＝ 目次 ＝
1. はじめに ............................................................................. 1
1.1 概要 .............................................................................. 1
1.2 オプションカードを使用した学習に必要なもの ......................................... 1
1.3 インストールで展開される内容....................................................... 22. オプションカードについて.............................................................. 4
2.1 機能概要........................................................................... 42.2 ハードウェア仕様................................................................... 52.3 ハードウェアブロック図............................................................. 6
2.4 外観図 ............................................................................ 7
2.5 学習キットメインカードとの接続方法................................................ 182.6 メインカードのレビジョンについて.................................................. 183. オプションカードのハードウェアについて............................................... 19
3.1 7SEG LED.......................................................................... 19
3.1.1 7SEG LED とは ................................................................. 193.1.2 7SEG LED の種類 ............................................................... 193.1.3 7SEG LED の回路設計 ........................................................... 203.2 マトリクス LED .................................................................... 21
3.2.1 マトリクス LED とは............................................................ 213.2.2 ダイナミックスキャン点灯について.............................................. 223.2.3 実際の信号の測定について...................................................... 243.2.4 マトリクス LED の回路設計...................................................... 253.3 LCD .............................................................................. 273.3.1 LCD とは ...................................................................... 273.3.2 駆動方式...................................................................... 273.4 圧電サウンダ...................................................................... 283.4.1 圧電サウンダとは.............................................................. 283.4.2 駆動方式（自励振、他励振）.................................................... 293.5 DA コンバータ ..................................................................... 303.5.1 DA コンバータとは ............................................................. 303.5.2 DA コンバータの仕組み ......................................................... 303.5.3 オプションカードの DA コンバータ部構成 ......................................... 32
3.6 AD コンバータ ..................................................................... 33
3.6.1 AD コンバータとは ............................................................. 333.6.2 AD コンバータの仕組み ......................................................... 33
3.6.3 オプションカードの AD コンバータ部構成 ......................................... 33
3.7 モータドライバ.................................................................... 34
3.7.1 モータの種類.................................................................. 34
3.7.2 ステッピングモータについて.................................................... 34
3.7.3 ユニポーラ駆動、バイポーラ駆動について ........................................ 34
3.7.4 相数について.................................................................. 34
3.7.5 回転原理...................................................................... 35
3.7.6 励磁方式について（1 相、2 相、1-2 相） ......................................... 36
3.8 DI/O ............................................................................. 38
3.8.1 フォトアイソレーション........................................................ 38μiTRON（SH2）組み込み学習キットオプションカードvii

3.9 スイッチ.......................................................................... 39
3.9.1 チャタリング.................................................................. 394. ソフトウェア開発環境について......................................................... 404.1 GNU 開発環境について .............................................................. 404.2 統合開発環境 Eclipse について...................................................... 404.3 TOPPERS/JSP について .............................................................. 40
4.4 開発環境の作成手順................................................................ 414.4.1 インストーラ実行.............................................................. 41
4.4.2 Eclipse の設定 ................................................................ 46
4.4.3 TOPPERS カーネル作成（サンプルプログラム作成） ................................ 50
4.5 ソフトウェアの書き込み手順について................................................ 514.6 サンプルプログラムの動作確認...................................................... 52
5. オプションカードの学習課題を行う前に................................................. 53
5.1 TOPPERS／JSP のプログラミングについて ............................................. 53
5.1.1 タスク........................................................................ 53
5.1.2 割り込み...................................................................... 53
5.1.3 リソース...................................................................... 53
5.1.4 μITRON API................................................................... 53
5.2 オプションカードのレジスタ一覧.................................................... 54
6. デバイスの制御 ...................................................................... 56
6.1 サンプルプログラムをプロジェクトとして登録 ........................................ 566.2 新しいプログラムをプロジェクトとして登録 .......................................... 58
6.3 サンプルプログラムのビルド手順.................................................... 61
6.4 マトリクス LED .................................................................... 63
6.4.1 各点灯箇所の点灯.............................................................. 64
6.4.2 ラウンドロビン方式............................................................ 74
6.4.3 文字テーブル表示.............................................................. 78
6.4.4 文字のスクロール.............................................................. 84
6.5 DIN .............................................................................. 95
6.5.1 入力状態をマトリクス LED 上に通知.............................................. 97
6.6 DOUT ............................................................................ 101
6.6.1 スイッチの入力状態を DOUT に出力.............................................. 102
6.7 7SEG LED........................................................................ 105
6.7.1 各点灯箇所の点灯............................................................. 106
6.7.2 カウンタ表示................................................................. 110
6.7.3 時刻表示..................................................................... 120
6.8 圧電サウンダ..................................................................... 143
6.8.1 スイッチにより圧電サウンダ鳴動............................................... 144
6.9 LCD ............................................................................. 152
6.9.1 LCD を直接制御する場合とオプションカードとの差異.............................. 153
6.9.2 LCD のインストラクション（LCD 制御用のコード） ................................ 154
6.9.3 文字列の表示と各機能の確認................................................... 156
6.9.3.1 LCD が実行可能状態かチェックする関数。 ................................... 159
6.9.3.2 LCD に 1 文字表示する関数。 ............................................... 160
6.9.3.3 LCD に文字列を表示する関数。 ............................................. 161
6.9.3.4 LCD のカーソルを移動する関数。 ........................................... 163
6.9.3.5 LCD の表示クリア関数。 .................................................. 164
6.9.3.6 LCD の表示/未表示の切り替え関数。 ........................................ 164viii

μiTRON（SH2）組み込み学習キットオプションカード

6.9.3.7 LCD でカーソル位置の文字を点滅させる関数。................................ 165
6.9.4 時刻表示..................................................................... 166
6.10 DA コンバータ ................................................................... 198
6.10.1 三角波を指定のチャネルに出力................................................ 200
6.11 AD コンバータ ................................................................... 212
6.11.1 AD 変換結果を 7SEG LED に表示 ................................................ 216
6.12 モータドライバ（モータ制御）.................................................... 227
6.12.1 オート制御によるモータドライバ制御 .......................................... 229
6.12.2 マニュアル制御によるモータドライバ制御 ...................................... 233
6.13 モータドライバ（ロボットアーム制御）............................................ 242
6.13.1 スイッチによるモータ制御（1 軸） ............................................ 244
6.13.2 スイッチによるモータ制御（複数） ........................................... 250
6.14 モータドライバ（DC モータ制御） ................................................. 269
6.14.1 スイッチによるモータ制御.................................................... 270
6.14.2 PWM によるモータ制御 ........................................................ 277
6.15 拡張バス（PC/104 準拠バス） ..................................................... 284
6.15.1 拡張カードへのアクセス...................................................... 287
6.16 応用問題１...................................................................... 293
6.17 応用問題２...................................................................... 3066.18 応用問題３...................................................................... 316
6.19 応用問題４...................................................................... 332
7. FPGA 回路設計 ........................................................................346
7.1 FPGA 回路設計の流れ .............................................................. 346
7.2 QuartusⅡの使い方................................................................ 346
7.2.1 QuartusⅡについて............................................................ 346
7.2.2 プロジェクト作成............................................................. 359
7.2.3 デザインエントリ............................................................. 363
7.2.4 コンパイル................................................................... 366
7.2.5 ダウンロード................................................................. 372
7.2.5.1 USB Blaster ドライバのインストール手順 ................................... 373
7.2.5.2 USB Blaster による学習専用コンフィグレーション ROM へのダウンロード........ 376
7.2.5.3 学習キットメインカードから学習専用コンフィグレーション ROM へのダウンロード 384
7.3 FPGA 回路設計 .................................................................... 388
7.3.1 7SEG LED..................................................................... 388
7.3.1.1 7SEG LED 回路 ............................................................ 388
7.3.1.2 左右反転点灯............................................................. 391
7.3.2 マトリクス LED ............................................................... 394
7.3.2.1 マトリクス LED 回路....................................................... 394
7.3.2.2 点灯表示のシフト......................................................... 402
7.3.3 圧電サウンダ................................................................. 405
7.3.3.1 圧電サウンダ回路......................................................... 405
7.3.3.2 発音レベル自動切替え..................................................... 408
8. フリーエリア ........................................................................411
8.1 フリーエリアについて............................................................. 411
8.2 拡張回路例....................................................................... 412
9. 拡張バス（PC/104 準拠） ..............................................................417
9.1 拡張バスについて................................................................. 417
9.2 拡張バス 出力回路例.............................................................. 418

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ix

9.3 拡張バス 入力回路例.............................................................. 420
10. 参考資料 ...........................................................................422

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