e-nuvo モータ制御 学習キット BASIC Ver. 1.1 電子回路 HDL 組込み プログラミング

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1 e-nuvo モータ制御 学習キット BASIC Ver. 1.1 電子回路 HDL 組込み プログラミング
イ　ー ヌ　ー　ボ　ー e-nuvo BASIC Ver. 1.1 電子回路 組込み プログラミング HDL ハードウェア 記述言語 CPLD拡張基板 H8 CPU CPLD（FPGA） HDL学習パッケージ（オプション） 抵抗・トランジスタ 電子部品の基本から H8 CPUを用いたプログラミング演習に アルテラ製MAX II CPLD搭載 抵抗値の読み方、半固定抵抗の特性、トランジスタのスイッチング作用、LEDなど、電子部品の特性を、実験を通して、ひとつひとつ確認する基礎カリキュラム。 組込みプログラミングには、ソフトだけでなく、ハードに関する基礎知識が必要です。一般的なH8マイコンを用いて、ブレッドボードで実験したLEDを操作する。基礎からの演習に最適です。 ソフトウェアが得意な領域は、H8マイコンで。ハードウェアが得意な領域は、CPLD（FPGA）で。産業界で広く使われているアルテラ製CPLDを用いて、ハードウェア設計の基本を学習します。 ブレッドボードを使った基本回路演習 モータ制御カリキュラム　別冊教科書 新開発！オリジナルCPLD拡張基板 回路演習の基本は、ブレッドボード上で回路を組む実践から。プリント基板だけでは、単なる半田付け演習になりがちです。簡単な回路はブレッドボードで、発展的な回路は専用基板で。 車輪型も二足歩行ロボットも、モータ制御部は全く同じ。 C言語によるDCモータの制御は、メカトロニクスの基本中の基本です。A/D変換、割込み処理、エンコーダ、PWM、そしてPID制御まで。 e-nuvo BASICにスタックするCPLD拡張基板を新開発。CPLDを用いて、ハードウェアでモータ制御（H-Bridge制御、角度センサA/D変換等）ができるだけでなく、H8 CPUとの通信も可能です。 回路図を理解し、基板パターンを追う 業界標準の開発環境を無償利用可能 HDLを用いた回路設計　別冊教科書 Hブリッジは、FET 4つを文字通りH字型に配置。回路図からパターンを追いかけることで、回路と実装を関連付けます。半田付けキットですが、あくまで、その後の繰り返し演習がポイントです。 H8マイコンのルネサステクノロジが提供する統合開発環境HEWは、プロの組込みエンジニアも利用する業界標準のプログラミング環境です。実習授業でも、将来、実際に使えるツールを。 AND・ORの論理演算から、デコーダ、セレクタ、フリップフロップと、基礎を順を追って学習します。後半は、カウンタ、ステートマシン、信号処理など、最終的にはフィードバック制御を目標とします。 5

2 e-nuvo BASIC 基本パッケージ ■ モータ制御学習キット e-nuvo BASIC の基本構成
e-nuvo WHEELと共通のCPU基板。汎用なので、取り外して好きな実験にも活用できます。 汎用CPU基板 シリアルポート 　・FW書込み 　・ログ書出し E8エミュレータ 接続ポート （デバッグ用） H8/Tiny CPU ルネサス テクノロジ製 e-nuvo BASIC　基本パッケージ ブレッドボード 電子部品の基本は、ブレッドボード上で、自ら配線することから。ポテンショメータの特性や、LEDの極性など。 統合開発環境HEW H8 CPU、及びCPLDの空きポートを、外部入出力ポートとして、公開しています。ジャンプワイヤで接続します。 外部入出力ポート 開発環境として、ルネサステクノロジの統合開発環境HEWをサポート。E8エミュレータによるデバッグにも対応。 （HEW、E8エミュレータは含まれません） CPLDを活用することで、HDL（ハードウェア記述言語）を用いたハードウェア設計についても、実験できます。 HDL学習パッケージ （オプション） CPLD アルテラ製 MAX II 簡易実験用の スイッチやLED ジャイロセンサや、加速度センサを活用した発展的な実験も可能です。 センサ基板（オプション） ジャイロセンサ 村田製作所製 ENC-03 加速度センサ Analog Devices 製ADXL322 4つのFETスイッチをH型に配置した、最もわかりやすいHブリッジ回路です。 電流測定の為のシャント抵抗も搭載。 Hブリッジ回路 アナログ「ポテンショメータ＋A/D変換」 と、ディジタル「エンコーダ＋パルスカウ ンタ」の基本を、実験を通して学びます。 2種類の角度センサ エンコーダ ポテンショメータ （半固定抵抗） CPUディジタル入出力の基礎実験用に、Push SW（×1）、Dip SW（×3）、LED（×8）等を備えています。 実験用入出力ポート （スイッチ、LED） ■ e-nuvo BASIC 学習カリキュラムシリーズ （ソフトウェア学習カリキュラム） （ハードウェア学習カリキュラム） 組み込みプログラミングの基礎① ～モータ制御基礎編～ 組み込みプログラミングの基礎② ～PID制御実装編～ 組み込みプログラミングの基礎③ ～PID制御器の設計と実習～ Verilog HDLを用いた回路設計 ～HDL基礎編～ (1) 電子部品の基礎 (2) 組み込みプログラミング 　・開発環境の構築 　・ポートの入出力（SW，LED） 　・割り込み処理（エンコーダ） 　・PWM生成（モータ駆動） 　・角度制御（ON/OFF制御） (1) 組み込みプログラミング 　・タイマー 　・シリアル通信（送受信） 　・バッファを用いたシリアル通信 (2) PID制御の実装 　・PID制御（浮動小数点演算） 　・PID制御のチューニング (1) フィルタの実装 　・一次遅れフィルタ (2) PID制御の実装と設計 　・モデルベース制御 　・電流フィードバックの実装 　　（整数演算を用いたPID制御） 　・PID制御のチューニング (1) CPLD開発環境 (2) HDL基礎編, 実践編 　・デコーダ、セレクタ 　・Dラッチ，フリップフロップ 　・フルアダー 　・カウンタ、ダイナミック点灯 　・ステートマシン、時計、電卓 ■ 実習カリキュラム教本 総監修：　水川 真（みずかわ まこと） 1975年早稲田大学大学院理工学研究科修士課程機械工学専攻修了、1987年工学博士（早稲田大学）。1975年から2000年まで日本電信電話公社（NTT）に勤務。この間（1981～82年）、米コロンビア大学客員研究員。1988年からNTT新分野事業推進部担当部長、1992年から同社ヒューマンインタフェース研究所知能ロボット研究部主幹研究員・研究グループリーダー。2000年から芝浦工業大学工学部電気工学科教授。その後、大学院工学研究科修士課程、博士課程の教授を兼ねる。2009年より工学部長就任。日本機械学会フェロー。世界初の人間型ロボット「WABOT」を皮切りに、数多くののロボット研究・開発に従事。日本ロボット学会理事、日本機械学会ロボティクスメカトロニクス部門部門長、計測自動制御学会常務理事、同制御部門部門長およびシステムインテグレーション部門部門長などを歴任。 ■ モータ制御学習キット e-nuvo BASIC の主な仕様 ■ e-nuvo WHEELへの発展 e-nuvo BASICで学習した組み込みプログラミングの技術を応用して倒立二輪ロボットe-nuvo WHEELの制御が可能になります。さらなる発展学習としてご活用ください。同じH8マイコンと同じCPLDを採用していますので、開発環境が同じであることによる教育効果が期待できます。 商品名 モータ制御学習キットe-nuvo BASIC ver.1.1 （イーヌーボー・ベーシック） CPU ZMPオリジナル汎用CPU基板（×1） 　　・ルネサステクノロジ製H8 Tiny （HD64F3687FP） CPLD （オプション） ZMPオリジナル汎用CPLD基板（×1） 　　・アルテラ製MAX II EPM240T100C5 アクチュエータ マブチ製DCモータ RE-280RA センサ 角度センサ ・エンコーダ 分解能4[pulse/rev] （基本/2逓倍/4逓倍） ・ポテンショメータ（半固定抵抗5kΩ ） 製造元： 株式会社ゼットエムピー 〒 東京都文京区小石川 住友不動産小石川ビル6F TEL: FAX: URL: 電流センサ シャント抵抗 0.22Ω 姿勢センサ （オプション） ZMPオリジナルジャイロセンサ基板（×1） 　　・ジャイロセンサ：村田製作所製ENC-03RC×1 加速度センサ （オプション） ZMPオリジナル加速度センサ基板（×1） 　　・加速度センサ：ANALOG DEVICES製ADXL322JCP 付属品 ブレッドボード、ジャンプワイヤ、ワニグチクリップ、CPU書込み用ハーネス、その他予備部品 PCインタフェース RS-232C　（フラッシュ書込み用） 販売代理店： 電源 ZMPセンサ 制御用 CPU5[v]、CPLD3.3[v] （1.2[v]充電池×3を昇圧） モータ用 3.6[v] （1.2[v]充電池×3を直接入力） ACアダプタ（オプション） 3.3[v]、 2[A] 推奨開発環境 統合開発環境 ルネサステクノロジ製HEW（High-performance Embedded Workshop） フラッシュ書込みツール ルネサステクノロジ製FDT（Flash Development Toolkit） ※ 予告なく内容を変更する場合がありますので、ご了承ください。 6