アルドウィーノを使った
オープンソース、オープンハードの
ローコストＥＣＵ
テージのＥＣＵが壊れているみたいなので
Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏに装換します。
その１３：ハーネスの作製の続き
ＳＭＴ３２＿ｍｅｇａＣＰＵボード
２０２４年
７月２１日
ＰＣＢＷＡＹで作製したＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの基板が深センから出荷されたとの連絡がきました。
マウザで購入の表面実装のＤＩＰＳＷと４７０Ωの０．１％抵抗が到着しました。ＰＳｏＣ５ＬＰ評価ボードは送料調整用です。
部品の内、Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏ下基板の接続用ピンソケットの注文が抜けてけていたので秋月に発注しました。
７月２３日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの続きです。秋月のピンソケットが到着しまた。左は表面実装の緑ＬＥＤです。
部品、基板とも日本に来ています。２６日までには揃う予定です
Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏ下基板の２枚目をデュアルホイール用に改造しています。赤枠が追加のコンパレータです。
７月２４日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの基板と部品が到着しました。予定より少し早かったです。
部品の検品中ですが、オペアンプの数を間違えて、数量が足らないです。他にも不足があるかもしれないので、後で一括で追加発注します。
７月２５日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａボードの部品の実装を開始します。初めに、今回、一番小さい緑枠の集合抵抗からです。２ｍｍｘ１ｍｍに４素子入っています。ピッチは０．５ｍｍです。後で、実体顕微鏡で半田の状態を確認します。
続いて、単品の抵抗／コンデンサは１６０８サイズで拡大鏡があれば付けられます。その後、スイッチ、ＳＤカードスロット、ＣＰＵ以外の半導体も実装しました。
７月２９日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの部品実装中ですが、部品不足の原因が分かりました。部品表をアップロード後、基板を３枚作るので、全ての部品数を３倍するところを間違えて、全ての部品が３個づつ発注してしまったのが原因でした。それでも主要部品以外の抵抗などＭＯＱが５０とか１００なので多くの部品が多めに届いたということでした。不足分はマウザに発注済みです。
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａで動かす準備として、ポートアサインを確認しています。左はｉｎｉｔ．ｃｐｐのコンフィギュレーション部です。これをコピーして、右のＣＡＬＣに入れてテージ用設定との違いを確認します。
マウザに発注してあった、不足分の部品は到着しています。
７月３１日
マウザの不足部品とオペアンプ、ロジック、ＣＰＵ、コネクタの順にハンダ付けして部品実装完了しました。ＵＳＢコネクタは下ボードと干渉するので実装しません。他にアナログ入力用のオペアンプも半分の２個のみ実装しました。ＣＡＮも使う予定が無いので未実装です。また、ＵＳＢーＵＡＲＴのＦＴＤＩはＳＴＭ３２のネイティブＵＳＢを使ってファームのアップロードを行い、運用時はＵＡＲＴのブルートゥースを使うので未実装です。
ＵＳＢコネクタの代わりはＭＥＧＡボードと同様に、半田面にアングルのピンヘッダを実装します。
８月１日
ＳＴＭ３２で動かす準備です。ＳＴＭ３２Ｆ４０７の日本語リファレンスマニュアルがあるので、ブートモードについて少し勉強しておきます。
ＢＯＯＴ０ピンをＨＩＧＨにすると、ブートモードになり、内蔵されているシステムプログラムが走ります。システムプログラムは予め決まっている通信ポート（今回はＵＳＢ）をスキャンして通信を開始し、内蔵フラッシュにプログラムを書き込みます。今回のＳＴＭ３２＿ｍｅｇａボードのＢＯＯＴ０スイッチはオルタネートなので、押しながら電源投入するか、リセットを解除する必要があります。
８月３日
ＳＴＭ３２で動かす準備の続きです。ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａ基板がＵＳＢデバイスとしてＰＣから認識されることを確認します。通常のＵＳＢコネクタは気圧センサと干渉するため未実装で、代わりに裏側にアングルのピンヘッダが実装されています。
ＢＯＯＴ０スイッチを押しながらＰＣにＵＳＢケーブルを接続すると、デバイスマネージャにＳＴＭ３２ブートローダが出現します。
ＳＴマイクロのフラッシュ書き込みツールを起動して、インターフェースのＵＳＢを選択します。
ＵＳＢのプロダクトＩＤとベンダＩＤ、固有シリアル番号が表示され、ＵＳＢ通信ができていることが確認できます。
コネクトボタンを押すと、コード領域のメモリダンプが表示され、ＦＦが読み出されて、内部フラッシュが初期状態であることが確認できます。用意されているバイナリプログラムのダウンロードは行わず、ＵＳＢの確認のみにします。３枚とも良好でした。
８月７日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａはＢＭＷの４輪用なので、ｉｎｉｔ．ｃｐｐの不要なポート設定をコメントアウトして、コンパイルしました。ワーニングが出るものの、正常終了します。
ＳＴＭ３２ＣｕｂｅＰｒｏｇｒａｍｍｅｒでボードにプログラムを書き込みます。
ＰｌａｔｆｏｒｍＩＯでビルドされたバイナリを選択します。
正常に書き込みが終了しました。
電源を再投入するとハートビートＬＥＤが点滅しているので、正しく書き込めていると思われます。ＬＥＤの制限抵抗は予め大きくしていたのですが、まだ明るいので更に大きくした方が良さそうです。元々、ＬＥＤはケースに入れると見えないです。
早速、ＣＰＵボードをＳＴＭ３２＿ｍｅｇａボードに入れ替えてＳｐｅｅｄｕｉｎｏを動かしてみます。まだ細かい所は未チェックですが、噴射、点火などの基本的な所は動いているようです。クリックすると約１．８Ｍバイトの動画をダウンロードします。
８月８日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａとアルドウィーノＭＥＧＡの動作クロックはそれぞれ１６８ＭＨｚと８ＭＨｚで大きく違っています。双方ともＲＩＳＣなので基本命令は１クロックで処理していると思われます。エンジンの回転数が上がると、ＥＣＵのプロセッサは忙しくなっていきます。ＴｕｎｅｒＳｔｕｄｉｏに″Ｍａｉｎ ｌｏｏｐｓ ｐｅｒ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ″というシステムパラメータのゲージがあり、処理がどのくらい忙しいかを表示できます。それぞれ８０００ｒｐｍ（１３３Ｈｚ）で比べてみました。１５６対７となり、クロックの比率は２１倍なので、ほぼ動作速度に合っています。左がＳＴＭ３２＿ｍｅｇａ、右がアルドウィーノＭＥＧＡです。因みに、アルドウィーノＭＥＧＡの７は赤ゾーンになっています。プロジェクトを開始した１年前にアルドウィーノＭＥＧＡでは非力だと思い、Ｔｅｎｎｓｙボードを使ったＤｒｏｐＢｅａｒを調査しました。この時は既にＣＰＵボードが入手不可で諦めた経緯がありました。
８月１０日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａボードの動作確認を進めます。今回アナログ入力のオペアンプバッファは半分のみ実装しています。元々のＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの回路は１６入力ですが、今回使用するのは６入力です。
Ｏ２センサの入力にＡ８を使っているので、ジャンパでＡ７に繋ぎ代えています。Ａ５、Ａ６、Ａ７は未使用なので、オペアンプは半分実装でも問題ないです。
エンジンエミュレータと繋いで各機能の動作確認をします。左上の赤枠がＯ２センサの代わりのスイッチで、０Ｖ、０.５Ｖ、１Ｖを出力します。その下はマップ選択スイッチです。実車では右ハンドル予備スイッチ
です。下げるとＬＯＷ（０Ｖ）になり、セカンダリマップが選択されます。中央下はブルートゥースモジュールでＳＴＭ３２＿ｍｅｇａでもＵＡＲＴを使う
ＦＴＤＩ版をビルドすればブルートゥースでＰＣと通信できることを確認しました。
エンジンエミュレータからの０.５ＶでＯ２センサのＡＦＲゲージが緑枠のように理想空燃比になり、スイッチによりＡＦＲが変化することを確認しました。
セカンダリマップの切替ポートをＤ２４／ＬＯＷに設定します。動作確認は特定のマップ値をプライマリと異なる値にして選択を切り替え、噴射量が変わることを確認しました。
ＬＥＤ輝度が高いので制限抵抗を大きくしました。５Ｖ電源は５１ＫΩ、ハートビートＬＥＤは４３ＫΩに変更しました。元々は４７０Ωでした。アマゾンで購入の１６０８抵抗セットはＥＩＡ−９６表記で分かりにくいです。
８月１１日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａはボード上にマイクロＳＤスロットがあり、オンボードでＳＤカードへログが取れるはずです。ただし、ソースコードのコメントによると実験的に実装されているようです。また、アクセスは１ビットのＳＰＩモードで行われます。Ｔｅｎｎｓｙボードはフルの４ビットでアクセスできるようです。Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏのフォーラムに質問したところ、無償版のＴｕｎｅｒＳｔｕｄｉｏでも、ＳＤログが取れるそうです。現状はＳＤカードは認識されているものの、ログメニューにＳＤログの項目が出てこないです。
ディゼーブルになっているメニューも出すオプションがありました。
ＳＤログのメニューが出てきますが、依然としてグレーアウトしています。引き続きフォーラムでやり取りしてみます。
８月１２日
別の不具合としてＭｉｎｉＴｅｒｍｉｎａｌの動作がおかしいです。ヘルプやリアルデータの表示はされず、リターンの入力に対してタイムアウトと思われる応答を返します。唯一、’Ｆ’のプロトコルバージョンの応答”００２”のみ正常表示されます。
８月１４日
ＴｕｎｅｒＳｔｕｄｉｏのメニュ−はｓｐｅｅｄｕｉｎｏ．ｉｎｉに記述されていて、ＰＣにｍａｉｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｉｎｉとしてコピーされて使用されている事がフォーラムで判明しました。そこで、強制的にＳＤメニューを出す設定に修正してみました。下の修正をするとＴｅｎｎｓｙボードと同じ設定になります。
修正語、ＳＤメニューが出てきました。
ＳＤをフォーマット後に再初期化ボタンを押すとＳＤ Ｅｒｒｏｒの表示が出ていますが、ＳＤの容量は正しく表示されているので、全く動いていないわけでは無いようです。また、ＲＴＣもＰＣの時間を設定できて、電源再投入後に誤差が大きいですが、時間がバックアップされています。
８月１５日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａはＹｏｕＴｕｂｅのｐａｚｉ８８さんの動画で紹介されていて、質問を受け付けています。メッセージを介して質問をしたところ、現状で実験的な部分は無く、ＳＤカードのログは正しく動作しているとのことでした。こちらのハードウェアかソフトウェアのビルド環境に問題があると思われます。初めに、ＴｕｎｅｒＳｔｕｄｉｏのＳＤメニューが出ない原因を探ってみます。下のｍａｉｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｉｎｉの赤枠が真にならないので、メニューが表示されないと思われます。赤枠の意味はｐｉｎＬａｙｏｕｔをインデックスとしてｂｏａｒｄＨａｓＲＴＣ配列を参照したときに０より大きければ真になるということ思われます。ここでｐｉｎＬａｙｏｕｔはボードの種別番号です。ｂｏａｒｄＨａｓＲＴＣ配列はボードがＲＴＣを持っているがのフラグの配列です。
ｂｏａｒｄＨａｓＲＴＣ配列の定義は８ビットの符号なしの１２８個の配列です。ボードの種別が１２８個あるという事です。
以下でｂｏａｒｄＨａｓＲＴＣ配列に値が代入されています。スペース区切り（スペースの数もまちまち）で非常に見にくいです。
以下でｐｉｎＬａｙｏｕｔｓ（ボード名）が定義されています。
以下でｐｉｎＬａｙｏｕｔｓから、ｐｉｎＬａｙｏｕｔが定義されています。ｐｉｎＬａｙｏｕｔは何番目のボードかを表すインデックスです。
一旦、ｂｏａｒｄＨａｓＲＴＣとｐｉｎＬａｙｏｕｔｓを１行毎のテキストにして左側に、ｉｎｉｔ．ｃｐｐ内のｂｏａｒｄＩＤとソースのコメントを右側に並べて表計算に入れてみました。ｐｉｎＬｙａｏｕｔとｂｏａｒｄＩＤが一致して、ＢＭＷ ＰｎＰ（ＳＭＴ３２＿ｍｅｇａ）のｂｏａｒｄＨａｓＲＴＣが６になっていることがわかります。０より大きいので条件を満たしているはずですが、メニューは表示されません。不思議です。因みに、ＲＴＣを持っているのはＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの他はＴｅｎｎｓｙを使ったＤｒｏｐＢｅａｒとＳＴＭ３２Ｆ４０７Ｂｌｏａｃｋボードを使った３種のみです。
８月１６日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａボードにはＳＴ−ＬＩＮＫのコネクタがあります。元となった
ＢｌａｃｋボードにはＪＴＡＧが付いていたのですが、大きいので縮小して緑枠のＳＷＤ（Ｓｅｒｉａｌ Ｗｉｒｅ Ｄｅｂｕｇ）が実装されています。ＪＴＡＧの４線よ
り少ない２線式で、ＧＮＤが必要なので３線を接続する必要があります。Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ＣｏｄｅでもＳＴ−ＬＩＮＫを使ってデバッグできるようです。５００円位で中国製のＳＴ−ＬＩＮＫ２互換のケーブルが売っているので買ってみます。
良く考えたら、手持ちのＮｕｃｌｅｏ３２のＳＴＭ３２Ｆ４０１ＲＥボードにＳＴ−ＬＩＮＫが付いてるので、買わなくても良かったです。左の赤枠がＳＴ−ＬＩＮＫです。切り離せるように切り込みが入っています。
ＳＴＭ３２Ｆ４０１ＲＥの回路図を確認しておきます。ショートピンを解放すると、ターゲットと切り離されてＳＴ−ＬＩＮＫとして使えるようになっています。ボード上に６極のＳＷＤのピンヘッダがあり、Ｐ２：ＳＷＣＬＫ、Ｐ３：ＧＮＤ、Ｐ４：ＳＷＤＩＯを使えば良いようです。
８月１８日
ＰｌａｔｆｏｒｍＩＯのデバッグ機能をＳＴＭ３２Ｆ４０１ＲＥボードで確認しておきます。ＳＴ−ＬＩＮＫが付いているのでｐｌａｔｆｏｒｍ.ｉｎｉにｄｅｂｕｇ＿ｔｏｏｌ＝ｓｔｌｉｎｋを追加する必要があります。
Ｌチカをちょっと修正してローカル変数を追加しました。ちょっと動作が遅いですが、ブレーク後にカーソルを変数に近づけると緑枠のようにローカル変数の参照できました。また、再実行、各種ステップ実行も正常動作しました。ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａのＳＤログの不具合もデバッグできそうです。
８月２０日
ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａをＳＷＤを使ってデバッグする準備です。ＳＷＤコネクタはケースに入れると裏側になってしまうので、３ピンのアングルコネクタを半田面に付け替えました。ＳＴＭ３２Ｆ４０１ＲＥ評価ボードのショートピンを解放するとＳＷＤデバッガ部がターゲットと切り離されてＳＴ−ＬＩＮＫとして使えるようになります。ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａとＳＷＤデバッガを接続するケーブルを作って接続します。
初めに、Ｌチカで正しくデバッガが機能することを確認しましす。ＳＴＭ３２＿ｍｅｇａ用のＬチカプロジェクトを作ってボードをＳＴＭ３２＿ｍｅｇａの元になったｂｌａｃｋ＿ｆ４０７ｖｅに設定し、ｐｌａｔｆｏｒｍ.ｉｎｉにｄｅｂｕｇ＿ｔｏｏｌ ＝ ｓｔｌｉｎｋの１行を追加しました。
ＳＴＭ３２Ｆ４０１ＲＥボードの時と同様にブレーク、変数参照など、デバッガが正しく動くことを確認しました。
８月２１日
他の２枚のＳＴＭ３２＿ｍｅｇａボードもＳＷＤコネクタを裏側に付け替えました。
８月２２日
ＶＳＣのデバッグ機能を勉強中です。赤枠のコンソールはＣＬＩでコマンド入力できますが、そのままＧＤＢでした。下の例ではｄａｔａ変数のアドレスや中身が表示しています。ただし、１ライン編集コマンドは動かないようです。
８月２４日
限定的ですが、ＳＤログが取れるようになりました。以下、手順の箇条書きです。
１.ＰＣでｅｘＦａｔでフォーマットしたＳＤカードを入れて、Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏの電源投入します。
２.ＴｕｎｅｒＳｔｕｄｉｏを起動します。この時点でＳＤコンソールのＳＤカードのトータルサイズは不明になります。予めＰＣでファイルをコピーしてもファイル名は表示されません。（この後、ログ開始ボタンを押すとＳＤエラーになります。一度、ＳＤエラーになるとＳｐｅｅｄｕｉｎｏの電源を切らない限りそのままです）
３.″Ｆｏｒｍａｔ ＳＤ Ｃａｒｄ″ボタンでＳＤカードをフォーマットします。
４.″Ｒｅｓｅｔ ａｎｄ ｗａｉｔ″ボタンでＳＤカードの読み直しを行うと、ＳＤカードのトータルサイズが正しく表示されます。
５.″Ｓｔａｒｔ ＳＤ Ｌｏｇ″ボタンを押してログ開始して、停止すると、正常にログが取れ、ファイル名も表示されます。（ブート時からログ開始、外部端子によるログ開始はＳＤエラーになります。エンジン回転数によるログ開始は動作良好です。正しく取れたログはＵＳＢを介してＰＣにダウンロード可能です。ただし、ブルートゥース経由では大きいファイルはエラーになりました。）
Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏの電源を再投入すると、再びＳＤカードのトータルサイズが不明になり、フォーマットする以外にログを再度を取ることはできないようです。どうも、このダイアログでフォーマット後でないと、ＳＤカード情報を正しく得られないのが原因のようです。なので、手順１は行なわなくてもログは取れます。
