音源とオーディオの電子工作（予定）: AVR

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2018年10月31日水曜日

AVR Pocket Programmerのドライバーのインストール（メモ）

AVR Pocket Programmerのドライバーをあらためてインストールしたのでメモです。

AVR Pocket ProgrammerはSparkfun製のATTINY2313を使ったAVRプログラマです。

１．WINAVRをインストール

AVRへの書き込みにavrdudeが必要なのでWINAVRをインストールします。

https://sourceforge.net/projects/winavr/

２．AVRのPocket Programmerのドライバーをインストール

いろんなバージョンがありますが、USBTinyISPのドライバーで動作しました。

https://learn.adafruit.com/usbtinyisp/drivers

３．avrdude-GUIをインストール

avrdudeはCUIプログラムなのでGUIラッパーのavrdude-GUIをインストールします。

http://yuki-lab.jp/hw/avrdude-GUI/ （yuki-lab.jp版）

http://d.hatena.ne.jp/OGURAM/20100624/1277345768 （拡張されたavrdude-GUI YCIT版）

書き込み時の配線図

2016年3月10日木曜日

aitendo AVRトランジスタテスターキット組み立て（メモ）

AVRトランジスタテスターキットを組み立てたのでメモ

クリスタルは8MHzのものがついていたが、後で差し替え出来るようにピンソケット（SIPソケット）を使って実装しておいた。

電源系だけテスターでチェックしてファームウェアをATMega328Pに書き込んで動作(^q^/

マニュアルはよく読んでいないが、1、2、3と書いてあるところにTrを挿せば勝手にチェックしてくれるようだ。

AVRのFuse Bitをいじっていないので内蔵8MHzで動作していると思う。

ファームウェア

https://www.mikrocontroller.net/svnbrowser/transistortester/の

/Software/trunk/mega328にあるTransistorTester.hexとTransistorTester.eep

マニュアル（英語）

http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Transistortester#Downloads_.28english.29

2015年10月4日日曜日

小ネタ実験：電圧検知できるLEDのパイロットランプ AVRを使う

デジタルノイズが乗りそうで気が進まないので保留していたが、AVRの周辺機能にアナログ・コンパレータがあるので、これを使って電圧検知のテストをしてみた。

使ったのはATtiny13で、たった8Pinだがアナログ・コンパレータもADCも付いている。

ブレッドボード図

AVRのコンパレータは1入力で内蔵のリファレンス電圧(1.1V)と比較できるので、これを使ってみた。

Pin3(PB4)がLED出力、Pin6(AIN1)が検知する電圧入力だ。

 #define F_CPU 9600000  
 #include <avr/io.h>  
 #include <avr/interrupt.h>  
 #include <util/delay.h>  
 ISR (ANA_COMP_vect)  
 {  
      if (ACSR & (1 << ACO))  
      {  
           PORTB |= (1 << PB4);  
      }  
      else  
      {  
           PORTB &= ~(1 << PB4);  
      }  
 }  
 int main(void)  
 {  
      DDRB = 0x00;  
      // LED output  
      DDRB |= (1 << PB4);  
      // AIN1をバンドギャップ・リファレンス、割込み有効化  
      ACSR = (1 << ACBG) | (1 << ACIE);  
      sei();  
   while(1)  
   {       
   }  
 }

Atmel Studioのプロジェクト
https://github.com/ryood/AVR_Analog_Comparator_Test

トリマーPOTで電圧を調整したのでかなりアバウトだが、LEDの点灯/消灯時の電圧をテスターで計ってみた。

LED点灯時： 1.171V
LED消灯時： 0.951V

まあまあ1Vあたりで切り替わるようだ。

ノイズ

VCCの波形をオシロで見てみた。

AVRをブレッドボードに乗せている時

AVRをブレッドボードから外した時

拡大

18.4MHzぐらいのノイズが乗っている。

ATtiny13の内蔵RCで9.6MHz駆動しているので、このクロック由来のノイズのようだ。
（なんで2倍になるのかよくわからないですが）

これだけ盛大にノイズが乗るとアナログ回路には使いづらいが、電圧の閾値をRで分圧して入力してやるとかいっそのことADCをつかうとかすればマイコンを使った回路には使えそうだ。

PINが空いていればわざわざATtiny13を用意する必要もないかな。

メモ：

ATtiny13の逆刺し（上下左右間違え）は危険。かなり発熱した（＾ｑ＾；

2015年10月3日土曜日

Fuse Bitの設定を間違えたAVRを復活させた（京セラ EXO3）

はじめてヒューズビットを書き換えた時（「ATMega328Pを外部クリスタルで動かす」）、間違えて「Ext. Crystal Osc.: Frequency 0.4-0.9MHz」に設定してしまって普通の12MHzぐらいのクリスタルでは動作できなくなってしまった。

0.4-0.9MHzなので1MHz弱のクリスタルを使えばいいんだが、これぐらいの周波数の水晶振動子はなかなか売っていない。クォーツ時計用の32.768kHzのものでもだめだった。

多出力クリスタルオシレータ

秋月で「多出力クリスタルオシレータ　ＥＸＯ３（１２ＭＨｚ）」というのが売っていたので試してみた。

使い方はわりと簡単で電源をつないで、ピンで分周比を設定すれば動く。

AVRのヒューズビットの設定が「0.4MHz-0.9MHz」なので

12MHz / (1 / 2^4) = 0.75MHz

にEXO3を設定した。

ATMega328Pとの接続

ATMega328Pの方はAVRライタのSPIとRESET線をつないでいる。電源（+5V）もAVRライタから。

クロックの入力は、9Pinにつないだ。ヒューズビットの設定だと「クロック入力」ではなく「水晶振動子」を9Pin、10Pinにつながないとダメそうだが、ダメ元でやってみたら動いた。

ヒューズビット変更前

ヒューズビット変更後

ATMega328Pのデフォルトのヒューズビットにもどしてやった。

EXO3の出力波形

ch1:D(分周波) ch2:F(原振周波数)

波形は綺麗とは言えないが、手軽に周波数を生成できるのでなかなか便利なICだ。

(パスコンを入れたらもう少しきれいになるかな？）

2015年9月26日土曜日

AVRをI2Cスレーブとして使うスレーブを複数使う

製作したシーケンス入力用のデバイスと別にブレッドボードでI2Cのスレーブ回路組んでI2Cスレーブの2個使いの実験してみた。

ブレッドボード図

ブレッドボードの回路はリズムマシンのExt Boardを想定している

I2Cのスレーブ・マスタのテストプログラムをいろいろ作っているので、どれがどれかわからなくてかなり混乱したが、なんとか動くようになった。

このブログの記事を書きながら検証したのでなんとかなった感じだ（＾ｑ＾；

ブログは見てもらいたいという動機もあるが、やっぱ書いてる時や、後で参照するのにとても役に立つ。

I2Cのスレーブ・アドレスはSequence Board：0xFE、Ext Board:0xAAに設定してやってみた。（スレーブ側のプログラムはSlave2のアドレス以外変えていない）

Atmel Studio（Slave１）：Sequencer Board
https://github.com/ryood/RhythmMachine/tree/master/Atmel%20Stduio/Sequencer_I2C_Slave/Sequencer_I2C_Slave

Atmel Studio(Slave2)：ブレッドボードで組んだ回路
https://github.com/ryood/Arduino_master_AVR_sleve/tree/master/Atmel%20Studio/I2C_2nd_Slave_Rx_Tx_ATMega88V

Arduino（Master)
https://github.com/ryood/Arduino_master_AVR_sleve/tree/master/Arduino/master_double_slave_tx_rx

メモ

使おうと思っているSPIのグラフィクLCDはu8glibで動作確認されてるようなので、PSoCから直接制御するのはしんどそう。SPI経由でLCDを制御するAVRを入れて、PSoCとAVRはI2Cで通信？
そろそろPSoCでリズムマシンの音出しプログラムを作ったほうがいい？出力はぴゅんぴゅん3号のシールドを使う？
秋月で仕入れたロータリーエンコーダーが安かったので（しかもALPS製）ちゃんとテストする

2015年9月24日木曜日

AVRをI2Cスレーブとして使う送信・受信

「AVRをI2Cスレーブとして使うスレーブからバイト列の送信(割り込みで処理) 」と同じ回路でテストしてみた。

処理としては、

AVR（Slave）→Arduino（Master)
AVRからタクトスイッチの押し下げ状態を含めた8Byteのデータを送信。Arduinoは受け取ったデータをSerial通信でパソコンに送る。

Arduino(Maseter)→AVR(Slave)
Arduinoから0..7の範囲でインクリメントした1Byteデータを送信。AVRは受け取ったデータの位置にあるLEDを点灯（LEDの点灯が流れる）。同時にタクトスイッチの押し下げ状態をORしてLEDを点灯。

AVRで使用したTWIのステータスコードは

  // TWI ステータスコード  
  // Rx  
  #define     TWI_SLA_W_ACK          0x60  
  #define     TWI_RX_DATA_ACK          0x80  
  #define     TWI_RX_STOP               0xA0  
  // Tx  
  #define     TWI_SLA_R_ACK          0xA8  
  #define     TWI_TX_DATA_ACK          0xB8  
  #define     TWI_TX_DATA_NACK     0xC0

AVRはスレーブだがRX（受信）、TX（送信）両方の動作をする。I2C通信の開始時にマスターから送られる最初のI2Cアドレスの次のW/Rビットを見てRX、TXの処理に入る。

データの送受信の処理はTWI割り込みルーチン内でTWIステータスコードでSwitch文で処理した。

  switch (TWSR & 0xF8) {  
      // Slave TX  
      case TWI_SLA_R_ACK:  
           TXdata_n = 0;  
      case TWI_TX_DATA_ACK:  
           TWDR = TXdata[TXdata_n++];  
           break;  
      case TWI_TX_DATA_NACK:  
           break;  
      // Slave RX  
      case TWI_SLA_W_ACK:  
           break;  
      case TWI_RX_DATA_ACK:  
           RXdata = TWDR;  
           break;  
      case TWI_RX_STOP:  
           break;  
      default:  
           twi_error(0x55);  
 }

ほんとはRXモードのときにTX用のステータスコードを受け取った場合などの例外処理をしないといけないと思うが、かなりめんどくさそうなので今回は端折った。

のちのち禍根を残すことになるかもしれないが（＾ｑ＾；

Atmel Studioのプロジェクト
https://github.com/ryood/Arduino_master_AVR_sleve/tree/master/Atmel%20Studio/I2C_Slave_Rx_Tx_ATMega88V_Byte_Sequence_Interrupt

Arduinoのスケッチ
https://github.com/ryood/Arduino_master_AVR_sleve/tree/master/Arduino/master_tx_rx

2015年9月20日日曜日

矩形波だけのファンクションジェネレーター改良案

使ってみて思ったのは下手に加工するよりも、AVRからの5Vp-pの出力を単純にPOTである程度減衰して出力できるようにしたほうが良さそうな気がしてきた。

「もともと30MHzあたりのノイズが乗っているもんだ」と思って使えばこのクロックノイズも使いみちがあるかもしれない。

「LME49600の特性」で見てみたが、矩形波の立ち上がりとか入力インピーダンスの影響を見るためにはAVRの出力をそのままの方がわかりやすい。

いろいろ調べたが、OPAMPやロジックICの特性も結局AVRの出力との比較してということになる。

もうあきらめて出力部は単に「AVRのPWM出力＋POTによる降圧」でやってみることにする。

機能仕様

インパルス応答：
普通のOPAMPではインパルスの幅が狭すぎるとまともな応答をしないので、矩形波のDuty比を狭めることで擬似的に行う

ステップ応答：
これもオシロのトリガーで引っ掛ければ矩形波で見れる

GNDレベル：
必要かどうかわからないが基板に余裕があればTLE2426でやることも想定

AVRのPWM

ATMega328PのTimer/CounterのPWMのモードをもう少し調べてみた。

「FastPWM」は「Frequency & Phase Correct PWM」モードの倍の周波数の波形を生成できるみたいだが、Duty比の設定がよくわからない。

なので、「Frequency & Phase Correct PWM」モードで考えた。

ソース・コードはGithubで公開した。
https://github.com/ryood/Timer_Counter_Test/blob/master/FastPWM_Test/FastPWM_Test.c

Frequency and Phase Correct PWM 出力周波数

	Clock(Hz)	Clock(kHz)
CPU Clock	16000000	16000

Prescaler	1	Clock	16000000
cycle	出力周波数(Hz)	出力周波数(kHz)	サイクル(秒）	サイクル（m秒）
2	4000000	4000	0.00000025	0.00025
5	1600000	1600	0.000000625	0.000625
10	800000	800	0.00000125	0.00125
20	400000	400	0.0000025	0.0025
50	160000	160	0.00000625	0.00625
100	80000	80	0.0000125	0.0125
200	40000	40	0.000025	0.025
500	16000	16	0.0000625	0.0625
1000	8000	8	0.000125	0.125
2000	4000	4	0.00025	0.25
5000	1600	1.6	0.000625	0.625
10000	800	0.8	0.00125	1.25
20000	400	0.4	0.0025	2.5
50000	160	0.16	0.00625	6.25

Prescaler	8	Clock	2000000
cycle	出力周波数(Hz)	出力周波数(kHz)	サイクル(秒）	サイクル（m秒）
2	500000	500	0.000002	0.002
5	200000	200	0.000005	0.005
10	100000	100	0.00001	0.01
20	50000	50	0.00002	0.02
50	20000	20	0.00005	0.05
100	10000	10	0.0001	0.1
200	5000	5	0.0002	0.2
500	2000	2	0.0005	0.5
1000	1000	1	0.001	1
2000	500	0.5	0.002	2
5000	200	0.2	0.005	5
10000	100	0.1	0.01	10
20000	50	0.05	0.02	20
50000	20	0.02	0.05	50

Prescaler	64	Clock	250000
cycle	出力周波数(Hz)	出力周波数(kHz)	サイクル(秒）	サイクル（m秒）
2	62500	62.5	0.000016	0.016
5	25000	25	0.00004	0.04
10	12500	12.5	0.00008	0.08
20	6250	6.25	0.00016	0.16
50	2500	2.5	0.0004	0.4
100	1250	1.25	0.0008	0.8
200	625	0.625	0.0016	1.6
500	250	0.25	0.004	4
1000	125	0.125	0.008	8
2000	62.5	0.0625	0.016	16
5000	25	0.025	0.04	40
10000	12.5	0.0125	0.08	80
20000	6.25	0.00625	0.16	160
50000	2.5	0.0025	0.4	400

Prescaler	256	Clock	62500
cycle	出力周波数(Hz)	出力周波数(kHz)	サイクル(秒）	サイクル（m秒）
2	15625	15.625	0.000064	0.064
5	6250	6.25	0.00016	0.16
10	3125	3.125	0.00032	0.32
20	1562.5	1.5625	0.00064	0.64
50	625	0.625	0.0016	1.6
100	312.5	0.3125	0.0032	3.2
200	156.25	0.15625	0.0064	6.4
500	62.5	0.0625	0.016	16
1000	31.25	0.03125	0.032	32
2000	15.625	0.015625	0.064	64
5000	6.25	0.00625	0.16	160
10000	3.125	0.003125	0.32	320
20000	1.5625	0.0015625	0.64	640
50000	0.625	0.000625	1.6	1600

Prescaler	1024	Clock	15625
cycle	出力周波数(Hz)	出力周波数(kHz)	サイクル(秒）	サイクル（m秒）
2	3906.25	3.90625	0.000256	0.256
5	1562.5	1.5625	0.00064	0.64
10	781.25	0.78125	0.00128	1.28
20	390.625	0.390625	0.00256	2.56
50	156.25	0.15625	0.0064	6.4
100	78.125	0.078125	0.0128	12.8
200	39.0625	0.0390625	0.0256	25.6
500	15.625	0.015625	0.064	64
1000	7.8125	0.0078125	0.128	128
2000	3.90625	0.00390625	0.256	256
5000	1.5625	0.0015625	0.64	640
10000	0.78125	0.00078125	1.28	1280
20000	0.390625	0.000390625	2.56	2560
50000	0.15625	0.00015625	6.4	6400

2015年9月19日土曜日

ロジックICでクロックノイズを低減する AVRとロジックICは電源を分けないとだめそう

AVRのPWMの出力周波数を上げられるようにしたので、MHｚレベルで測定してみた。

74HC04

AVRとロジックICの電源を分けて測定した。

AVR: USB（AVRのプログラマからの給電）
74HC04: 自作の5V-3.3V安定化電源（5V出力）

赤色：AVRのPWM出力黄色：74HC04を通した

2MHzだと波形の平坦な部分に乗っているクロックノイズより、立ち上がり、立ち下がり時のオーバーシュート、アンダーシュートが目立ってくる。

どっちがいいか判断が難しい。
→AVR直接の出力にもPOTを入れて減圧できるようにすればいいか？うーん。

拡大

波形の上側

波形の下側

拡大してみると波形の平坦な部分のノイズは確かに減っている

同一電源

ロジックICもAVRと同じUSBからの電源にしてみた。

波形の上側

波形の下側

別電源にしたときと比べるとノイズがあんまり抑えられていない（＠＠；

AVR用のリニアレギュレータ回路とは別に、ロジックIC用のリニアレギュレータ回路を入れたら改善したりするかな？

2015年9月18日金曜日

ロジックICでクロックノイズを低減する ICの選定

ロジックICでBufferやInverterならほとんどどれでも大差ないような気もするがもう少し測定してみた。

測定条件

SQR_FGの出力は、F:100kHz, Duty:50%
オシロのch1（赤色）:入力、ch2（黄色）:出力
縦軸 ch1,ch2とも2V/div

オシロの機能の以下の表示値を表にした。

Rise Time
Fall Time
Over Shoot
Pre Shoot

非反転の素子では以下の値も記録した。

Delay1: 上昇時のch1からch2の遅延
Delay2: 下降時のch1からch2の遅延

結果の表

線で囲った値が一番優秀そうな値だ。

オシロのキャプ画像はGithubにあげた。
https://github.com/ryood/SQR_FG/blob/master/LogicIC-Filter.zip

ブレッドボード図

74HC00

74HC04, 74HCU04, 74HC14, 74VHC04, 74VHCU04

74HC125, 74VHC125

74HC4050

2015年9月14日月曜日

ロジックICでクロックノイズを低減する 74VHC編

今回実験したのは

74VHC04
74VHCU04
74VHC125

だ。VHCシリーズはHCシリーズより高速化されているらしい。（あんまりよくわかってない）

ハーフピッチなのでDIP変換基板に乗せてブレッドボードで実験してみた。

ブレッドボードの配線は前回と同じものです。

74VHC125 1段

74VHC125 2段

74VHC04

74VHCU04

どれがいいのかもっとちゃんと比較しないとわからない。立ち上がり波形しか見ていないが立ち下がりも比較しないとだめかなぁ。

入力波形のあばれ

矩形波だけのファンクションジェネレーターの出力のGNDに気休めに100uHのLを入れていたが、これを通さずに直接GNDに接続してみた。

74VHC125 1段

入力波形のクロックノイズ（と思しきもの）は増えるが、入力は系のあばれは減っている。入力波形に出ているクロックノイズはLなしでも出力ではきれいになくなっている。

74VHC125 2段

74VHC04

74VHCU04

前回と比較するためにVHCではなくHCの74HC125（1段）も見てみた

GNDにLを入れた場合（前回のもの）

入力に現れる振動はこのGNDに入れたLの影響くさい。

ブレッドボード図を見てもバネっぽい図形だし、インダクタは電流の変化に対して抵抗する素子という意味でもこれが原因かなあ

どちらでもクロックノイズは取れているようなのでこのLは削除する方向で考えます。

2015年9月12日土曜日

ロジックICでクロックノイズを低減する ICをいろいろ試してみた

<追記:2015.09.14>実験したブレッドボード図を追加しました。</>

発注しておいたICが届いたので実験してみた。

何をしているかというと、「矩形波だけのファンクションジェネレーター」を作ってみたもののAVRのPWMで矩形波を出力しているが、AVRのクロック由来と思われる30MHz付近のノイズが乗ってしまうのでこれを除去したい。

が、アナログ・フィルターやOPAMPを使ってノイズを除去しようと思うと矩形波の直角な感じがなまってしまってなかなか使いづらい。

思い付きで3-State Bufferの74HC125を通してみたら、クロックノイズは低減されて矩形波の直角な感じも維持もしくは好ましい感じに整形されるみたいなので他のロジックICでもやってみることにした。

使ったICは

74HC125 3-State Buffer
74HC04 Inverter
74HCU04 Inverter(Bufferなし)
74HC4050 Buffer

７４HC04と７４HCU04の違いはバッファードとアンバッファードとあるが、アンバッファードの方はCMOSのInverter回路1発で反転、バッファードの方は反転回路を3個重ねて最後に反転出力にしているみたいだ。

７４HC4050は単なるバッファで中の回路は反転回路2段重ねみたいだ。

実験回路

AVRのPWM出力をロジックICに入力し、ロジックICの出力を1kΩのRで受けて波形を見ることにした（ブレッドボード図では負荷抵抗が10ｋΩになってますが1kΩで測定）

GNDに入っているインダクタはGNDに乗っているクロックノイズを除去するための気休め。

74HC125(3-State Buffer)