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ルネサスマイコン ＲＸ２１０を ＣＳ＋で使ってみる
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秋月電子通商で、ＲＸ２１０マイコンボードを入手したので、これを、ルネサスの開発環境、ＣＳ＋（ＣｕｂｅＳｕｉｔｅ＋）環境で、Ｅ１デバッガーを使って、いくつか動作テストを行ってみます。
外付き２０ＭＨｚ水晶振動子を使う設定 2017.2.20 追加
ＵＡＲＴを操作する 2017.2.28 追加
メモリやＩ／ＯレジスタをＵＡＲＴで操作するモニタを移植 2017.3.4 追加
内臓データフラッシュメモリ（ Ｅ２データフラッシュ ）2017.3.15 追加
内臓データフラッシュメモリをモニタで読み書きする 2017.3.21 追加
Ｅ２データフラッシュの、消去、ライトをするための、状態遷移 2017.3.22 追加
内臓温度センサーを使ってみる 2017.3.26 追加
動作クロックを変更し、温度を測定 2017.3.30 追加
内臓温度センサーはＩＣの固体差がとても大きい 2017.3.30 追加
２点の温度でセンサーを動作させ、校正してみる 2017.4.5 追加
以下が、ＲＸ２１０マイコンボードにユニバーサル基板を取り付けたものと、Ｅ１デバッガーです。このデバッガーは比較的安いので、購入しました。
このサイトでは、ほとんどが、ＧＣＣを使って開発し、ＵＡＲＴポートの動作を確認した後、マイコンと接続し、モニタを入れて簡易なデバッグをできるようにしていますが、今回は、ＣＳ＋というルネサス純正の開発環境を使ってみました。
ＣＳ＋は、インストールすると、最初２か月間は、無制限で機能を使えますが、過ぎると、リンクサイズが１２８ｋＢに制限されるようです。１２８ｋＢというと、かなりのプログラムまで可能なので、個人的に使うには十分と思われます。
ＣＳ＋をインストールして、ユーザー登録すると、ＲＸマイコンのプロジェクトを作成できるようになりますが、まず、使うＩＣの型番を指定する必要があり、以下の図のように、R5F52108AxFP(100pin) を指定します。秋月電子通商の評価基板のＲＸ２１０が、R5F5208ADFP だからです。
次にプロジェクト名( AE-rx210test にしている)と、フォルダを指定して、作成すると、
以下のようなウインドウになります。
上の図から、以下のソースファイルが自動生成されたのが確認できますが、これをコンパイルして、ボードにダウンロードして実行しても、何も書いていない main 関数をすぐ終了して、エラーで止まってしまいます。
- AE-rx210test.c アプリケーションをこのファイルの、main() 関数内に書くが、自動生成では何も書かれていない。
- dbsct.c プログラムコードやデータの配置を、名前を付けて順番を決めるソース。
- intprg.c 割り込み処理のダミー関数。使いたい割り込みがある場合、ここでその関数を無効にする。
- resetprg.c リセット後に実行される関数。この中で、main() を呼び出している。
- sbrk.c メモリエリア確保。ここでは使わない
- vecttbl.c ＲＯＭの最終番地近くに書かれるパワーＯＮアドレスなど
- iodefine.h ＲＸ２１０の内臓ペリフェラルのレジスタアドレス表。
- sbrk.h
- stacksct.h ユーザースタックの確保サイズ、など。スタックをたくさん使う場合、変更が必要。
- typedefine.h 変数のマクロ。_UINT とか。
- vect.h 割り込みベクタの宣言。割り込みを使う場合、該当ベクタをコメントアウトする必要がある。
以下は、AE-rx210test フォルダに生成されるが、表示されない
- lowlvl.src
- lowsrc.c
- lowsrc.h
- hwsetup.c クロックの設定などを行う。水晶なのか、ＰＬＬを使うのかなど。ＣＰＵの動作クロックも設定する。
hwsetup.c を開くと何にも実行するものが無い空の関数があるだけなので、プロジェクトを作成して、デフォルトで作成されたファイルだけで何か実行できるのか不明ですが、main.c の中で、ポートをＬｏｗ，Ｈｉｇｈ操作して、矩形波が出るか試してみます。RX210 の、ハードウエアマニュアルを見ると、パワーＯＮでは、内臓低速オシレーター（ LOCO 125kHz ）が動作しているようなので、ＣＳ＋でコンパイルしてボードにダウンロードして、走らせてみます。
ポートをＬｏｗ，Ｈｉｇｈするには、Ｉ／Ｏポートを出力に設定しなければなりませんが、RX210 では、Ｉ／Ｏポートの初期設定が入力なので、これを出力ポートにします。iodefine.h には、内部レジスタのアドレスなどを簡単に使える定義が揃っており、これを使うと以下のようになります。例として、Ｂ１ポートを出力にしてみます。
PORTB.PMR.BIT.B1 = 0;// ポート Ｂ１を、Ｉ／Ｏポートにする。
PORTB.PDR.BYTE = 2;// ポート Ｂ１を、出力ポートにする。PDR は、Ｉ／Ｏの方向を設定するレジスタ。
PORTB.PODR.BYTE = 0;// 最初はＬｏｗ
そして、while(1) で永久ループさせて、Ｂ１ポートを、Ｌｏｗ，Ｈｉｇｈに変化させます。
これでポートが操作できてるか、オシロで観察すると以下のようになりました。
オシロの情報から、Ｌｏｗの期間の周波数が、６２．２５kＨｚで、ほぼ１２５ｋＨｚの半分です。１２５ｋＨｚは、内臓低速オシレーターの周波数で、ＣＰＵが、この周波数で動作しているらしいのが判ります。クロック周りの設定を何もしなければ、このスピードで動作します。つまり、パワーＯＮ後は、このスピードで動作し、もっと高速のクロックへの切り替えなどの操作も、このスピードで動作しながら行うことになり、低消費電力化を考慮したマイコンでは、他にもあります。いきなり水晶振動子とか、セラミック振動子の発振動作を待つことなく、低速でも何らかの処理を行うことができます。いわゆる、ディープスリープと呼ばれる機能がありますが、このとき、クロック関係（ＲＴＣを除く）はすべて停止し、内臓ＲＡＭのみバックアップ状態を保つという機能が、昨今の電池動作で長時間動作させたいという要求に答えるものです。
クロックの設定をしなければ、１２５ｋＨｚのクロックで動作しますが、秋月電子通商から入手した、AE_RX210 基板には、２０ＭＨｚの水晶振動子が実装されており、ＲＸ２１０の最高動作周波数、５０ＭＨｚを作り出せるようです。なぜ２０ＭＨｚなのかは、ルネサスの評価ボード、Renesas Starter Kit for RX210 の水晶が、２０ＭＨｚだからと思われます。水晶発振子を使うには、クロックの設定が煩雑で、ルネサスのサイトにあるサンプルソフトをそのまま利用できるからと推測されます。
ルネサスのＵＲＬで、クロック設定とか、ＵＡＲＴの操作を検索すると、以下の２個のサンプルが、使えそうなのが判りました。
an_r01an1002jj0220_rx210_mainclk.zip
an_r01an1423jj0101_rx210_serial.zip
圧縮ファイルの名称から、serial と名の付いてる方を解凍すると、r_init_clock.c というクロック初期設定のファイルがあます。mainclk.zip の方にも同じようなのがありますが、mainclk.zip に同梱されている方が日付けが新しくなっています。
クロックの初期設定をして、早いクロックにして、後から、ＵＡＲＴも動作させたいので、an_r01an1423jj0101_rx210_serial.zip の r_init_clock.c を実装して走らせ、矩形波の周波数が高くなるのを確認してみます。r_init_clock.c には、R_INIT_Clock() なるクロック設定の関数があり、これを、hwsetup.c で呼び出します。変更はこの部分と、include している、iodefine.h のパスの部分です。オリジナルでは、include "..\iodefine.h" となっていたので、..\ を削除しています。
こちらが、クロック設定を追加したプロジェクトファイル → AE-rx210test02.lzh
下の図が、r_init_clock.c のクロック設定で、２０ＭＨｚの水晶の発振を有効にして、ＰＬＬで分周、逓倍、して、ＣＰＵのクロックを早くしたあと、同じポートを観察したものです。クロック設定をしていない、６２．２ｋＨｚから、１２．２ＭＨｚになりました。
さて、ここで波形の変化の早さですが、１２５ｋＨｚのクロックの場合は、６２．２ｋＨｚ、で、２０ＭＨｚの水晶では、たぶんＲＸ２１０の最高速度５０ＭＨｚになっているはずで、２５ＭＨｚになると思っていましたが、その半分しかありません。そこで、AE-rx210test02.lzh を解凍した、AE-rx210test.c の、３３行に、readsckcr = SYSTEM.SCKCR.LONG; の命令を入れて、クロックの設定レジスタを読みだすと、
ＣＳ＋ のデバッガーの変数表示で、０ｘ２１８２１２１１ が読み出せます。これは、r_init_clock.h の１４３行で設定されているクロック設定数値であるのがわかります。この設定値が何を意味するかは、r_init_clock.h の１４３ー１４４行に説明されていて、
ICLK,PCLKD: divide-by-2
PCLKB,BCLK,FCLK: divide-by-4
ということがわかります。ここで、分周する元のクロックですが、同じ r_init_clock.h の ９５行に、
#define REG_PLLCR (0x0901)
と設定されていて、これは、外付き水晶の周波数を１／２にして、それを１０逓倍するＰＬＬの選択であるのが、ハードウエアマニュアル、r01uh0037jj0150-rx210.pdf の ２０５ページで確認できます。０ｘ０９０１で、外付き水晶２０ＭＨｚで、１００ＭＨｚの周波数を作り出し、それを分周して、各クロックとして供給するという構成です。ＩＣＬＫは、名前の通り、インストラクションと解釈でき、ＣＰＵのクロックと思われ、divide-by-2 で、５０ＭＨｚになります。では、Ｉ／Ｏポートはどうなのか、マニュアルを調べると、ＰＣＬＫＢと、ＢＣＬＫが関係しているらしく、divide-by-4 となって、２５ＭＨｚになっているのが判ります。上の図で、Ｉ／Ｏの変化が２５ＭＨｚになっている理由が、このクロック分周に由来しているのが判りました。
では、クロックやＰＬＬの設定をしないパワーＯＮのままの場合、どうなのか、
readsckcr = SYSTEM.SCKCR.LONG;
で読み出すと、マニュアル通り、パワーＯＮのデフォルト、０ｘ００００００００です。このレジスタＳＣＫＣＲを、以下のコードを呼び出して変更してみます。
ＳＣＫＣＲを、上記のコードで、０ｘ１１８１１１１１に変更して波形を見ると、以下のように３１．２ｋＨｚぐらいになります。
秋月電子通商で入手できる評価基板、AE-RX210 には、ＲＸ２１０のＳＣＩポート、１番に、ＵＳＢ−ＵＡＲＴ変換ＩＣ（ ＦＴ２３２ＲＱ ）が実装されていて、ＰＣとＵＡＲＴで通信できるようになっています。
ルネサスのＵＲＬからダウンロードできる、ＵＡＲＴのサンプルソフト an_r01an1423jj0101_rx210_serial.zip ですが、以下の図のように、９ページの内、７ページ目にありますが、このサンプルは、ルネサスの、Renesas Starter Kit for RX210 用のものなので、そのまま秋月のボードのＵＳＢ−ＵＡＲＴ変換に接続されている、ＵＡＲＴポート（ＳＣＩ１）では動作しません。
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an_r01an1423jj0101_rx210_serial.zip を解凍しても、古いワークベンチ、High-performance Embedded Workshop のプロジェクトファイルなので、ＣＳ＋ では開く時にプロジェクトファイルを変換するダイアログがでてきて、しかも、使っているＩＣの型番を指定して始めて開くようです。
解凍して、ＣＳ＋で開いた後、
an_r01an1423jj0101_rx210_serial\workspace\rx210_sci_async_r01an1423\rx210_sci_async_r01an1423\source フォルダに、
sci_cfg.h という設定ファイルがあるので、このファイルの、SCI1 の部分を変更します。ifdef となっているので、このファイルの先頭部分で、SCI1 を採用するように変更します。
以下は変更前
以下は変更後
さて、これで秋月の基板の、ＵＳＢ−ＵＡＲＴに接続されている、ＲＸ２１０のＳＣＩ１ポートでＰＣと接続できるはずです。
基板のＵＳＢをＰＣと接続すると、ＣＯＭポートが追加され、そのＣＯＭポートを、５７６００ボーでターミナルで開き、ＣＳ＋で実行すると、
Hello world!
と、表示されます。
さて、このサンプルソースですが、ポートのアクセスをするのに、iodefine.h で設定されているものを直接使わず、わざわざ別の名前に define して使っているのですが、（ 例：#define RXDn_PDR PORT3.PDR.BIT.B0 で、RXDn_PDR を操作するような変更 ）PORT3.PDR.BIT.B0 をそのまま使った方がはるかに判りやすいと思います。RXDn_PDR では、どのポートなのか、すぐには判別できません。define 文を多用すると、何をやっているのか、作成者は判っても、他の人が判るには余計な手間がかかってしまいます。
そこで、サンプルソフトを、iodefine.h で定義された define 文を直接使い、余計な、define での変換を削除して、さらに、サンプルでは、割り込みを使っていますが、これを、割り込みを使わずに、ＵＡＲＴの確認ができるものを、新たに作成してみます。
ＣＳ＋で作成したソースは、プロジェクトファイルを設置した場所にすべて置かれますが、これをサブフォルダに移動し、しかも、ＢＩＯＳ関連と、アプリケーション関連をまとめ、それぞれ、BIOS, App というサブフォルダに移します。もちろん、サブフォルダに移動すると、ＣＳ＋では存在を認識しなくなるので、ＣＳ＋のＩＤＥで、ソースファイルの所在を指示し直します。
以下が、サブフォルダを作成して、ＣＳ＋の表示でも、ツリー構造を合わせたものです。
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上の図では、ＳＣＩを設定するソース、sci.c を表示しており、iodefine.h のみを使って同じ操作をするように改造したものです。
基板のＵＳＢ−ＵＡＲＴ変換ＩＣで、ＲＸ２１０のＡＣＩ１に接続し、３８４００ボーで、ＵＡＲＴ通信のテストを行う、ＣＳ＋用プロジェクトファイル一式
このソースでは、ＵＳＢを接続して、ターミナルソフトを３８４００ボーで開いた状態で、基板のリセットスイッチを押すと
RX210-test ( CR,LF) と表示し、キーボードで送信すると、エコーバックが帰ります。
ＳＣＩ１の操作は、割り込みを使っておらず、送信(putcon)、受信(getcon)、受信ありか？(statcon)、の３個のＢＩＯＳでＵＡＲＴを操作しています。パワーＯＮで、"RX210-test\r\n" と送信し、その後は、ＵＡＲＴの受信があるかをチェックしながら、カウンターを動かし、約１秒でＬＥＤを、ＯＮ，ＯＦＦ、と点滅させるものです。ＵＡＲＴから１文字受信すると、送り返します。
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メモリやＩ／ＯレジスタをＵＡＲＴで操作するモニタを移植
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ＵＡＲＴで１文字の入出力を行うＢＩＯＳが確認できたところで、ターミナルソフトを使って、ＲＸ２１０のメモリやＩ／Ｏレジスタを操作できる、デバッグモニタを移植してみます。
モニタでは、メモリのコピーにどれだけの時間がかかるか、簡単に測定できるように、フリーランカウンターを動作させ、実行前と実行後にカウンターを読んで、その差から短い実行時間を計測できるようにすると、ＣＰＵの動作スピードがどれほどなのか、おおよそ検討がつきます。フリーランカウンター（汎用タイマーで代用）は、昨今のマイコンにはたいてい実装されているので、ＲＸ２１０で調べると、どうやら１６ビットカウンタしかないようです。できるだけ分解能が高く、長時間測定するには、ビット数の大きいカウンタがあればいいのですが、ＲＸ２１０には１６ビットしかないというのは、お粗末に感じます。他のマイコン、NXPとか、STMicro のミドルレンジのＡＲＭマイコンには、System tick timer とかいう名のタイマーがあり、ＣＰＵクロックを３２ビットカウンターで動作させるものがあり、１００ＭＨｚでカウントしても、１時間は計測できます。
１６ビットのカウンターでは、長時間の測定ができないので、分解能を下げて、できるだけ遅くカウントして、せめて１〜１０秒ぐらいは測定できるようにするため、ＲＸ２１０のマニュアルを探すと、マルチファンクションタイマパルスユニットの、ＭＴＵ１が使えそうと判りました。ＭＴＵ０、ＭＴＵ５では、プリスケーラが、1/64 が最大、ＭＴＵ２，３，４，では、1/1024 が最大、ＭＴＵ１は、1/256 が最大となっていて、1/256 あたりを使うことにしました。２５ＭＨｚのペリフェラルクロックでは、１０．２４μ秒で１カウントという性能です。１６ビットで、０．６秒まで計測できます。
さて、カウンタを使うにしても、初期設定があって、なかなか動作してくれません。マニュアルには、ＴＳＴＲレジスタの対応するビットを１にすると、フリーランでカウントアップし、ＦＦＦＦの次は００００に戻ってカウントを継続とあるのであすが、それだけでは動作してくれません。ＲＸ６２Ｎでもそうでしたが、使いたい周辺機能の、モジュールストップ機能を解除する必要があります。ただ、その機能の解除には、レジスタライトプロテクション機能（ ＰＲＣＲ ）を使って、所定のレジスタが対象になっているビットを１にする必要があります。
以上の操作の手順です。
- レジスタライトプロテクション機能（ ＰＲＣＲ ）の対応ビットを１にする。
ＰＲＣＲのビット１を１にする。0x803FE に、0xA502 を書く。（ 0xA5 は、書いた後に読んでも 0x00 である）
- モジュールストップ機能レジスタの対応ビットを０にする。
カウンタのＭＴＵ１は、ＭＳＴＰＣＲＡの、ビット９を０にする。*((long *)0x80010) = *((long *)0x80010) & 0xFFFFFDFF;
- レジスタライトプロテクション機能（ ＰＲＣＲ ）の対応ビットを０に戻す。
ＰＲＣＲのすべてのビットを０にする。0x803FE に、0xA500 を書く。
とりあえずは、これでフリーランカウンタの設定が有効になり、ＴＳＴＲの所定ビットを１にすると、カウンタはデフォルトで動作してくれます。
カウンタを動作させ、１０．２４μ秒単位で０．６秒間までの時間計測機能を入れたモニタ AE-rx210test06.lzh
時間計測は、メモリ間のコピーを実行したときなど、処理前と処理後のカウンタの差から、何カウントしたかを、後で確認できる。
例：RX210-Bug>m3000,3100,100 ( enter ) これは、メモリの０ｘ３０００番地から０ｘ３１００番地へ、０ｘ１００バイトコピーするモニタのコマンド。
これを実行後、
RX210-Bug>T ( enter ) で、コピーに要した時間をカウンタのカウント数で報告する。以下はその操作のスクリーンショット。
バイト単位で０ｘ１００バイトのＲＡＭ間のコピーに、約４０μ秒かかってることがわかります。１バイトあたり、約１６０n 秒になります。
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内臓データフラッシュメモリ（ Ｅ２データフラッシュ ）
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ＲＸ２１０には、８ｋバイトのデータフラッシュメモリが内臓されており、マニュアルでは、１０万回の書き換えが可能と記されています。この回数は、１時間に１回書き換えを行っても、１０年ぐらいは使えるというものです。
さてこのＥ２データフラッシュメモリですが、書き換えは当然ながら、読み出しを行うにしても、有効ビットを１にする必要があります。書き換えはさらに複雑で、ＲＸ２１０のＣＰＵが直接書き込みを行うのではなく、イレーズ、ライトを行う専用シーケンサ（ ＦＣＵ ）が行うというもので、そのシーケンサ用のプログラムコードも、特定のＲＯＭ番地に書かれており、そこで実行するのではなく、専用ＲＡＭにコピーして行うようになっています。Ｅ２データフラッシュメモリの使い方をまとめると、以下になります。
- データを読む場合も、専用レジスタのビットを１にする必要がある。
- イレーズ、ライトは、専用シーケンサ、ＦＣＵ が行い、このＦＣＵへのコマンドで行う
- イレーズは、１２８バイト単位で行える。８ｋバイトで、６４ブロックの構成になっている。
- ライトは、２バイトか、８バイト単位（ long long アドレス境界 ）で行える。
- ブランクか否かは、２バイト単位で行える。ブランクのエリアには、２バイト単位に追記が可能。
- データフラッシュメモリをイレーズしても、いわゆる０ｘＦＦにはならない。ランダムな値になっている。
- リード時のアクセススピードは、１バイト（もしくは２バイト）あたりＦＣＬＫｘ４（ 25MHz/4 ）である。
- 専用シーケンサ、ＦＣＵ は、プログラム用フラッシュメモリの書き換えにも使える。
リードの設定は簡単ですが、書き換えはかなり手間がかかります。マニュアルを読んでも、自力での書き換えソフトの作成は大変時間がかかるように思われ、さらに、たとえ書き換えができたとしても、本当にそれで正しいのか、不安が残ります。
そこで、ルネサスのＲＸ２１０サンプルのＵＲＬで、以下のサンプル an_r01an0544ju0240_rx_flash.zip を参考にして、データフラッシュの書き換えをできるようにしたいと思います。
ここからダウンロードしたファイル、an_r01an0544ju0240_rx_flash.zip を開くと、RX62N とか、RX63N とかにも対応しているのがわかりますが、各種デバイス用に共通に書かれているので、ずいぶんと大きなプロジェクトファイルになっています。そこで、ＲＸ２１０の、Ｅ２データフラッシュに限定して抜き出して、書き換えモジュールを作成していきます。このサンプルは、ＣＳ＋用のプロジェクトではなく、古い開発環境のものなので、開かずに、ソースをみながらの作成です。
解凍して参考になりそうな部分は、以下です。
an_r01an0544ju0240_rx_flash\Source\r_flash_api_rx\src\r_flash_api_rx.c
an_r01an0544ju0240_rx_flash\Source\r_flash_api_rx\src\r_flash_api_rx_private.h
r_flash_api_rx.c を見ると、static uint8_t flash_init (void) という関数があり、ここで、Ｅ２フラッシュメモリの読み出し許可、書き換え許可などを行っています。ＲＸ２１０用の各種 define 定数文は、
an_r01an0544ju0240_rx_flash\Source\r_flash_api_rx\src\targets\rx210\r_flash_api_rx210.h にあります。
参考になる、ルネサスのＵＲＬ→E2データフラッシュ（データ格納用フラッシュメモリ）
内臓データフラッシュメモリの任意の番地にデータを書いたり、指定のブロック（０ｘ８０バイト単位）を消去するモニタのコマンドを追加し、フラッシュメモリを操作してみます。
操作仕様は以下のようにしています。
- Ei ( enter ) で、データフラッシュメモリを初期化して、読み書きができる状態にする。
- Eex,y データフラッシュメモリの実アドレス、x から、y バイト（ ０ｘ８０の倍数指定 ）を消去する。
- Ewx,y,z データフラッシュメモリの実アドレス、x に、メモリの y 番地からの、z バイトを順に書く。z は偶数値。
さて、これだけの操作をするのに、ずいぶんと多くの処理、状態遷移が必要で、解説は後にするとして、出来上がったもので操作した例が以下です。
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このスクリーンショットでは、
１、電源ＯＮ直後、Ｅ２データフラッシュの内容を読んで、０ｘＦＦとなっています。これは、何も書かれていないという意味ではなく、データフラッシュ部分が、バスに接続されていない状態です。
２、次に、Ei で初期化して同じアドレスを読んでいます。
３、次に、この部分を含む０ｘ８０バイトを消去して、表示したものです。消しても、０ｘＦＦにはなりません。
４、フラッシュに書くデータを、０ｘ３０００番地から設定しています。値は、0xAA,0xBB,0xCC ・・・０ｘ３０００番地はＲＡＭです。
５、データフラッシュメモリの０ｘ１０００００番地から、ＲＡＭの０ｘ３０００番地以降の８バイトを書きます。
６、書いた後読み出しています。ＲＡＭの、０ｘ３０００番地から、８バイトが書かれているのが判ります
モニタで操作して、データフラッシュメモリを書き換えられるもの。→ AE-rx210test_e2flash2v.lzh
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Ｅ２データフラッシュの、消去、ライトをするための、状態遷移
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Ｅ２データフラッシュを操作するのに必要な状態遷移は、マニュアルの、（ r01uh0037jj0150-rx210.pdf ） １４４４ページの図より、３種類あります。
第１は、読み出しのみできるＥ２データフラッシュリードモード。（データ読み出し可能）
第２は、プログラム、イレーズを行える、Ｅ２データフラッシュＰ／Ｅノーマルモード。（データ読み出し不可）
第３は、Ｅ２データフラッシュステータスリードモード。（データ読み出し不可）
そのほか、Ｐ／Ｅノーマルモードに移行するには、「 周辺クロック通知 」という操作が必要です。他メーカーのマイコンでは、このようなコマンドはあまり見かけないですが、できれば、このような手続きは無くしてほしいものです。ルネサスの意図は、できるだけ早い書き込み方法をチューニングできるということみたいです。フラッシュ書き替えも、専用シーケンサのＦＣＵが行い、ＣＰＵは完了待ちをするだけなので、他の処理ができるというメリットを出そうとしているみたいです。無論これには、完了割り込みの設定をしないと機能しません。
では、Ｅ２データフラッシュの書き換えなどに、どれほどの時間がかかるのか確認するため、モニタに時間測定機能を入れて、測定してみました。測定機能を入れたプロジェクト一式です。→ Ｅ２フラッシュ消去、ライトの時間測定追加、他余分なメッセージ削除 AE-rx210test_e2flash2v_2.lzh
以下は、４０９６バイトの消去、４０９６バイトのライトを実行したときの実行時間測定結果です。
４０９６バイト（３２ブロック）消去に、８７msec, ４０９６バイトのライトに、３６０msec かかっているのが判ります。ライトには１バイトあたり、１１３μsec かかっているようです。
ＲＸ２１０には、温度センサーが内臓されていて、チップ自体の温度を測定できるようですが、チップそのものなので、周囲温度というわけにはいかず、必ず高めに測定されてしまいます。最高速度の５０ＭＨｚではかなりの温度上昇が予想されます。
マニュアルを調べると、ＩＣＬＫが５０ＭＨｚでは、周辺回路が動作していない状態で、１０ｍＡ、全部の周辺回路が動作して、ＭＡＸ５５ｍＡということです。（r01uh0037jj0150-rx210.pdf の、１４６０ページ参照）。秋月のボードは、５Ｖ動作なので、最低５０ｍＷ、最大２７５ｍＷということになります。
さて、内臓温度センサーですが、単純にセンサーから温度を読み取るという操作はできないようで、２点の異なる温度でセンサーの電圧を測定して、校正を行う必要があり、これをしないと、ほとんど使いものにならないようです。マニュアルでは、校正なしに温度を測る方法が説明されていますが、おおよその温度からかなり外れることが判りました。r01uh0037jj0150-rx210.pdf の、１３１１ページには以下のように説明されています。
[また、「42. 電気的特性」に記載の温度傾斜を用いることで、温度T1 のときの温度センサの出力電圧V1
を、12 ビットA/D コンバータで試行測定することで求め、下記式により測定温度を算出します。なお、本
測定温度精度は2 点測定方法よりも劣ります。]
T=(Vs-V1)/Slope +T1
そこで、とりあえず、上記の方法で簡易に温度を測定してみます。
温度センサーを動作させ、値を読むには、以下の手順が必要です。
- Ａ／Ｄコンバーターに供給する動作クロックを遅くする。これは、最初にクロック設定のところで行う。
実際には、SCKCR レジスタの、ビット[3:0] を、一番大きい６４分周にする。値は６。PCLKD は、100/64=1.5625 MHz となる。
- モジュールストップコントロールレジスタを操作して、Ａ／Ｄコンバーターと、温度センサーを有効にする。
- Ａ／Ｄコンバーターを、温度センサーの電圧を変換するモードにする。
- 温度センサーを動作させる、ＡＶＣＣの電圧によって、設定値を選択する。PGAGAIN[1:0] の２ビットの設定値
１．８Ｖ〜２．７Ｖ：[0:0], ２．７Ｖ〜３．６Ｖ：[0:1], ３．６Ｖ〜４．５Ｖ：[1:0], ４．５Ｖ〜５．５Ｖ：[1:1]
- 温度センサーを動作させる。動作すると、自動的にＡ／Ｄコンバーターが変換して、指定レジスタに変換値が書かれる。
以上の設定をした後、Ａ／Ｄコンバーターの値を読み、その値を Vs とすると、温度、T は、マニュアルの式（ １３２２ページ ）から
T = (Vs - V1)/Slope + T1
となります。ここで、V1 は、２５℃の場合の電圧、Ｔ１は、２５℃ ですが、V1 は、AVCC が、３．６Ｖの場合という条件になっているので、
基板の電圧（ 実測では４．８８Ｖほど ）に換算したものにする。３．６Ｖでは、１．３７５Ｖだから、
V1 = 1.375 * ( 4.88/3.6 ) で、１．８６４Ｖ
Slope は、ＡＶＣＣが、４．５Ｖ〜５．５Ｖの範囲なので、２１．６５ｍＶ／℃ を使う。
以上の計算をして、実際に測ってみると、使用している基板では、室温２０℃の時で、２７℃ほどになってしまいました。無論、ＩＣチップ内部の温度なので、周囲よりは若干高いですが、別の温度計で、（ センサー部が小さく、ＩＣ表面に密着できる温度計 ）２３℃ほどでした。
次に、ＲＸ２１０の動作スピードを遅くして、消費電力を下げるとどうなるか、試してみると、読み取りが２℃ほど下がりましたが、２５℃で、依然とかなり高くなっています。
上記において、ＲＸ２１０の動作スピードを変えるには、プログラムのソースを変更して再書き込みしないとだめですが、温度とか、消費電力を測定するには不便です。そこで、モニタから、ＣＰＵの速度を途中で変更できるような機能を入れます。
ＲＸ２１０では、ＣＰＵのクロックと、周辺回路のクロックを独立して選択できるため、ＣＰＵのクロックを変更しても、ＵＡＲＴのボーレートが変わるということはありません。この辺は良くできていると思います。マニュアルによると、ＰＬＬの分周を、1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 の６通りにできるので、５０ＭＨｚから、１．５６２５ＭＨｚまで、幅広く選択できます。ＵＡＲＴは、周辺回路クロック、PCLKB を使っているので、ここの分周を、1/4 のままとすれば、３８４００ボーのままモニタの操作ができます。
ＣＰＵの動作クロックの変更は、システムクロックコントロールレジスタ SCKCR の設定で、( ICK )B27--B24 の４ビットを書き換えるとできますが、BCK（外部バスクロック） の設定も（使わない場合も）同時に遅いクロックに変更するようにと、マニュアルに記載されているので、CPU クロックである、ICK と同じか、遅い設定とします。クロックの変更は、電源ＯＮ後に行っているところがあるので、その関数を呼び出せば変更できます。
↓ クロック変更機能と、温度センサーを動作させる機能を入れた、操作モニタ一式
AE-rx210test_e2flash2v_6.lzh
電源ＯＮ後、ＲＸ２１０のポート( PE7 ) を読んで、Ｌｏｗなら、１．５６２５ＭＨｚで動作するようにしています。
以下は、AE-rx210test_e2flash2v_6.lzh を動作させ、使い方を表示させたものです。
温度を測定した結果。ＲＸ２１０のＩＣ表面温度は、別の温度計では、約２９℃です。ＣＰＵ動作クロックは１．５６２５ＭＨｚなので、ほとんど発熱は無い状態です。
簡易で温度を測れるようになったので、別の基板（ 秋月で入手できる、AE_RX210 ）で同じソフトを書き、温度を測定すると、これが、ずいぶんと異なる温度になり、デフォルトの定数のままだと、ほとんど使い物にならないようです。せいぜい２〜３℃ぐらいなら納得できますが、以下のように、２０℃も差があると、唖然としてしまいます。
マニュアルに記載されているように、２点の異なる温度でセンサーを動作させ、温度傾斜を算出する方法で、校正してみます。
他の温度計で、２点の温度を計測し、それぞれ、T1, T2 とし、そのとき、ＲＸ２１０で読んだセンサーの電圧を、V1,V2 とすると、
Slope = (V2 - V1)/(T2 - T1)
このとき、ＲＸ２１０はできるだけ遅く動作させ、発熱を抑えておく。また、他の温度計のセンサーは、ＲＸ２１０のパッケージの中心付近に、熱伝導のよいペーストなどで密着させておく。
次に、測りたい温度を、Ts とすると、そのときのセンサー電圧を、Vs とすると、
Ts = (Vs - V1)/Slope + T1
が測定温度になるはずですが、これ試してみます。
そこで、２点の温度を、室温と恒温漕とし、室温は、１４℃前後、恒温漕は、４０℃ぐらいに保てる、ヨーグルト発酵装置としてみました。ここで、他の温度計は、同じものを使います。
測定した結果ですが、室温は１８℃（ 温度計測器でのＩＣ表面温度 ）、ヨーグルト発酵装置は、４１℃ぐらいですが、温度計測器でのＩＣ表面温度は、４５℃ぐらいとなり、２枚のＲＸ２１０基板で測定しました。ここで、簡易設定とは、マニュアル（ r01uh0037jj0150-rx210.pdf ）の、１３１１ページの最後で説明されている方法です。以下の表を作成するのに使った、測定温度（Ａ／Ｄの読み取り）のログです。brd1_2_log.lzh
２枚のＲＸ２１０基板で、１８℃と４５℃での比較
| 基板 |
１８℃ Ａ／Ｄ読み取り値 |
４５℃ Ａ／Ｄ読み取り値 |
温度傾斜( mV/℃) |
| 基板１ 簡易設定でそこそこの温度の基板 |
１４８５ |
１９７５ |
２１．６２( mV/℃) |
| 基板２ 簡易設定で大きくずれた基板 |
１８７８ |
２３５２ |
２０．９２( mV/℃) |
となりました。この表で、Ａ／Ｄ読み取り値は、大きな差がありますが、温度傾斜はほとんど同じになっているのが判ります。これは、マニュアル（ r01uh0037jj0150-rx210.pdf ）の１５５７ページにある、温度傾斜の（ ４．５ ＜＝ ＡＶＣＣ０ ＜＝ ５．５Ｖ ）の、２１．６５mV/℃に、近い値なのが判ります。簡易設定では大きくずれても、温度傾斜を測定して、基準温度を１８℃とすると、１８℃〜４５℃範囲内では、単純に比例なのでほぼ正確に測れますが、１８℃〜４５℃以外の温度で測るとどうなるのか、確認してみます。比例関係が、範囲を超えた温度でも保たれているのか、確認です。
校正した数値を元に、低い温度を測ってみる
そこで、冷蔵庫を使い、一番下の冷凍室に、基板と、温度計測器（ センサー部をＩＣのパッケージ表面に密着させて、スポンジなどでＩＣに押し付ける ）で計測して、Ａ／Ｄコンバーターの値を読んで、比較してみました。冷凍室に置くと、温度計測器は、だいたい −１２．５℃前後を表示しました。
簡易設定でそこそこの温度の基板↓ ここで、テラタームのログで記録している温度は、プログラムが古く、簡易測定の計算の結果になっていて、情報として使うのはＡ／Ｄの読み取り値のみです。
簡易設定で大きくずれた基板↓
以下は測定したＡ／Ｄコンバーターの値を元に、温度を算出した結果
２枚のＲＸ２１０基板で、−１２℃付近での測定結果で算出
| 基板 |
−１２℃付近（ＩＣパッケージの表面温度） |
算出した温度 T= (Vs-V1)/Slope + 18 |
誤差 |
| 基板１ 簡易設定でそこそこの温度の基板 |
−１２．３℃ |
−１１．９℃ |
＋０．４℃ |
| 基板２ 簡易設定で大きくずれた基板 |
−１２．７℃ |
−１４．０℃ |
−１．３℃ |
表から、２点の温度で校正すると、それらしい温度が測定されているのが判ります。
２点で温度を校正すると、それらしく温度が測れるのがわかっても、実際これでは、基板（ＩＣチップ）それぞれで、２点の温度でＡ／Ｄコンバーターを読み、校正に必要な定数を知る必要があり、量産にはとても使えそうにありません。
それと、ＣＰＵが動作している状態では発熱があるので、チップ内部の温度が判るだけで、周囲温度の測定は補正するにしてもかなり大雑把な温度となります。
準備中
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