2015 年 ( 軽坂はじめての GR-TSUBAME ルネサスエレクトロニクスインキュベーションセンター藤博 1 GR-TSUBAME とは 2 GR-TSUBAME の特徴 3 提供するモーターのスペック 4

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2015 年 07 ⽉ 11 ⽇ (⼟) @軽⼦坂はじめての GR-TSUBAME ルネサスエレクトロニクス・インキュベーションセンター⻫藤博⽂ hirofumi.saito.cj@renesas.com 1 GR-TSUBAME とは 2 GR-TSUBAME の特徴 3 提供するモーターのスペック 4 本説明で使う物 5 GR-TSUBAME の接続 5.1 GR-KURUMI の接続 5.2 モーターの接続 5.3 スイッチの確認 5.3.1 GR-TSUBAME のモーターコントローラーへの給電 5.3.2 GR-KURUMI への給電 5.3.3 スイッチの切り替えのまとめ 6 GR-TSUBAME のプログラミング 6.1 Web コンパイラの利⽤ 6.1.1 Web コンパイラの起動 6.1.2 テンプレートの選択 6.1.3 プログラミング 6.1.3.1 速度制御のサンプルプログラム 6.1.3.2 角度制御のサンプルプログラム 6.1.3.3 組み合わせのサンプルプログラム 6.1.3.4 Sketch で準備してあるサンプルプログラム 6.1.4 ビルド 6.1.5 転送 7 実際に動かしてみよう 7.1 シリアルコンソールの起動 7.2 単体での起動 8 さいごに 9 お問い合わせ

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GR-TSUBAME は Arduino や GR-KURUMI や GR-SAKURA のような Ardui no 互換機に繋がるモーターコントローラーです。⼀般にモーターを制御するには様々な知識が必要ですが、GR-TSUBAME を使うことで簡単にモーターを制御することができます。 GR-TSUBAME には以下のような特徴があります。速度制御ができます。角度制御ができます。トルク (電流) 制御ができます。これらを組み合わせて複雑なプログラムを作ることみ可能です。

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最⼤回転数: 最⼩回転数: 最⼤効率: ⼊⼒電圧: 角度制御分解能: 今回提供するモーターは以下のようなスペックです。約 7,200 [rpm] @ 12 [V] 約 200 [rpm] 約 10 [W] (負荷トルク 25 [mN・m]、回転数 4,000 [rpm]、電流 2 [A]) 5 〜 12 [V] (設計 7.2 [V]) 約 ±5 [deg] NOTE: モーターのエンコーダー部 (目盛のついた円盤) は壊れやすいので取り扱いに注意してください。

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ここでは GR-TSUBAME の上に GR-KURUMI を乗せて使う⽅法を紹介します。

Figure 4-1: GR-KURUMI on GR-TSUBAME

Figure 4-1 のようにGR-TSUBAME の上に GR-KURUMI を乗せて使うことで、コンパクトにモーターコントローラーを作ることができます。必要な物は以下のとおりです。 GR-TSUBAME GR-KURUMI GR-TSUBAME に接続できるように端⼦にピンを半⽥付けしておいてください。エンコーダー付きモーター今回⽀給するモーターをご利⽤ください。接続ケーブルコネクタハウジング: JST PHR-6 端⼦: JST SPH-002T-P0.5S FTDI ボード

DEV-09873 (Spark Fun) または SSCI-010320 (SWITCH SCIENCE)

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準備ができたら、次のステップに進みましょう。

Figure 5-2: GR-TSUBAME の接続

既にコネクタを半⽥付けしてある GR-KURUMI を乗せるのは簡単です。

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GR-TSUBAME とモーターを接続するには付属のケーブルを使います。

Figure 5.2-3: GR-TSUBAME とモーターの接続

NOTE:

GR-TSUBAME とモーターの接続はしっかりコネクターを差し込んでください。また、コネクターを取り外す際には破損させないように気を付けましょう。

Figure 5-2 に⽰してあるように、GR-TSUBAME と GR-KURUMI にそれぞれスイッチがありますので、以下のように設定してください。

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USB からの給電左側に設定 GR-TSUBAME の右上の外部電源からの給電右側に設定 GR-KURUMI への給電に関しては以下のとおりです。 USB からの給電 OFF (下側) に設定 GR-TSUBAME からの給電 ON (上) に設定この場合には Section 5.3.1 にある「GR-TSUBAME の右上の外部電源からの給電」を選択する必要があります。つまり、⽤途によって以下に分けられます。 Table 5.3.3-1: ⽤途別のスイッチの切り替え

⽤途 Switch 1 (GR-KURUMI) Switch 2 (GR-TSUBAME)

プログラム書き込み時 OFF (下側) 左側

シリアル接続で確認しながらの実⾏ OFF (下側) 右側

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GR-TSUBAME にはモーターを制御するのに必要な API が準備されています。ここに書かれている以外の情報や API 仕様書等は後⽇ Renesas Rulz - Japan にて公開していきますので、ご確認ください。

ここでは Web コンパイラを⽤いたプログラミングの説明をします。以下の URL から Web コンパイラを起動します。がじぇっとるねさす | ルネサスエレクトロニクス Figure 6.1.1-4: がじぇっとるねさすの Web ページ右上のを押します。 1. 「ご注意」に同意の上でを押します。 2. ご登録のメールアドレスとパスワードを⼊⼒しを押します。 3. 1 2

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Figure 6.1.1-5: Web コンパイラの画⾯

テンプレートの選択では以下のものを選択してください。

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GR-KURUMI̲TSUBAME̲E0.10zip GR-TSUBAME を GR-TSUBAME から制御する場合に選択します。 GR-SAKURA̲TSUBAME̲E0.10zip GR-SAKURA を GR-TSUBAME から制御する場合に選択します。今回は前者の GR-KURUMI_TSUBAME_E0.10zip を選択したものとして解説を⾏います。 NOTE: 新しくテンプレートを選択するには Web コンパイラ画⾯の左下の「プロジェクト」の + をクリックすると選択できます。次に具体的な GR-TSUBAME を⽤いたプログラミングについて簡単にご説明します。 Figure 5.2-3 に⽰してあるように、GR-TSUBAME のバス番号は 0 で、左側の I C アドレスが 32 で、右側のアドレスが 40 に設定されています。以下は、左側の I C アドレスが 32 の⽅を⽤いた場合のプログラム例です。 2 2

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まず、速度制御の例を⽰します。

Code 6.1.3.1-1 は回転速度 600 [rpm] での回転を指⽰し、エンコーダーから読み取った回転数をシリアルコンソールに表⽰するものです。

Code 6.1.3.1-1: Sample̲1.ino

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

Serial.begin(

9600

);

root.controlInit();

//Initializes Control API

motor.attach(

0 ,

32 );

//Assigns a motor module

motor.setTargetSpeed(

600.0 );

//Sets target rotational speed to 60rpm

}

void

loop() {

float

speed = motor.getPresentSpeed();

//Obtains present rotational speed [rmp]

Serial.println(speed);

}

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次に、角度制御の例を⽰します。

Code 6.1.3.2-2 は回転角を 3600 度になるように指⽰ (すなわち 10 回転) し、エンコーダーから読み取った回転角をシリアルコンソールに表⽰するものです。

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

Serial.begin(

9600

);

root.controlInit();

//Initializes Control API

motor.attach(

0 ,

32 );

//Assigns a motor module

motor.setTargetAngle(

3600.0

);

//Sets target angle to 3600 degree

}

void

loop() {

float

angle = motor.getPresentAngle();

//Obtains present angle [degree]

Serial.println(angle);

}

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次に、速度制限を付けた角度制御の例を⽰します。 Code 6.1.3.3-3 は Code 6.1.3.2-2 と同様に回転角を 3600 度になるように指⽰ (すなわち 10 回転) しますが、その際に回転速度を 60 [rpm] に制限します。また、エンコーダーから読み取った回転速度と回転角をシリアルコンソールに表⽰するものです。 Code 6.1.3.3-3: Sample̲3.ino

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

Serial.begin(

9600

);

root.controlInit();

//Initializes Control API

motor.attach(

0 ,

32 );

//Assigns a motor module

motor.setMaxSpeed(

60.0 );

//Sets maximum speed to 60 rpm

motor.setTargetAngle(

3600.0

);

//Sets target angle to 3600 degree

}

void

loop() {

float

speed = motor.getPresentSpeed();

//Obtains present speed[rpm]

float

angle = motor.getPresentAngle();

//Obtains present angle[degree]

Serial.println(speed);

Serial.println(angle);

}

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Sketch で準備させていただいたものは 1 秒毎に回転数を 125, 500, 1000 [rpm] と変更していくものです。また、その回転数が 250 [rpm] 未満なら GR-KURUMI の LED を⾚に、500 [rpm] 未満なら緑に、1250 [rpm] 未満なら⻘に回転数をモニターして点灯させるものです。

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

// Pin 22,23,24 are assigned to RGB LEDs.

int

led_red =

22 ;

// LOW active

int

led_green =

23 ;

// LOW active

int

led_blue =

24 ;

// LOW active

float

low_speed =

250.0 ;

// Low Speed: < 250 [rpm]

float

middle_speed =

750.0 ;

// Middle Speed: < 750 [rpm]

float

high_speed =

1250.0

;

// High Speed: < 1250 [rpm]

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

pinMode(led_red, OUTPUT);

pinMode(led_green, OUTPUT);

pinMode(led_blue, OUTPUT);

// turn the LEDs on, glow white.

digitalWrite(led_red, LOW);

digitalWrite(led_green, LOW);

digitalWrite(led_blue, LOW);

Serial.begin(

9600

);

root.controlInit();

//Initializes Control API

motor.attach(

0 ,

32 );

//Assigns a motor module

motor.setMaxSpeed(

2000.0

);

// for Safety

}

void

loop() {

long

elapsed_time = millis();

// Elapsed Time

int

time =

int

(elapsed_time /

1000

) %

3 ;

switch

(time) {

case

0 :

motor.setTargetSpeed((

0 + low_speed) /

2 );

break

;

case

1 :

motor.setTargetSpeed((low_speed + middle_speed) /

2 );

break

;

case

2 :

(15)

motor.setTargetSpeed((middle_speed + high_speed) /

2 );

break

;

}

delay(

200 );

float

speed = motor.getPresentSpeed();

// Obtains present speed [rpm]

if

(speed < low_speed) {

// Set LED Color to Red

digitalWrite(led_red, LOW);

digitalWrite(led_green, HIGH);

digitalWrite(led_blue, HIGH);

}

else if

(speed < middle_speed) {

// Set LED Color to Green

digitalWrite(led_red, HIGH);

digitalWrite(led_green, LOW);

digitalWrite(led_blue, HIGH);

}

else if

(speed < high_speed) {

// Set LED Color to Blue

digitalWrite(led_red, HIGH);

digitalWrite(led_green, HIGH);

digitalWrite(led_blue, LOW);

}

else if

(speed >= high_speed) {

// Set LED Color to White

digitalWrite(led_red, LOW);

digitalWrite(led_green, LOW);

digitalWrite(led_blue, LOW);

}

Serial.println(speed);

delay(

200 );

}

Web コンパイラでのビルドは右側のペインのを押すことでビルドすることができます。

実⾏時のメッセージの最後に Make process completed と表⽰されていることと kurumi_sketch.bin が⽣成されていることを確認してください。

Section 6.1.4 で説明をした kurumi_sketch.bin を右クリックしてを選択し、ダウンロードします。

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この kurumi_sketch.bin を Kurumi Writer にて書き込みますが、いきなりモーターが⾼速回転してしまうと危険ですので、動作確認ができていない場合には Kurumi Writer の Run after COM open(FTDI setting) にチェックを⼊れて書き込んでください。

これらの説明の詳細ははじめてのKURUMI - 作り⽅使い⽅資料 - がじぇっとるねさすコミュニティ - Renesas Ru lz - Japan3 に記載されていますので参照してください。

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必ず接続を確認してからモーターの電源を接続してください。また、GR-KURUMI と GR-TSUBAME のスイッチ組み合わせは Table 5.3.3-1 を参照してください。

最後に動作しているかどうかを確認するためにシリアルコンソールを⽴ち上げてください。ここでは Tera Term を⽤いています。

Tera Term を起動し、 → → Serial にチェックを⼊れる → USB Serial Port と書かれているポートを選択 → と進めることでシリアルコンソールを⾒られます。

Table 5.3.3-1 の「PC から切り離して実⾏」に合わせてスイッチを切り替えてください。切り替えた後に電源を

供給することで、PC から切り離して単体で実⾏することができます。

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モーターを正確に制御するためには、電気、物理などの知識が必要になるため、Makers の⼈たちがロボットなどの複雑な動作を⾏うためには複雑なプログラミング技術が必要でした。そこで、我々ルネサスはモーターを制御したい⼈たちに向け、ルネサスの「動くものプロジェクト」の中で作り上げたモーターモジュールと API を活⽤し、さらに使いやすくしたものが GR-T SUBAME です。それでは GR-TSUBAME を使った作品の開発をお願いします。また、開発時に気になった点や改善点を連絡してください。みんなで⼀緒に良いものを作り上げていきましょう! GR-TSUBAME に関するお問い合わせは以下の URL からお願いします。

Renesas Rulz - Japan

http://japan.renesasrulz.com/ 1. http://gadget.renesas.com/ja/index.html 2. http://japan.renesasrulz.com/gr̲user̲forum̲japanese/b/weblog2/archive/2015/06/10/kurumi.aspx 3. http://ttssh2.osdn.jp/ 4. 1

2015 年 ( 軽 坂 はじめての GR-TSUBAME ルネサスエレクトロニクス インキュベーションセンター 藤博 1 GR-TSUBAME とは 2 GR-TSUBAME の特徴 3 提供するモーターのスペック 4

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

Serial.begin(

9600

);

root.controlInit();

//Initializes Control API

motor.attach(

0

,

32

);

//Assigns a motor module

motor.setTargetSpeed(

600.0

);

//Sets target rotational speed to 60rpm

}

void

loop() {

float

speed = motor.getPresentSpeed();

//Obtains present rotational speed [rmp]

Serial.println(speed);

}

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

Serial.begin(

9600

);

root.controlInit();

//Initializes Control API

motor.attach(

0

,

32

);

//Assigns a motor module

motor.setTargetAngle(

3600.0

);

//Sets target angle to 3600 degree

}

void

loop() {

float

angle = motor.getPresentAngle();

//Obtains present angle [degree]

Serial.println(angle);

}

#include <Arduino.h>

#include <Control.h>

//Includes Control.h

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

ControlRoot root;

//Declares root class

ControlMotor motor;

//Declares motor class

void

setup() {

2015 年 ( 軽坂はじめての GR-TSUBAME ルネサスエレクトロニクスインキュベーションセンター藤博 1 GR-TSUBAME とは 2 GR-TSUBAME の特徴 3 提供するモーターのスペック 4