Tiny2313を使ってシリアル通信とEEP-ROMリーダ

Tiny2313を使ってシリアル通信でPCと接続するサンプルプログラムです．
PC側からaを入力すればPB0に接続したLEDが点灯し，
bを入力すればLEDが消灯し，
c-zを入力すればPC側に大文字を返します．
Tiny2313は8MHzの外部発振で，分周なしの設定にしておきます．
PC側の設定は，ボーレート19200，データ8ビット，
パリティnone，ストップ1bitフロー制御noneにしておきます．
/*シリアル通信でPCとTiny2313を接続する
comtn2313b.c(通信の初期設定をmainに入れた)
Ext8MHz,分周なし,ビットレート:19200，U2X=0
a:LED on b:LED off c-z:大文字を返す
*/

#include <avr/io.h>

void Utx(unsigned char data) //マイコンからデータを送信する
{
     while ( !(UCSRA & (1<<UDRE)) );
     UDR = data;
}

unsigned char Urx(void) //マイコンがデータを受信する
{
while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) );
return UDR;
}

int main(void){
unsigned char dat;
unsigned int baud;
baud=8000000/16/19200-1;//ボーレートの計算
UBRRH = (unsigned char)(baud>>8);//ボーレート上位
UBRRL = (unsigned char)baud;  //ボーレート下位
UCSRC = (1<<USBS)|(3<<UCSZ0);
UCSRB = (1<<RXEN)|(1<<TXEN);//送受信可

DDRB=0B00000001; //PD0(Output)
 while(1){
dat = Urx();
if(dat=='a')PORTB=0B00000001; //PD0 H（LED:on）
if(dat=='b')PORTB=0B00000000; //PD0 L（LED:off）
if(dat>'b'){ //c-zは大文字を返す
dat=dat-'a'+'A';
Utx(dat);
Utx(0x0a);  //LF
Utx(0x0d);  //CR
}
 }//while(1)
}


続いて以下は，Tiny2313とEEP-ROM(ATMEL24C256)をつないだROMリーダです．
パソコンで数値，sと入力するとEEP-ROMの先頭からｎ個のデータを
RS-232Cを通してPCに出力します．
/*
EEP-ROM リーダーTiny2313（ExtOsc8MHz，クロックを8分周しない）
ATMEL24C256の場合8ビット×32K，32K=2^15=32768
次のように最初のアドレス:データを続けて表示する
0000:000102030405060708090A0B0C0D0E0F
0010:101112131415161718191AFFFFFFFFFF
0020:FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
ボーレートは19200
マイコンとADM3202，24C256の接続は以下の通り
(Tiny2313)RXD--(ADM3202)R1OUT
(Tiny2313)TXD--(ADM3202)R1IN
(Tiny2313)PB0--(24C256)SCL(1kΩでプルアップ)
(Tiny2313)PB1--(24C256)SDA(1kΩでプルアップ)
*/

#include <avr/io.h>

//マイクロ秒単位の待ち(t<256)
void delay(int8_t t){
TCCR0B=0B00000010; //タイマカウンタ0の分周をセットCK/8
TCNT0=0;
while(TCNT0<t){}
}

void start(void){
PORTB|= 1<<1;// set PB1
PORTB|= 1<<0; // set CLK
delay(5);
PORTB&=~(1<<1); // clear PB1
PORTB&=~(1<<0); // clear CLK
delay(5);
}
void stop(void){
PORTB&=~(1<<1); // clear PB1
PORTB|= 1<<0; // set CLK
delay(5);
PORTB|= 1<<1;// set PB1
PORTB&=~(1<<0); // clear CLK
delay(5);
}
void Hclk(void){//SDAがhighで1クロック
PORTB|= 1<<1;// set PB1
PORTB|= 1<<0; // set CLK
delay(5);
PORTB&=~(1<<0); // clear CLK
delay(5);
}
void Lclk(void){//SDAがlowで1クロック
PORTB&=~(1<<1); // clear PB1
PORTB|= 1<<0; // set CLK
delay(5);
PORTB&=~(1<<0); // clear CLK
delay(5);
}

//データ読み込み
uint8_t read(uint16_t add){
uint8_t i;
uint16_t k;
start();
for(k=0B100000000;k>0;k=k>>1)if(k & 0B101000000)Hclk();
        else Lclk();
i=add/256; //上位アドレス
for(k=0B10000000;k>0;k=k>>1)if(k & i)Hclk();
        else Lclk();
Lclk();//ACK

i=add%256; //下位アドレス
for(k=0B10000000;k>0;k=k>>1)if(k & i)Hclk();
        else Lclk();
Lclk();//ACK
start();
for(k=0B100000000;k>0;k=k>>1)if(k & 0B101000010)Hclk();
        else Lclk();
DDRB&=~(1<<1); //PB1を入力に変更
i=0;
for(k=0B10000000;k>0;k=k>>1){
  PORTB|= 1<<0; // set CLK
  delay(5);
  if(PINB & (1<<1))i+=k;
  PORTB&=~(1<<0); // clear CLK
  delay(5);
  }
DDRB|= 1<<1; //PB1を出力に変更
Hclk();//NO ACK
stop();//Stop
return i;
}

void Utx(unsigned char data) //マイコンからデータを送信する
{
        while ( !(UCSRA & (1<<UDRE)) ); 
        UDR = data; 
}
unsigned char Urx(void) //マイコンがデータを受信する
{
  while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) );
  return UDR;
}

int main(void)
{
uint8_t x,y,dat;
uint16_t i,j,k=0,baud=25; //ボーレートの計算=8000000/16/19200-1
UBRRH = (unsigned char)(baud>>8);//ボーレート上位
UBRRL = (unsigned char)baud;  //ボーレート下位
UCSRC = (1<<USBS)|(3<<UCSZ0);
UCSRB = (1<<RXEN)|(1<<TXEN);//送受信可

DDRB=0B00000011; //PB0,PB1:OUT
TIMSK|= 1<<TOIE0; //タイマカウンタ0のオーバーフロー割り込みを許可する
//sei();    //All Int Enable　割り込みを可能にする

while((dat = Urx())!='s')k=k*10+dat-'0';//'s'が入力されるまで待つ

for(i=0;i<k/16;i++){
   //最初のアドレス（i*16）を表示
   //16進のiと0を表示するのはi*16を表示するのと同じである
   y=i/256;
   if(y>9)Utx('A'+y-10);
   else Utx('0'+y);
   y=(i%256)/16;
   if(y>9)Utx('A'+y-10);
   else Utx('0'+y);
   y=i%16;
   if(y>9)Utx('A'+y-10);
   else Utx('0'+y);
   Utx('0');
   Utx(':');
for(j=0;j<16;j++){

   x=read(i*16+j);  //Read EEP
   y=x/16;
   if(y>9)Utx('A'+y-10);
   else Utx('0'+y);
   y=x%16;
   if(y>9)Utx('A'+y-10);
   else Utx('0'+y);  
   }//for i
   Utx(0x0a);  //LF
   Utx(0x0d);  //CR
   }//for i
while(1){}
}

AVR入門

AVRDRAGONを使う
AVRマイコンの書き込みは，AVRISPmkIIが入門用として使いやすいです．
AVRDRAGONを使ってみました．AVRDRAGONはボードのみです．AVRISPmkIIのようにUSBケーブルや8ピンケーブル，ソフトのCDが付いていません．ただAVRISPmkIIを使ったことがある人ならば，特に問題なく使えると思います．
AVRstudioをインストールしていれば，新しくインストールするものはありません．
AVRDRAGONを接続すれば，ドライバのインストールが始まります．
mkIIと同様に6ピンのISPとターゲットのマイコンを接続すれば，ISPプログラミングが可能です．
AVRDRAGONはUSB電源（5V）のピンを持っています．このVCCをマイコンに供給すれば，マイコン側で電源は不要です．
一方で過去に作ったマイコンのプログラマターゲットを使いたい場合，両者の電源がバッティングします．私は3V電源のマイコンのプログラマターゲットを使っていました．
そこでAVRDRAGONのVCCとISP6ピンのVTGを100Ωの抵抗で結びました．こうすれば，電源無しのターゲットでも3V電源のターゲットでも同じように使えます．
写真の左が，AVRDRAGONの裏側，右上がtiny2313のターゲット，右下がmega88のターゲットです．










AVRのアセンブラの比較

よく使うAT90S1200，AT90S2313，ATTINY2313，ATTINY26で3個のLEDを点滅させるアセンブラプログラムの比較を行いました．
定義ファイルはそれぞれ，"1200def.inc"，"2313def.inc"，"tn2313def.inc"，"tn26def.inc"です．それぞれ割り込みベクタの数が違うのでRETIの数が異なります．
AT90S1200にはスタックポインタの記述がありません．AT90S2313とATTINY2313のスタックポインタ名はSPLで，ATTINY26のスタックポインタ名はSPです．
またATTINY2313にはクロックの分周機能が着いていて，これがセットさたままだと速度が8分の1になるので気をつけましょう．
以下AT90S1200，AT90S2313，ATTINY2313，ATTINY26のソースプログラムです．

;90S1200
.include "1200def.inc"
.def CNT1 =R17   
.def CNT2 =R18   
.def CNT3 =R19   
RJMP RESET
RETI
RETI
RETI
RESET: LDI R16,0B11111111
OUT DDRD,R16
MAIN:
LDI R16,0B00001000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00010000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00100000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
RJMP    MAIN
TIME:
       LDI CNT1,10
LOOP1:
       LDI CNT2,255
LOOP2:
       LDI CNT3,255
LOOP3:
NOP
NOP
DEC CNT3
BRNE LOOP3
DEC CNT2
BRNE LOOP2
DEC CNT1
BRNE LOOP1
RET


;90S2313 led2313.asm
.include "2313def.inc"
.def CNT1 =R17   
.def CNT2 =R18   
.def CNT3 =R19   
RJMP RESET
RETI ;1
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI ;$9
RETI ;$A
RESET: LDI R16,LOW(RAMEND)
OUT SPL,R16
LDI R16,0B11111111
OUT DDRD,R16
MAIN:
LDI R16,0B00001000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00010000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00100000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
RJMP    MAIN
TIME:
       LDI CNT1,10
LOOP1:
       LDI CNT2,255
LOOP2:
       LDI CNT3,255
LOOP3:
NOP
NOP
DEC CNT3
BRNE LOOP3
DEC CNT2
BRNE LOOP2
DEC CNT1
BRNE LOOP1
RET


;Tiny2313 ledtn2313.asm
;ｼｽﾃﾑ ｸﾛｯｸ前置分周器に注意
.include "tn2313def.inc"
.def CNT1 =R17   
.def CNT2 =R18   
.def CNT3 =R19   
RJMP RESET
RETI ;1
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI ;$9
RETI ;$A
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI ;$10
RETI ;$11
RETI ;$12
RESET: LDI R16,LOW(RAMEND)
OUT SPL,R16
LDI R16,0B11111111
OUT DDRD,R16
MAIN:
LDI R16,0B00001000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00010000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00100000
OUT PORTD,R16
RCALL TIME
RJMP    MAIN
TIME:
       LDI CNT1,10
LOOP1:
       LDI CNT2,255
LOOP2:
       LDI CNT3,255
LOOP3:
NOP
NOP
DEC CNT3
BRNE LOOP3
DEC CNT2
BRNE LOOP2
DEC CNT1
BRNE LOOP1
RET


;Tiny26 ledtn26.asm
;スタックポインタ名はSPLではなくSP
;PB0,1,2にLEDを接続した
;PIN7(RESET)PIN15(AVCC)PIN16(GND)を開放しても動く
.include "tn26def.inc"
.def CNT1 =R17   
.def CNT2 =R18   
.def CNT3 =R19   
RJMP RESET
RETI ;1
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI
RETI ;$9
RETI ;$A
RETI ;$B
RESET: LDI R16,LOW(RAMEND)
OUT SP,R16
LDI R16,0B00000111
OUT DDRB,R16
MAIN:
LDI R16,0B00000001
OUT PORTB,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00000010
OUT PORTB,R16
RCALL TIME
LDI R16,0B00000100
OUT PORTB,R16
RCALL TIME
RJMP    MAIN
TIME:
       LDI CNT1,10
LOOP1:
       LDI CNT2,255
LOOP2:
       LDI CNT3,255
LOOP3:
NOP
NOP
DEC CNT3
BRNE LOOP3
DEC CNT2
BRNE LOOP2
DEC CNT1
BRNE LOOP1
RET

マイコンと２進数

マイコンの中での数の扱い（２進数）に関するメモです
コンピュータ内部では数値はすべて２進数が基本となっている．電流が流れる状態を1（ON），電流が流れない状態を0（OFF）としている．1つの電流の状態を1ビット（byte）と呼ぶ．8ビットを1つのまとまりとして1バイト（byte）とする．

2進数を４桁ずつまとめると１６進数になる．2進数をそのまま書くと長くなるので通常は16進数で表すことが多い．
0B0000=0X0
0B0001=0X1
0B0010=0X2
0B0011=0X3
.
.
0B1110=0XE
0B1111=0XF
先頭に0Bを付ける数は，2進数を意味する．16進数の場合，先頭に0Xや0$を付ける．

例題
次の２進数を１６進数に変換してみよう．
0B01001111（16進数 ） 0B11001001（16進数 ）

次の１６進数の計算をやってみよう．10進数にも変換してみよう．
0X1E
+0XAA
-------


符号なしと符号ありの2進数
2進数には符号なしと符号ありの2種類の表記方法がある．自分が扱っている数が，符号なしなのか符号ありなのかを注意する必要がある．

符号なし2進数
符号なし2進数では，8ビットで0から255まで（256通り）の数を表現できる．

２進数 00000000（10進数で0）
00000001（1）
00000010 （2）
00000011（3）
...途中略...
11111111（ 255）

次の2進数の計算をやってみよう．
01001011
+10011001
---------



10011001
-01101011
---------


符号あり2進数
符号あり2進数では，8ビットで-128から127まで（256通り）の数を表現できる．

２進数 10000000（10進数で-128）
10000001 （-127）
10000010（-126）
10000011 （-125）
...途中略...
11111111（-1）
00000000（0）
00000001（1）
00000010（2）
00000011（3）
...途中略...
01111111（127）

次の符号あり2進数の計算をやってみよう．
01001011
+10011001
---------


Ｃ言語では，文字型変数charは1バイトの符号あり2進数である．従って次の処理で変数はマイナスの値(-128)となる．
char i=127;
i++;