RasPiduino(ver.1.0/1.1)取扱説明書

Raspberry Pi 汎用AVR開発環境

RasPiduino-HAT

０．プロダクト外観

１．概要

２．開発環境の導入

次の順でAVR開発環境をインストールします。
Arduino IDEのインストール → AVR開発環境のインストール → GPIO対応avrdudeのインストール

1. 準備
   インストール作業の前にユーザにsudoコマンドをパスワードなしで実行できる権限を付与しておきます。
   Raspbianに初期登録されているユーザ pi はsudoコマンドをパスワードなしで実行できます。
   sudoコマンドをパスワードなしで実行できる権限を付与する方法は→この検索リストを参照して下さい。
2. Arduino IDEのインストール
   1. Linux ARM用Arduinio IDEをダウンロードしインストールします。(2018.01.12現在，最新バージョンは 1.8.5 )
      インストール場所をホームディレクトリの ~/Appcations/配下にarduinoでインストールしておくと，GPIO-AVRDUDE_installerが利用できます。
      1. ファイルマネージャを起動しホームディレクトリ(/home/[ユーザ名]に Applications フォルダを作ります。
      2. ブラウザを起動しhttps://arduino.cc/en/Main/SoftwareからArduino IDE Linux ARMをダウンロードします。
      3. ダウンロードしたファイル arduino-1.8.5-linuxarm.tar.xz を右クリックし
         Extract to をクリックします。図１
      4. Extract files の Extract to 欄に /home/[ユーザ名]/Applicationsを入力し，
         Extractボタンをクリックします。図２
         

         図１

         図２

      5. ターミナルを起動し次のように操作します。

         $ cd ~/Applications　　　←カレントディレクトリ(作業ディレクトリ)をApplicationsに移動します
         $ ls　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　←ファイル一覧を表示
         arduino-1.8.5
         $ ln -s arduino-1.8.5  arduino    ←シンボリックリンク arduino を作ります
         $ ls
         arduino atduino-1.8.5
         $ cd arduino        ←arduinoに移動します
         $ ls
         arduino          hardware    lib        revisions.txt  uninstall.sh
         arduino-builder  install.sh  libraries  tools
         examples         java        reference  tools-builder
         $ ./install.sh      ←インストールコマンド install.sh を実行します
         
         （警告が沢山表示されますが，無視します）
         
         done!               ←インストール終了
         $

   2. 念のため，IDEインストール後に手持ちのArduino UNOなどを接続してスケッチが書き込めるか確認します。
3. AVR開発環境のインストール
   ボードマネージャからインストールします。
   1. インターネットに接続されていることが必須です。
   2. 下のpackage…jasonへの直接リンクURLをコピーします。
      https://kimio-kosaka.github.io/_RasPiduino/package_RasPiduino_index.json
   3. Arduino IDEを起動し「ファイル」→「環境設定」と進みます。図３
      「追加のボードマネージャのURL」欄に先程コピーした直接リンクURLを貼り付け，[OK]をクリックして閉じます。図４
      

      図３

      図４

   4. [ツール]→[ボード：]→[ボードマネージャ…]と進みます。図５
   5. ボードマネージャウインドウが開きます。
      最後尾までスクロールするとKosaka.Lab提供の5つの環境がリストされるはずです。
      先ず最初に_RasPiduinoをインストールします。図６

      図５

      図６

   6. ATMegaCore, ATTinyCore-R, bitDuino13 をインストールします。
   7. 最下段のGPIO-AVRDUDE_installerはGPIO対応avrdudeのインストーラです。
      ツール・メニューの選択操作だけでGPIO対応avrdudeをインストールすることができます。（下のデモビデオ参照）
      
   8. 用語の整理
      命名をテキトーに行い紛らわしい呼び名（用語）になったので整理します。
      1. GPIO対応avrdude　GPIOを制御できるAVRライタソフト avrdude を指します。
      2. GPIO-AVRDUDE_installer 「GPIO対応avrdude」をインストールするためのツールパッケージを指します。
4. GPIO対応avrdudeのインストール
   GPIO-AVRDUDE_installerを用いるとArduino IDEのメニューを数回クリックするだけでGPIO対応avrdudeをインストールできます。
   1. Arduino IDEが ~/Appcations/arduino でインストールされていることが必須です。
   2. ボードマネージャからGPIO-AVRDUDE_installerをインストールします。
   3. 「ツール」→「ボード：」と進みボードリストの下の方にスクロールすると，”Install GPIO AVRDUDE” と “Restore Arduino IDE AVRDUDE” の２つが見えるはずです。これは，インストール，アンインストール用シェルスクリプトを実行する”仮想ボード”です。図７
   4. 仮想ボード”Install GPIO AVRDUDE”を選択します。→ツールメニューが閉じます。
   5. 再度「ツール」メニュー開きます。
   6. 「ブートローダを書き込む」をクリックするとインストールスクリプトが実行されArduino IDEのメッセージエリア（下段の黒い背景のエリア）に進捗が表示されます。図６
   7. スクリプトの実行が終わると”*** RUNscript finished ***”と表示されます。図８
   8. Arduino IDE 標準装備のavrdudeに戻すときは仮想ボード”Restore Arduino IDE AVRDUDE”を選択し同様の操作を行います。
      
      

      図７

      図８

   9. GPIO-AVRDUDE_installerは常駐させておく必要はありません。上記３〜８が済んだらパッケージマネージャからGPIO-AVRDUDE_installerをアンインストールします。
   10. 参考）インストールとレストアのシェルスクリプトは下の場所に収容されています。図９
       ~/.arduino15/packages/GPIO-AVRDUDE_installer/hardware/avr/1.0.x/bootloaders/
       

       図９

３．HAT装備のATmega328Pにスケッチを書き込む

1. ICSP-328PスイッチをON側にします。
   （ver.1.0はICSPスイッチをIN側にします）
2. Arduino IDEを起動します。
3. 書込み装置選択
   IDEのメニュー[ツール]→[書込み装置]と進み Raspberry Pi GPIO を選択します。
4. ボード選択
   IDEのメニュー[ツール]→[ボード:]と進み[ATmega328P]を選択します。
5. Clockの選択
   IDEのメニュー[ツール]→[Clock:]と進み[8MHz(Internal)]を選択します。
6. ヒューズビット書き換え
   メニュー[ツール]→[ブートローダの書き込み]と進みます。ダミーのブートローダ書き込みにより，ATmega328Pを内部クロック8MHzで動作させるようヒューズビットの書き換えが行われます。
7. 以後、スケッチのアップロードボタンをクリックするとボード装備のATmega328Pにスケッチが書き込まれます。
8. スケッチの書込が終わったらICSP-328PスイッチをOFF側にします。
   （ver.1.0はICSPスイッチをEX側にします）

４．HAT装備のATmega328Pとシリアルポート通信を行う設定

1. 設定方針
   1. RasPi 3B, ZERO-W のシリアルポートは初期状態では隠蔽されており利用できませんので、シリアルポートを利用できるようにします
   2. RasPi 2B, B+, B, Zeroのシリアルポート/dev/ttyAMA0はシリアルコンソール用として使われており，起動終了時のメッセージ出力やシェル・コマンドを受け付けるようになっています。Arduinoと通信する場合はシリアルコンソールの機能を止めておかなければなりません。
   3. シリアルポートの初期設定ではRTS信号線が利用できないので，これを使えるようにします。
2. シリアルポートの設定
   raspi-configを起動します（ $ sudo raspi-config ）
   1. 5 Interfacing Options –>[Select]
   2. P6 Serial –> [Select]
   3. “Would you like a login shell to be accessible over serial?” –> [No]
   4. “Would you like the serial port hardware to be enabled” –> [Yes]
   5. The serial Login shell is disabled
   6. The serial interface is enabled  —> [OK] —> [Finish]
   7. “Would you like to reboot now?” –> [No]
3. GPIO17(物理ピン11番)をRTS信号に割り付ける
   1. wiringpi パッケージをインストールします（ $ sudo apt-get install wiringpi ）
      （デフォルトでインストールされているかも知れません）
   2. /etc/rc.local ファイルを編集します。（ $ sudo nano /etc/rc.local ）
      exit 0 の行の前に，次の行を挿入して保存・終了します。
      /usr/bin/gpio mode 0 alt5
   3. 以上の作業が終了したらリブートします。
4. 確認
   1. 設定を有効にするためリブートします。
   2. シリアルポートが存在するか確認します。
      1. RasPi3, ZERO-Wの場合 /dev/ttyS0 が存在するか確認（ $ ls -l /dev/ttyS* ）
      2. RasPi 2B,B+,B,ZEROの場合  /dev/ttyAMA0 が存在するか確認（ $ ls -l /dev/ttyAMA* ）
   3. GPIO Physical pin 8, 10, 11 がALT5となっているか確認します。（ $ gpio readall ）
      
5. dialoutグループへのユーザの追加
   1. /dev/ttyS0, /dev/ttyAMA0 は一般ユーザから利用できませんので、これらを使いたいユーザ名をdialoutグループに追加します。
      例：ユーザ名 pi をdialoutグループに追加
      $ sudo usermod -a -G dialout pi
6. RTS信号とリセットについて
   1. 以上の設定を行うとRasPiでシリアルポートをオープンしたときRTS信号によりボード搭載ATmega328Pにリセットがかかります。
   2. リセットをかけたくない場合は前述3の2を /usr/bin/gpio mode 0 alt0 とします。

５．ATtiny85にスケッチを書き込む

1. 1. ブレッドボードにATtiny85を装着し図３のようにICSPを配線します。
      Ver.1.0とVer.1.1ではICSP信号の並び順が異なっているので注意が必要です。
   2.  ICSP-328PスイッチをOFF側にします。
      （ver.1.0はICSPスイッチをEX側にします）

      図３

   3.  Arduino IDE を起動します。
   4. 書込み装置選択
      IDEのメニュー[ツール]→[書込み装置]と進み Raspberry Pi GPIO を選択します。
   5. ボード選択
      IDEのメニュー[ツール]→[ボード:]と進み[ATtiny25/45/85]を選択します。図A
   6. Chipの選択
      IDEのメニュー[ツール]→[Chip:]と進み[ATtiny85]を選択します。図B
   7. Clockの選択
      IDEのメニュー[ツール]→[Clock:]と進み[8MHz(Internal)]を選択します。図C
   8. ヒューズビット書き換え
      メニュー[ツール]→[ブートローダの書き込み]と進みます。ダミーのブートローダ書き込みにより，ATtiny85を内部クロック8MHzで動作させるようヒューズビットの書き換えが行われます。
   9. 以後、スケッチのアップロードボタンをクリックするとボード装備のATtiny85にスケッチが書き込まれます。
   10. 書き込みが終わったらISCPの配線を取り外します。

– 来歴 –