Atmega8-16PU + USB-UART変換モジュールでUSBマトリクスLED表示器

前回でマトリクスLEDのダイナミック制御ができるようになったので、さらに一歩前進して

USART(シリアル通信)で描画パターンを指定できるようにする。

前回の回路に加えて、以前買っておいたaitendoのUSB-UART変換モジュールを使用する。

回路的には前回の回路にAtmega8のRXとTXを変換モジュールに接続するだけ。

変換モジュールに3.3V電源とGNDがついているのでそれを利用することでUSBバスパワー駆動となる。

信号線と電源が一緒にできるなんてUSB最高ですね。


で、回路は簡単だったのだけどソフトはかなり手こずった。

最初、橋本商会さんのページを参考にしたんだけど、avr-gccなのか、チップ自体の仕様変更なのか割り込みのコードが変わっててビルドエラーになって戸惑う等、落とし穴盛りだくさんな感じだった。

最終的な参考サイトは以下

Interrupt Driven USART in AVR-GCC(PDF)
http://www.fourwalledcubicle.com/AVRArticles.php

http://homepage3.nifty.com/rio_i/lab/avr/03usart.html
http://homepage3.nifty.com/rio_i/lab/avr/03usart.html

ソースコード

----

	/*
	atmega8 16pu
	matrix led(1088bgy) controller
	ISP
	PC6 RESET
	PB5 SCK
	PB4 MISO
	PB3 MOSI
	USART
	PD0 RXD
	PD1 TXD
	LED
	ROW PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5,PB0,PB1
	COL PB6,PB7,PD2,PD3,PD4,PD5,PD6,PD7
	*/
	#define F_CPU 1000000UL // Clock Speed
	#define BAUD 9600
	#define MYUBRR (((F_CPU / (BAUD * 16UL))) - 1)
	#include <avr/io.h>
	#include <avr/interrupt.h>
	#include <util/delay.h>
	/* DDRC |= (1 << PC0); */
	#define DSET(p,n) (DDR##p|=(1<<P##p##n))
	/* PORTC |= (1 << PC0); */
	#define PSET(p,n,d) \
	if ((d)) { \
	(PORT##p|=(1<<P##p##n));\
	} else { \
	(PORT##p&=~(1<<P##p##n));\
	}
	volatile unsigned char matrix[8] = {
	0b11111111,
	0b11111111,
	0b11111111,
	0b11111111,
	0b11111111,
	0b11111111,
	0b11111111,
	0b11111111
	};
	volatile unsigned char mindex;
	void
	USART_Init(unsigned int ubrr)
	{
	/* Set baud rate */
	UBRRH = (ubrr>>8);
	UBRRL = ubrr;
	/* Enable receiver and transmitter */
	UCSRB = (1 << RXEN) | (1 << RXCIE);
	/* Set frame format: 8 data bits, 1 stop bit */
	UCSRC = (1 << URSEL) | (1 << UCSZ0) | (1 << UCSZ1);
	/* all interrupt allow */
	sei();
	}
	void
	init_port()
	{
	// port c output setting
	DSET(C,0);
	DSET(C,1);
	DSET(C,2);
	DSET(C,3);
	DSET(C,4);
	DSET(C,5);
	// port b output setting
	DSET(B,0);
	DSET(B,1);
	DSET(B,6);
	DSET(B,7);
	// port d output setting
	DSET(D,2);
	DSET(D,3);
	DSET(D,4);
	DSET(D,5);
	DSET(D,6);
	DSET(D,7);
	}
	void
	row(int i,int d)
	{
	switch(i) {
	case 0:PSET(C,0,d);break;
	case 1:PSET(C,1,d);break;
	case 2:PSET(C,2,d);break;
	case 3:PSET(C,3,d);break;
	case 4:PSET(C,4,d);break;
	case 5:PSET(C,5,d);break;
	case 6:PSET(B,0,d);break;
	case 7:PSET(B,1,d);break;
	}
	}
	void
	col(int i,int d)
	{
	switch(i) {
	case 0:PSET(B,6,d);break;
	case 1:PSET(B,7,d);break;
	case 2:PSET(D,2,d);break;
	case 3:PSET(D,3,d);break;
	case 4:PSET(D,4,d);break;
	case 5:PSET(D,5,d);break;
	case 6:PSET(D,6,d);break;
	case 7:PSET(D,7,d);break;
	}
	}
	void
	allcut()
	{
	// col
	PSET(B,6,0);
	PSET(B,7,0);
	PSET(D,2,0);
	PSET(D,3,0);
	PSET(D,4,0);
	PSET(D,5,0);
	PSET(D,6,0);
	PSET(D,7,0);
	// row
	PSET(C,0,1);
	PSET(C,1,1);
	PSET(C,2,1);
	PSET(C,3,1);
	PSET(C,4,1);
	PSET(C,5,1);
	PSET(B,0,1);
	PSET(B,1,1);
	}
	#define DELAY 800
	int
	main(void)
	{
	int i,j;
	init_port();
	USART_Init(MYUBRR);
	mindex = 0;
	while (1) {
	for(i=0;i<8;i++) {
	allcut();
	for(j=0;j<8;j++) {
	col(j,(matrix[i]&1<<j)>>j);
	if (i==j) {
	row(j,0);
	}
	}
	_delay_us(DELAY);
	}
	}
	return 0;
	}
	ISR(USART_RXC_vect)
	{
	matrix[mindex] = UDR;
	if (mindex >= 7) {
	mindex = 0;
	} else {
	mindex++;
	}
	}

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	# encoding:utf-8
	require 'serialport'
	$serial_port = '/dev/ttyUSB1'
	$serial_baudrate = 9600
	$serial_databit = 8
	$serial_stopbit = 1
	$serial_paritycheck = 0
	sp = SerialPort.new($serial_port, $serial_baudrate, $serial_databit, $serial_stopbit, $serial_paritycheck)
	sp.read_timeout=1000
	c = 0x00
	256.times do
	sp.putc c
	c+=1
	sleep 1
	end
	sp.close

view raw usart.rb hosted with ❤ by GitHub

	# encoding:utf-8
	require 'serialport'
	$serial_port = '/dev/ttyUSB1'
	$serial_baudrate = 9600
	$serial_databit = 8
	$serial_stopbit = 1
	$serial_paritycheck = 0
	sp = SerialPort.new($serial_port, $serial_baudrate, $serial_databit, $serial_stopbit, $serial_paritycheck)
	sp.read_timeout=1000
	sleep 1
	c = 0b01010101
	loop {
	8.times do
	sp.putc c
	c = ~c
	end
	sleep(0.3)
	8.times do
	c = ~c
	sp.putc c
	end
	sleep(0.3)
	}
	sp.close

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解説

usart.c

• Atmega8-16PU用プログラム
• シリアル通信はRX(受信)のみ
• 1バイト受信したら割り込み処理で1行分のパターン(1バイト)を更新
• 1バイト受信する毎に更新対象の行を1行ずらす(8バイトで全行更新)

usart.rb

• テスト用Rubyスクリプト
• 0x00から0xFFまで1秒ごとに1バイトずつ送信

ハマりポイント

• シグナルハンドラがSIGNAL(SIG_UART_RECV)からISR(USART_RXC_vect)に変わってた
• プロセッサの動作周波数はFOSCじゃなくてF_CPUだった
• UCSRBのRXCIEを立てること(割り込み指定)
• UCSRCのUSBSを間違って立てていてストップビット2になってた
• パターンの変数matrixにvolatile指定が必要だった
• F_CPU 8MHzだと上手く動かなかった -> 1MHzに

最後に動作風景

うし。ユニバーサル基板に実装してUSBマトリクスLED表示器を作るど。