ割り込みを使えばよいので、ほかのマイコンへの移植も簡単にできます。
マイコン・カー本体側のプログラムを書き換えているようす
HC08デバッグ・ツールまたはスタータ・ボードを使用する
3極コネクタはジャンパ・ポスト・ピンの 2～4番ピンに接続
前回 に引き続き、シリアル式リモコンに対応したマイコン・カー本体側プログラムの解説の続きを行います。 その後、ユーザ・モード・モニタ入りではない普通の QY4A マイコン用プログラムを紹介します。
シリアル式リモコンとマイコン・カーのプログラムを動かすようす
左右の車輪を別々に動かせるので小回りが利く
シリアル式リモコンに 赤外線対応アダプタ（実験用） を追加して 赤外線リモコン にしてみました。 一般に広く使われている赤外線リモコン装置のための 「受光モジュール」 を利用すれば簡単にある程度の実用性が確保できることはわかっているのですが、ここではあえて基礎的な実験を行いました。
シリアル式リモコンに 赤外線対応アダプタ（実験用） を追加してみた
フォト・トランジスタの指向性がとても強く実用的ではない
赤外線を利用したリモコンの製作、いよいよ本番です。 今回は赤外線インターフェース部分のハードウェア設計を行います。
赤外線を利用したリモコンと HC08マイコン・カーの受光回路
（クリックで拡大、ブラウザの戻るボタンで戻る）
近頃ギヤボックスの動きがおかしいと思っていたら、モーター軸に
取り付けた左右のピニオンギヤにひびが入っていた（*1）
赤外線を利用したリモコンの製作。 今回は 赤外線インターフェース部分のハードウェア製作 と、テスト・プログラムの紹介 です。
赤外線を利用したリモコンと HC08マイコン・カーの受光回路
（クリックで拡大、ブラウザの戻るボタンで戻る）
赤外線LED はやや下向きにするとよい
赤外線を利用したリモコンの製作。 今回は リモコン側マイコンのプログラム解説 です。
シリアル式リモコン赤外線対応（serial_rem_05u） フローチャート
スリープ時の待機電流は実測で 0．2μA だった
HC08マイコン・カーの総仕上げ。 今回は 本体側マイコンのプログラムを改良して、今までに出てきた全部のリモコンを自動判別できるようにします。
すべてのリモコンとマイコン・カー本体を並べたところ
（クリックで拡大）
HC08マイコン・カーの総仕上げ。 本体側マイコンのプログラムを改良して、今までに出てきた全部のリモコンを自動判別 します。 今回は完成したプログラムの解説です。
構造設計の重要な図面、データフロー図（再掲）
（クリックで拡大）
最終回です。 今までに出てきた全部のリモコンを自動判別するところを実際に動かす動画の紹介と、最後に少し補足説明があります。
HC08マイコン・カーと赤外線リモコンのオマケ動画
テオ・ヤンセン氏のリンク機構を付けてみた
