最近どうにも暑く、帰宅時の部屋の熱気がたまりません。外出先からエアコンをつけたい…ということで、Linux ボードの NanoPi NEO 2 を使ってさくっとリモコンサーバを作ってみました。

右側の基板で IR 送信、受信を行っています。下側の基板が NanoPi NEO 2 です。ケースはそのうち。

こんな感じのページからエアコンなどの操作ができます。

とりあえず詳細は Web サイトのほうにアップロードしましたので、よろしくおねがいします。

最近になって AVR HVS ライタを製作したので、ここで紹介します。

完成写真

いきさつ

最近 ATtiny11 という古めのチップを（大量に）入手したのですが、
この書き込みは ISP 非対応ということに、入手後になって気づきました。

2018 年現在、AVR マイコンのプログラミングインタフェースをリストにすると、おおむね以下の通りです。

以前からの品種でサポート
SPI ISP: ほとんどの品種でサポート
HVS (High Voltage Serial): 8ピン tiny13A 等, 12V 必須
HVP (High Voltage Parallel): 16ピン以上, 12V 必須

新しい品種でサポート
TPI (Tiny Programming Interface): tiny10 等
PDI (Program and Debug Interface): XMEGA系

AT90S / tiny / mega を中心に使用する限り、AVRISP のような SPI ISP 書き込みに対応した
ライタさえ持っていれば、「少数の例外を除いては」ほとんどの品種に対応できます。

ところが tiny11 は「少数の例外」にあたり、プログラミングインタフェースは HVS のみに対応しています。
HVS 対応のライタは持っていなかったので新しく作る必要に迫られました。

設計

製作にあたって下記の条件を定めました。
(1) USB で動作すること (IF, 電源共)
(2) MCU は ATmega8 を使用すること (手持ちの関係)
(3) 既存のソフトウェアを使用できること
(4) 安価であること

(1)(2) を満たすライタがネット上に公開されていればそのまま使いたかったのですが
条件に合うものが見つからなかったので、回路と FW は新たに作ることにしました。

ホスト側ソフトウェアは私が作ると中途半端な実装になりそうなので、
既存の HVS 用ソフトウェアに対応することが望ましいです。
ちょうど、neko JAVA さんが USB 対応のパラレルライタを公開されていたので、
ホスト側ソフトウェアはこれをそのまま使用できるようにします。
FW の実装は v-usb ベースですが、HVS / HVP 実装部分でソースコードを参考にさせてもらいました。

回路図:

FW ソースコード: 180219_YLE_HVS_Writer_Source
ホスト側ソフトウェア: 本文参照

動作

HVS + tiny11 で FLASH 書き込み、読み込みできることを確認済み。
HID なのでドライバは不要です。
HVP (High Voltage Parallel; 高電圧パラレル) も一応実装していますが、動作は未確認です。

動作速度は正直言って遅い（tiny11 Program + Verify で 1 分以上）です。
FW は v-usb ベースにしており USB1.1 LS なので、interrupt 通信の
ポーリング間隔の制約からオリジナルの 10 倍程度遅いと思います。
tiny11 のようなページを持たないマイコンの FLASH を書く場合、
このライタのプログラムが 1バイトあたり 3-4 個の interrupt 通信するので
ほとんどの時間を通信待ちに費やすことになります。
このへんはプログラムの変更で 3 倍ほど改善可能ですが、
「(2) 既存のソフトウェアを使用できること」なのでそのままにしています。

PIC18F2450 など USB2.0 FS 対応マイコンに移植すればもっと高速になるでしょう…。

SOP の AVR の書き込みは、写真のようなアダプタ (aliexpress で ￥600) により行っています。

PIC の開発では MPLAB X IDE を使用していますが、MPLAB は起動するだけで大量のメモリを消費することが難点です。

たとえば私の環境では 32bit PC で起動時 430MB、スクリーンショットがありませんが 64bit PC で 800M-1GB、これでは他のソフトを立ち上げているとすぐにメモリ使用量がいっぱいになってしまいます。

これは起動時に JRE がヒープ領域を確保するためであり、MPLAB の読み込む設定ファイル mplab_ide.conf を書き換えるとヒープサイズを調整できます。

ファイルのコメントによると「-J-mx」以下でヒープサイズの上限を指定するようです。
デフォルト値はインストール時の環境に依存し、32bit OS だと 「-J-Xms256m -J-Xmx512m」
サイズを小さくしすぎると動作が極端に遅くなります。
PIC18F を使用するだけなら 「-J-Xms96m -J-Xmx128m」で十分動きます。

ファイル書き換え後再起動すると、起動時のメモリ使用量は 210MB と半分近くになりました。

去年の話になりますが、3D プリンタを購入しました。
3D プリンタはこれが1台目です。

入手容易な 3D プリンタには大きく分けて XYZ 3軸型のものと Z 軸のみのデルタ型の2 種類があるようで、
デルタ型のほうがかっこいいのでこちらを選びました。
amazon にあるものから、Anycubic というメーカの Kossel Plus リニアガイドタイプを買いました。
aliexpress などにもありますが、送料を考えると amazon 購入の方が安い気がします。

こんな感じの結構大きい箱で届きます。
組み立てキットなのでマニュアルどおり組み立てます。
どうでもいい話ですが、これと本 1 冊を同じ日に注文したら、
なぜか amazon 側でまとめられて超巨大な段ボール＋大量の緩衝紙で届きました。
別配送にした方が効率よい気がするのですが。

付属のフィラメント色はランダムと説明文にありましたが、黒色のものがついていました。
変な色でなくてよかった。

組み立てていくうちに問題発生。

写真のように、ヒートヘッドの軸が折れていることに気づきました。
途中まで組んでから気づいたので、最初から折れているのか私の不注意で折ってしまったのか判断がつきません。
最初に全ての部品をチェックするべきでした。
まあ、この程度なら、瞬間接着剤でうまくつければ使えそうなので、補修してこのまま組み立て続行です。

で、ブログを編集していて気づくのですが

最初の写真を拡大すると、折れてるのがしっかり写っていますね！
輸送中に折れたものと思いますが、この箱
デリケートなヒートヘッドの梱包としては、ちょっと不十分な気がします。

組み上げると、カラーボックスの上に置けるくらいのサイズになります。
この部屋にはここしか平地がないので。

マニュアルは決して不親切ではないけど、下手な人が組み立てるとちゃんと動かないような気がします。

簡単なキャリブレーション後、Thingiverse の 3DBenchy をプリント (積層厚 0.2mm）すると、こんな感じになりました。
 

電子工作するうえで 3D プリンタの使い道はけっこうあって、
簡単に mm 単位の精度が出せるので、
たとえば基板固定用の支持具などを作れば、プラ板加工に比べてはるかに楽できます。

（以前作ったユニバーサル基板用の固定具）

ディジタル回路のクロックは重要ですが、ちょうどいい水晶発振子がなかったりするときなど、クロック N 逓倍器があると便利な場合があります。
最近は 21.48MHz (3.58MHz x6) の水晶がなく、某所で中国製の水晶発振子を購入したらぜんぜん違う周波数で（基本波から違う）困ったことがあります。
PLL を組めば N 逓倍できますが、いまさら VCO + MC4044 という組み合わせの回路は設計が面倒です。

CY2308

最近 Cypress の CY2308 (+IDT23S08) という石をたくさん手に入れました。
これはもともとクロック分配の用途に作られた IC ですが、PLL を内蔵しており、フィードバック端子が外部に出ているので、ディバイダを外付けすれば手軽なクロック逓倍回路に使えそうです。
ただし出力周波数は10-133MHz と規定がありますが、入力周波数の規定がありません。
私が使用する周波数帯はだいたい 1-30MHz なので、この用途で使えるかどうかは基準周波数と発振周波数の下限（PLL 特性で決まる）にかかってきます。

テスト回路

 
というわけでテスト回路を組んでみました。
使用したのは CY2308SC-2 なので CLK と CLK/2 が出力されます。
CY2308 の CLK/2 または CLK 出力を 74ALS161 の 1/N 分周器で分周して FBK 端子に戻しています。
FBK のデューティは 50% でなくてもいいようです。

基準周波数は TC40H000 で発振させた 3.58MHz で、その 1/2 と 1/4 も選択できるようにしています。
したがって、出力周波数は fout = (3.58 / M) x N (x 2) MHz となります。
この回路の最大周波数は分周器に依存しますが、CO – /LD 間に使った TC40H000 の伝達遅れが大きく、これをたとえば 74AS04 などにすれば CLKOUT = 80MHz 以上出せるはずです。

波形

fREF = 3.58 MHz、N=3 の CLK 出力は上図で、CH1 が CLKOUT 信号の波形を示しています（以下同じ）。この程度の REF 入力なら問題ないようです。

fREF = 1.79 MHz, N=6 の CLK 出力が上図で、fREF = 1.79 MHz はまだ大丈夫そうです。
fREF = 0.9MHz にすると CLK 出力が不安定になりました。（画像保存失敗）
よく使う 4MHz とか 6MHz のクロックなら、REF 入力にしても問題なさそうに見えます。

fREF = 1.79 MHz でどこまで出力周波数を下げられるかやってみます。

N=3 つまり fout = 5.37MHz はまだ安定しています。

N=2 つまり fout=3.58MHz では出力周波数が不安定になりました。
5.37 MHz で OK とはいえ、温度変化を考えるとやはり出力周波数はできるだけ 10MHz 以上に設定するべきでしょう。

とりあえず最初にほしかった 21.48MHz が簡単に作れるようになったので満足です。