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8月

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ARMコアで学ぶ!組込みマイコンの基礎【2日間開催】

Organizing : ソフト産業プラザTEQS

Hashtag :#ハンズオン
Registration info

Description

【前編】 2019年8月1日(木)13:00-18:00 【後編】 2019年8月8日(木)13:00-18:00

お申し込みはこちら

講座内容

IoTデバイスのプラットフォームとして ArduinoやRaspberry Piがよく用いられています。 しかし、PoC(概念検証)や少量のプロトタイプならともかく、 本格的なIoTデバイスを開発する段階になると、 省電力性やコストの問題もありarmマイコンなどの 組込みマイコンを使用した専用デバイスの開発が必要になることが多いです。

しかし、Arduinoなどの入門用デバイスに比べ、 本格的な組込みマイコンのプログラミングは、 マイコンのアーキテクチャやハードウェアの知識も必要であり、 敷居が高いのも事実です。

しかし、そこを乗り越えなければ、次の段階へ進めません。 そこで、当講座では、組込みシステムやIoTなどへの活用を念頭に置いて、 ARMマイコンの基礎知識を、実機を用いながらハンズオン形式で学びます。 なお、教材にはSTM32マイコン※を使用します。

※STM32マイコン NUCLEO-L152RE  https://www.stmcu.jp/design/hwdevelop/nucleo/51854/

<図1 使用基板 STM32-L152RE Nucleo>

【ご受講にあたって】 Arduinoのプログラミング経験、またはC言語によるプログラミング経験が必要となります。

1回目

ARMコアの基礎知識とSTM32マイコンのGPIO活用

ARMコアを内蔵したARMマイコンは、非常に多機能ですが、 その分、設定項目が多く取り扱いが大変です。 まずは、中核であるARMコアの概要を解説し、 その後に基本的な周辺機能であるGPIOの使い方を学びます。

・ARMコアの概要 ・STM32マイコンの構成  ハンズオンで使用するNUCLEO-L152REボードに搭載されている、STM32L152RE MCUの概要を説明します。 ・開発環境の説明  ハンズオンで使用する開発環境※の説明をします。

開発環境※  IAR Embedded Workbench(IAR Systems)の無償評価版(コードサイズ制限版 *期間制限なし)を使用します。 IAR Embedded Workbench

<図2 講座で使用する開発環境>

・GPIOとハードウェア 組込みマイコンを活用するには、ハードウェアの知識が必要です。 Arduinoなどの便利な環境を使用する場合は、マイコン内部のハードウェアが 極力隠ぺいされていますので、ハードウェアを意識しなくて プログラミングができてしまいます。

しかし、その分、マイコンの機能や性能を100%活かすことができない場合も多々あります。 マイコンを活用にするには、ハードウェアを含めたARMマイコンのアーキテクチャを理解し、 適切な設定を行うことが不可欠です。

GPIOをひとつとっても、ハードウェアを意識したプログラムによる設定が必要となります。 図3は、STM32マイコンの標準的なGPIOの構成です。

FET(電界効果トランジスタ)や電気抵抗などの電子回路がありますが、 ソフトウェアのコマンドにより、これらのハードウェアが切り替わります。

そのため、接続先の電子回路に合わせて、入力モードならプルアップオン、 プルダウンオンなどの設定、出力モードなら、プッシュプル、 オープンドレインなどの設定を適切に記述する必要があります。

ディジタルデザインテクノロジ-No14  P.35から引用 <図3 GPIOの構成>

講座では、GPIOのハードウェアと、 ソフトウェアによる設定方法を解説し、組込みマイコンの定番である 「LEDチカチカ」と押しボタンスイッチからの入力を実習します。 また、時間があれば、GPIOを使用した電子工作を行います。

■1日目

  • 1.マイコンとは?   制御用マイコンの構成
  • 2.マイコンのアーキテクチャ   ARM
  • 3.STM32マイコンのアーキテクチャ
  • 4・開発環境の説明と準備 (ハンズオン)   サンプルプログラムのコンパイルとマイコンへの書き込み
  • 5.STM32マイコンのGPIOの解説
  • 6.GPIOからの出力とLEDチカチカ (ハンズオン)
  • 7.GPIOからの入力とスイッチ入力 (ハンズオン)
  • 8.GPIOを使用した電子工作(時間があれば実施) (ハンズオン)

2回目

割込み処理と周辺機能 2回目では、組込みマイコン活用に欠かせない、割込み処理をハンズオンを交えながら学習します。

・ループによるポーリング処理から、割り込み処理へ リアルタイム応答性や省電力性が要求される組込みシステムやIoTデバイスの開発においては、 Arduinoなどの、roop()関数内に、コードを記述する方法ではなく、 割込みを使用した、イベント駆動の「ぶつ切れ」のプログラミング方法が良く使われます。 極端な話、高い省電力性が要求されるシステムのプログラムでは、 main()関数は省電力モードへの移行命令以外何も無く、すべての処理は割込み処理関数内で記述する手法もあります。 このように、プログラミングの考え方も、ループ処理から割り込み処理ベースへ変えていく必要があります。 これらを、独学で学ぶのは大変です。そこで、まずは、座学で基礎知識を身に着け、 ハンズオンでSTM32マイコンの割込みを使用したプログラミングの体験を行います。 また、時間があれば、割込みと、systickタイマー、GPIOを使用した電子工作を行います。

・STM32マイコン周辺概要  STM32マイコンには数多くの周辺機能がありますが、多機能であるが故、限られた時間内で説明するには、無理があります。  そこで、STM32マイコン周辺機能の概要について説明します。

■2日目

  • 1.割込みとは?
  • 2.STM32の割り込み概要
  • 3.systickタイマーの概要
  • 4.割り込みを使用したプログラミング (ハンズオン)
  • 5.STM32の周辺機能の概要
  • 6.STM32の省電力機能の概要
  • 7.割込みをプログラミングを使用した電子工作(時間があれば実施) (ハンズオン)

目標

ARMマイコン(STM32)の構成を理解する。 STM32のGPIOを活用できる。 STM32マイコンの割り込みを理解する。

対象者

そろそろArduinoからステップアップしたい方 本格的なIoTデバイス、マイコン応用システムの開発をお考え方 社内システム担当者、新規事業担当者 ハードウェアビジネスの起業家、個人事業主 ページの先頭へ戻る

講師

久保幸夫

トライアングルエレクトロニクス 代表 久保幸夫氏

IoTや組み込みシステム、ネットワーク系の技術教育、執筆、講師活動を行う。 テックスでは、Raspberry Pi やIoT関連の講師を担当。(下記参考)

『話題の小型パソコン基板Raspberry Piで電子工作入門〜イメディオ電子工作部』 https://teqs.jp/report/140827.php

IoTシステム構築実習講座 〜さくらのIoT PlatformでArduinoマイコンをクラウド接続〜 https://teqs.jp/report/170201.php

講師のSTM32マイコン関連の著書

ディジタル・デザイン・テクノロジ No.14  2012年7月 http://www.kumikomi.net/digital-design/contents/0014.php マイコンでハードウェア制御 超入門 LED点滅からセンサ読み取りとモータ駆動まで!!

他  日経ネットワーク、電気と工事、電子工作マガジンなどで 記事を担当する。

講座形式

PC実習型(ハンズオン)

※筆記用具をお持ちください

お申し込みはこちら

発表者

久保幸夫 氏 ( トライアングルエレクトロニクス ) 久保幸夫 氏 ( トライアングルエレクトロニクス )

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ソフト産業プラザTEQS(旧:イメディオ)

ソフト産業プラザTEQS(旧:イメディオ) published ARMコアで学ぶ!組込みマイコンの基礎【2日間開催】.

07/11/2019 12:40

ARMコアで学ぶ!組込みマイコンの基礎【2日間開催】 を公開しました!

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TEQS

IT,WEB,IoT,デジタルファブリケーションセミナーや勉強会開催!

Number of events 58

Members 37

Ended

2019/08/01(Thu)

13:00
18:00

Registration Period
2019/07/01(Mon) 00:00 〜
2019/07/31(Wed) 00:00

Location

TEQS(旧・イメディオ 大阪南港ATC/トレードセンター前駅直結)

大阪市住之江区南港北2-1-10(ATCビルITM棟 6階)