BTE098B DXMIO with IMU :: Besttechnology

DXMIOの特徴 ^[2]

• Dynamixel互換I/F及び通信プロトコル対応
• デジタル入出力・アナログ電圧計測・アナログ電圧出力・PWM出力・パルス数カウンタ・パルス幅計測をサポート
• 任意のプログラムを組み込む事により、様々な処理を実現可能
• 9軸IMU搭載
• OSにFreeRTOS^[3]を採用
• 超小型

概要 ^[4]

DXMIOはNXP社^[5]製LPC845^[6](cortex-M0+コア)を搭載し、Dynamixel互換I/Fを装備した汎用マイコンボードです。
IMUについては前バージョンのDXMIO^[7]ではBNO055を採用していたのに対し、本バージョンではBNO085を採用しています。

Dynamixelで構成された装置にセンサ等を追加装備する場合、DXMIOを中継すれば同一のネットワーク上にフィードバック系を設ける事ができます。
基本機能はサンプルプログラムとして提供されるので、それらを参考に独自にプログラムを作成すれば機能拡張できるでしょう。

仕様 ^[8]

同梱内容 ^[9]

基本仕様 ^[10]

外観・レイアウト ^[11]

top	bottom
[12]	[13]
3D pdf[14]

E097C_LAYOUT.pdf^[15]

回路図 ^[16]

E097C_SCH.pdf^[17]

※2025/11以降のロットではX1・C16・C17が実装済

各機能詳細 ^[18]

CN1 ^[19]

• 2.54mmピッチ14ピン
• ランド穴径 0.9mm
• 1pin(GND),2pin(5.0V)端子間から外部へDC5Vの電源供給可。
• 各GPIOは基本DC3.3Vロジックレベルで、デジタルI/Oに構成されている間は5Vトレラント対応、アナログ入力に構成されている間は5Vトレラント非対応
• 端子名

  No.	端子名称 (MPU)	No.	端子名称 (MPU)
  1	GND	14	GPIO5(PIO0_21/ADC5)
  2	5.0V	13	GPIO6(PIO0_20/ADC6)
  3	GPIO4(PIO0_22/ADC4)	12	GPIO7(PIO0_19/ADC7)
  4	GPIO3(PIO0_23/ADC3)	11	GPIO8(PIO0_18/ADC8)
  5	GPIO2(PIO0_14/ADC2)	10	GPIO9(PIO0_17/ADC9)
  6	GPIO1(PIO0_6/ADC1)	9	GPIO10(PIO0_13/ADC10)
  7	GPIO0(PIO0_7/ADC0)	8	GPIO11(PIO0_4/ADC11)

CN2 ^[20]

• 1.27mmピッチ5ピンランド
• MPUのSWD端子に接続

  No.	端子名称
  1	3.3V
  2	GND
  3	SWDIO
  4	SWCLK
  5	RESET

CN3 ^[21]

• TTL I/F
  
• 電源と通信用信号ラインが接続

  Pats Name	JST Parts Number
  基板用ヘッダー	B3B-EH, B3B-EH-A[22]
  ハウジング	EHR-3[22]
  ターミナル	SEH-00x[22]

  

  端子番号	信号名
  1	GND
  2	VDD
  3	TTL Signal

• Dynamixel I/Fに準拠したコネクタで、TTLによるシリアル通信及びDXMIOへの電源供給を行う
• ③ピンは220kΩの抵抗で5Vへプルアップ済
• 物理的な最大データレートは10Mbps
• ①ピン(GND)および②ピン(VDD)はそれぞれボード内全て共通
• MPUとはCN4のRS-485 I/FとOR接続

CN4 ^[23]

• RS-485 I/F
  
• 電源と通信用信号ラインが接続

  Pats Name	JST Parts Number
  基板用ヘッダー	B4B-EH, B4B-EH-A[22]
  ハウジング	EHR-4[22]
  ターミナル	SEH-00x[22]

  

  端子番号	信号名
  1	GND
  2	VDD
  3	RS-485 D+
  4	RS-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DXMIOへの電源供給を行う
• 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
• 物理的な最大データレートは20Mbps
• ①ピン(GND)および②ピン(VDD)はそれぞれボード内全て共通
• MPUとはCN3のTTL I/FとOR接続

LED1 ^[24]

• 赤色LED
• 3.3Vの生成と共に点灯

LED2 ^[25]

• 青色LED
• アプリケーションにてプログラマブルに点灯・消灯
• 電流制限抵抗を介してMPUのGPIOへシンク接続

PB1 ^[26]

• プッシュスイッチ
• 無操作でMPUのRESET端子を解放
• 押下でMPUのRESET端子をLOW

U7 ^[27]

• CEVA社BNO085^[28] 9軸(3軸加速度計・3軸磁力計・3軸ジャイロスコープ)IMU
• 32.768kHz外部クロック装備
• ボード裏面中央に配置
• PS0・PS1・NRST・I²CバスのみがMPUと接続

各機能の詳細 ^[29]

CN1 ^[30]

5V電源とMPUの一部の端子が接続されています。ADCの他に入出力端子として構成したり、端子割り当てが自由なペリフェラルの機能を任意の端子に割り当てて使用する事ができます。

5V電源は外部機器へ供給する電源として使用できますが、400mAを上限とする電流制限が設定されています。
またボードそのもののサイズが小さい事もあり、電力消費量が大きくなるとそれなりの熱を持ちます。CN1に装着するピンヘッダを介して別の基板へ熱を逃がしたり、ボードそのものを放熱処置する事も考慮して下さい。

CN2 ^[31]

LPC-Link2^[32]等を用いてMPUを直接デバッグするためのランドです。
出荷時にMPUのFLASH ROMにブートローダーを書き込む際に使用する事のみを想定しているため、コネクタは実装していません。

CN3, CN4 ^[33]

ボードへの電源供給と通信を担います。
両コネクタの電源は並列に接続されています。
MPUより送信を行うとどちらからも同時にデータが送出され、MPUからの送信が完全に完了すると受信待機となり、いずれか一方からのデータを受信するという運用となります。

クロック源 ^[34]

MPUに内蔵されるFRO(Free Running Oscillator)をシステムクロックとして使用する前提のライブラリを提供しています。
ライブラリはコアのクロックを30MHzに設定し、シリアル通信のみ他の装置との通信速度を一致させる必要から分周比を適宜設定した上で32MHzのクロックを供給する設定を行います。
FROは動作温度範囲内で±1％の精度となりますが、シリアル通信であればこの精度でも概ね支障はありません。しかしながら数分程度で秒オーダーの誤差が生じる精度のため、高精度な時間測定を要求するアプリケーションの場合は、提供されるライブラリを改修して外部クロック(X1)を活性化する必要があります。

ブートローダー ^[35]

MPUに予め書き込まれているブートローダによって、RS-485 I/FないしTTL I/Fを経由して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。
通信環境を整えた上で後述のSIMPLE TERMを使って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。

LPC84x BL1.0
>

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。

>?
LPC84x BL1.0
w:write e:erase d:dump g:go
>

• w (UPLOAD)
  DXMIO用にコンパイルされたユーザプログラムをXMODEMプロトコルを使用してフラッシュROMに転送する。転送して実行できるファイルはスタートアドレスが0x00000c00にオフセット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状態で電源を投入するとユーザプログラムが即実行されるため、ブートローダのコマンドモードには遷移しません。
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上でキーボードの「!」キーを押したままPB1を押すか電源を再投入した後に「!」キー放せばブートローダはコマンドモードへ遷移します。

プログラムの開発環境 ^[36]

GCC Developer Lite ^[37]

GCC Developer Liteの詳細についてはこちら^[38]で紹介しています。「基本パック」と「ARMパック」をダウンロード^[39]してインストールしてください。なおARMパックインストールの際に表示されるコンポーネントの選択画面では「LPC84xでのみ使用」を選択してください。

また後述のサンプルコードに含まれるPC用のC言語やpythonのテストコードを実行するには、追加で「WIN64パック」をインストールします。

LPC845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^[40]

  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^[41]

  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^[42]

  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。

• CoFlash^[43]

  CMSIS-DAPに対応したICEを使用してFLASH ROMへ任意のプログラムを直接書き込むツール。

• 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。

LPC84x向けターゲットファイル及びライブラリ ^[44]

GCC Developer Lite^[38]では1つのソースプログラムのみを対象として編集する機能を持つため、機能別にソースを分割して編集したりコンパイルするといった使い方はできません。
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を完結させるために、一部の機能をコンパイル済みライブラリとして提供しています。
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、場合によってはユーザ自身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。

結果的にLPC84xは複数のライブラリを組み合わせて使用する事になるため、実体はかなり複雑になります。

• LPC84xライブラリ
  LPC84x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^[45]とシリアル通信、端子割り当て、ブートコードを含む。
• LPC84x追加ライブラリ
  LPC84x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DELAY,FLASH,I2C,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^[3]。
• サーボ用ライブラリ
  Dynamixelの他に、KONDO製 B3MシリーズとKRSシリーズ向けの通信用ライブラリ。クライアントとホストに対応。

サンプルコードとコンパイル済みファイルの転送及びと実行 ^[46]

以下のリンクにZIP形式の圧縮ファイルにしたファイルが置いてあります。アーカイバ等にて適宜解凍して使用して下さい。
ソースファイル(srcフォルダ)と一緒にコンパイル済みのbinファイル(binフォルダ)、GCC Developer Liteをインストールせずともコンパイル済みのbinファイルが転送できるWindows向け各種ツール等が同梱されています。出荷時に「smpl19(dxclient_imu)_V2.bin」が書き込まれていますが、統合環境なしに簡易的にコンパイル済みのバイナリファイルを転送して試すには以下の手順を踏んで下さい。

1. DXHUB^[47]等にDXMIOを接続し、PCとDXMIO間で通信できる環境を整える
2. DXMIOへの電源供給を断つ
3. 同梱の.\tools\sterm\conf.cmdを実行するとDXMIOへコンパイル済みのbinファイルを転送するための設定がなされたSIMPLE TERM(STERM.exe)が起動する
4. 起動したSTERMのファイルメニュー→プロパティをクリックし、Connect toのドロップダウンリストから任意のCOMポート番号を選択してOKボタンを押す
5. STERMの通信メニュー→ポートオープンをクリックし該当ポートを開いておく
6. binフォルダ内の任意のbinファイルをSTERMのターミナルウィンドウ上へドロップダウンする
7. STERMの転送メニュー→スクリプト実行をクリックすると10秒の転送タイムアウト画面が表示されるので、タイムアウトする前にDXMIOへ電源を供給する
8. 正常であれば即転送が開始され、転送が完了すれば転送したプログラムの実行が励起される

• 2025/12/4
  
  • 初回リリース
    
    https://www.besttechnology.co.jp/downloa​d/E097C_SMPL1.0.zip^[48]

• 2023/2
  
  • Beta版

サンプルコードのコンパイルから転送及び実行 ^[49]

サンプルコードに含まれるbinファイルとSIMPLE TERMだけで一通りの動作確認はできますが、GCC Developer Liteを使ってソースファイルからコンパイルする手順は以下の通りです。

1. サンプルコードの参照とコンパイル条件の設定
   GCC Developer Liteを起動し、任意のサンプルコードを開きます。
   ^[50]
   初めて開いたサンプルコードの場合は、コンパイルするための条件を設定する必要があります。まずメニューのツール(T)→コンパイルオプション(O)...をクリックします。
   
   表示されたコンパイルオプションダイアログボックスの設定リストから「LPC845 EXTRA (TERM, FREERTOS, EXTRA)」を選択してOKボタンを押せばコンパイル条件の設定は完了です。
   
   なお既に諸設定がなされた上でコンパイルした事のあるサンプルコードを開くと、次のダイアログボックスが表示されます。OKを押すと先にコンパイルした条件が読み出されますので、その場合はコンパイル条件を改めて設定する必要はありません。
2. コンパイル
   
   ^[51]
   メニューのコンパイル(C)→ビルド(B)もしくは「F9」キーを押すとコンパイル処理がなされ、正常であればウィンドウ下段にメモリ領域とコンパイル成功のメッセージが表示され多後に、STERM.exeを起動するかを問い合わせるダイアログボックスが表示されます。通常はそのままOKボタンを押し、SIMPLE TERM(STERM.exe)を起動させます。
   ^[52]
3. 転送の準備
   コンパイルしたファイルをDXMIOに転送するためには次の図のような構成でPCとDXMIO間を接続します。ここでは電源のON/OFFが容易にできたり部品点数が少なくて済む事からDXHUB^[47]を使用していますが、DXSharingBoard^[53]やUSB2RS485 dongle^[54]、USB2RSTTL dongle^[55]、USB2DXIF dongle^[56]、USB2DXIF^[57]といった装置を使用しても構いません。
   ^[58]
   DXHUBをPCに接続するとWindowsのデバイス一覧にCOMポートが追加されます。SIMPLE TERMからその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)したらオープンしDXMIOに電源を供給する事で、SIMPLE TERMからDXMIO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。SIMPLE TERMのCOMポートの選択はファイル(F)メニュー→プロパティ(P)...をクリックし、表示されるダイアログボックスのConnect to'から該当のCOMポート番号を選択してからOKボタンを押します。
   
   COMポートの設定が終わったら通信(C)メニュー→ポートオープン(C)をクリックしてポートを開きます。
4. DXMIOのブートローダをコマンドモードに変更
   予めDXMIOにユーザプログラムが書き込まれている場合は、電源投入直後にそのユーザプログラムが自動的に実行されます。その際はSIMPLE TERM上でキーボードの「!」キー押しながらDXMIOの電源を入れ直す事でブートローダがコマンドモードに遷移します。
   [Upload]
   ターミナルウィンドウ上にブートローダのバージョンが表示されたら、DXMIOはコマンド-モードに遷移しています。
5. 転送と実行
   DXMIOがブートローダのコマンドモードで待機している状態であれば、SIMPLE TERMのメニューから「スクリプト実行[STERM_LPC84x]」をクリックします。
   [Upload]
   転送中はステータスバーに進捗が表示され、転送が完了するとDXMIOからOKの応答が返りターミナルウィンドウに表示されます。
   
   この状態でキーボードの「g」を押すと転送したプログラムに実行が遷移します。

なおARMGCCそのものがSJISに対応していないため、コメント等に全角文字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UTF-8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文字のコメントによるコンパイルエラーは発生しません。

なおGCC Developer LiteとARMパックがインストール済みであれば、わざわざGCC Developer Liteを起動せずともsrcフォルダに同梱される「makebin.cmd」を実行する事で全サンプルソースをコンパイルしbinファイルが再構築されます。
お試し下さい。

基本サンプルコード ^[59]

smpl1~smpl13ではボード上のLEDやTTL/RS-485 I/Fを使ったシリアル通信、CN1を使用した入出力を一通り試食できます。その中で使用しているライブラリ等の概要を紹介します。

LPCOpen ^[60]

LPCOpen^[61]はNXP社より提供されるペリフェラル用のライブラリです。しかしLPC84xシリーズは見捨てられたまま開発が止まっているようで、今後はメンテナンスされない可能性が高いと思われます。
とは言えリソースはLPCOpen前提であつらえたリソースが蓄積されているので、LPC82x用のものをモディファイしてLPC84x向けに構成し直したものを同梱しています。

ペリフェラルのクロックソース ^[62]

初期状態において大抵のペリフェラルはクロックソースが選択されていないため、そのままペリフェラルの初期化を行っても動作しません。提供するライブラリにおいてもクロックソースは別途行うものとしていますので、ペリフェラルを初期化する前にクロックを選択しています。なおUSART0に限り「e097c_def.h」内のResetExceptionDispatch_Tail関数(main関数へジャンプする直前にスタートアップルーチンから呼ばれる)で予めクロックソースを選択しています。

#include <chip.h>

// FRG0のソースとしてsys_pll0_clk(60MHz)を選択
LPC_SYSCON->FRG0MULT = 35;
LPC_SYSCON->FRG0DIV = 39;
LPC_SYSCON->FRG0CLKSEL = SYSCON_FRGCLKSRC_PLL;
// USART0のクロックソースとしてFRG0を選択
LPC_SYSCON->UART0CLKSEL = SYSCON_FLEXCOMMCLKSELSRC_FRG0;

端子機能 ^[63]

LPC8xxシリーズはペリフェラルの機能を任意の端子に自由に割り当てる事ができます。CN1にはMPUのGPIOのうちADCが割り当てられている端子を配置しています。

DXMIOでは端子番号のマクロと最低限の端子初期化用の構造体が「e097c_def.h」に定義してあり、自身のソースにインクルードしてコンパイルすればResetExceptionDispatch_Tail関数が呼び出されCN1を除くボード内の回路に接続されている端子の初期化が行われます。

#include <piocfg.h>

// 端子機能設定配列
static const TPin E097C_pins[] = {
  { _LED2,      PIO_TYPE_OUTPUT_1, 0,                  PIO_MODE_DEFAULT }, // P0_24      O

  { _TXD0,      PIO_TYPE_MOVABLE,  SWM_U0_TXD_O,       PIO_MODE_DEFAULT }, // USART0 TXD O
  { _RXD0,      PIO_TYPE_MOVABLE,  SWM_U0_RXD_I,       PIO_MODE_PULLUP  }, // USART0 RXD I
  { _RTS0,      PIO_TYPE_MOVABLE,  SWM_U0_RTS_O,       PIO_MODE_DEFAULT }, // USART0 RTS O
  { _TERM,      PIO_TYPE_OUTPUT_1, 0,                  PIO_MODE_DEFAULT }, // P0_16      O

  { _SCL0,      PIO_TYPE_FIXED,    SWM_FIXED_I2C0_SCL, PIO_MODE_DEFAULT }, // I2C0 SCL
  { _SDA0,      PIO_TYPE_FIXED,    SWM_FIXED_I2C0_SDA, PIO_MODE_DEFAULT }, // I2C0 SDA


  { _BNO085_NRST, PIO_TYPE_OUTPUT_1, 0,                PIO_MODE_DEFAULT },
  { _BNO085_PS0,  PIO_TYPE_OUTPUT_0, 0,                PIO_MODE_DEFAULT },
  { _BNO085_PS1,  PIO_TYPE_OUTPUT_0, 0,                PIO_MODE_DEFAULT },


  { _BOARD_REV, PIO_TYPE_INPUT,    0,                  PIO_MODE_PULLUP  }, // P0_1       I
};

LED2は「e097c_def.h」に宣言されているSetLEDとToggleLED関数を使用してプログラマブルに明滅できます。

void ToggleLED (void);
void SetLED (bool On);

USART ^[64]

弊社では何をするにもUSART(UART)ありきなため、本MPUにおいてもライブラリとして基本的な送受信ルーチンをポーリング・割り込み・DMAの3パターンで用意しています。

#include <us.h>

用意される関数はUSARTの初期化・1バイトないし複数バイトの送受信・簡易書式文字列送信・送受信バッファ内のデータ数確認といったところで、どのパターンであってもポートであっても同様のフォーマットとなります。

// USART0 ポーリング版
// 初期化
uint32_t usart0_init (uint32_t clk, uint32_t baudrate, uint8_t us_param, uint8_t *txbuf, uint16_t txl, uint8_t *rxbuf, uint16_t rxl);
// ボーレート変更
uint32_t usart0_setbaudrate (uint32_t clk, uint32_t baudrate);
// 送信バッファ内データ数
uint16_t usart0_tx_buff (void);
// 受信バッファ内データ数
uint16_t usart0_rx_buff (void);
// 送信データ一掃
void usart0_tx_purge (void);
// 送信データ一掃
void usart0_rx_purge (void);
// 1文字(1バイト)送信
void usart0_putc (char ch);
// 文字列(ヌル終端文字列)送信
void usart0_puts (const char *s);
// 複数バイト送信
int usart0_putsb (const uint8_t *c, int len);
// 1文字(1バイト)受信
char usart0_getc (void);
// 文字列(LF/CR終端)受信
uint16_t usart0_gets (char *s, int len);
// 書式文字列送信
int usart0_printf (const char *fmt, ...);
// 書式指定文字列受信
int usart0_scanf (const char *fmt, ...);

なおCN3とCN4は電気的には半二重通信ですが、USARTとしては全二重で動作しています。そのためプログラムや運用方法によって半二重である事を意識しないとコンフリクトが発生します。
またRS-485 I/Fのターミネーターは「e097c_def.h」に宣言されているSetTerminator関数を使用してプログラマブルにON/OFFできます。

void SetTerminator (bool On);

IMU ^[65]

BNO085はMPUとI²Cで通信する前提で接続され、スレーブアドレスは0x4Aに固定されています。
SH2 Sensorhub driver^[66]を使用してアクセスしますが、それらの詳細な情報が無いと運用は困難です。また「e097c_imu.h」ではSH2が要求するプラットホーム依存の低位ルーチン(主にI2Cバスアクセスルーチン)が納められています。

なおサンプルコードではBNO085の加速度計・ジャイロスコープ・地磁気センサの動的キャリブレーションをsh2_setCalConfig APIにより有効にしています。BNO085のデータにある通りに適切なモーションで動かす事により、キャリブレーションの精度を最大限に引き出す事ができます。
さらにsh2_setDcdAutoSave APIによってキャリブレーションデータが自動保存されるように設定しています。

FreeRTOS ^[67]

最低限必要と思われる機能だけを活性化した上でライブラリ化しています。詳細はFreeRTOS^[3]のサイトを参照いただくとして、DXMIOではFreeRTOSありきのサンプルコードが提供されます。

Dynamixelプロトコル向けサンプルコード ^[68]

以下は最新のサンプルコードを前提に記述されています。

Dynamixelホスト ^[69]

DXMIO自身を他のDynamixelのホストとして使用する場合は、提供されるライブラリを使う事で簡便に通信が行えます(smpl14~smpl16)。DXMIOをホストとするとPC等に比べて物理的なサイズを格段に小さくできますが、メモリや処理能力には限りがありますので過大な期待は禁物です。
PC版と同等のDXLIB^[70]やDX2LIB^[71]が提供されますが、ライブラリのリンク時の都合により追加APIのプレフィクスが少々異なります。詳細はdxlib.hやdx2lib.hを参照して下さい。
以下に接続例を紹介しますが、クライアントとなるDynamixelと同じI/FにDXMIOが接続されているならばどの位置に配置して構いません。またDXMIOへファームウェアを転送するためにはPC用のI/Fが必要になります。

^[72]

Dynamixelクライアント ^[73]

DXMIOをクライアントとして使用する場合の通信処理はライブラリとして提供され、ユーザは独自のコントロールテーブルや様々な処理の組み込みに専念できます。
以下に接続例を紹介しますが、DXMIOはDXHUBに直接でもDynamixelと数珠つなぎでもどのように接続しても構いません。

^[74]

smpl18はほぼ最小構成のコントロールテーブルと通信の確認を行うのに最低限必要な機能のみを実装、smpl19は各端子機能の割り当て・GPIOとしての入出力・PWM出力・アナログ電圧測定・IMUのデータ取得といった機能を網羅しています。

なおDynamixelクライアントライブラリでは不揮発メモリの扱いがDynamixelシリーズのそれと異なり、不揮発領域とあるアイテムを書き換えたとしても、電源を再投入すると書き換える前の値に戻ります。これは不用意な書き換えによる不慮の事態を軽減するためです。不揮発領域に書き込んだ値を次回起動時にも反映させるには、コントロールテーブル中のWriteNVMに1を書き込む事で行います。またWriteNVMのコントロールテーブル上のアドレスはライブラリ内で固定されています。

以下はsmpl19によって提供される機能の詳細です。

Dynamixel通信プロトコル ^[75]

Dynamixelシリーズには2種類のプロトコルがあります。

• DYNAMIXEL Communiation Protocol 1.0^[76]
  Dynamixel AX,DX,RX,MXシリーズと共通のプロトコル
• DYNAMIXEL Communiation Protocol 2.0^[77]
  Dynamixel X,PRO,Yシリーズと共通のプロトコル

プログラム中のマクロを書き換えて再度コンパイルすれば、選択したプロトコルに対応したバイナリファイルが生成されます。

Dynamixel Protocol V1コントロールテーブル ^[78]

Dynamixelシリーズと共通する情報はコントロールテーブル上の先頭の5バイトのみで、それ以外のアドレスには互換性がありません。
複数バイトにまたがるアイテムはリトルエンディアンでストアされます。
なおIMUの個々のデータが浮動小数点提供される都合から、メモリがかなり逼迫しています。これ以上の領域を確保するとアプリケーションが起動しなくなるでしょう。

Model Number ^[79]

本製品のモデルナンバーです。ホストはこの値で製品の種類を判別します。

Version of Firmware ^[80]

搭載されたマイコンに書き込まれたファームウェアのバージョンです。

ID ^[81]

ネットワーク上の個体を特定する固有の番号です。同一ネットワークに同じIDを持ったデバイスが存在してはなりません。
デフォルトは200です。

Baudrate ^[82]

デバイスの通信速度を決める分周値で、デフォルトは1(1M[bps])です。通信速度は次式で導かれます。

Baudrate[bps]=2000000 / (value + 1)

主なBaudrateは以下の通りです。

※ホストとのボーレートの誤差は±2%以下が要求されます。

WriteNVM ^[83]

1を書き込むとコントロールテーブルのNVMとあるアイテムの値を保存します。パワーサイクル毎に保存された値がアイテムの初期値となります。

LED ^[84]

1を書き込むとLED1が点灯します。

Terminator ^[85]

RS-485 I/FのターミネーターをON/OFFします。
RS-485 I/Fには何も接続せずにTTL I/Fのみを使用する場合は、RS-485 I/Fのハイインピーダンス状態を回避するために1を設定して下さい。

Pin Config 0~11 ^[86]

GPIO0~11の各端子の機能を設定します。
デフォルトはデジタル入力(0:DIN)です。

• 0:DIN
  デジタル入力
  INレジスタに入力値がストアされる
  
  
• 1:DIN(PU)
  デジタル入力(数十~数百kΩ程度の内蔵プルアップ抵抗ON)
  INレジスタに入力値がストアされる
• 2:DIN(PD)
  デジタル入力(数十~数百kΩ程度の内蔵プルダウン抵抗ON)
  INレジスタに入力値がストアされる
• 3:DOUT
  プッシュプルデジタル出力
  OUTレジスタの値が出力される
  
• 4:DOUT(OC)
  オープンコレクタデジタル出力
  OUTレジスタの値が出力される
  
• 5:AIN
  アナログ計測
  ADVレジスタに測定値がストアされる
  
• 6~11:PWM0~5
  PWM出力
  PWM Frequencyレジスタの周波数でPWM Dutyレジスタで指定されたデューティー比でパルス出力する
• 12~15:MPW0~3
  パルス幅計測
  Captureレジスタに測定値がストアされる
  ※実装はペンディング
• 16~19:MPC0~4
  パルスカウント
  Captureレジスタに測定値がストアされる
  ※実装はペンディング
• 20:AOUT
  アナログ電圧出力
  DAVレジスタの値が出力される
  ※GPIO9限定
• 21:UFUNC
  ユーザ定義
  本設定以外の機能を割り当てる際に設定

PWM Frequency ^[87]

PWM出力時の周波数を設定します。

Frequency [Hz] = Value * 1

PWM Duty 0~5 ^[88]

PWM出力時の各端子のデューティー比を設定します。

Duty [%] = Value * 100 [%] / 65535

Capture 0~5 ^[89]

GPIOにMPWないしMPC機能を割り当てた際に、計測値を保持します。
逐次任意の値で初期化する事ができます。

※現時点で機能しません

OUT ^[90]

GPIOにデジタル出力機能を割り当てた際に、レジスタの該当ビットに設定した値をGPIOから出力します。

IN ^[91]

GPIOにデジタル入力機能を割り当てた際に、GPIOに入力された信号がレジスタに反映されます。

ADV 0~11 ^[92]

GPIOにアナログ入力機能を割り当てた際に、GPIOに入力された電圧を12bitの分解能で計測します。

Input [V] = 3.3[V] * Value / 4095

なお入力インピーダンスが低いため、チャンネル間の影響を受けやすくなっています。影響を軽減させるには入力バッファを介して接続するか、プログラムを修正して使用するチャネルそのものを制限する等の処置を講じる必要があります。

DAV ^[93]

GPIOにアナログ出力機能を割り当てた際に、GPIOから指定された10bitの分解能で電圧を出力します。

Output [V] = 3.3[V] * Value / 1023

Accelerometer, Gyroscope Calibrated, Magnetic Field Calibrated, Linear Acceleration, Rotation Vector, Gravity, Temperature ^[94]

BNO085から得られる測定値で、温度を除き32bitの浮動小数点となります。

• Accelerometer (0x01)
  重力を含むデバイスの加速度。デバイスの総加速度は、X軸、Y軸、Z軸の加速度のベクトル和。単位はm/s²。
• Gyroscope Calibrated (0x02)
  ドリフト補正済み回転速度。単位はrad/s。
• Magnetic Field Calibrated (0x03)
  モジュール本体から発生する磁場と外界の磁場の影響を補正した地磁気場。ベクトルは地球磁場の偏角および方位に整合。単位はuT。
• Linear Acceleration (0x04)
  重力を差し引いたデバイスの加速度。単位はm/s²。
• Rotation Vector (0x05)
  デバイスの向き。回転ベクトルの形式はクォータニオン、方位精度推定値の単位はrad。
• Gravity (0x06)
  デバイスの座標系における重力。単位はm/s²。
• Temperature
  周囲温度。単位はdegC、16ビット整数。

USER 0~4 ^[95]

任意の自作タスクとコントロールテーブル間のI/Fです。使い道は自由です。

Dynamixel Protocol V2コントロールテーブル ^[96]

V1に対して冒頭のアイテムが若干異なっている程度です。
複数バイトにまたがるアイテムはリトルエンディアンでストアされます。

Baudrate ^[97]

デバイスの通信速度で、デフォルトは1(1M[bps])です。
設定可能なBaudrateは以下の通りです。

※ホストとのボーレートの誤差は±2%以下が要求されます。

PC用モニタツール・デモコード ^[98]

.\tools\dxl\guiと.\tools\dxl\cuiフォルダにはDXMIOにsmpl19(プロトコルV2)のファームウェアが書き込まれている前提で動作確認するためのホスト用プログラムが含まれています。
まずguiフォルダにはDXMIOのコントロールテーブルをセル上で確認しながら設定したりモニタするWindows用ツールDXCONFが同梱されています。DXCONFを起動したらポートやボーレートを適宜選択し、画面左側でマウスを右クリックしProtocolにV2を選択し使ってください。

cuiフォルダにはC/C++/pythonによるデモコードが同梱されています。GCC Developer LiteとWIN64パックがインストールされている前提でコンパイルや実行するための*.cmdファイルが用意されています。基本的に必要な情報はソース(*.c/*.cpp/*.py)に記述されていますので、適当なテキストエディタで編集した上で*.cmdを実行してコンパイルないし動かしてみて下さい。

注意事項 ^[99]

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。

• 基板上の露出パッドはいかなる場合も短絡してはならない。
• 電源の逆接続保護および熱制限保護を備えているが、過度な期待をしない事。
• 複数のタスクを起動すると、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事。
• Dynamixelクライアント通信ライブラリは高速応答性に主眼を置いていない。
• BNO085は強い衝撃が加わるとIMUの値がジャンプするため、DXMIOを固定する際は衝撃吸収材等を用いて外部からの振動等が基板へ直接伝わらない措置を講じる事。
• 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。