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ラジオコントロールの基礎技術修得(II)

著者

辻 正晴

雑誌名

技術報告集

巻

9 (2003年度)

ページ

23-28

発行年

2004-04

URL

http://hdl.handle.net/10098/7464

フジオコントロールの基礎技術修得(

I

I

)

(ラジオコントロールによる DC モータの制御と、その再現動作〉

第三技術室システム制御技術班

辻

正晴

1

.はじめに

ラジオコントロールを産業用機器、ロボットなどに応用するための基礎技術として、モ

ータの制御は欠かせなし、

。

本研修では、 DC モータの制御とその制御履歴の再現動作を試

みた。なお、実用上は、周波数混線などの問題から産業用ラジコンを用いるべきであるが

入手の容易なホビー用のものを用いた。また、 CPU には H8/3048FC リニヤ T1 J ロ γ 社製〕を使用

し、プログラムにはアセンブリ言語を用いた

。

2. 回路構成

L C D(活晶表示器 1

3. 回路の説明

送信機(プロポ〕のスティックを操作することにより、受信機からのコントロールパルス

幅は図のように約 l ，..._，

2ms で司変化するが、周期は約 20ms で-変わらなし、(パルス幅、周期ともメ

ーカにより若干の違いがあり、ニュートラル位置では約1. 5ms で‘ある)

。

このパルス幅を検

知し、ここでは1. 25us のループカウンタが何回通るかをカウントしそのパルス幅を測定す

る

。

REPLAY ， STOP は割込み要求のためのスイッチである。モータドライバーは TA8429HC 東芝〉

を使用し、 INIH で CW ，

1

N2H で・ CCW の方向に回転する。両方 H ならブレーキ、 L ならフリーの状態

となる。これらの信号をポート PB6 ， PB5 から出力し、かっ PBO より ITU3 による PWM 信号のデュー

ティ比を変えて、スピードをコントロールしている

。

また、 PB7 を L にすることによってスト

ップすることもできる。モータとポテンショメータはベルトまたは歯車によって連結され、

ポテンショメータの回転による抵抗値(電圧)の変化をポート P7-0CANO) の A/D コンパータに

入力しモータの回転位置を検出する。ポート 3 には LCD表示器を接続している。

q J つ臼

4. フローチャート

5. プログラムの説明

•

M

A

I

N ルーチン

パルス幅のカウント値は約 800~

1

6

0

0

(

1

0

0

0

/

1

.

25~2000 /1. 25) で変化する。一方ポテンシ

ョメータの回転位置は A/D コンバータが 10 ピットなので、。~ 1023 の範囲となる。よってパル

ス幅が 800 のときはポテンショ値が O となるようにモータを回転し、 1600 のときは 1023 となる

ように回転させればよい。このためには比較のためカウント値を A/D値に変換するか、 A/D 値

をカウント値に変換する必要がある。ここではカウント値を A/D値に変換している (322 行 C

NTAD:) 。また、ウォッチドッグタイマでパルスが途切れた場合を監視し、 32ms パルスがない

場合は異常ありとしてシステムを止めている。

•

REPLAY スイッチによる再現動作割込みルーチン

この中では RC ノ f ルス周期に同期してメモリからカウント値を読み出すため、スイッチ割込

み IRQ2 の中で、 ITUO をスタートさせ周期 19ms のタイマ割込みを使っている。このためには

105 行に示す通りあらかじめ割込み優先順位の変更が必要である。

• 1

TUO タイマ割込み

単に、次に呼び出すデータ保存番地とデータナンバーを更新している 0

•

STOP スイッチによるシステム停止割込み

割り込みの禁止、モータの停止、 CPU をスリープ状態としている。

6. おわりに

モータの回転速度はポテンショメータの現在位置とラジコンパルスの指令位置との差に

比例した速度の調整を行っているが、モータを高速で回転した場合指令位置を行き過ぎて戻

る結果となった。 PID 制御などの手法を用いて極力抑えることが必要であるが、今回は行わず、

全体にスピードを落として行き過ぎを防止している。動作の履歴を記憶し、再現することは

産業用ロボットの基礎技術であるが、今後も更なる知能化に取り組みたい。また、ここで得

た H8 のアセンブリ言語の技術は、機会があれば学生・地域に還元したいと思っている。

参考文献

H8/3048F-ZAT ハードウェアマニュアル

目立

rcrec3. src Page 1 rcrec3 . src Page 2 RCREC5 . SRC ROM 版 72 ADF BEOU 7. ADCSR 。ADCSR の bi 17 、変換終了を示す 7ラウ 2 .本本容本本本本意本字本本卒事*本本本本**本孝章寧本字率本ヰキ字本本本本*本本本本***本本本*本本本本本本本本字率ヰヰヰ本本本本孝章*本字本 73 ADDRAH EOU H ・ FFFFEO : A/D 変換結果を入れるよ 1立 8bi t レジスタの番地 3 . 本 RC SERVO OA T A RECORD & REPLAY プログラム CRCREC5 )

*

74 ADDRAL EOU H ・ FFFFEl : A / D 変換結果を入れる下位 8bi t レジスタの番 i 也 4 本 ラジオコントロールによる DC モータの制御と 、 その再現動作 本 75 SYSCR EOU H ' FFFFF2 5 :害事本本字本字本字本本寺本*寺本傘本***傘本本意事*本****本本本字*字本傘字率字本本本***本宰字本本$本字本字率掌***本本本意事本家 76 ISCR EOU H ' FFFFF4 6 77 IER EOU H ' FFFFF5 7 CPU 300HA CPU の t旨定 78 ISR EOU H' FFFFF6 日 SECTION VECT. CODE , LOCATE=H' 000000 .セヲションの宣言 79 I PRA EOU H' FFFFF8 1119021

LL∞∞一干

B6一2

一

ME印O刷M

U L W

W;附FF

一

TF時EFF-1142y

ンポルの

sLL叩CCr定mBD目撃義表に

Y

変転示V換

一

E送1E結5了すー文侃果字るをデ

2繍行ー納分タず一

の1ハるデR

イトをタを時久入れれて否お

RJ〈XRの

K番Z地

: 80 IPRB EOU H' FFFFF9 81 82 ORG H' 000038 IR02 83 DATA . L IR02 :FF -SW スイッチによる再現動作割込み 13

L内AM刷

C13BD0AAATT1M A A A

印刷

H ' FFEF34 : 10

il

'l!'

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"，

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RAM

先頭番地

84 14 PW_DATA . EOU H' FFEF3C 85 ORG H' 000034 , IROI 15 AD_DATA . EOU H' FFEF44 :LCDl 行自表示データの格納場所 86 DATA . L IROl STOP SW システム停止割込み 16 PC DATA EOU H' FFEF4C : LCD2 行自表示データの格納場所 87 17 ADAT . EOU H' FFEF54 ポテンショメータ AD 値 88 ORG H' 000060 : ITUO 18 BDAT . EOU H ・FFEF56 パルス幅 us 89 DATA. L ITUO : 19ms 毎のデータ保存場所と現在のデータ数の吏新割込み 19 CDAT EOU H' FFEF58 :RC カウント{直を AD 値に換算 90 20 COUNT EOU H' FFEF60

:RC

パルス存

幅り

91 SECTION PROG. CODE , LOCATE = H' 000100 .コードセタションの宣言 21 TCOUNT . EOU H' FFEF62 :データ保回数(秒) 92 22 NOWCNT . EOU H ' FFEF64 データ取保 出番 し回数 93 IN1T MOV . L #H' FFFFOO , ER7 i スタックポインタの初期番地を設定する 23 DATACNT . EOU H ' FFEF68 . データ存 i也 94 MOV . B #H' FF. ROL :PBDDR に "FF " を書き込み 、 ポート B を 24 RCADAT . EOU H' FFEF70 ，ポテンショ AD 値の平均を求めるための格納場所 95 MOV. 8 ROL , @PBDDR . 出力端子に設定する 25 DATA5TA . EOU H' FFFOOO :BFF 白 3KB.307212=1536 96 MOV . 8 ROL. @P3DDR 26 DATAE 即日 U H' FFFEOF :360012=1800 97 MOV. 8 ROL , @P5DDR : P5 3-0. LED4-1 27 98 MOV. W #H' 00 , RO :ANO C P7-0) , 2665TATE. 16 625us 28 DA5TCR . EOU H' FFFF5C 99 MOV. 8 ROL. @ADC5R 。A/D INIT 29 TSTR EOU H' FFFF60 : T 1 MER 5T ART REG 1 STER 100 MOV. B ROL. @P8DDR :P8 ・ 4CRC PUL5E) , P8-3 -0C IR03-0) 30 TMDR E 日 U H' FFFF62 :TI 舵 R MODE REG 1 STER 101 MOV. W RO 申 COUNT 31 5TRO BEOU 0 , T5TR TSTR の b i tOCCH -O の約川 / 停止制御 ) を 5TRO と定義 102 MOV . W RO. @ TCα 別 T 32 TCRO EOU H' FFFF64 : CH -O のタイマコントロールレジスタの香 i也 103 MOV . W RO. 骨附 WCNT 33 Tl ORO EOU H' FFFF65 :TIMER 1 / 0 CONT 附 L REGISTER 104 MOV. B ROL 骨 IPRB 34 T IERO EOU H ' FFFF66 : CH-O のタイマインタラプトイネーフルレジスタ 105 MOV . B #H 白 44 . ROL 白 割込み優先順位の変更 35 TSRO EOU H' FFFF67 :CH-O のタイマステータスレジスタの番 i世 106 MOV . B ROL. @IPRA IROI) ITUO) IR 日 2 36 GRAO EOU H 白 FFFF6A i タイマ CH -O のジェネラルレジスタ A の番地 107 ORC #H' 80. CCR DI 37 GRBO EOU H' FFFF6C ，タイマ CH-O のジェネラルレジスタ自の番 ST i也 108 0tQ 1 38 STR3 BEOU 3 , TSTR_ :TSTR の bi t3CCH-3 のカウント/停止 Z制J 御)を R3 と定義 109 ITUINIT : ITU の初期化 39 TCR3 EOU H' FFFF82 CH-3 のタイマコントロールレ スタの番地 110 MOV. 8 #H' 20 , ROL :TCR3 に "20" を書き込み 、 GRA3 コンベアマッチでカウ 40 TIOR3 EOU H' FFFF83 TI 旺 R 1/0 CONT 附 L REGI S 丁目 111 MOV. B ROL.

I!

TCR3 .ンタクリヤ， 1/1 の条件設定を行う 41 TIER3 . EOU H ・ FFFF84 CH -3 のタイマインタラプトイネーブルレジスタ 112 MOV . W #4000 , RO : PULSE 0 0625 本 4000 = 250u s . 4000Hz 42 TSR3 EOU H' FFFF85 :CH-3 のタイマステータスレジスタの番地 113 MOV . W RO ， 骨 GRA3 PULSE H 43 GRA3 EOU H ' FFFF88 ，タイマ CH-3 のジェネラルレジスヲ A の番番 地 114 MOV . W #0 . RO ;DUTY 0克 44 GRB3 EOU H' FFFF8A 1 タイマ CH -3 のジェネラルレジスタ B の地 115 MOV. W RO.

@G

RB3 PULSE L 45 TCNT EOU H' FFFFA8 116 BSET #3 ,

Il

TMDR ;PWM3 MODE TIOCA3(PBO) 46 TCSR EOU H' FFFFA8 117 47 RSTCSR . EOU H' FFFFAA 118 MOV. B #H' 2

3.

ROL GRAO COMPARE MATCH COUNTER CLEA

R.

1/8 48 P3DDR EOU H' FFFFC4 119 MOV. B ROL .

I!

TCRO 49 P4DDR EOU H' FFFFC5 120 MOV . B #H' 00 , ROL ;TIOCAO(PA2) DISABLE 50E PRS 3-S D I G EOU H・ FFFFC6

ポート

3の号出

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嗣力イl

í.IIデネlì

制ーータレジスタを指定する番

i也

121 MOV. B ROL , @TIORO 51ESIG

.BE

日U5PFPF33FFD

0 C : LCD 制御{書 ブル "E" 122 MOV . B #H' 0 1. ROL , I MFA 1 NTERRUPT ENABLE 52 RS . BEOU 4 ; LCD データ ì~~11 信号 " RS “ 123 MOV . B ROL . flT 1 ERO ; IMIEAO 53 P4DR . EOU H' FFFFC7 124 MOV . W #37999. RO ; 0 . 0625 本 8 本 38000=19ms 54 P5DDR EOU H' FFFFC8 125 MOV. W RO. @GRAO 55 P5DR EOU H' FFFFCA 126 JSR 。 LCDINIT 56 P8DDR EOU H' FFFFCO 127 57 P8DR EOU H' FFFFCF 128 WDTINIT ウォッチドッグタイマの初期化 58 PADDR EOU H' FFFFDI 。ポート Aデータテジィレクシ番 ョンレジスタの番地 129 MOV. B 申 RSTCSRt 1 , ROL ; DUMMEY 59 PADR EOU H ・ FFFFD3 .ポ ポポート Aデータレ スタの i也 130 MOV. W #H' 5AOO , RO NON OUTPUT RESO 60 PBDDR EOU H ' FFFFD4 ート Bデータずィレヲシ番 ョンレジスタの番地 131 MOV . W RO . 骨 RSTCSR 。 RSTOE 61 PBOR EOU H ' FFFFD6 ート B データレジスタの地 132 MOV . B

I!

TCS

R.

R 乱 ; DU 馴 EY 62 P4PCR EOU H ' FFFFDA 133 MOV . W #H' A57E , RO 。 1 / 2048(32. 768ms) 63 DADRO EOU H' FFFFDC ;D / ACCH -O) に共被通変) 換データを入力する番地 134 MOV . W RO. @TCSR WDT START 64 DACR EOU H' FFFFDE :D/A(CH-O ‘ 1 コントロールレジスタの番地 135 65 ADDRA . EOU H' FFFFEO 136 BSET 首 2.@ISCR ; 1 R02. DOWN EDGE 66 ADDRB EOU H' FFFFE2 137 BSET 。1.骨 ISCR ; 1 RO 1. DOWN EDGE 67 ADDRC EOU H 白 FFFFE4 138 BSET #2. @IER ;FF-SW. INT ENABLE 68 ADDRD EOU H' FFFFE6 139 BSET 相"骨 IER STOP-SW. INT ENABLE 69 ADCR EOU H' FFFFE9 140 BSET #3 , @TSTR 1 TU3 START 70 ADCSR . EOU H' FFFFE8 ι / D) ン トロール / À1-~À~ ;( Ã9の番 I也 141 ANDC #H' 7F . CCR EI , 割込み許可 71 ADST BEOU 5 . ADCSR ; ADCSR の bi t5 、 変換開始 / 停止を選択 142

r c rec3 . s r c P a ge 3 r c re c 3. s rc Pa ge 4 143 : 一一 -MA I N ルーチ ン ー 214 MOV W ReA0D 8 ACOOU UNT 144 215 JSR 145 MOV . L 。DATASTA. ER5 :DATA MEMORY 2 16 JSR 。 CNTAD 146 MOV . L ER5 . @DATACNT 2 17 JSR 。舵CON MP 147 IR08 BTST #4 守 層 P 8 DR : 6 21 8 JSR TPW 148 BNE IR08 : 4. H 219 MOV H

O。8-EAAPDDDDA5

A S T , R2 : C Ol則 T -) TRUE PULSE W I DTH 149 IR09 BTST 持 4 . @P8DR : 6 220 JSR @ADSP4 : TRUE PULSE WIDTH DISPLAY 150 BNE IR07 :4. H 221 MOV . W @ADAT. R2 151 BTST #7 . 骨 RSTCSRtl :2. WRST=1 222 JSR @PDSP4 。AD 152 BNE OVERFL :6. WATCH DOG TIMER OVER FLOW 223 JSR 。 LCDDSP 153 BRA IR09 : 4 224 Mov we 。 TCOUNT , R4 154 IR07 MOV . W #0. Rl 。4 225 MOV . 'K @NOWCNT , R3 155 LIRl INC . W 押 1. Rl :2 , H 226 CMP . W R3. R4 : TCOUNT -NOWCNT 156 MOV . W Rl. @COUNT : 6 227 BGT L4 157 NOP ;2 22B BCLR 持 0 ， @TSTR ; I TUO STOP 158 BTST #4. @ P8DR ; 6 229 M O V . W # H・ 00 . RO 159 BNE Ll Rl ; 4 . 0 0625 寧 (20 本COUN Tl 34) = 1. 25κα 刈Tt 2. 125 u s 230 MOV . W RO 。 骨。GNRO B3 160 CMP . W #700 . Rl : 4 231 MOV . W RO . @ NOWCNT 161 BLT IR09 : 4 2 32 MOV . B #H ・ 0 1. ROL 162 JSR 骨 ADAOU

醐?パ比カa敏ルウ

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233 MOV . B ROL . @ P日開 BREAK 16 3 JSR O 。cNTAD 234 BSET 時 2 . @ P5DR : LED 1 ON 164 JSR COMP 2 35 POP . L ER5 165 J SR 骨骨旭CN 日 TPW 換 236 POP . W R4 166 MOV . W @BDAT . R2 2 37 POP . W R3 167 JSR 骨8AADD SP4 ;TRUE PULSE WIDTH DISPLAY 1 行自表示データの絡納 238 POP . W R2 168 MOV . W @ADAT , R2 :ポテンショ AD 示([1ヂの 8 回平 1均S 納値 239 POP . W Rl 169 JSR

e8場OFLDCDO

C A SP4 ;AD , 2 行自表 ータの 240 POP . W RO 170 JSR @LCDDSP ;LCD 表ホ 241 RTE 171 MOV . L @DATACNT. ER5 ，データの絡納位 置 242 172 MOV. W @COUN

T.

RO 243 ; 一 一 一一タイマ O割込みによりデータ格納 IN場 TE所 RR とU データ数の更新 173 MOV . W RO 骨 ER5 244 I TUO ・ PUSH . W RO : 19m s I NTERRUPT 174 I NC . L #2 , ER5 245 PUSH . L ER5 175 MOV . L ER5 . @DATACNT :次のデータ格納位 置 246 M O V . B 骨 TSRO ， ROH ; DUMMY 176 MOV . W @TCOUNT . RO 247 BCLR 首 O. @TSRO ; IMFA CLEAR

177

INC . W 持1. RO 248 MOV . L @ DATACNT . ER5 178 MOV . W RO 骨 TC 印刷 T ， データカウ ン タ 249 INC . L #2 . ER5 179 MOV . W #H' 5AOO , Rl ;WATCH 以lG TI MER CLEAR 2 50 MOV . L ER5 , tl DATACNT 180 MOV . W R 1. @TCNT 251 MOV . W @NOWCNT . RO 181 MOV . L @ DATACNT . ER5 252 INC . W #1. RO 182 CMP . L # DATAE 附. ER5 データ格納番 i 也の 最 後かっ 25 3 MOV . W RO . @附 WCNT 183 BLT IR09 254 POP . L ER5 188 4 255 P O P . YI RO 185 JSR @YlD TEND :WATCH ∞ G TIMER STOP 256 RTE 186 MOV. W #H ' 00 . RO 257 187 MOV . W RO 齢!骨 RPBBD3 R 258 : 一一 一 -ストップスイッチによるシステムの停止割込み 188 MOV . B ROL ιBREAK 259 IROI PUSH . W RO :STOP -SW 189 MOV . W RO , @NOWCNT 260 ORC #H' 80 , CCR :01 190 BSET #1 . @P5DR 。LEO 0 ON 261 MOV . W #H' 00 , RO 191 STOP SLEEP 262 MOV . W RO.

@G

RB3 192 BRA S TOP 263 MOV . B RO L. @PBOR : BREAK 193 264 MOV . B @IS

R.

ROH 194 : ーー スイ Wッチによる再現動作割込みー 一 一一 一 -265 BCLR 81 1 9eT lSR : 1 ROl F CLEAR 195 1 R02 : PUSH . W RO : FF-SW ON 26 6 BCLR 持 3 ， @TSTR : ITU3 STOP 196 PUSH . W Rl 267 BCLR 骨 O . @TSTR : ITωSTOP 197 PUSH . W R2 268 ST O Pl SLEEP 198 PUSH . W R3 269 BRA STOPl 199 PUSH . W R4 270 POP . W RO 200 PUSH . L ER5 271 RTE 201 JSR

骨OMHW2O1D51，

9TR。E

.

T l NO ι WATCH ∞ G TIMER STOP 2 7 2 202 MOV . B @ISR . ROH 2 73 一一一ウォッチド ッ グタイマのオー バ ーフローによる シ ステムの停止 203 BCLR #2. @ISR : 1 R02F CLEAR 274 OVERFL : ORC 。 H ・ 80 ， CCR DI 204 BSET #0. @TSTR : ITUO START チ19 書mll s

iA

275 MOV . B @TCS

R.

ROH : DUMMEY 205 ANDC #H' 7F . CCR :EI. スイッ みの中でデイマ割込み許可 276 MOV 司 W #H ・ A55E. RO : WDT STOP 206 MOV . W @附 WCNT. R3

277

MOV . W RO , @TCSR 207 輔自 v v w eTCOUNT-R4 278 MOV . B @RSTCSRt 1. ROL :DUMMY READ 208 MOV . L #DATASTA , ER5 279 MOV. W 首 H' A500. RO : WRST =0 CLEAR 209 MOV . L ER5. @DATACNT 280 MOV . W RO. 申 RSTCSR 210 MOV . B #0 , ROL 281 MOV . W #H' 00 , RO 211 MOV . B ROL , @P5DR : LED OFF 282 MOV . W RO.

@G

RB3 212 L4 MOV L e。 DATACNT , ER5 283 MOO V BUH ・00 ， ROL : BREAK 213 MOV . W @ER5 . RO 284 MOV . B ROL . @PBDR

rcrec3. src Page 5 rcrec 3. src Page 6 S 札 L W R4 S 札 L W R4 CMP . W 持 10 ， R4 BLT STP AOO . W 骨 800 ， R4 MOV . W R4 白骨 GRB3 MOV . B #H' CO , R 札 MOV . B ROL @PBOR BRA CMPEXT .本 2 .本 4 tv 、4 S HU Fhiw マ1

3

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白E ;R .表示文字数を R5L にセ y 卜する .表示数値データの先重量番 i也を ER4 にセットする ;2 進 10; 草変換開始、 R1H. R2L へ ;ROL に 10 をセット、 R2 をゼロ拡張し 16 ビットにして ;R2 +10 を 16 ビットで行う。商が R2L に I 余りが R2H に入る .この余リを R1H に震す ; Rl +10 を 16 ピットで行う 、 商が R1L ，余りが R1H に入る .前回の商を R2H に転送 ;今回の商を R2 L1こ転送 I 余りを R3 L1こ入れる ;H' 30 加算で 10ì 草 → アスキーコード変換 .結果を RAM に格納 .下位桁の計算準備 .セ ッ 卜した文字数から 1を引く .文字数が 01 こなるまで DECl へジャンプを繰り返す ;LC DATA に JII買に書き込んだ 10 進数を ;LCÕ に表示するため ιLCD162 の対応する番地に転送する END