電子回路設計からプリント基板設計まで（4）

評価ボードのデバッグ開始です。行方不明だった、レギュレータICも無事、見つかりました。

まずは、3種類の電源、+15V,-15V,+5Vを接続し、「燃えないか？」のチェック。

燃えませんでした（笑）。

電源系がショートしているとかだったら、単に実験用電源がシャットダウンするから良いのですが（良くはないけど）、回路が間違っていたり、部品が間違っていると、モクモク～（煙）、または、チンチン～（熱）となり、いくつかの部品が壊れてしまいますので、緊張する瞬間です。

次はアナログ系のテスト、これは、アンプモジュールに供給する差動信号を作る部分です。信号発生器から微小信号を入れ、差動出力を確認します。今回の試験対象は[KHz]オーダーの信号なので、ローノイズOPアンプで差動信号を作成しています。

これも、パス。

ここまでくると、組み込みCPU(STM32F405)のソフトを作り出します。と言っても、今回は検査用の基板なので、それほど複雑なことはありません。PCからのコマンドで各種ファンクションを実行するためのファームウエアです。

開発環境はSTマイクロ社のCPUを使用していますので、”STM32CubeMX”で初期化ルーチンを作り、"SW4STM32"でソフトウエアを書いていきます。

まずは、回路図を見ながら、CubeMXでピンのアサイン。ピン名称は回路図上の信号名と同一の名前を付けています。クロック系は25[MHz]の水晶振動から内部PLLでクロック168[MHz]を作るように設定します。

IOピン以外では、二つのUSARTとI2Cを一つ使用するだけなので、これらのアサインや割り込みベクタの設定などを行います。これで、プロジェクトを保存し、初期化コードを発生させます。なんとも、便利なものです。過去のマイコン開発においては、こういった初期設定コードを書くために、分厚いマニュアルを読まなければならなかったのですが。

で、ここからソフトウエアの開発環境、SW4STM32での作業が始まります。

初期化コードをコンパイルし、エラーがないことを確認。私の場合は、main.cファイル以外に、グローバル変数や構造体などを定義したヘッダーファイルをプロジェクトに追加します。

また、USARTやSystickタイマーの割り込みハンドラをオーバーライドしていきます。で、J-TAGデバッガ（ST-LINK）を接続し、デバッグ可能かどうかをテストします。問題なくコードが書き込めて、ステップ動作が確認できればOKです。ここも緊張の一瞬です。今回は64ピンのCPU(0.5mmピッチ）ですが、半田ブリッジなどがあると（よくある）、デバッガがうまく接続できません。

これも、パス。

次は、クロック系が設定どおりなっているかを確認します。というのは、自分では外部クリスタルを使用しているつもりでも、実は、内部のCR発振器で動いていた、なんていうことも過去にはあったので。

ここでは、簡単なループ（IOピンの上げ下げ）でパルスを発生させ、おおよそ思った通りの周期となっているかを確認します。また。1[ms]周期でSystick割り込みが発生している（ハズ）なので、これも、割り込みごとにIOピン出力を反転させて1[ms]周期を確認します。

大丈夫そうでした。

この手のファームウエアではこういったテストがパスすれば、基本的に書いていく関数は、

・コマンドディスパッチ(コマンドによって処理を分岐させる）

・USART,I2Cドライバ

・ハードウエアの制御用関数(USART,I2C,ポートなどの制御）

などとなります。特に、PCからコマンドで制御する場合は、そのコマンド体系を作っていきます。私の場合は通常、固定長バイナリパケット、チェックサム試験、という感じです。USARTで受信したパケットを、パケットごとにチェックサムなどを確認し、コマンドディスパッチ関数に送ります。返信が必要なコマンドに対してはアクノーレッジパケットを送出します。

ここからは、VisualStudioでPC側の制御ソフトを作っていきます。