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有償betaテスター向け情報となります。

概要 anchor.png

本製品は独立した2つのブラシ付DCモータ用ブリッジ回路を搭載したモータアンプです。
モータドライバの他に10本のGPIO端子とUSB・RS-485の2種類のI/Fを装備していますので、様々なホストとのコミュニケーションをサポートします。

C言語によるプログラミングが必要になりますが、フリーの開発環境であるGCC Developer Liteで開発を行う事ができます。また、リアルタイムオペレーティングシステムとしてFreeROTSを採用していますので、複数の処理を同時にこなすシステムが構成できます。

:idea:使用方法によっては人や財産を失う恐れがある可能性があります。本ドキュメントを熟読し、危険性の理解と運用方法を順守してください。
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仕様 anchor.png

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同梱内容 anchor.png

品名数量備考
CAP MODULE1個E152
UD41個E166
I/O EXPANDER1個E167
コネクタキット1式EHR-4 x1
SEH-00x x4
XT60 x1
ストロングゴールドコネクター x1
PHR-12 x1
PHR-16 x1
SPH-002T-P0.5S x30
ケーブル1本I/O EXPANDER用200mmクロスケーブル

※microUSBケーブルは付属しません

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基本仕様 anchor.png

品番BTA030beta
PCBリビジョンCAP MODULEE152
UD4E166
I/O EXPANDERE167
外形寸法CAP MODULE39x16x45mm
UD461x40x10.5mm
I/O EXPANDER58x18x12.8mm
動作温度範囲-10~+60℃ 結露無きこと
重量CAP MODULExxg
UD4xxg
I/O EXPANDERxxg
MPUNXP LPC824M201JHI33E
(フラッシュROM:32k, RAM:8kbyte)
UD4アナログ入力入力電圧範囲0~3.3V
入力インピーダンス0.1MΩ
UD4デジタル入出力デジタル入力Lowレベル検出電圧範囲-0.5~1.5V
デジタル入力Highレベル検出電圧範囲1.5~5.5V
シンク・ソース電流最大40mA
デジタル出力High電圧2.9~3.3V
デジタル出力Low電圧0~0.4V
I/O EXPANDERデジタル入出力デジタル入力Lowレベル検出電圧範囲-0.5~1.5V
デジタル入力Highレベル検出電圧範囲3.5~5.5V
シンク・ソース電流最大25mA
デジタル出力High電圧4.5~5.0V
デジタル出力Low電圧0~0.2V
UD4モータドライバ回路構成NchパワーMOSFETによるHブリッジ
チャネル数2
象限数4
入力DC3~DC24V
絶対最大定格電圧:DC85V
出力定格電流50A
FET 最大定格電流:300A パルス電流:1200A
許容損失電力375W @25℃
MPU及びセンサ電源入力DC8~24V
絶対最大定格電圧:DC75V
出力DC5V 7A(最大)
HMIUD4リセット用プッシュスイッチ x1
LED x2
I/O EXPANDERリセット用プッシュスイッチ x1
ロータリディップスイッチ x1
プッシュスイッチ x2
コネクタ等CAP MODULE2-Φ3.5mmランド
UD4USBデバイス: microBx1
I2C: B6B-PH-SM4-TB x1
GPIO: B12B-PH-SM4-TB x1
Dynamixel I/F: JST B4B-EH x2
モータ用電源: 2-Φ4.2mmランド
モータ出力: ベタランド x4
I/O EXPANDERI2C: S6B-PH-SM4-TB x1
GPIO: S15B-PH-SM4-TB x1
環境配慮鉛フリー半田・RoHS対応

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内部簡略ブロック anchor.png

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全ての電源においてGNDは内部で接続されています。

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外観・レイアウト・回路図 anchor.png

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CAP MODULE anchor.png

UD4のモータ用電源のデカップリングコンデンサとして一次側に挿入して使用します。

SIDEBOTTOM
E152_SIDE.png
E152_BTM.png
3D pdf
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UD4 anchor.png

モータドライバ本体です。

TOPBOTTOM
E166beta_TOP.png
E166beta_BOTTOM.png
SIDE
E166beta_SIDE.png
3D pdf
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I/O EXPANDER anchor.png

I2C経由でUD4にHMIを追加すると同時に10chのGPIOを増設します。

TOPBOTTOM
E167beta_TOP.png
E167beta_BTM.png
SIDE
E167beta_SIDE.png
3D pdf
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各機能詳細 anchor.png

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E166_CN1 anchor.png
:idea:microUSBケーブルは同梱されませんので、市販のUSB[micro-B]<->USB[A]ケーブルを別途購入の上利用下さい。
E166_CN1.png
  • USB-microB
  • PC(ホスト)と本ボード上のMPU間のUSBによる通信用
  • USBバスパワーでの動作は不可
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E166_CN2, E166_CN3 anchor.png
:idea:電源の逆接続は電源回路の即時破壊・全損扱いとなる。
E166_CN2_CN3.png
  • RS-458 I/F
    RS485_IF.png
  • 電源と通信用信号ラインが接続
    Pats NameJST Parts Number
    基板用ヘッダーB4B-EH
    ハウジングEHR-4
    ターミナルSEH-00x
    B4B-EH.png
    端子番号信号名
    1GND
    2VDD
    3RS-485 D+
    4RS-485 D-
  • Dynamixel I/Fに準拠したコネクタで、RS-485によるシリアル通信及び5Vロジック・3.3Vロジック・12Vゲートドライバ用の一次電源
  • ③④ピン間にはプログラムによってON/OFFできる120Ωのターミネータを装備
  • RS-485の物理的な最大データレートは20Mbps
  • RS-485による通信を行わない場合は③④ピンは未接続にしておく
  • 入力定格電圧:DC8~24V(リプルなき事)
  • 入力絶対最大定格:DC75V
  • ①ピン(GND)はボード内全て(ロジックおよびモータ電源)において共通
  • 本端子から供給される電源によりボード内で使用されるDC5V電源とDC3.3Vが作られ、更にCN5,CN6端子から5V出力がなされる
  • 電圧変動が大きいアプリケーションの場合は、CN4とは別の電源から供給する事
  • CN5とCN6、及びボード内で使用されるDC5V電源の総電流が7Aを超えてはならない。
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E166_CN4 anchor.png
:idea:電源の逆接続はブリッジ回路の即時破壊・全損扱いとなる。
E166_CN4.png
  • モータ用電源
  • KOストロングゴールドコネクターは未装着状態で出荷
    ManufacturerParts Number
    KOPROPONo.05022
  • 図左より順に ①:+(モータ電源), ②:-(GND) の端子割り当て
  • 入力定格電圧:DC3~24V
  • 入力絶対最大定格:DC85V
  • ②ピン(GND)はボード内全て(ロジックおよびモータ電源)において共通
  • 本端子から供給される電源がHブリッジ回路に供給されM1ないしM2端子を介して負荷へと供給される
  • 高負荷かつ電圧変動が過大な場合は、CN2,CN3に供給する電源と共通にすることは避ける事
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E166_CN5 anchor.png
E166_CN5.png
  • I2C接続による拡張機能付加用コネクタ
  • I2Cは5Vのみ
    ManufacturerParts Number
    JSTB6B-PH-SM4-TB
  • 電源とリセット及びI2Cバスが接続
    No.端子名称I/O
    1GND-
    2RESETI/O
    3SCLI/O
    4SDAI/O
    55VO
    6GND-
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E166_CN6 anchor.png
E166_CN6.png
  • UD4に搭載されるMPUのGPIOに10Ωの直列抵抗を介して接続
  • 全GPIOはアナログ入力兼用
  • 2mmピッチ基板対ケーブルコネクタ
    ManufacturerParts Number
    JSTB12B-PH-SM4-TB
  • 電源と各GPIOが接続
    No.端子名称I/O
    1GPIO0(PIO0_7/ADC0)I/O
    2GPIO1(PIO0_6/ADC1)I/O
    3GPIO2(PIO0_14/ADC2)I/O
    4GPIO3(PIO0_23/ADC3)I/O
    5GPIO4(PIO0_22/ADC4)I/O
    6GPIO5(PIO0_21/ADC5)I/O
    7GPIO6(PIO0_20/ADC6)I/O
    8GPIO7(PIO0_19/ADC7)I/O
    9GPIO8(PIO0_18/ADC8)I/O
    10GPIO9(PIO0_17/ADC9)I/O
    115VO
    12GND-
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E166_M1 anchor.png
E166_M1.png
  • 負荷接続用端子
  • 図右から順に ①:M1_A, ②:M1_B
:idea:UD4の基板エッジの切り込みを介して表裏に装備されたFETの端子に直結。静電防止対策を行った上でリード線などの半田付けを行う事
M1_A及びM1_Bのランド近傍にある異なる信号のランドには絶対に接触させてはならない
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E166_M2 anchor.png
E166_M2.png
  • 負荷接続用端子
  • 図右から順に ①:M2_A, ②:M2_B
:idea:UD4の基板エッジの切り込みを介して表裏に装備されたFETの端子に直結。静電防止対策を行った上でリード線などの半田付けを行う事
M2_A及びM2_Bのランド近傍にある異なる信号のランドには絶対に接触させてはならない
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E166_PB1 anchor.png
E166_LED1_LED2_PB1.png
  • 押下でMPUをハードリセットし、ブートローダを起動する
    なおユーザープログラムが書き込まれていればユーザープログラムが実行され、書き込まれていなければブートローダはコマンドモードに移行する
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E166_LED1 anchor.png
  • 色:緑
  • ブートローダ内でコンソール入力があるとフラッシュ
  • アプリケーションにてプログラマブルに点灯・消灯
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E166_LED2 anchor.png
  • 色:緑
  • アプリケーションにてプログラマブルに点灯・消灯
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E167_CN1 anchor.png
E167_CN1.png
  • 上図の左端が1版端子
  • UD4のCN5に接続
  • I2Cは5Vのみ
  • 2mmピッチ基板対ケーブルコネクタ
    ManufacturerParts Number
    JSTS6B-PH-SM4-TB
  • 電源とリセット及びI2Cバスが接続
    No.端子名称I/O
    1GNDI
    25VI
    3SDAI/O
    4SCLI/O
    5RESETI/O
    6GNDI
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E167_CN2 anchor.png
E167_CN2.png
  • 上図の左端が1番端子
  • 2mmピッチ基板対ケーブルコネクタ
    ManufacturerParts Number
    JSTS15B-PH-SM4-TB
  • 電源とPCAL6416AのP0_0~7, P1_0~1の各ポートがJ1~10のSIG端子に接続
    No.端子名称
    15V
    2P0_0
    3P0_1
    4P0_2
    5P0_3
    6P0_4
    7GND
    85V
    9P0_5
    10P0_6
    11P0_7
    12P0_0
    13P0_1
    14GND
    15GND
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E167_PB1 anchor.png
E167_PB1_PB2_PB3_DIP1.png
  • 押下でUD4のMPUをハードリセットすると同時にPCAL6416Aをリセットする
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E167_DIP1 anchor.png
  • PCAL6416AのP1_4~7がロータリディップスイッチの各ビットに接続
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E167_PB2 anchor.png
  • 押下でPCAL6416AのP1_3がGNDに短絡
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E167_PB3 anchor.png
  • 押下でPCAL6416AのP1_2がGNDに短絡
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各機能の詳細 anchor.png

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MPU及びセンサ電源 anchor.png

CN2もしくはCN3に電源を印可すると、UD4内の3.3V・5V・12Vの各電源が生成されます。
ユーザプログラムが既に書き込まれていれば、自動的に実行が開始されます。

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モータ用電源 anchor.png

モータの逆起電力などにより電圧の変動が起こりますが、その際に半導体の絶対最大定格を超えると容易に破壊します。付属のデカップリングコンデンサは必ず電源に対して並列に挿入してください。
MPU及びセンサ電源を供給せずにモータ用電源のみを供給してもモータが勝手に動く事はありませんが、その状態が長時間維持される事は想定していません。両電源ともほぼ同時に印可するようにして下さい。

なお、MPU及びセンサ電源のみが供給されモータを駆動するプログラムが既に実行されている場合、その状態で後からモータ用電源を供給してもゲートドライバは活性化しません。
両電源が供給された状態になってからゲートドライバへイネーブルを発行する必要があります。

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USB anchor.png

PCのUSBバスパワーはUD4の電源として供給されません。MPU電源を供給した状態でPCと接続する事で初めてUSBシリアル変換チップが活性化します。

USB(CN1)はUSBシリアル変換ICにつながっており、PCと接続するとFTDI社のデバイスドライバが要求されます。デバイスドライバはこちらのページを参考にインストールしてください。
PCには仮想シリアルポートとしてCOMポートが追加されます。

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RS-485 anchor.png

RS-485 I/F(CN2,CN3)はDynamixel Xシリーズと電気的に互換性を持っています。ユーザプログラムによってDynamixelプロトコルのホストにもクライアントにも使用でき、単純なコンソールとしても機能させることができます。
なお、RS-485 I/Fによるブートローダのコマンドモードはサポートしません。

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ブートローダ anchor.png

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使用方法 anchor.png

UD4に予め書き込まれているブートローダによりUSBを経由してシリアル通信を行い、PCからユーザプログラムの転送や諸設定を行う事ができます。
PCにインストールしたSIMPLE TERMでUSBシリアル変換が提供する仮想COMポートを開き、ブートローダのコマンドモードに入ると、次のメッセージが表示されます。

LPC82x BL1.3
>

この状態で'?'を入力すると、使用できるコマンドの一覧が表示されます。

>?
LPC82x BL1.3
w:write e:erase d:dump g:go
>
  • w (UPLOAD)
    UD4用にコンパイルされたユーザプログラムをフラッシュROMに転送する。ダウンロードして実行できるファイルは、GCC Developer LiteにてUD4向けにコンパイルされたバイナリファイルのみ。
  • e (ERASE)
    ブートローダ本体を除くユーザプログラムエリアに書き込まれたデータを完全消去する。一度消去したデータは復活させる事はできない。
  • g (BOOT)
    フラッシュROMに転送されたユーザプログラムへ実行を遷移する。ユーザプログラム領域が消去されていると実行されない。
  • d (DUMP)
    MPUのメモリを16進数でダンプする。

なお、ユーザプログラムが書き込まれている場合は、電源投入直後にユーザプログラムが実行されるため、ブートローダのコマンドモードにはなりません。
再度ユーザプログラムの転送や消去といった操作を行う場合は、SIMPLE TERM上で「!」を押したままPB1を押してリセットして下さい。ブートローダはコマンドモードへ遷移します。

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プログラムの開発環境 anchor.png

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GCC Developer Lite anchor.png

GCC Developer Liteの詳細についてはこちらで紹介していますが、UD4では公式版ではないものを使用します。

  • GDL2.6.0.55_LPC824.exe
    141,702,727 byte
    MD5sum:afb5a7db7c7a32c2d516f4f1556f661d
    改訂履歴:
    GCCDevLでマウスホイール操作を行った時にエラーが表示されるのを抑止
    LPC82xのブートコードにディスパッチルーチンを追加できるよう修正
  • GDL2.6.0.54_LPC824.exe
    141,702,529 byte
    MD5sum:45840863a134cf6926eb5d934e5a38c6
    改訂履歴:
    FreeRTOSの一部コンフィギュレーションを追加
    GCCDevl及びSTERMのコンポーネント更新に伴う再構築

本来であればインストーラーを用いて必要なファイルを自動的にインストールするものですが、ここではGCC Developer Liteがインストールされた状態をそのままzip形式で圧縮し自己解凍ファイルにしたものを提供します。
他のバージョンのGCC Developer Liteを使用している場合は、上書きコピー等はしないよう注意して下さい。
ダウンロードしたフィルを実行すると、「C:\Program Files」もしくは「C:\Program Files (x86)」フォルダの配下に展開されます。
既に別のバージョンを使用している場合は、ダウンロードしたファイルを予めアーカイバで展開しておき、ルートフォルダ名をBestTech2等に変更するなどしてから、「C:\Program Files」もしくは「C:\Program Files (x86)」フォルダの配下に移動します。
また、ショートカット等は作成されませんので、展開先の「C:\Program Files\BestTech\GCC Developer Lite\GCCDevL.exe」へのショートカットをデスクトップ等に作っておくと良いでしょう。

なお、最新のノートンインターネットセキュリティーにてスキャン済みですが、相当量のバイナリファイルが他社のアンチウィルスで排除される可能性があります。正常に動作しない場合はアンチウィルスにて必要なファイルが削除されていると思われます。

更に、インストーラーを用いていない弊害がいくつか生じるため、初回のみ以下の手順を踏んで下さい。

  1. GCCDevL.exeを実行し、Languageメニューを開き、japaneseを選択。
  2. GCCDevL.exeを一端終了。
  3. GCCDevL.exeを実行

UD4をサポートするのはGCC Developer Lite Version2.6.0.55以降となります。

[Upload]

UD4で使用される主要なコンポーネントを簡単に紹介します。

  • GCC Developer Lite

    ソースプログラムを編集するためのテキストエディタとその他のツールを起動するためのランチャ機能を有する。

  • SIMPLE TERM

    汎用シリアルターミナル。簡易的なTELNETクライアントとしても機能する。
    USB等で提供されるCOMポートの動的な検出と、COMポートを使用する弊社ツールとの排他制御機能を持つ。

  • ARMGCC

    ARMコア向けC/C++言語向けのコンパイラ。できる限り最新のパッチを適用しているため、時に互換性を失う。

  • ターゲットファイル

    MPUの内蔵ペリフェラルを定義したヘッダファイルやUARTを簡便に使うためのAPI、GDBにてデバッグする際に使用する初期化ファイル、シリーズ毎に異なるメモリマップを定義したリンカスクリプトファイル、スタートアップルーチンを含む。基本的にコンパイル済みライブラリとしてソースとリンクして使用する。

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ターゲットファイル anchor.png

GCC Developer LiteではUD4用の設定を1種類備えています。

[Upload]

以下にUD4に対応した設定リストの一覧とその設定における機能を紹介します。

  • LPC824 EXTRA (TERM, FREERTOS, EXTRA)

    NXP LPC824用のペリフェラルライブラリとFreeRTOSを提供。

    ビルドするとブートローダにてMPUのフラッシュROMへ転送するための.bin(バイナリ)ファイルが作られる。
    ビルドが成功すると、STERM.exe(SIMPLE TERM)が起動する。

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SIMPLE TERMとブートローダ anchor.png

ブートローダはUD4のUSBを使用してユーザーログラムの書き換えや諸々の操作を行う事ができます。
ブートローダを使用して動作するプログラムが構成できる設定リストは以下の通りで、これ以外の設定リストで構成されたプログラムをブートローダで転送しても正常に動作しないまでか、ボードが破損する可能性があります。

  • LPC824 EXTRA (TERM, FREERTOS, EXTRA)

SIMPLE TERMからCOMポートを選択(COMポート番号はPCの環境によって変わるが、デバイス名に「USB Serial Port」が表示されたポートを選択)しオープンする事で、SIMPLE TERMからUD4のブートローダの各種コマンドが使用できる様になります。その他の設定は以下の通りです。

Baudrate:115200bps
Databits:8
Stopbits:1
Parity:Non
Flow Control:Non
Protocol:Xmodem
[Upload]

なお、UD4にユーザプログラムが既に書き込まれている場合は、電源投入直後にそのユーザプログラムが自動的に実行されてしまいますので、その際はSIMPLE TERM上で'!'キーを押しっぱなしにしながらPB1を押して下さい。

先の設定リストでソースプログラムをコンパイルし成功するとSTERM.exe(SIMPLE TERM)が自動起動されます。COMポート以外に関しては、以下の条件で起動します。

  • 既にSIMPLE TERMが実行中であれば2重に起動しない。
  • ボーレートや転送プロトコルは要求される設定が自動的になされる。
  • コンパイル済み.binファイルの情報が渡る(ステータスバーにて確認可)。
  • ユーザプログラムを転送する際の手順を記述したスクリプトファイルが使用できる様になる。
[Upload]

UD4のブートローダがコマンドモードであれば、SIMPLE TERMのメニューから「スクリプト実行[STERM_LPC82x]」をクリックするだけで、転送するファイルを手動で選択する事無く転送にかかる処理と実行までが全て自動的に行われます。

[Upload]

本機能により、手動で間違ったファイルを選択して転送してしまったり、転送不可能な状態で転送をしてしまうといったミスを軽減する事ができます。

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UD4向けターゲットファイル及びライブラリ anchor.png

GCC Developer Liteでは1つのソースプログラムのみを対象とするため、機能別にソースを分割して編集やコンパイルするといった使い方はできません(完全にできないという訳でもありません)。だからと言って全ての機能を一つのソースに記述する事は、プログラムの見通しが悪くなりバグの温床になりかねません。
そこで、複数のソースに分割する事無くある程度のソースプログラムサイズでコーディングするために、頻繁に使用されるであろう一部の機能が専用のライブラリとして提供されます。
GCC Developer Liteを標準的な環境のPCへインストールすると、「C:\Program Files\BestTech\GCC Developer Lite\TARGET」フォルダに必要なファイルがコピーされます。必要に応じて本フォルダを参照できますし、ユーザがソースを修正しライブラリを再構築する事も可能です。

UD4は複数のライブラリを組み合わせて使用するため、実体はかなり複雑になっています。

  • LPC82xライブラリ
    LPC82xシリーズ共通の内蔵ペリフェラルを簡便に扱う為のライブラリ。主にLPCOpenとシリアル通信、ブートコードを含む。
  • LPC82x追加ライブラリ
    LPC82xシリーズ用のよく使われるペリフェラルのラッパーライブラリ。主にI2C,FLASH,DELAY,SPI,ADC,DXLIB,DX2LIBを含む。
  • cortex-M0用FREERTOS
    Cortex-M0+用に予めビルドされたリアルタイムオペレーティングシステムFreeRTOS

なお、本UD4β向けの専用ライブラリはライブラリファイルとして提供するのでは無く、全て「ud4.h」というヘッダファイルとしてサンプルプログラムに同梱しました。
よって、コンパイル時のオプションに影響されてその都度挙動が変わる可能性があります。
未完成ですがこちらにAPIの詳細を記載しています。

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サンプルプログラム anchor.png

以下よりダウンロードし展開して利用してください。詳細はコメントを参考に読み解いてください。

  • UD4用サンプルプログラム Ver0.5 (2018/8/25)
    • 更新履歴
      GPIOのマクロ定義を追加
      モータへ指令は変数を介す様にし、別タスクでランプ的にデューティを更新する様に変更
  • UD4用サンプルプログラム Ver0.4 (2018/8/22)
    UD4BETA_SMPL0.4.zip
    • 更新履歴
      不用意に_GPIO?の選言を使ってしまっていたのでビットシフトに修正
      PS2用ゲームパッドを使ったサンプルプログラムの動作確認終了
  • UD4用サンプルプログラム Ver0.3 (2018/8/20)
    UD4BETA_SMPL0.3.zip
    • 更新履歴
      GPIOの割り当てが実態と合っていなかったので全て修正
      最新GCC Developer Liteに合わせてサンプルを微修正(UD4_Initは不要になった)
      自立型のスタートストップルールに合わせて開始条件を修正
      DX(2)LIBを使ったプログラムの動作を確認
      将来追加するPS2用ゲームパッドの取り込みひな形を作成
  • UD4用サンプルプログラム Ver0.2 (2018/8/14)
    UD4BETA_SMPL0.2.zip
    • 更新履歴
      v0.1は案の定実機で動かないものが多かったので大幅に修正
      UD4_WAITはDelay_msからFreeRTOSのvTaskDelayに変更
      I/O EXPANDER関連ルーチンがマルチタスク環境で壊れるのでセマフォを追加
      モータのPWM周波数変更がうまく機能しないのでしばらくは使用しない
      受信機のパルス測定はニュートラル値と上下限値だけを測定してフラッシュに記憶し、変換ルーチン側で不感帯を引数として設ける事としたためUD3時代と少々扱いが異なる
  • UD4用サンプルプログラム Ver0.1 (2018/8/13)
    UD4BETA_SMPL0.1.zip
    • 更新履歴
      βリリース
      とりあえずUD3時代のサンプルを元にある程度コンパイルが通る事だけを確認
      動作するか否かは別問題

なお、ARMGCCそのものがSJISに対応していないため、コメント等に日本語を使用するとコンパイルエラーが発生する場合があります。サンプルプログラムは日本語のコメントを使用していますが、全てUTF8のエンコードにしているためそれに起因するエラーが発生しません。
GCC Developer Liteにて自身で新規で作成したプログラムは必ずSJISで生成されるため、編集中にGCC Developer Liteのステータスバーに表示される「SJIS(CR+LR)」をマウスで右クリックし、ポップアップメニューのリストから「UFT8」を選んでからソースプログラムを保存して下さい。「UFT8」になってさえいれば全角日本語のコメントによるコンパイルエラーは発生しません。

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相撲ロボット向けサンプルについて anchor.png

いきなりフルパワーで暴走すると危険ですので、いくつかのサンプルでは以下のマクロで最終段の出力を抑えています。

#define POWERGAIN (30)  // 出力を調整するためのゲイン 0~100%で指定
#define MOTOR_INC (10)  // モータへのデューティ指令の増分 1~1000‰で指定

パワーが上がらなのはバッテリやモータの問題ではありませんので、必要に応じてPOWERGAINの値を1~100の範囲で変更し、再度コンパイルし直してください。
また、モータの応答が遅いのは1msあたりの増分をMOTOR_INCの値で制限しているためですので、1~1000の範囲で調整してください。

相撲ロボット向けサンプルプログラムが想定している周辺機器の接続イメージは以下の通りです。

ud4_sumou_periphera.png

各コネクタの詳細を以下に示します。

CN2,CN3
MPU及びセンサ用の一次電源。供給電圧は8V以上を必要とする。
CN1
PCとUD4をUSBケーブルで接続して通信を行う。プログラムのダウンロードを行ったら外しておく。
CN4
モータ用の一次電源。電源ラインにヒューズを挿入する事を推奨。
CN6-10 (GPIO9)
左前土俵検出を目的としたセンサを接続。ここではBTE007 IRPXセンサを想定し、5Vの電源供給も含め3線を接続する。
CN6-9 (GPIO8)
右前土俵検出を目的としたセンサを接続。ここではBTE007 IRPXセンサを想定し、5Vの電源供給も含め3線を接続する。
CN6-8 (GPIO7)
左前ないし左にいる相手検出を目的としたセンサを接続。ここではBTE023B 800mmIRリフレクタ を想定し、5Vの電源供給も含め3線を接続する。
CN6-7 (GPIO6)
前方にいる相手検出を目的としたセンサを接続。ここではBTE023B 800mmIRリフレクタ を想定し、5Vの電源供給も含め3線を接続する。
CN6-6 (GPIO5)
右前ないし右にいる相手検出を目的としたセンサを接続。ここではBTE023B 800mmIRリフレクタ を想定し、5Vの電源供給も含め3線を接続する。
CN6-5 (GPIO4)
START/STOP信号(LOWの入力停止,HIGHTの入力で開始を想定)
CN6-3 (GPIO2)
ラジコン用受信器のCH1。右側のモータ(M1)のパワー及び回転方向を指令する信号が供給される前提。
CN6-2 (GPIO1)
ラジコン用受信器のCH2。左側のモータ(M2)のパワー及び回転方向を指令する信号が供給される前提。
CN6-1 (GPIO0)
ラジコン用受信器のCH3。
M1
左側に配した車輪を駆動するモータを接続。プラスのデューティーを指令すると後退する方向に回転する前提。
M2
右側に配した車輪を駆動するモータを接続。プラスのデューティーを指令すると前進する方向に回転する前提。
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基本操作フロー anchor.png

個々の詳細に関してはサンプルプログラム内のコメントを参照していただくとして、プログラムをコンパイルしてUD4に転送して実行させるまでの基本的なフローは以下となります。

  1. GCC Developer Liteで任意のソースをコンパイラオプションで「 LPC824 EXTRA (TERM, FREERTOS, EXTRA)」を選択してコンパイル。
  2. コンパイル成功と同時にSIMPLE TERMの起動を促すダイアログボックスが表示されるので「OK」をクリックする。SIMPLE TERMは二重に起動する事はない。
  3. 電源を供給したUD4とPCをUSBケーブルで接続する。
  4. SIMPLE TERMのポートを適宜設定しポートを開き、スクリプト実行をクリックし転送待機状態になったらPB1を押して放す。
  5. 転送中のプログレスバーが100%になれば転送は完了し、転送スクリプトの処理が終了する。
  6. SIMPLE TERM上で「g」を送信すると転送したプログラムに実行が遷移する。
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注意事項 anchor.png

:idea:下記に記載された事項以外にも、経験を踏まえた危険回避方策を講じる事。
安全に配慮しない場合は人命や財産を失う恐れがある。
また従わない場合は保証対象外となる。
  • 知識と認識がある場合を除き、MPU及びセンサ用電源とモータ用電源は同じソースから供給しない事。
  • 付属の電源コネクタは必要に応じて利用の事。またパワーラインの線材は使用環境に応じた物を任意に選定の事。
  • 最低限付属のデカップリングコンデンサは装備する事。また計算上の容量が不足する場合は別途任意の容量のコンデンサを装備する事。
  • 電流をシンクできない直流電源装置等をモータ用電源として使用しない事。状況によっては逆起電力によって見かけ上の電源電圧が上昇し、半導体の耐圧を超える場合がある。
  • ノイズが大きいモータを使用する場合は、対策を十分に施す事。アークが飛ぶ程の高インダクタンスなモータの使用は推奨しない。また、そういったモータへ定格を超える電源を印加する事は絶対にしてはならない。
  • モータへの急激な指令値更新は行わない事。特に急反転等を行うとモータ電源として仕様以下の電圧を印可していても逆起電力やノイズが過大になり、それによって半導体の耐圧を超える場合がある。
  • 最悪なケースではFETがショート状態の故障モードに陥るため、その際にバッテリ等が超過放電にならないよう最終的に電流を遮断するためのヒューズ等を電源ラインに挿入しておく事。
  • 運転中以外はバッテリは全て取り外す事。
  • FETの許容損失電力を考慮し、場合によっては冷措置を講じる事。
  • コネクタに対して不用意に導電性の物と接触させてはならない。
  • 移動台車等を構成した際にUSBケーブルを接続したまま使用しない事。
  • ラジコン用のプロポをUD4に近づけると正常な動作を得られなくなる。少なくとも数メートル以上離す事。
  • 基板BOTTOMの露出パッドはいかなる場合も短絡してはならない。
  • タスクを複数起動すると1つのタスクの実行時間が延びる。動作時間を優先する場合は、実行タスク数を制限すること。
  • 本製品にかかるいかなる損害が生じても、本製品の単価を超える保障は行わない。

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Last-modified: 2018-08-25 (Sat) 22:32:25 (JST) (327d)