見本あるときは mbed，あるときは ARM デバッガ，あるときはUSB I/O アダプタ

マルチな奴！

マイコン開発入門の新定番⁉
トラ技 ARM ライタ誕生！

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島田 義人 Yoshihito Shimada
部品実装面側豊富なライブラリ群（各ライブラリには，すぐに試せるサンプル・プログラムがある）

作成したプログラムはWebに保存する（公開・共有もできる）

mbed Web
ライブラリ

保存データ

ハンドブッククックブック
開発環境（IDE）

はんだ面側
写真 1

ネットにつながった環
境さえあれ
ばすぐに作業ができる完成！ トラ技 ARM ライタ

ファームウェアの入れ替えによって，デバッガになったり USB−シリア

図1

ユーザA

ユーザB

開発環境はすべてWebにあり面倒なインストー
ルは不要．常時アップデートしてくれているユーザCタとしても使えます．まさにマイコン開発におけるエンジニア必携のアイテムです．

至れり尽くせり！ 次世代の高速開発環境 mbed に対応● マイコン開発がサクッとできる mbed とはmbed は，ARM 社が推進するビギナでも短時間で高機能なアプリケーションの試作を完了できるしくみです．図 1 に示すように，インターネット上のサーバ

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プログラム・ダウンロード
書き込みツール不要
フラッシュ・
メモリへの書き込みはコピーするだけ

mbed のプログラム開発環境

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8

ル変換ボードになったり…

写真 1 に示すように，本書には USB マイコン基板が付属しています．この付属基板のことを「トラ技 ARM ライタ」と呼んでいます．トラ技 ARM ラ
イタはオンライン開発環境 mbed に対応した ARMマイコンとして使えます．さらにファームウェアの入れ替えによって，ARM マイコンのデバッガ＆プ
ログラム書き込み器や，USB−シリアル変換アダプ

2App1

プログラム・
ファイル

オンライン・
コンパイラ

イントロダクション

イントロ
ダクション

（http://developer.mbed.org/）にコンパイラなどの開発ツールがそろえてあり，ネットにつながった環境さえあればすぐに始められます．トラ技 ARM ライタはmbed に対応しています．「TG−LPC11U35−501」という名前で mbed プラットフォーム（mbed で利用できる指定マイコン基板）に登録されています（図 2）．
それでは，mbed の世界を詳しく見ていきましょう．
▶特徴①：ソフトウェア開発環境のインストールは一切不要！
自分のパソコンにソフトウェア開発環境をインストールする必要は一切ありません．コンパイラやエディ
タはチーム mbed が管理するサーバ上にあり，常にARM 社よりメンテナンスされた最新のものが提供されています（図 3）．そのため開発ツールのバージョンの違いで動作しないといった問題は起こりません．
▶特徴②：ソフトを一から作る必要なし！ でき合いのライブラリを使ってアプリ開発に専念できる

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9App2
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11
1213図 2 mbed プラットフォームに登録されているトラ技 ARM ラ
イタ TG−LPC11U35−501

ハードウェアを最低限動かすための初期設定プログ
ラムは mbed ライブラリにすでに組み込まれており，ユーザがコードを一から書く必要はありません．1000
ページ以上もある分厚いマニュアルを見なくても，シンプルな端子機能図を見ながらサクサクとプログラムを書き始めることができます．図 4 に示すように，少しコードを書くだけでプログラミングが完成します．
▶特徴③：9000超の出来合いプログラムが使い放題！
GPS やカメラなど魅力的なモジュールが簡単に手に

図3

常に最新の開発ツールが WEB ブラウザ上で使える入る時代です．ARM/mbed チームは制御プログラムの投稿サイト（開発コミュニティ）を運営しており，自分の作成したプログラムやライブラリを自由に公開しています．公開プログラムは自分のソフトウェア環境

これだけでLEDの点滅ができる

図48

mbed オンライン・コンパイラのページ例

イントロダクション マイコン開発入門の新定番⁉ トラ技 ARM ライタ誕生！

イントロダクション

USB経 由 で ト
ラ 技ARMラ イ
タにプログラムが書き込まれる

mbedサーバでコンパイルしてダウンロードした実行ファイル
図52

特別な書き込みツールは不要！ ドラッグ＆ドロップでプログラムが書き込めるにポチッとインポートすること（取り込むこと）で簡単に使えます．
▶特徴④：ARM 純正コンパイラが使い放題！ クリッ
クするだけでバイナリが出力される
mbed のオンライン・コンパイラは，ARM 社純正の「ARM Compiler version 5」です．mbed プラットフォーム用に無料で使えます．Cortex−M プロセッ
サ・コアに最適化されたコードが生成され，バイナリ・ファイルは mbed サーバから，いつでもどこでもダウンロードできます．書き込みツールは不要です．
フラッシュ・メモリへの書き込みはドラック＆ドロッ
プでコピーするだけです（図 5）．
▶特徴⑤：初心者も安心！ 盛んな開発コミュニティによるサポートが受けられる
mbed の開発や保守は，ARM 社と MCU ベンダおよびユーザによる開発コミュニティ全体で行われています．使い方や不具合の対応などの技術サポートは，ARM 社だけでなく，経験のあるユーザが積極的に初心者をサポートするケースも増えています．オープンな開発コミュニティならではの大きな特徴です．
● mbed に対応したトラ技 ARM ライタで例えばこんなことが簡単にできちゃう
mbed プログラミングでは，L チカ（LED の点滅）やマイコンの主要回路も短時間で動かせます．マイコン基板周辺に部品やモジュールを付けて拡張した場合でも，でき合いのライブラリを利用すれば，いとも簡単に動かせちゃいます．ここで紹介した事例は，本書の各章で詳しく解説していきます．
▶その 1：嘘みたい！ mbed で 10 分 L チカ「第 4 章」
従来のプログラム開発環境では，L チカをさせるにも 2 日を要していましたが，mbed 環境ではなんと 10分のチョッパヤでできちゃうんです．
まずは，ユーザ・アカウント登録［所要時間 2 分］，次に mbed 指定マイコン・ボード「TG−LPC11U35−501」を選んで登録［所要時間 2 分］，そして L チカ・

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プログラムを作る下記の五つのステップで完了です．
［所要時間 6 分］
（1）新規プログラムの生成（2）プログラム・コードを用意（3）バイナリ・ファイルの生成（4）バイナリ・ファイルをターゲットへ書き込む（5）作成プログラムの動作確認

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App14▶その 2：L チカ以外も全部！ でき合いプログラムで即動「第 5 章」
mbed の公式サイト Handbook ページには，マイコン内蔵の周辺回路を動かすための解説とサンプル・プ
ログラムが用意されています．このサンプル・プログ
ラムを使って，マイコンの主要回路である GPIO 回路とタイマ回路，UART 回路，USB 回路，割り込み回路を動かしてみます．それぞれ 3 〜 10 分ほどで動作確認ができちゃいます．
▶ そ の 3：LED ＆ 光 セ ン サ 一 体 IC で 作 る 指 タ ッ チ
USB 脈波計「第 6 章」
（写真 2）
赤色 LED を指先に当て，その反射光をフォトトランジスタで捉えることで，脈波を計測する装置が作れます．脈波を検知するセンサは LED と一体化した反射型フォトリフレクタを使います．センサから取得した信号はトラ技 ARM ライタで A−D 変換します．
データ処理には mbed ライブラリを使います．A−D 変換データから脈波と脈拍数を検出する複雑なデータ処理も簡単なアルゴリズムでできます．また，測定結果をパソコンに送信したり，脈拍に応じて LED とサウンダを鳴らしたりするプログラムも mbed ライブ
ラリを使えば簡単にできます．
▶その 4：0.001 ℃分解能で気配もキャッチ！ 超敏感肌温度計「第 7 章」
（写真 3）
24 ビット A−D コンバータ IC をトラ技 ARM ライタに接続すると高分解能な測定器が作れます．温度変化によるサーミスタのわずかな抵抗変化を検出できて，0.001 ℃の分解能で測定できるのです．

956789App210111213

OPアンプ
NJU7032D

圧電サウンダフォトリフレクタ
NJL5501R
トラ技ARMライタ

写 真 2 ト ラ 技 ARM ラ イ
タとフォトリフレクタを使って脈波計が作れる
自作した温度センサ

SPI信号
GND
3.3V

3.3V
CLKOUT

トラ技ARMライタ

バイパス・コンデンサは最短で24ビットA−Dコンバータ
AD7714（アナログ・デバイセズ）
写真 3

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トラ技 ARM ライタと A−D コンバータを使って分解能 0.001 ℃の温度計が作れるイントロダクション マイコン開発入門の新定番⁉ トラ技 ARM ライタ誕生！

イントロダクション

温度センサ
TMP36GT9Z

湿度センサ
CHS-MSS

気圧センサ
MPLS331

照度センサ
NJL7502L

1

OPアンプ
NJU7032D
圧電ブザー

23
App1
4

トラ技ARMライタ

Bluetoothモジュール5

写真 4 トラ技 ARM ライタと各種センサを使って電圧，温度，湿度，気圧，照度を測定する環境センサ・プローブが作れる

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7
8

トラ技ARMライタ

9App2

有機ELディスプレイ・モジュール
ベース基板
MAPLE-mini TypeB

10

SRAM
（512Kバイト）

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CPLD MAX V

製作したビデオ・カメラ・
モジュール VCAMB

12発振器（24MHz）

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カメラ・モジュール
YA10052-9X9
写真 5

トラ技 ARM ライタと CPLD でビデオ・カメラ・モジュールが作れる

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A−D コンバータ IC により得られたディジタル・データは，mbed ライブラリを使ってデータ処理します．
レシオメトリックと呼ばれる電源電圧の変動に影響しない演算法や，抵抗値から温度値への変換，指数平均による LPF 処理など mbed ライブラリを用いることでデータ処理が簡単にできます．
▶その5：スマホでチェック！ Bluetooth環境センサ・プローブ「第 8 章」
（写真 4）
トラ技 ARM ライタの A−D 変換機能を利用して電（1）寒い冬に部屋の中で外気の温度がわかる（2）気圧の変化で台風の接近もわかる（3）太陽電池の野外テストも OK！（照度と出力電圧の関係がわかる）（4）離れた場所からサウナ室の温度＆湿度を測ることができる（5）計測結果を苗の育成に役立てる

圧を測定したり，I2C 対応のセンサを直結して温度やなどなど ... あなた次第でバーッと応用範囲は広がっていくでしょう！

湿度，気圧，照度などを測定します．さらに，スマホを使ってトラ技 ARM ライタを Bluetooth 無線で制御し，計測結果をスマホのディスプレイに表示します．
製作した Bluetooth 環境センサ・プローブを使えば，▶その 6：レンズ付き映像素子搭載！ SPI 出力 3 cm 角のビデオ・カメラ「第 9 章」
（写真 5）
シリアル・インターフェースのカメラ・モジュールとカラー有機 EL ディスプレイ・モジュールを使って，ダブルで本気のパソコン I/O アダプタ開発
付 属 の ト ラ 技 ARM ライタに，もう 1 個 ト ラ 技
ARM ライタを追加接続すると，プログラム開発にとても便利なデバッガ付きターゲット・ボード（写
トラ技ARMライタ（デバッグ用）トラ技ARMライタ（I/O用のターゲット）

パソコンへ

パソコンへ

写真 A

デバッガ付きターゲット・ボード

写真 C

コネクタ・ケーブル真 A）になります．一方を汎用マイコン・ボードとして，もう一方は CMSIS−DAP ファームウェアを組み込んだデバッガ搭載ボードとして機能させます．
すると，USB データ通信とデバッグを同時に行えます．
図 A に基板間の接続を示します．
2 個のトラ技 ARM ライタ上の USB コネクタは，2 台のパソコンと接続するか，または複数の USB ポートをもつパソコン 1 台と接続します．ターゲット側のトラ技 ARM ライタとのデータ通信は，TeraTerm などのターミナル・エミュレータを利用して行います．デバッガ側トラ技 ARM ライタのデバッ

写 真 B ト ラ 技 ARM
ライタのコネクタ（a）デバッガ側

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写真 D（b）ターゲット側

コネクタ接続イントロダクション マイコン開発入門の新定番⁉ トラ技 ARM ライタ誕生！

つ主要な機能のピンの割り当てはほぼ同じです．トラデオ・モニタが作れます．ぶれの小さいきれいな映像

技 ARM ライタで作ったプログラムは，ほとんど変更をとるため，CPLD を使ったハード制御でイメージ・せず簡単に mbed LPC1768 へ乗り換えができます．本

センサの画像データを高速に読み出す工夫をしていま書で紹介するトラ技 ARM ライタを使った製作事例をす．画像データの抽出から蓄積と転送を CPLD で制御

LPC1768 に差し替えた場合でもプログラムの移植がして 10 fps 出力を実現しています．

簡単にできます．
mbed 公式サイトには，その他にも mbed 開発環境で利用できる指定マイコン基板（mbed プラットフォーム）が 30 種類以上も登録されています．その中でもトラ技 ARM ライタは，拡張ボードもいろいろとそろっています．まさにトラ技 ARM ライタは mbed 入門に最適なマイコン・ボードなのです．この機会に是非
トラ技 ARM ライタから mbed を始めてみませんか？

● トラ技 ARM ライタから mbed を始めてみよう！
トラ技 ARMライタは，元祖 mbedの異名をもつARM社の mbed マイコン・モジュール「mbed LPC1768」に互換性をもたせています．トラ技 ARM ライタにはイーサネットや CAN 通信のような機能は持ち合わせていませんが，SPI，シリアル通信，I2C インターフ
ェース，A−D 変換，PWM 出力など，マイコンのもグは，開発ツール LPCXpresso IDE を使って行います．
トラ技 ARM ライタ上の CN3 と CN（写真B）の接4続には，1.27 mm ピッチの JTAG 10 ピン用コネクタ・ケーブル（写真 C）を使います．「逆挿し」しな

123

いように慎重に作業してください．写真 D に示すよ
うに，各々，ケーブルの赤色側が 1 ピンになるように接続します．トラ技 ARM ライタやコネクタ・ケーブルなどの部品はすべて marutsu で購入できます．
〈島田 義人〉

App145

JTAG10ピン用コネクタ・ケーブルとCN3（LPC11U35）
CN4（TARGET）のコネクタ間を接続する
CN56

CN5TARGET

LPC11U35
9753

19753

1

10 8642

10 8642

CN4 TARGET

CN3

CN3 LPC11U35

ISP7CN4ISP
LED1LED1CMSIS-DAPファームウ
ェアを書き込んだマイコン（デバッガとなるマイコン）

イントロダクション

トラ技 ARM ライタと組み合わせることでカラー・ビ

8

ターゲットとなるマイコン（デバッグされるマイコン）

MPU1

MPU1

LED2 RESET

9LED2 RESETApp2LED3
1USB
コネクタ

CN2LED3
GND

11CN1CN2

デバッグ用として機能

図A

USB
コネクタ

GND

101CN1

USBデータ通信用として機能
LPCXpresso
IDE
バージョン6以降

Tera Termなどのターミナル・エミュレータ（a）CMSIS-DAPデバッガ用
トラ技ARMライタ側（b）ターゲット・ボード用
トラ技ARMライタ側

1112
13

二つのトラ技 ARM ライタの接続方法

13

ムが複雑になってくると，思いどおりにマイコンが動いてくれないことがあります．こんなとき，プログラ

ARM デバッガ，USB アダプタ，さらに機能拡張もムと内部回路の動きの対応が取れていないと解決しよトラ技 ARM ライタは，ARM マイコン・ボードとしてはもちろん ARM マイコンのデバッガや USB シリうがありません．文法の間違いなどの凡ミスを見つけて修正するときにもデバッガはとても頼りになります．
トラ技 ARM ライタは，CMSIS−DAP と呼ぶファー

アル通信ボードとしても使えます（図 6）．

ム ウ ェ ア を 書 き 込 む と， ほ と ん ど の Cortex − M 系● ARM マイコンのデバッガ＆プログラム書き込み器
レジスタやメモリの内容などマイコン内部の状態を確認しながら，確実にプログラミングを進めていけるデバッガ・ボードとして利用できます（写真 6）．昔はデバッガが何万円もしました．
ベテランはマイコンの内部の動作をイメージしながらプログラミングします．初心者にとって内部の動きをのぞけるデバッガはとても有効でしょう．プログラ

トラ技ARMライタ

トラ技 ARM ライタとターゲット・マイコンとのインターフェースは，JTAG または SWD です．
SWD（Serial Wire Debug）は，●クロック（SWCLK）●双方向データ（SWDIO）

2 本のインターフェースで，Cortex−M 系 ARM マイコンのデバッグに利用できます．トラ技 ARM ライタと ARM マイコンは SWD で接続します．
JTAG（Joint European Test Action Group）はもと
もと，マイコンのデバッグだけでなく，プリント基板上にある複数の IC どうしが電気的に接続されているかどうかを検査するためのインターフェースです．バ
ウンダリスキャン・テストと呼びます．

デバッグ対象マイコン（LPC810）

写真6 ARMマイコン（例えば8ピンDIPのLPC810）のデバッガ・ボードとしても使える開発環境ツール

ARM マイコンをデバッグできるようになります．もちろん，ターゲット・マイコンのフラッシュ・メモリに，プログラムを直接ダウンロードできる書き込み器としても利用できます▶ターゲット・マイコンとの接続● 汎用の USB アダプタ
USB ケーブルを介して UART 通信ポートをもったモジュールや他のマイコンとシリアル通信ができます．

通信ソフト
パソコン

パソコン

ARMマイコン・ボード

USBシリアル
通信ボード
トラ技ARMライタ

トラ技ARMライタ
トラ技ARMライタ UART通信のモジュール
デバッグ対象
マイコンデバッガ・ボード

図614

無線モジュール（XBee Wi-Fi
Bluetoothなど）

スマホで制御・計測（遠隔操作）

トラ技 ARM ライタはいろいろ使える

イントロダクション マイコン開発入門の新定番⁉ トラ技 ARM ライタ誕生！

このPDFは，CQ出版社発売の「mbed×デバッガ！一枚二役ARMマイコン基板」の一部見本です．
内容・購入方法などにつきましては以下のホームページをご覧下さい．
内容
http://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MTR/MTRZ201503.htm
購入方法
http://www.cqpub.co.jp/order.htm

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