何はなくとも、タイマー／カウンタ機能をマスター
先週は、スイッチに関連する処理コードを決めました。猛暑
の中を今日もロボを連れて、哲さんがやってきます。短パン
にＴシャツ、麦藁帽子。Ｔシャツをランニングにしてみると
放浪の画家、山下清になります。道行く人は、そんなことを
思ってか、クスリと笑っていきます。でも、哲さんはロボの
後をついていくのが、精一杯なのでした。
哲 ：こんちは。今日も、熱いなあ。子供の愛のようにプール
にでも、行きたいよ。
啓二：じゃあ、今日は、やめるのか。
哲 ：いや、いや、ここまで来たら、愛の夏休みが終わる前に
完成させないと。夏休み終了の３日前は、宿題を手伝う
ので、大変だから。
啓二：何だよ。まだ、宿題を手伝っているのか。この前のＬＥＤ
フラッシャーを自由研究の課題提出にすれば、いいだろう。
哲 ：そうなんだが、数学と英語の宿題がさあ。
そう言えば、お前、中学校のとき、夏休み開始５日で全部
終わらせていたよなあ。
啓二：ああ、やりたいことがあったから、すぐに済ませておいた。
でも、半分は、先輩から聞いておいた内容を、夏休み前の
１０日からコツコツやっておいたのさ。
哲 ：情報収集の能力が、モノを言ったってか。
啓二：そういうこと。事前に、内容がわかっているから、対策も
立てやすい。今、お前がやっている時計だって、同じさ。
そうだ、今日は、タイマー／カウンタをマスターしよう。
哲 ：Windowsマシンでなら、タイマー割込みを使ったことがある
から、簡単だと思うけれどな。
啓二：マイコンを侮るなよ。ＯＳが貸し出しているタイマー／カウンタ
は、ある意味飼い馴らされた猫なんだ。マイコン内部に棲む猛獣
であるタイマー／カウンタは、使い方を間違うと、牙を剥いて、
襲いかかってくる。猫パンチなんてかわいいもんで、爪で切裂く
こともある。
哲 ：脅かさないでくれよ。
啓二：７８ｋならば、Appliletで、そこそこ飼い馴らせるが、それでも
相手の性格を知らないと、ひどい目にある。
哲 ：そうなんだ。
啓二：７８ｋに限らず、最近のマイコンは、タイマー／カウンタの機能
が複雑になる傾向にあるんだ。作る側も、あまり複雑にすると、
使ってもらえないからか、機能を絞りこんで、設定を簡単にと、
流れている。
哲 ：じゃあ、お前がすすめる、簡単習得の方法はなんだ。
啓二：そうだなあ、まずは、ハード仕様がどうかを頭に入れるのが、
最初かな。クロックをどこから入れるか。プリスケーラのある
なし。プリスケーラは、タイマー／カウンタの入力クロックを
予め、分周しておく回路のことだ。これがあると、プログラム
で、カウントに使う変数のサイズ（８ビットとか、１６ビット
とか）を小さくできる。
哲 ：その他には、何に気をつけて、マニュアルを読めばいいかな。
啓二：どういうモードで、タイマー／カウンタを使えるかが問題だ。
インターバル動作、ワンショット動作、オーバーフロー割込み
コンペアマッチなんていうモードがあるので、自分が使おうと
しているモジュールで、どれが使えるかを知っておかないと。
哲 ：インターバル動作っていうのは、どういうモードなんだ。
啓二：簡単に言えば、剰余系をハードウエアで実現したものかな。
０から１ずつ増やして、ある値になったら、０に戻り、また
カウントアップ動作をする。当然、このときには、比較値が
必要だから、そのためのレジスタが用意されている。
哲 ：ワンショット動作っていうのは、ある値になったら、０に戻る
が、一度０に戻ると、２度とカウントアップ動作をしないのか。
啓二：うん、そうだ。どちらで利用するかは、モードレジスタって
いうのがあって、その中に情報を書き込めば、決められる。
哲 ：オーバーフロー割込みは、カウンタがオーバーフローしたとき
割込みが発生するようにして、割込みをトリガーにした処理を
実現するんだ。
啓二：その通り。例えば、８ビットのタイマー／カウンタならば、
最大値の２５５から０に切り替わるとき、オーバーフロー
が発生する。そレを通知するか否かを、これまた、モード
レジスタに書き込んでおく。
哲 ：オーバーフロー割込みを利用する、具体例はないかな。
啓二：チャタリング除去によく使ってきたな。８ビットのタイマー／
カウンタのクロックが、３００μｓだとする。チャタリングは
４０ｍｓで収拾するとすれば、１３５カウントごとにオーバー
フロー割込みを発生させて、スイッチの値を入力する。
哲 ：どうやって、２５５から０に変化させるんだよ。１３５じゃ
できないじゃないか。
啓二：ふふふ、簡単だよ。カウンタを、２５６−１３５＝１２１から
カウントアップさせる。オーバーフローが発生したら、再度、
カウンタに１２１を設定する。
哲 ：あっと、その手があるか。お前、やっぱり、ハード屋だなあ。
１つのタイマー／カウンタで、使えるモードは１つだよな。
啓二：そう。インターバル動作、ワンショット動作でも割込みを発生
できることもある。このあたりは、マニュアルを読めば書いて
あるが、Appliletにやらせてしまった方が楽だ。
哲 ：お前が話してくれた内容は、マニュアルにあるんだろうが
やっぱり、噛み砕いた説明がないと、わからないよな。
啓二：そのためのAppliletなんだろうさ。
哲 ：だけど、もっと親切に噛み砕いて説明してくれてもいいよな。
バックグラウンドの知識がないと、わからないぞ。
啓二：まったくだ。ＬＳＩ設計の経験があるから、カウンタがどうしたとか
オーバーフロー割込みの発生を好きな様に扱えるが、初めてやる人間
には、お手あげだろうなあ。WindowsやOfficeシリーズの簡単操作本
だけが書店に並ぶような状況もよくないし、ハードを扱える技術者が
忙しすぎて、継承や伝承の場がないことも一因だろうなあ。
哲 ：２００７年問題って、こういうところにもあるのかな。
啓二：そうかも知れない。話が暗くなりそうだから、やめよう。
哲 ：コンペアマッチというのは、どんなことをするんだ。
コンペアというくらいだから、何かと比較するだんろうけど。
啓二：タイマー／カウンタを、インクリメントだけするフリーランニング
で使って、２つの値Ａ、Ｂを境界とする。２つの境界値の前と後で
出力論理値を変えるのさ。
哲 ：それで、何が嬉しいんだ。別に、１と０の出方が変わっても、何も
いいことないじゃないか。
啓二：それが、そうでもないんだなあ。例えば、ＲＡＴＩＯとして、
カウンタＣＮＴが、０〜９９の値を繰り返すとしよう。
ＲＡＴＩＯ＝２５として、次の条件を与えみる。
if ( cnt <= ratio ) out_v = 1 ;
else out_v = 0 ;
これで、カウンタＣＮＴの値をインクリメントして、出力値が
どうなるかをホワイトボードに描いてみろ。
哲 ：よし来た。こんなんで、いんでないのかい。
啓二：変数ＲＡＴＩＯの値を、適当に動かして、ＯＵＴ＿Ｖが
どうなるか、考えてみろよ。
哲 ：じゃ、７５、５０としてみるか。
あれれ、ＲＡＴＩＯの値で、出力が１になっている時間が
変わるぞ。
これは、何かに利用できるのか。
啓二：うん、ＤＣモータのスピードを変えたり、ＬＥＤの
輝度を変化させたりできる。
哲 ：じゃあ、ＬＥＤを使ったイルミネーションに応用すると、
明るさを可変にできたんだ。何故、教えなかったんだよ。
啓二：あのとき教えても、頭に入らないと思ったからだよ。
タイマー割込みででも説明すると、理解しやすいからだ。
哲 ：そうか。確かに、あのときは、３色ＬＥＤの光り方を変える
だけでも、充分にイルミネーションになっていたからなあ。
マイコン応用のひとつとして、テーマが増えたな。
啓二：そういうこと。じゃあ、今日は、お開きだ。