第 5 章 PIC マイコンによる Windows 形式のファイル・システムを実現する CF カード制御プログラム開発用の実験ボード芹井滋喜 Serry Shigeki 本章では，CF カードの制御プログラムの開発方法をマスタします．（MOD-MP3，ソリトンウェーブ）を基板に追加接続して，保存した MP3 ファイルの再生もしてみました．第 4 章でも解説したとおり，CF カードは Windows なおここでいうファイルとは，曲名などの属性データが読めるいわゆるファイル形式でデータを保存する使い方が一般的です．実験では，MP3 モジュールと連続する音楽データをひとまとめにしたデータの塊のことです．第１話 ★ ハードウェアの開発 CF カード学習用実験基板の製作 ■ 回路の説明 ● 電源回路写真 5 − 1 に示すのは製作した実験基板を使用中のようすです．図 5 − 1 （ p.162）に CF カード学習用実験電源は 3.3 V 単一です．理由は，PIC18LF4550 が 3.3 V でも 5 V でも動作するということと，MP3 デコ基板の回路図を示します．ーダ IC の電源電圧の最大定格が 3.6 V だからです．基板に PIC18F4550 を実装したまま書き込み器を接続し，ICSP（In Circuit Serial Programming）と呼ばれる手法でプログラムを書き込める仕様にするためには，5 V のリニア・レギュレータ IC を追加して， PIC18LF4550 PIC18LF4550 を 5 V で動作させる必要があります．さらに，動作電圧が互いに異なる PIC18LF4550 と MP3 モジュール間の通信ラインすべてに，3.3 V と 5 V を変換するレベル・コンバータ（74VHCT244 など）を挿入しなければなりません． ICSP 書き込み器は，プログラムをダウンロードする際，PIC18LF4550 の電源端子の電圧を 5 V に強制的に引き上げます．実験基板のように，3.3 V 単一で PIC18LF4550 と MP3 モジュールを動作させる場合，書き込み器を接続して PIC18LF4550 にプログラムを MP3モジュール MP3モジュール CFカード用ソケット CFカード用ソケット写真 5 − 1 製作した実験基板に MP3 モジュールと CF カード・ソケットを接続したようすダウンロードすると，MP3 モジュールに搭載されているデコーダ VS1002d の電源端子に 5 V が加わって壊れる危険があります．ICSP で書き込む場合は，必ず MP3 モジュールを取り外してください． Keywords TrueIDE モード，SPI，データ・ロガー，ファイル・システム，FAT，セクタ，クラスタ，ディレクトリ・エントリ，Tiny − FatFs， PIC18LF4550，VS1002d，MOD-MP3 160 2007 年 2 月号特集＊実験研究！大容量メモリ・カード表 5 − 1 使用した PIC18LF4550 の主な仕様と内蔵機能 ● ワンチップ・マイコン PIC18LF4550 次の条件を考慮して決定しました．機能（1）ファイル・システムを搭載できるくらいプログラム用の ROM 容量が大きい（2）端子の数が 40 ピン程度ある（3）高速で動作するもの（4）開発環境も含めて入手性が良いこと値など動作周波数 DC ∼ 48MHz プログラム・メモリ 32768 バイトデータ・メモリ 2048 バイトデータ EEPROM 256 バイト割り込み 20 これらの条件を踏まえ，マイクロチップ・テクノロジーの PIC18LF4550 を採用しました．最大 48 MHz で I/O ポート A，B，C，D，E タイマ 4個動作し，SRAM が 2048 バイト，プログラム・メモリ PWM 1 チャネルは 32 K バイトあります．入出力ピンも最大で 34 本を使用できます．PIC18LF4550 は，USB のデバイス・拡張 PWM 1 チャネルコントローラも内蔵しています．図 5 − 2 に PIC18LF4550 のピン配置を，表 5 − 1 に機能一覧を示します．通信 MSSP，拡張 USART USB モジュール 1個 10 ビット A − D コンバータ 13 入力コンパレータ 2個パッケージ 40 ピン PDIP 44 ピン QFN 44 ピン TQFP ● PIC18LF4550 のピン割り当て MCLR/ /RE3 VPP RA0/AN0 RA1/AN1 VREF RA2/AN2/ -/C VREF VREF ＋ RA3/AN3/ RA4/T0CK I /C1OUT/RCV RA5/AN4/SS/HLVD I N/C2OUT RE0/AN5/CK1SPP RE1/AN6/CK2SPP RE2/AN7/OESPP VDD VSS OSC1/CLK I OSC2/CLKO/RA6 RC0/T1OSO/T13CK I RC1/T1OS I /CCP2/UOE PC2/CCP1/P1A VUSB RD0/SPP0 RD1/SPP1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 PIC18LF4550 CF カードの 9 番ピンの￣ O￣をグラウンドに接続する E 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 RB7/KB I 3/PGD RB6/KB I 2/PGC RB5/KB I 1/PGM RB4/AN11/KBI 0/CSSPP RB3/AN9/CCP2/VPO RB2/AN8/ I NT2/VMO RB1/AN10/ I NT1/SCK/SCL RB0/AN12/ I NT0/FLT0/SD I /SDA VDD VSS RD7/SPP7/P1D RD6/SPP6/P1C RD5/SPP5/P1B RD4/SPP4 RC7/RX/DT/SDO RC6/TX/CK RC5/D＋/VP RC4/D−/VM RD3/SPP3 RD2/SPP2 図 5 − 2 CF カードの制御用マイコンとして採用した PIC マイコン PIC18LF4550 のピン配置（USB モジュールを内蔵する）用語解説 1 ファームウェア組み込み機器などでハードウェア制御を行うプログラム組み込み用CPUのプログラムは，開発者から見ると，普通のソフトウェアであっても，ユーザから見ると（ある特定の機能の）一つのハードウェアに見える．このようなプログラムをファームウェアというをファームウェア（firmware）と呼びます．ハードウェアとソフトウェアの中間という意味で，このように呼ばれているようです．マイコンのプログラムは，開発を終わって書き込んでしまえば，通常はユーザがこれを書き換えることはありません．つまりユーザから見れば，このマイコンは一つの専用ハードウェアとみなすことができます．最近の組み込み用のマイコンはフラッシュ・メモリ搭載の製品が多くあり，ファームウェアのアップデートをユーザが行えるような製品も増えてきました． 2007 年 2 月号組み込み機器（PDAなど）図 5 − A ファームウェアは機器の ROM に存在する 161