マイコンロボット実習

マイコン・ロボット実習

2005年10月3日～ 7日

ＴａｋｅｈｉｋｏＹＯＳＨＩＤＡ

マイコンロボット『ワクチン君』を使用したマイコン制御実習

実習スケジュール

• １日目 (月) 概要説明プログラム開発環境構築単純なモータ制御

• ２日目 (火) ライン検知処理高度なモータ制御 (ＰＷＭ制御)

• ３日目 (水) 敵(障害物)検知処理

実習スケジュール

• ４日目 (木) 割り込み処理相撲プログラム作成実習（１）

• ５日目 (金) 相撲プログラム作成実習（２）まとめ（報告資料作成）

ワクチンくん

マイコン内臓の自律型ロボット

ワクチンくんの概要

• モータ × ２ ⇒ 前進、後退、旋回など

• 底面赤外線センサ × ４ ⇒ ライン（白黒）検知

• 前面赤外線センサ × ２ ⇒ 障害物検知

マイコン(MPU)

• 汎用（パソコン向け）マイコン

– Intel社 Pentium

– Motorola社 / IBM社 PowerPC

• 組込用マイコン

–日立製作所 SH-3、SH-4

– ﾙﾈｻｽﾃｸﾉﾛｼﾞ(旧日立) H8

– ARM社 ARM9

– Microchip Technology社 PIC

マイコンの比較

汎用マイコン

• 高速処理

• 大メモリ容量

• 高消費電力

組込み向けマイコン

• 低消費電力

• 低価格

• 耐環境特性温度特性、耐ノイズ

• 多機能時計、A/Dｺﾝﾊﾞｰﾀ、

ｼﾘｱﾙ通信回路

ＰＩＣの特徴

• ＲＩＳＣ

• ハーバード・アーキテクチャ

• ＲＯＭ／ＲＡＭ内臓

RISC（縮小命令セットコンピュータ）

⇔ CISC（複合命令セットコンピュータ）

個々の命令を簡略化することによりパイプライン処理の効率を高め、処理性能の向上をはかる。

・命令数が少ない。 (PIC16F84の場合、３５命令）

・命令語長が一定。 (PIC16F84の場合、１４ビット)

ノイマン・アーキテクチャハーバード・アーキテクチャ

ＣＰＵ

ＣＰＵメモリ (ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ/ﾃﾞｰﾀ)

データバス

プログラムメモリ

データメモリ

プログラムバス

データバス

例） Texas Instruments社 DSP

メモリアーキテクチャ (PIC16F84)

• プログラムメモリﾌﾗｯｼｭ 1Kword

• データメモリ RAM 68byte EEPROM 64byte

フラッシュＲＯＭ

• 電気的に内容を書き換えることが出来るROM

• 専用の書込器(ROMライター)が必要

（参考）

・マスクROM : 工場製造時に書込み

・ UVPROM : 紫外線消去型

・ EEPROM

その他のＰＩＣの特徴

• 広範な動作電圧・・・２Ｖ～６Ｖで動作

• Ｉ／Ｏ・・・ＬＥＤ直接駆動可能な容量入出力プログラマブル

• 開発環境・・・統合開発環境（ｱｾﾝﾌﾞﾗ、ｼﾐｭﾚｰﾀ）が無償提供

マイコンロボット実習第１部

単純なモータ制御の方法

モーター制御（ＰＡＲＴ１）

• Ｉ／Ｏ書き込みによるモータ駆動方法

• ウェイト・ループによるロボットの動きの時間制御方法

学習のポイント

1 ;***************************************

2 ; SAMPLE PROGRAM

3 ; source file : spin.asm

4 ; function : only right spin

5 ; author : Yoshida Takehiko

6 ; date : 2002.3.11

7 ;***************************************

コメント文

; (ｾﾐｺﾛﾝ)の後に記述した

文はコメントとして解釈される。

ソースコードの先頭には、『機能』や『作者』、『日付』を記述したコメントを

記述するように心がけましょう。

9 list p=16f84, f=INHX8M

10 #include p16f84.inc

11

12 __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _XT_OSC

おまじない (1) ﾌﾟﾛｾｯｻの型名: “16F84” と

出力形式 : “INTEL HEX 8ﾋﾞｯﾄ”

を指定する。

ｲﾝｸﾙｰﾄﾞ･ﾌｧｲﾙの指定

ｺﾝﾌｨｸﾞﾚｰｼｮﾝ･ﾋﾞｯﾄの指定

ｺｰﾄﾞﾌﾟﾛﾃｸﾄ:OFF, ｳｫｯﾁﾄﾞｯｸﾀｲﾏ:OFF

ﾊﾟﾜｰﾀｲﾏｲﾈｰﾌﾞﾙ:OFF, ｵｼﾚｰﾀ:XT

おまじない (2)

14 ORG H'00' ; reset vector

15 goto INIT

ﾘｾｯﾄ･ﾍﾞｸﾀの設定

ﾊﾟﾜｰｵﾝ･ﾘｾｯﾄ “00” が発生したら

ﾗﾍﾞﾙ “INIT” へｼﾞｬﾝﾌﾟしなさい。

おまじない (3)

18 INIT

19 ; --- Initilize PORT A & B ---

20 clrf PORTA ; clear Port A latch

21 clrf PORTB ; clear Port B latch

22 bsf STATUS,RP0 ; switch BANK 0 -> 1

23 movlw B'11100000' ; 0:Output / 1:Input

24 movwf TRISA ; set I/O Port A


26 movwf TRISB ; set I/O Port B

27 bcf OPTION_REG,7; set Pull-up of Input B Port

28 bcf STATUS, RP0 ; switch BANK 1 -> 0

I/Oﾎﾟｰﾄの初期化 (入出力設定/ﾌﾟﾙｱｯﾌﾟ設定)

おまじない (4)

30 ; --- Initilize Device ---

31 movlw B'00000000' ; stop motor

32 movwf PORTA ; write to PORT A

33 movlw B'11110011' ; off front LED

34 movwf PORTB ; write to PORT B

デバイス(I/Oﾎﾟｰﾄ出力)の初期化

(モータ停止 / ＬＥＤ消灯)

ウェイト・ループ

37 MAIN

38 ; --- idle wait loop ---

39 movlw D'10'

40 movwf H'13

<< 途中省略 >>

53 nop

54 decfsz H'13', F

55 goto LOOP3

（意味のないループを回すことで）

時間稼ぎ

実質的なプログラム開始点実習でプログラムを書換えるときは

“MAIN”以降を編集すること。

モータ制御

58 ; --- Control Motor ---

59 movlw D‘05’

60 movwf PORTA

wﾚｼﾞｽﾀに値“05”を代入する

wﾚｼﾞｽﾀの内容を“PORTA”

に書き込む

『 movlw 』命令の説明

Move Literal to W-register の略

リテラル(ある特定の値)をWレジスタに代入する。

Wレジスタ＝値を格納する入れ物(PICには一つしかない)

０

５

Wﾚｼﾞｽﾀ

Movlw D’05’ を実行

例えば

数値の表記法

進数表記例

２進数 B’～’

～b

B’01001101’

1001101B

８進数 O’～’ O’115’

１０進数 D’～’

.～

D’77’

.77

１６進数

H’～’

0x～

～h

H’4D’

0x4D

4Dh

文字(ASCII) A’～’

’～’

A’M’

’M’

～b

01001101B

.～

.77

0x～

～h

0x4D

4Dh

’～’

’M’

『 movwf 』命令の説明

Move W-register to F-register の略

Wレジスタの内容をFレジスタに書き込む。

Ｆレジスタは PICの中に複数ある。

『 PORTA』という名前を指定することで区別する。

５

５

Wﾚｼﾞｽﾀ

Movwf PORTA を実行

０

５

FﾚｼﾞｽﾀPORTA

後始末

63 goto $ ; Infinite Loop

64

65 END

アセンブラに対して、ソースコードの

「おしまい」を教える。

※プログラムがここで止まるわけではない

ので注意！！

自分自身(63行目から63行目)へｼﾞｬﾝﾌﾟ＝プログラマの意図しない

「遠い彼方」へｼﾞｬﾝﾌﾟすることを防止する。


59 movlw D‘05’

60 movwf PORTA

ここまでのまとめ

問：PORTAに直接、値５を書き込めないのか？

答：書き込めません。 PICでは、基本的に『W(ﾜｰｷﾝｸﾞ)ﾚｼﾞｽﾀ』を中心に、値の読み書きや演算(加減算など)、比較を行なわなければなりません。

Ｉ／Ｏポートの説明

RA0

10進数の “5” ＝ 2進数の “0101”

RA1

RA2

RA3

⇒ High

１０１０ポートＡ

(PORTA)

⇒ Low

⇒ High

⇒ Low

右輪

左輪

端子電位

マイコン・ロボット(ワクチン君)内部

マイコン(PIC)のピン配列

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

11

12

13

14

15

16

17

18

VDD VSS

OSC1

OSC2 MCLR

RA0

RA1 RA2

RA3

Ｍ

モータ駆動(ﾌﾞﾘｯｼﾞ)回路

Low

Low Ｈigh

Low

Low

Ｈigh

後退

RA0

RA0

RA1

RA1

０

PORTA

０１

Ｍ

モータ駆動(ﾌﾞﾘｯｼﾞ)回路

Low Low

Low Low Ｈigh

Ｈigh

前進

RA0

RA0

RA1

RA1

０

PORTA

０１

モータ駆動とポートAの値の関係

左輪右輪２進数１６進数

停止停止 B’0000’ H’00’

停止後退 B’0001’ H’01’

停止前進 B’0010’ H’02’

前進停止 B’0100’ H’04’

後退停止 B’1000’ H’08’

後退前進 B’1010’ H’0A’

前進後退 B’0101’ H’05’

前進前進 B’0110’ H’06’

後退後退 B’1001’ H’09’

ウェイト・ループの説明

45 movlw D'255‘

46 movwf H'11‘

47 LOOP1

48 decfsz H'11', F

49 goto LOOP1

50 nop

Ｗﾚｼﾞｽﾀに値“255”を代入する。

Ｗﾚｼﾞｽﾀの値をアドレス11に

書き込む。

ラベル：goto文のジャンプ先

条件文(分岐命令）

LOOP1へジャンプ

何もしない。 (No Operation)

『 movlw D’255’ 』の説明

２５５（１０進表記）をWレジスタに代入。

なぜＤ‘２５５’ ？

Ｗレジスタのサイズは８ビット

８ビットで表現できる最大値はＢ‘１１１１１１１１’

＝Ｄ‘２５５’

『 movwf H’11’ 』の説明

Wレジスタの内容をＦレジスタに書き込む。

Ｆレジスタは、Ｈ‘００’～Ｈ‘４Ｆ’番地

の８０個（８０バイト）

但し、Ｈ‘００’～Ｈ‘０Ｂ’は、特別な用途に予約

実は、Ｈ‘０５’番地の別名が『ＰＯＲＴＡ』

『 decfsz H'11', F 』の説明

Ｆレジスタ(11番地)の内容を‘-１’（ﾃﾞｸﾘﾒﾝﾄ）

Decrement F-register, Skip if Zero の略

Ｆレジスタの内容が０ならば、

次の命令(行)をスキップ

ウェイト・ループの説明

45 movlw D'255‘

46 movwf H'11‘

47 LOOP1

48 decfsz H'11', F

49 goto LOOP1

50 nop

２５５

２５５

２５４ ≠０２５３ ≠０２５２ ≠０３＝０２１０

ウェイト・ループの入れ子構造

42 movlw D'255'

43 movwf H'12'

44 LOOP2

<< ＬＯＯＰ１ >>

54 decfsz H'12', F

55 goto LOOP2

56 nop

ウェイト・ループの時間調整

• Ｆレジスタ（××番地）の初期値を変える。利点：微妙な時間調整が可能欠点：大きな（２５６倍以上）調整が不可

• ループの階層を増やす／減らす。利点：大きな（２５６倍以上）調整が不可欠点：微妙な時間調整が不可能

2つの方法の利点を組み合わせて、

適切な時間調整を行う。

本日の課題

• 机の上に、消しゴムや筆箱などの障害物を置いて適当なコースを作り、そのコースをいち早く駆け抜けるプログラムを作る。

＜＜ポイント＞＞１．モータ駆動制御を操り、前進、後退、旋廻などをおこなう。２．ウェイト・ループを調整することで、適切なタイミングで、ロボットの動きを操る。

マイコンロボット実習第２部

単純なセンサー検知の方法

センサー検知（ＰＡＲＴ１）

• Ｉ／Ｏ読み込みによる底面光センサの検出方法

• 条件分岐命令による動作制御

• ポーリング処理


検知センサーのしくみ

底面センサー回路図

High Low

黒 High

白 Low

論理の逆転

(負論理）に注意！！

フォトレフレクタ

（広義の）フォトカプラ

マイコン(PIC)のピン配列

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

11

12

13

14

15

16

17

18

VDD VSS

OSC1

OSC2 MCLR

RA0

RA1 RA2

RA3

RB４

RB5

RB6

RB7

前

Ｉ／Ｏポートの説明

⇒ RB4

⇒ RB5

⇒ RB6

⇒ RB7

Low

ポートＢ

(PORTB)

High

High

High

端子電位

左前:白

左後:黒

右後:黒

右前:黒

０１１１

LSB MSB

Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7

サンプルコード説明

1 ;***************************************

2 ; SAMPLE PROGRAM

3 ; source file : detect.asm

4 ; function : detect one bottom sensor


6 ; date : 2002.3.13

7 ;***************************************

8

9 list p=16f84, f=INHX8M

10 #include p16f84.inc

11

12 __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_OFF & _XT_OSC

定数の定義

15 ;--- define constants ---------

16 COUNTER1 equ 0x11



19 ;--- define constants <END> ---

メモリアドレス値を直接記述すると紛らわしいので

文字列を別名として定義する。

サンプルコード説明 22 ORG H'00' ; reset vector

23 goto INIT

24

25

26 INIT

27 ; --- Initilize PORT A & B ---

28 clrf PORTA ; clear Port A latch

29 clrf PORTB ; clear Port B latch

30 bsf STATUS,RP0 ; switch BANK 0 -> 1


32 movwf TRISA ; set I/O Port A


34 movwf TRISB ; set I/O Port B

35 bcf OPTION_REG,7; set Pull-up of Input B Port

36 bcf STATUS, RP0 ; switch BANK 1 -> 0

37

38 ; --- Initilize Device ---

39 movlw B'00000000' ; stop motor


41 movlw B'11110011' ; off front LED


おまじない

（初期化）

サブルーチン呼び出し

44 ; --- idle wait loop ---

45 call WAIT

サブルーチン呼び出し（コール）

呼び出し（ジャンプ）先から “return”命令で戻る。

※ “goto”命令はジャンプしたまま（戻ってこない）。

電源ＯＮ直後は不安定なので、必ずＷＡＩＴ（待ち）を

入れてから、動き出すようにプログラムしましょう。

ウェイト・サブルーチンの説明

66 ;-----------

67 ; Idle Wait

68 ;-----------

69 WAIT

70 movlw H'0A'

71 movwf COUNTER3

<< 途中省略 >>

85 decfsz COUNTER3, F

86 goto LOOP3

87 return

“spin.asm” と同じ

ウェイト・ループ

ループ・カウンタの初期値を

変えることで、待ち時間を調整。

アドレスをH’13’と直接指定する

代わりに“COUNTER3”と書く。

呼び出し元の“call”命令に戻る。

47 MAIN

48

49 ; --- check bottom sensors ---

50 btfss PORTB, 4 ; check “FRONT LEFT”

51 goto RIGHT_TURN ; go to RIGHT_TURN

52 goto LEFT_TURN ; go to LEFT_TURN

I/Oポートのビットによる分岐

プログラムの『実質的な』開始位置

PORTBの“4thﾋﾞｯﾄ”をテスト

ﾗﾍﾞﾙ “RIGHT_TURN” へ

ﾗﾍﾞﾙ “LEFT_TURN” へ

『 btfss PORTB, 4 』命令の説明

Bit Test F-register, Skip if Set の略

第１オペランド：Ｆレジスタのアドレス(または別名)

第２オペランド：テストするビットの位置

０

ポートＢ

(PORTB)

LSB MSB

Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

[ｸﾘｱ] 次の命令を実行

１ [ｾｯﾄ] 次の命令をｽｷｯﾌﾟ

47 MAIN

48

49 ; --- check bottom sensors ---

50 btfss PORTB, 4 ; check "FRONT LEFT"

51 goto RIGHT_TURN ; go to RIGHT_TURN

52 goto LEFT_TURN ; go to LEFT_TURN

ビット・テストによる分岐

ＩＦ左前ｾﾝｻ = “１”（非検知）

左前センサをテスト

ＩＦ左前ｾﾝｻ = “０”（検知）

問：なぜ “call”命令ではなく “goto”命令を使うの？

答：“call”では、returnで戻り、いつも “LEFT_TURN” へ飛ぶ

54 RIGHT_TURN

55 ; --- Control Motor (1) ---

56 movlw B'00000100' ; Left=Forward, Right=Stop


58 goto MAIN

59

60 LEFT_TURN

61 ; --- Control Motor (2) ---

62 movlw B'00000010' ; Left=Stop, Right=Forward


64 goto MAIN

ビット・テストによる分岐

左輪＝前進で右旋回

右輪＝前進で左旋回

プログラム全体の構成

左前センサ

テスト

右旋回左旋回

白線あり白線なし

ポーリング

課題

• ４つ全ての底面（白線検出）センサの検出条件を利用し、ロボットが土俵から落ちないように制御する。

＜＜ポイント＞＞１．各々のセンサが検出したとき、どのような動きをさせれば、落ちないか考える。

（註）二つ以上同時検出する場合は考えない。

２．プログラムがポーリング処理となるように、常に先頭に戻り、同じ処理を繰り返す。

マイコンロボット実習第３部

高度なモータ制御の方法

モーター制御（ＰＡＲＴ２）

• モータのスピード（トルク）調整 ⇒ ＰＷＭ制御方式

• ＣＰＵサイクル（クロック）の理解



1 ;***************************************

2 ; SAMPLE PROGRAM

3 ; source file : slowturn.asm

4 ; function : PWM Control


6 ; date : 2002.3.14

7 ;*************************************** === 48行目まで省略 ===

メイン・ルーチンの説明

49 MAIN

50 call FORWARD

51

52 call WAIT100

53

54 call RIGHT_TURN

55

56 call WAIT100

57

58 goto MAIN

“FORWARD” へ

“WAIT100” へ

“RIGHT_TURN”へ

“WAIT100” へ

“MAIN” へ戻る

FORWARDルーチンの説明

62 FORWARD


64 movlw B'00000110‘

65 movwf PORTA

66 return

右輪：前進

左輪：前進 ⇒ ロボット：直進

RIGHT_TURNルーチンの説明

69 RIGHT_TURN


71 movlw B'00000100‘

72 movwf PORTA

73 return

右輪：停止

左輪：前進 ⇒ ロボット：右旋回前進

WAIT100ルーチンの説明

102 ; --- wait 100 micro sec (250cycle) ---

103 WAIT100

104 movlw H'52'

105 movwf COUNT

106 nop

107 LOOP100

108 decfsz COUNT, F

109 goto LOOP100

110 return

ＣＰＵサイクル

ＰＩＣの場合

movlw、movwf、nop など一般の命令

⇒ 実行時間＝１ｃｙｃｌｅ

goto、call、return など無条件ジャンプ命令

⇒ 実行時間＝２ｃｙｃｌｅ

btfss、btfsc、decfsz など条件分岐命令

分岐（ｽｷｯﾌﾟ）なし ⇒ 実行時間＝１ｃｙｃｌｅ

分岐（ｽｷｯﾌﾟ）あり ⇒ 実行時間＝２ｃｙｃｌｅ

ＣＰＵサイクルの計算

LOOP100の場合、２５０Ｃｙｃｌｅ

このマイコンは２．５MＨｚで動作

1[sec] ／ 2.5×106[Hz] = 400×10-9 [sec/cycle]

= 400 [nsec/cycle]

400×10-9[sec/cycle]×250[cycle] = 100×10-6 [sec]

= 100 [μsec]

モーター駆動

右輪

左輪

High

High

Low

Low

回る、回る、回る、・・・

回止回止回

パワー５０％ＯＦＦ

ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)

ＰＷＭ：一定周期、一定振幅のパルスの幅（ON/OFF比）を変えることにより、出力を制御する方法

ＯＮ／ＯＦＦ周期は、短くても長くても関係ないか？

⇒ 極端に短い周期では、回路（素子）の駆動が間に合わない。

⇒ 極端に長い周期では、なめらかな回転（走行）にならない。

周期（＝可聴周波数）によっては、モータやギアがうなる。

課題

• 白線検知とＰＷＭ制御を組み合わせて、速度を抑えた制御をおこなう。 ⇒ 相撲プログラムとしては、これで８０％の仕上り

＜＜ポイント＞＞

１．白線検知とＰＷＭ制御を、いかに同一の

ループ（ポーリング）処理におさめるか。

２．相撲ロボットらしく、土俵の中を

探し回るような動きになれば、Ｇｏｏｄ！

マイコンロボット実習第４部

高度なセンサー検知の方法

センサー検知（ＰＡＲＴ２）

• センサーの感度調整 ⇒ タイマ（ウェイトループ）を利用した積分検知方式


検知センサーのしくみ

障害物（前面）センサー回路図

左：ＲＡ２右：ＲＡ３

左：ＲＡ０右：ＲＡ１

コンデンサ

入力ポートの電位

時間

電位

反射光なし ←|→ 反射光あり

ｺﾝﾃﾞﾝｻ保持さらに光が弱い

センサ入力の積分処理の利点

• 微小な信号を時間軸で足し合わせることで、

感度を上げたり、ノイズの影響を打ち消すことができる。

• 積分する時間を変えることで、センサの感度を調整できる。


1 ;***************************************

2 ; SAMPLE PROGRAM

3 ; source file : follow.asm

4 ; function : front sensor


6 ; date : 2002.4.1

7 ;***************************************

=== 49行目まで省略 ===

媒介変数の初期化

50 ; --- clear MOTOR ---

51 movlw B'00000000‘

52 movwf MOTOR

媒介変数 “MOTOR” の初期化

前面ＬＥＤの消灯

55 MAIN

56 ; --- Light OFF Front LED ---

57 movf PORTB, W

58 andlw B'11110011‘

59 movwf PORTB

“PORTB” を “W” へ

B’11110011’ AND “W”

“W” を “PORTB” へ

『 movf 』命令の説明

Mov F-register の略

※ mov(コピー) 命令としては無意味。

但し、Fﾚｼﾞｽﾀがゼロor 非ゼロでゼロ・フラグが変化する。

movf H‘20’, F ； 20H番地から20H番地へコピー

第１オペランド：コピー元アドレス (Source)

第２オペランド：コピー先 (Destination) ［Ｗ|Ｆ］

『 andlw B‘11110011’』命令の説明

And Literal with W の略

X X X X Ｗ X X X X

LSB MSB

１１１１ Literal ００１１


X X X X Ｗ００ X X

AND (論理積) ＝

『 movwf 』命令の説明

Move W-register to F-register の略

Wレジスタの内容をFレジスタに書き込む。

B ‘XXXX00XX’

B ‘XXXX00XX’

Wﾚｼﾞｽﾀ

Movwf PORTB を実行

B ‘XXXXXXXX’

B ‘XXXX00XX’

FﾚｼﾞｽﾀPORTB

コンデンサ放電のためのウェイト

61 call WAIT100

62 call WAIT100

63 call WAIT100

64 call WAIT100

65 call WAIT100

ＬＥＤ消灯（反射光なし）を一定時間保ち、検知なし(コンデンサ放電)状態にする

前面ＬＥＤの点灯

67 ; --- Light ON Front LED ---

68 movf PORTB, W

69 iorlw B'00001100' ; LIGHT ON Front LED


“PORTB” を “W” へ

B’00001100’ OR “W”

“W” を “PORTB” へ

『 iorlw B‘00001100’』命令の説明

Inclusive Or Literal with W の

略

X X X X Ｗ X X X X

LSB MSB

００００ Literal １１００


X X X X Ｗ１１ X X

OR (論理和) ＝

コンデンサ放電のためのウェイト

72 call WAIT10

73 call WAIT10

74 call WAIT10

75 call WAIT10

76 call WAIT10

77 call WAIT10

反射光検知による電圧降下を待つ。



80 movlw B'00000000‘

81 movwf MOTOR


PORTB(前面センサ)の読み取り

83 ; --- read EYES ---

84 movfw PORTB ; PORT B -> W

85 movwf EYES ; W -> EYES

“PORTB”(前面センサ)の値を“EYES”に格納

左目の検出有無による分岐

87 ; --- check Left EYE ---

88 movlw B'00000000' ; Left=Stop, Right=Stop

89 btfss EYES, 0

90 movlw B'00000010' ; Left=Stop, Right=Forward

91 iorwf MOTOR, F

If (Bit 0 = 0) then w = 00000010

If (Bit 0 = 1) then w = 00000000

MOTOR = MORTOR || W

右目の検出有無による分岐

93 ; --- check Right EYE ---

94 movlw B'00000000' ; Left=Stop, Right=Stop

95 btfss EYES, 1

96 movlw B'00000100' ; Left=Forward, Right=Stop

97 iorwf MOTOR, F

If (Bit 0 = 0) then w = 00000100

If (Bit 0 = 1) then w = 00000000

MOTOR = MORTOR || W

媒介変数(MOTOR)をポートBへ反映


100 movfw MOTOR ; MOTOR -> W


102

103 goto MAIN ; go to the Top of Program

MOTORの値をポートBへ書き込み、

モータを駆動する。

プログラム作成

• 相撲プログラムの作成

白線検出による土俵ワレ回避ロジック

敵検出による攻撃(押出し)ロジック

土俵を動き回って敵を探す索敵ロジック

マイコンロボット実習第５部

割込み処理

割込み処理

•割込み処理の理解と実装


割込みの種類

ソフトウェア割込み

ハードウェア割込み

CPU外部からの要因で発生

CPU内部からの要因で発生

例）割込命令、ゼロ除算、ページフォルト

『割込み』とは

何か仕事をしている最中に電話が

掛かってきました。

さて、どうしますか？

ポイント

• ２つ以上の処理を同時に実行できない。

• 割込みの原因が外部にある。 ⇒いつ、どこで割込みが発生するか分からない。

• 割込む処理を出来るだけ速やかに着手する。

• 中断した処理を確実に再開する。

割込み処理の流れ

割込み発生

戻り番地の退避

0004H番地へｼﾞｬﾝﾌﾟ

レジスタの退避

割込禁止(GIEﾋﾞｯﾄのｸﾘｱ)

割込ビットのセット

割込処理本体

割込ビットのクリア

レジスタの復帰

割込許可(GIEﾋﾞｯﾄのｾｯﾄ)

RETFIE命令

割込前の処理に復帰

割込み処理の準備

• ハードウェアが正しく結線されている

• ４番地から始まる割込み処理がある

• INTCONﾚｼﾞｽﾀのGIEﾋﾞｯﾄがＯＮである

• INTCONﾚｼﾞｽﾀの割込み要因毎の許可ﾋﾞｯﾄがＯＮである


1 ;***************************************

2 ; SAMPLE PROGRAM

3 ; source file : intrpt.asm

4 ; function : interrupt function


6 ; date : 2002.4.12

7 ;***************************************

8 === 25行目まで省略 ===

割込みベクター初期化

19 ORG H'00' ; reset vector

20 goto INIT

21

22 ORG H'04' ; interrupt vector

23 goto INTRPT

割込みが発生したときに実行する命令（へのジャンプ先）を設定する。



44 movlw B'00000000‘

45 movwf MOTOR


割り込み処理の設定

47 ; --- set interrupt ---

48 bcf INTCON, RBIF

49 bsf INTCON, RBIE

50 bsf INTCON, GIE

割り込みの設定『INTCON』割込設定のための特殊なレジスタ

メイン・ループ

52 MAIN


54 movfw MOTOR ; MOTOR -> W


56

57 goto MAIN

割り込み処理

59 INTRPT

60 ; --- push register ---

61 movwf STACK_W ; push Wreg

62 swapf STATUS, W

63 movwf STACK_S ; push STATUS reg

レジスタの退避『Wﾚｼﾞｽﾀ』と『STATUSﾚｼﾞｽﾀ』の値(内容)を

“STACK_W”と“STACK_S”に保存する。

ポートB (PORTB) を参照

65 ; --- Read Sensor Status ---

66 movf PORTB, W

割り込みが発生したことで分かることは、監視しているポート(PORTB)の値(bit)が

変化したことだけ。

媒介変数 MOTOR のビット反転

68 ; --- Change MOTOR value ---

69 movlw B'00000110‘

70 xorwf MOTOR, F

『 xorlf B‘00000110’』命令の説明

eXclusive OR Literal with F の略

００００Ｗ００００

LSB MSB

００００ Literal ０１１０


００００Ｗ０１１０

XOR (排他的論理和) ＝

『 xorlf B‘00000110’』命令の説明

eXclusive OR Literal with F の略

００００Ｗ０１１０

LSB MSB

００００ Literal ０１１０


００００Ｗ００００

XOR (排他的論理和) ＝

割込フラグのクリア

72 ; --- Clear RB Interrupt Flag ---

73 bcf INTCON, RBIF

次の割込処理(割込トリガ)を受入れるための準備

割り込み処理の後始末

75 ; --- pop register ---

76 swapf STACK_S, W

77 movwf STATUS

78 swapf STACK_W, F

79 swapf STACK_W, W

80 retfie

レジスタの復帰『Wﾚｼﾞｽﾀ』と『STATUSﾚｼﾞｽﾀ』の値(内容)を

“STACK_W”と“STACK_S”から復帰する。

割込処理実行直前の命令へ戻る

マイコンロボット実習第５部

タイマ処理

割込み処理

• タイマの使い方の理解


タイマとは

• 時間を計る周辺装置

• ＣＰＵサイクル毎にカウントアップするカウンタ

• カウンタがオーバーフローするたびに割込みを発生させることが出来る。

タイマ０

• PIC16F84に内蔵されているタイマは『タイマ０』の一個だけ

• タイマ０のサイズは8ビット ⇒数えられる数は、０～２５５２５５を超えると、オーバーフローして０に戻る

タイマの限界

• 単純にＣＰＵの命令サイクルを数えるだけだと、２．５ＭＨｚで動作する場合

タイマの（オーバーフロー）周期

＝（１／（周波数））＊４ * ﾀｲﾏｻｲｽﾞ

＝（１／（２．５＊１０６））＊４＊２５６

＝４０９．６＊１０－６ [sec] ≒ ４００ [μsec]

1

長い時間を計るためには？

• 解１：タイマのサイズを大きくする ⇒ ８ビット ⇒ １６ビット ⇒ ３２ビット回路が複雑になり、コストがかさむ

長い時間を計るためには？

• 解２：分周する複数サイクル毎にカウントアップさせる。例えば、２サイクル毎に１カウントアップ４サイクル毎に１カウントアップ ↓ ２５６サイクル毎に１カウントアップ

プリスケーラ

• OPTION_REGの 0th～2th ﾋﾞｯﾄで設定

2th 1th 0th ｽｹｰﾙ値

0 0 0 1:2

0 0 1 1:4

0 1 0 1:8

--- 途中省略 ---

1 1 1 1:256

プリスケーラによる拡張

スケール値１：２のとき

４００ [μsec] ＊２＝８００ [μsec]

スケール値１：２５６のとき

４００ [μsec] ＊２５６＝１０２４００ [μsec] ≒ １００ [msec]

その他のタイマの使い方

• 周波数カウンタＴＯＣＫＩピンに入力される信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの回数を数える。 ※信号の立ち上がり／立ち下がりどちらでカウントアップするか設定できる

信号の模式図

High

Low

時間

立ち上がり立ち下がり

ウォッチドッグ・タイマ（ＷＤＴ）

• 番犬

• システムの健全動作をチェックする

• ＷＤＴがオーバーフローするとマイコンがリセットされる

ＷＤＴの使い方

• ユーザプログラムは定期的に

ＣＬＲＷＤＴ命令を実行してＷＤＴをクリアする

• 万一、プログラムが暴走した場合は、ＣＬＲＷＤＴ命令が実行されないため、ＷＤＴがオーバーフローしてリセットが掛かる

マイコンロボット実習

Engineering

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