沼津高専 電子制御工学科 | |||||||
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改訂記録 | |||||||
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版数 | 作成日 | 作成者 | 承認 | 改訂内容 | 提出先 | ||
A01 | 1999.1.30 | 遠藤、高橋 | 河野 | 初版 |
I/Oボードの概要
I/Oボードとは、各センサーやモーターなどの端末部とCPU、メモリなどの中枢部をつなぐ役目をするボードである。
MIRSでは、「VIPC310」というボードをVMEバスに接続して用いている。
また、超音波センサ、赤外線センサ、タッチセンサは、各班のMIRSの仕様によって、搭載数が変化する為
I/Oボードとは別にI/OSubボードという拡張ボードを自作することでこれに対応している。
以下に、I/Oボード(VIPC310)の機能について説明する。
I/Oボード(VIPC310)の説明
I/Oボード(IP−Dig.48)の説明
MC68230には、入出力ポートA,B,Cがあり、A,Bは単方向または双方向の8bitまたは16bitの入出力として使用できる。このポートはダブルバッファ内蔵である。ポートCは、DMA,タイマおよび割り込みの制御としても使用される。
PI/Tは、その内部にTIMERを持っているが、このTIMERは24bitのダウンカウンタを含んでいる。このタイマの基本的な使い方として、
1 Periodic Interrupt Generator
2 Square Wave Generator
3 Device Watchdog
等がある。1は、設定周期毎のタイマ割り込みが可能であり、2は、設定周期の方形波をTOUTより出力できる。3は、TINが立ち上がると、設定値からカウンタがダウンしていき、TINが立ち下がると止まる。また、underflowになると、TOUTに一発パルスが発生する。
I/O Subボードの構成
I/O Subボードは超音波センサ回路、赤外線センサ回路、PWM制御回路を持つ。
標準で超音波センサを4ポート、赤外線センサを8ポート、搭載できる。
超音波センサ回路部
超音波センサ回路の機能は大きく分けて、トリガが送られて来ると周波数40[kHz]の矩形波を0.4[ms]の間、送信回路に出力する機能と、受信信号を受け取ると、割り込み要求信号をMPUに送る機能の二つがある。また、正しく距離計測を行うために、回りこみ波を無視する機能も備え付けられている。
距離計測はPITに内蔵されているタイマを利用している。このタイマは、トリガを受け取った時点でカウントを開始し、受信を感知すると停止する。このカウンタ値を読み込む事により障害物迄の距離を知ることができる。すなわち、タイマのクロック周波数は8×106/32[Hz]であるので、障害物までの距離Lは、
L=1/(8×106/32)×Count×v
* L:距離 v:音速 Count:カウント値
で与えられる。最後の1/2は、超音波が障害物までの距離を往復することを考慮しているためである。
しかしながら、音速vは一定値ではなく、周囲の温度で変化するため、この方法では、ある程度の誤差は覚悟しなければならない。しかし温度によるLの誤差は非常に小さいので、、MIRS競技に使用するには問題はないと思われる。
この回路から、トリガ一回毎に、ガードパルス、タイミングパルス、送信用ワンショットを一回づつ出力する。送信用ワンショットとCLKとのANDをとって幅0.4[ms]、周波数約40[kHz]のパルスを送受信回路に出力する。ガードパルス、タイミングパルスは、比較回路の項で述べる事にする。
PIT内臓のタイマは、設定によりいろいろ選べるが、この回路ではオーバーフローを検出できる「Device.Watchdog」という設定を選んだ。
また、回り込み波の除去については送信してから、一定時間基準電圧のレベルをあげることで対処する。この時間はタイミングパルスによって決められる。さらに送信開始から一定時間受信そのものを無視する方法をとり、二重の対策をとっている。
赤外線センサ回路部
この回路は、赤外線周辺回路から送られてくるHigh levelもしくはLow levelの信号を処理し信号に変化が起きたときに、割り込み要求信号をMPUに送る機能を持つ。またその時の各受光素子の状態は後述のレジスタを読むことにより得る。I/OSUBボードに搭載されているこの信号処理部は主に周辺回路からの赤外線信号の同期をとる信号同期部と、68230に割り込み要求をする割り込み信号発生部から成る。図3に回路構成図を示す。
PWMセンサ回路部
T[μs]=(n+1)×5[μs]
D[%]=(n+1)/256×100
0≦n≦127
参考文献