マイコンプログラミングとか、黙って Arduino やっとけハゲという感じではあるんだけど、Arduino の言語がどうも好きになれなくて使ってない。CっぽいけどCじゃない、でもC、みたいなのがなんとなく嫌だなと感じてる。それは置いておいても Arduino は素晴しいと思います。

Arduino も AVR を使っているし、結局 Arduino 頑張ろうとすると AVR のスペックを理解する必要があるので、じゃあ AVR でいいか、という感じになる (安いし)。

Arduino は、開発環境も含めたエコシステムが魅力で、そこがすごくいいと思うけど、自分みたいに CUI で vim で書いて Makefile でコンパイルして書きこんで gdb でデバッグするみたいのが好きな人間だと、少し魅力が薄れてしまうように思う。

IDE はあればあるで便利で良いんだけど、Makefile と gdb を使ってやっていれば、マイコンプログラミング以外のときにもその知識が生かせて嬉しいと思う (IDEの操作の知識はほかに生かせない)

浮動小数点演算を使ったとき、-lm を付けないとバイナリサイズが巨大化する問題がある。-lm をつけない場合、デフォルトの (libgccの?) 浮動小数点関数がリンクされるけど、avr 用には高効率なものが libm に実装されている。libgcc だと 3k -> libm だと 1k ぐらいのインパクトがあるので必ず libm を使うようにしたい。

とはいえ、ちゃんと理解してないと libm にリンクされない……

結論からいうと以下じゃないとだめだった。

$(COMPILE) -o main.elf $(OBJECTS) -lm

以下のようだとうまくいかない。

$(COMPILE) -lm -o main.elf $(OBJECTS)
$(COMPILE) -o main.elf -lm $(OBJECTS)

というのも、リンカは、引数を順番に読みこんで、読み込み中のファイルに今までで未定義のシンボルがあったとき、それを解決する、という挙動をするらしい (なんとなく逆に、先に定義して解決していくもんだと思ってた)。

なので、先に -lm を指定しても、その時点では未定義のシンボルが何もないので何の意味もない。

gcc のオプションに -v (verbose) を渡すと、最終的に ld (collect2) に渡される引数がわかる。

うまくいく場合は main.o -lm -lgcc -lc -lgcc というふうになってる。main.o で使ってるシンボルが -lm で解決されて、あとまだ足りないのは -lgcc とかで解決される。-lgcc が2回出てくるのは、-lc が -lgcc を使ってるからかな。よくわかんない。

割込みかけるように設定しているにも関わらず、それに対する処理を書いていないと、sei() を呼んだあと、割込みが発生するときに落ちてリセットがかかる。

sei() が呼ばれるまでは問題ないので、コメントアウトでデバッグしていると超ハマる。

USB-シリアルポートアダプタ (RS-232C) は前に買っていたけど、RS-232C は正負 -12~+12 で1/0を表現うるので、マイコンのロジックレベル(0 or VCC)とは違っていて、そのままではマイコンと接続できない。

調べてみると、RS232トランシーバー (ドライバ) ICというのがあって、それを使えば簡単にレベル変換できることがわかった。有名なのは MAX232 というやつみたいだけど、ほぼ同じインターフェイス(ピンアサイン)でビットレートや電源電圧が違うやつがいろいろとあるみたいだ。

今回は ICL3232CPZ という 3.3V〜5V で動いて、なおかつ外付け部品が 0.1uF 5個だけというのを選んで作った。

繋いで以下のような、ボーレート 19200 で吐き出すコードを書いてみた (チップは ATTiny2313、レジスタ名がチップによって違うので、チップ変えるとそのままでは動かない)

#include <avr/io.h>
#include <string.h>
#include <util/delay.h>

#define clear_bit(v, bit) v &= ~(1 << bit)
#define set_bit(v, bit)   v |=  (1 << bit)

static inline void uart_putchar(char c) {
	loop_until_bit_is_set(UCSRA, UDRE);
	UDR = c;
}

static inline void uart_puts(char* string) {
	unsigned int len = strlen(string);
	unsigned int i;

	for (i = 0; i < len; i++) {
		uart_putchar(string[i]);
	}

	uart_putchar('\r');
	uart_putchar('\n');
}

void usart_init(unsigned short baudrate) {
	unsigned int d = ((F_CPU + (baudrate * 8L)) / (baudrate * 16L) - 1);
	UBRRL = d;
	UBRRH = d >> 8;

	UCSRB =
		(1<<RXCIE) | // RX Complete Interrupt Enable
		(1<<TXCIE) | // TX Complete Interrupt Enable
		(0<<UDRIE) | // USART Data Register Empty Interrupt Enable
		(1<<RXEN)  | // Receiver Enable
		(1<<TXEN)  | // Transmitter Enable
		(0<<UCSZ2) | // Character Size
		(0<<RXB8)  | // Receive Data Bit 8
		(0<<TXB8)  ; // Transmit Data Bit 8

	UCSRC =
		(0<<UMSEL)            | // USART Mode Select: 0=Asynchronous Operation, 1=Synchronous Operation
		(0<<UPM1)|(0<<UPM0)   | // Parity Mode
		(0<<USBS)             | // Stop Bit Select
		(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0) | // Character Size (with UCSRB)
		(0<<UCPOL)            ; // Clock Polarity
}


static inline void setup_io () {
	usart_init(19200);
}

int main(void) {
	setup_io();


	for (;;) {
		uart_puts("Hello, World");
		_delay_ms(1000);
	}
}

PC 側では、この USB シリアルポートアダプタの場合、/dev/tty.usbserial-FTB3L9UG というようなファイルができるので、これを指定して GNU screen の window を1つ作ってる。変なことしてないのでボーレートを指定するだけでいける。

screen /dev/tty.usbserial-FTB3L9UG 19200

これで RX/TX があるチップならかなりデバッグが捗りそう。