Silicon Labs 社 Legacy 8bit MCU

Silicon Labs 社 Legacy 8bit MCU クイックスタートガイド

2015 年 9 月 2015 年 9 月

Silicon Labs 社 Legacy 8bit MCU クイックスタートガイド 目次 １ はじめに ................................................................................................................... 3 ２ 開発環境のご紹介 ..................................................................................................... 4 ２-１ ハードウェア ............................................................................................................................ 4 ２-１-１ C8051 Development Kit ..................................................................................................... 4 ２-１-２ C8051 ToolStick .................................................................................................................. 4 ２-２ ソフトウェア .............................................................................................................................. 5 ２-２-１ Silicon Labs IDE................................................................................................................. 5 ２-２-２ Configuration Wizard 2 ..................................................................................................... 6 ２-２-３ Keil PK51 ............................................................................................................................ 6

３ 各種ドキュメント・サンプルコードの入手先 .................................................................... 7 ３-１ C8051 のドキュメント ................................................................................................................ 7 ３-２ C8051 のサンプルコード ........................................................................................................... 7

４ ソフトウェア・インストール............................................................................................ 8 ４-１ Silicon Labs IDE、Configuration Wizard 2、Keil PK51 のインストール ....................................... 8 ４-２ KEIL コンパイラのライセンス設定 ............................................................................................ 8 ４-３ ツールチェーンの設定 .............................................................................................................. 8

５ ハードウェア・セットアップ ........................................................................................... 9 ５-１ C8051 Development Kit のセットアップ ...................................................................................... 9 ５-２ C8051 ToolStick のセットアップ ............................................................................................... 10

６ 使用方法 ................................................................................................................ 11 ６-１ デバッグ経路を指定する......................................................................................................... 11 ６-２ サンプルコードを動かしてみる................................................................................................. 12 ６-３ デバッグ機能を使ってみる ...................................................................................................... 13 ６-４ ピン設定やペリフェラル設定をしてみる （Configuration Wizard 2） .......................................... 16

改版履歴 .................................................................................................................... 18 参考文献 .................................................................................................................... 18

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１ はじめに この資料は、Silicon Laboratories（以下、Silicon Labs）社製 MCU C8051 ファミリの開発環境について簡 易にまとめたものです。多くの C8051 ファミリは Simplicity Studio に開発環境を移行していますが、一部製 品については旧環境をご使用頂く必要があり、この資料は旧環境についてまとめたものです。内容に誤り がないよう注意は払っておりますが、もし Silicon Labs 社が提供するドキュメント等と差異がございましたら、 メーカー提供のものを優先してご参照ください。 また、Silicon Labs 社の ナレッジベース（FAQ）やコミュニティフォーラム（ユーザ同士で問題解決。 Silicon Labs のエンジニアも頻繁にコメントしています）には、本資料で取り上げていない様々な情報が記 載されております。 製品をご使用頂く過程で疑問や課題が生じることもあると思いますが、他のユーザが既に解決方法を 見つけている場合も多々ございます。非常に有益ですので、ぜひご活用下さい。 

アクセス方法

Web Site から http://community.silabs.com/t5/Forum/ct-p/Forum 

使用方法

キーワードを入力 （例：8051）

Community か Knowledge Base を選択

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２ 開発環境のご紹介 C8051 の開発環境について、ハードウェアとソフトウェアに分けてご紹介します。 ２-１ ハードウェア 開発環境としては、Development Kit と ToolStick を用意しています。 ２-１-１ C8051 Development Kit ベーシックな評価基板が入った開発キットです。ターゲットボード、USB Debug Adaptor（PC とターゲッ トボードとをつなぐ機材）、AC/DC アダプタが同梱されています。MCU ファミリごとに Development Kit が 用意されており、ターゲットボードに実装されている MCU が異なっています。 ターゲットボードには LED やスイッチが実装されている他、アナログ入力やタッチボタンなど、各 MCU ファミリが持つ特徴的な機能を評価できる作りになっています。また、全ての I/O ピンが引き出されてい ますので、拡張性にも富んでいます。

ターゲットボード

Development Kit ２-１-２ C8051 ToolStick

USB 給電で動作する、非常にコンパクトな評価基板です。PC に繋がるベースアダプタ、評価対象を搭 載したドーターカード、の 2 つで構成されています。 ドーターカードは、MCU ファミリごと、パッケージごとに多種用意しており、評価したい MCU に最適な ドーターカードをお選び頂くことができます。またソケットが載ったプログラミングアダプタも用意しており、 プログラミングにご使用頂けます。 ドーターカード

ベースアダプタ ver. 1.3 2015 年 9 月

プログラミングアダプタ 4/18

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２-２ ソフトウェア C8051 の開発環境である Silicon Labs IDE を使用して設計を行うことになります。C・アセンブラのコン パイラについては、KEIL 社のコンパイラ（フルライセンス）を無償提供しています。 ２-２-１ Silicon Labs IDE Silicon Labs IDE は、ソースコードの編集、コンパイル、ダウンロード、デバッグといった一連の開発 作業を、一つのソフトウェア上で行うことができる統合開発環境です。 C8051 はオンチップ・デバッグ回路を搭載しているためエミュレータは不要で、オンボードでのデバッ グが容易に行えます。ブレークポイント、ウォッチポイント、ステップ実行などのベーシックなデバッグ手 法はもちろん、その他にも MCU のレジスタやメモリ領域を自由に書き換えることができますので、例外 発生時の動作検証などを強力にアシストします。

プロジェクトウィンドウ - コードを管理

デバッグウィンドウ エディタウィンドウ

- メモリ、レジスタ値の表示・変更

- ファイルを編集

アウトプットウィンドウ - 各種メッセージを表示

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２-２-２ Configuration Wizard 2 MCU のレジスタ設定を補助するソフトウェアです。直感的に使用できる GUI になっています。 クロック、割り込みなどの基本設定や、GPIO、ADC、タイマーなどのペリフェラル設定を GUI で行う と、それに応じたレジスタ値が算出され、初期化コード（C、アセンブラ）が出力されます。

MCU を初期化する C コードが出力される

使用する設定を選ぶと、 レジスタ値が出力される

２-２-３ Keil PK51 KEIL 社のコンパイラです。ご登録頂くことで、コードサイズ制限なくご使用頂けます。

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３ 各種ドキュメント・サンプルコードの入手先 C8051 の最新ドキュメント・サンプルコードの入手方法について紹介します。 ３-１ C8051 のドキュメント C8051 のドキュメントは、Silicon Labs 社の Web Site からご入手可能です。 http://www.silabs.com/support/pages/document-library.aspx 製品型番を入力すると、関連ドキュメントがリストアップされます。

３-２ C8051 のサンプルコード C8051 のサンプルコードは、Silicon Labs IDE をインストールすると、下記フォルダにコピーされます。 C:¥SiLabs¥MCU¥Examples

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４ ソフトウェア・インストール C8051 の評価に必要なソフトウェアをインストールします。 ４-１ Silicon Labs IDE、Configuration Wizard 2、Keil PK51 のインストール Silicon Labs IDE、Configuration Wizard 2、Keil PK51 for 8-bit MCU は、下記アドレスからダウンロー ドして頂けます。ダウンロード後、インストールを行います。 http://www.silabs.com/products/mcu/Pages/8-bit-microcontroller-software.aspx ４-２ KEIL コンパイラのライセンス設定 下記アドレスの Register Now!からライセンス申請を行ってください。 http://www.silabs.com/products/mcu/Pages/8-bit-microcontroller-software.aspx 詳細な手順は AN104 をご参照ください。AN104 の中で、Keil uVision4 というツールが（Keil の IDE） もインストールされるのですが、このツールは Keil PK51 for 8-bit MCU をインストールした際に同時にイ ンストールされます。 http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/an104.pdf ４-３ ツールチェーンの設定 使用するコンパイラの指定を行います。 “Project”メニューから“Tool Chain Integration”を選択します。

Tool Chain Integration ウィンドウでは、使用するコンパイラの設定を行うことができます。ここでは “Keil (read-only)”を選択して下さい。 また、ここで指定されている Keil コンパイラへの path が、イン ストールしたフォルダと一致していることを確認して、“OK”ボタンをクリックして下さい。

Keil を選択

Assembler, Compiler, Linker の path が正しいことを確認

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５ ハードウェア・セットアップ C8051 の評価に必要なハードウェアの設定を行います。 ５-１ C8051 Development Kit のセットアップ 以下の手順で設定していきます。 1. USB デバッグアダプタを、ターゲットボードの DEBUG ポートに接続します。 2. USB ケーブルを、USB デバッグアダプタに接続します。 3. ターゲットボードにショートブロックがある場合には、ユーザガイドの指示に従って、正しく結線さ れているか確認してください。 例） F912DK, F930DK, F996DK の場合： J17 をショート、SW5 を ON に設定。 4. USB ケーブルのもう一方を PC に接続します。 5. AD/DC アダプタをターゲットボード、コンセントに接続します。

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５-２ C8051 ToolStick のセットアップ 以下の手順で設定していきます。 1. ベースアダプタとドーターカードとを、下の写真のように接続します。

ベースアダプタ

ドーターカード

2. F912DC や F990DC など、いくつかのドーターカードでは電池でも動作するようになっています。 USB 給電で動作するか、電池で動作するかを切り変えるスイッチがありますので、USB 給電（TS PWR）を選択して下さい。

給電用スイッチ 3. USB コネクタを PC に接続します

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６ 使用方法 ここでは、コンパイルからデバッグまでの一連の手順についてご紹介します。 ６-１ デバッグ経路を指定する C8051 は製品によって C2 もしくは JTAG を介してダウンロードを行いますので、使用するデバッグ経路 を指定する必要があります。 “Options”メニューから“Connection Options”を選択します。

“Serial Adapter”では、“USB Debug Adaptor”を選択して下さい。“USB Debug Adaptor”が選択で きない場合は、USB Debug Adaptor もしくは ToolStick が正しく USB ポートに挿入されていないか、何 かしらの原因で認識されていません。他の USB ポートに接続する、給電機能付き USB Hub を介して接 続する、PC を再起動する、などをお試し下さい。 “Debug Interface”では、使用する MCU がサポートしているデバッグインタフェースを選択します。 F0xx, F1xx, F2xx ファミリは JTAG を、その他のファミリは C2 を選択して下さい。設定が終ったら“OK” ボタンをクリックします。

“Connect”アイコンをクリックし、MCU と接続します。正しく認識されると、IDE の下部に接続した MCU の型番が表示されます。 Connect アイコンをクリック

MCU の型番が表示される

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６-２ サンプルコードを動かしてみる 評価基板上の LED を点滅させるサンプルコードを、ダウンロードして動作を見てみます。 Project → Open Project で、サンプルコードフォルダにある wsp ファイルを選択します。wsp ファイルは Silicon Labs IDE のプロジェクトファイルです。下図は、F93x_92x 用のサンプルコードを使用してみます。 C:¥SiLabs¥MCU¥Examples¥C8051F93x_92x¥Blinky¥F93x_Blinky_C_Keil.wsp

“Rebuild All”アイコンをクリックし、コンパイル、ビルドを実行します。エラー等の情報はアウトプットウ ィンドウに表示されます。

Rebuild All アイコンをクリック

評価基板を接続し、「6-1 デバッグ経路を指定する」を参考に評価基板に Connect します。 “Tools”メニューから“Erase Code Space”を選択し、Flash Rom 内のデータを全消去します。

“Download Code”アイコンをクリックします。 ダウンロードが実行されます。

Download Code アイコンをクリック

“Go”アイコンをクリックすると、プログラムが実行されます。“STOP”アイコンで停止します。LED が点 滅することを確認できると思います。 Go アイコンをクリック

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６-３ デバッグ機能を使ってみる ソフトウェア・デバッグの際に使用する、ブレークポイント、ステップ実行などの標準的な機能について 紹介します。 

ブレークポイント

プログラムを任意の場所で停止させるための機能です。 プログラムを停止させたい箇所にカーソルを移動させます。

“Insert/Remove Breakpoint”アイコンをクリックすると、目印の●印が表示されます。 目印が付く Insert/Remove Breakpoint アイコンをクリック

“Go”アイコンをクリックするとプログラムを実行され、ブレークポイントまで来たら停止します。 ブレークポイントの上で プログラムが停止したところ



ステップ実行

プログラムを１行ずつ実行させるための機能です。 “Step”アイコンをクリックすると、クリックするたびに 1 行ずつ実行されます。 Step アイコンをクリック

クリック

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クリック

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

デバッグウィンドウ

レジスタやメモリの値をモニタすることや、それらの値を変更することができます。 “View”メニューの“Debug Windows”を選択し、モニタする対象を決定します。

項目

概要

SFR's

各種ペリフェラルの関連レジスタ

Watch Window

変数

Registers

R0-R7 レジスタ

RAM

RAM 領域

Code Memory

ROM 領域

Disassembly

逆アセンブリ

“SFR’s”から“Timers”を選択します。Timer に関連するレジスタの一覧が表示されます。 変更したいレジスタの値にカーソルを合わせ、キーボードで値を入力します。変更した値は即座に MCU に反映されます。

変更した値は 変更したい値にカーソルを合わせ、

MCU に反映される

値を変更

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

ウォッチポイント

コードで定義した変数をモニタする機能です。 コード上で、モニタしたい変数にカーソルを合わせ、ダブルクリックします。

そのまま右クリックし、“Add xxx to Watch”を選択します。続いて、モニタしたい変数のデータ型を選 択します。

ウォッチポイントウィンドウに変数が追加され、値をモニタできるようになります。値の変更も行えま す。

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６-４ ピン設定やペリフェラル設定をしてみる （Configuration Wizard 2） Configuration Wizard 2 を起動します。 

ピン設定

Peripherals メニューから Port I/O を選択すると、下図のようなウィンドウが表示されます。使用する MCU の機能やピン数によって、画面が異なります。

番号 1 2

概要 Crossbar の有効・無効 （必ず有効にして下さい） 内蔵 pull-up の有効・無効 使用するペリフェラルの選択 アナログピン、デジタルピンの切り替え

3

出力モード（push-pull, open-drain）の切り替え ピンスキップの設定

I/O を使用するペリフェラル（UART, SPI など）を使用する場合、ポートはそれらペリフェラルに優先的 に割り振られます。特定のポートを GPIO として使用したい場合には、ピンスキップの設定を行うことで 優先的に確保できます。

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下図（左）は、UART, SPI0, SMBus を使用する場合のポート設定です。P0.0～P0.7 が、これらペリフェ ラルに割り当てられています。 それに対し、下図（右）は、P0.0～P0.2 をピンスキップ設定した場合です。ペリフェラルのポート割り当 てが P0.3～P1.2 へ変更されたことが判ります。 UART, SPI0, SMBus を選択。 P0.0～P0.7 が優先的に占有された。

ピンスキップ設定 

ペリフェラル設定

各ペリフェラルの設定は、Peripherals メニューを使用して行っていきます。一つ設定が終るたびに、C コードのヘッダーファイルが更新されます。このヘッダーファイルには、設定に準じたペリフェラル初期化 ルーチンが記述されていますので、ソフトウェア設計の際にご使用頂けます。

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改版履歴 Version

改定日

改定内容

1.0

2011 年 07 月

・新規作成

1.3

2015 年 09 月

・マクニカオンラインで公開

参考文献  Silicon Labs 社 各種ドキュメント  Silicon Labs 社 ナレッジベース、コミュニティフォーラム

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