このところ、コロナの後遺症で家庭内療養中のトドお父さんです。
熱が下がってのコロナ療養中はヒマなので、電子工作のネタを探していました。
おもちゃ病院つながりで、東京に在住でおもちゃ病院のドクターをされている
ラジオペンチさんのブログを参考に電子工作の内容を、楽しみによく見ています。
今回、I2C Scannerというものを題材に記事を書かれていたので、自分もやってみようと
思い立ちました。
Nickelgrass さんの I2Cスキャナーのプログラム解析
これを見ると、ディスプレイには小型 0.96”のOLEDディスプレイSSD1306（128ｘ64画素）
を使ってI2CインタフェースのSCL(クロック) SDA(データ)に、0ｘ00～0ｘFFまでの128アド
レスを出力して、ACKが帰ってくれば そのアドレスにデバイスあり、なければデバイスなしと
判定し、接続I2Cデバイスのアドレスをこの小型のディスプレイに表示するようになっています。
アドレスの表示は、あらかじめ作ったイメージデータを128バイトのframe[]配列に置いておき、
起動時にこのイメージを展開してSSD1306内のメモリに書き込みイメージを表示します。
その上で、検出したアドレス位置の□ 表示に■ を書込み、検出アドレスを表示する仕組みです。
縦64データは8bit x 8(Page0-7)=64bitですが、縦に9行データがありますので、書き込む
■bit データはPage間をまたがるため、2回に分けて書き込む必要があります。
ブログの記事は、このNickelgrassさんの元ネタにいくつか問題があるのを直しましょうという
ものです。「それ、やってみよう！」さんがブログで書かれたものが最初の問題提起です。
さきほどのラジオペンチさんのブログ記事のコメントで、siliconvalley4066 さんが具体的に
ソルーションを提案されています。
皆さんの着想と技術力、さすがです。さっそくトレースして楽しませていただきましょう！
【現状のMicro I2C Scannerの問題点】
① ディスプレイの 行(64)・列（128）の行が1ページ分がずれて、最上列（8データ分)を
表示しない。代わりに最下列（8データ分）がゴミデータを表示する
これは、7年ほど前のロットのSSD1306では発生しない。最近のロットのみ発生する模様
② 初期画面のイメージのフォントの字形に違和感があるので修正する（3、8、B、E、(S)）
③ 検出したアドレスの■を書き込む際に、近隣のアドレスの■の影響を受けて表示が壊れる
④ I2Cのアドレスは8bit 最下位1bitが”0”でwrite, ”1”でreadになる。アドレスとしては上位
7bitで00h～7Fhで表示するのが正しいが、このscannerは偶数8bitで表示している。
（例えば、SSD1306はwrite時 78h、read時79hになる。7bitでは3Chと表示するのが正しい)
これらの原因と対策は、上のラジオペンチさんのブログのコメント欄で皆さんのコメントを見て
頂けるとわかるとおもいます。
皆さんの検討された内容をトレースするために、順番にやった内容を記述していきますね。
1. プロジェクトのATTINY85への移植
Nickelgrass さんの元プロジェクトは、ATTINY44(14PIN）でATMEL Studioで記述されています。
ダウンロードに会員登録が必要なので、「それ、やってみよう！」さんのリンクを拝借します。
ATMEL Studioは問題ないですが、TINY44の手持ちがないので8ピンのATTINY85に移植します。
オリジナルの回路図はこれです。
これを、このように書き換えました。単三電池2個 3.0Vで動作させる予定です。
ATTINY85はPORTAがないので、SSD1306インタフェースのI2CはPORTBに置き換えます。
TINY44 TINY85
SDA PA0 PB4
SCL PA1 PB3
外部スキャン用のssdaは PB0、ssclはPB1はそのままです。
さて、ATMEL STUDIOで、Nickelgrassさんのプロジェクトを開いてみます。
I2C.hに SDA、SCLのポート設定があります。ここをPortAからPortBに編集します。
オリジナルをコメントアウトして、追記した編集後は下記になります。
次にPort.hに PortA, PortBのポート論理演算設定がありますので、ここも編集します。
PORTAでの論理式の＃Define文をコメントアウトして、PORTBのPB4,PB5の＃Define文を
追加します。 これを忘れるとコンパイル時にエラー祭りになりますｗ
これだけで、ATTINY44からATTINY85への置き換えができると思います。
ATMEL STUDIOでのデバイスの変更は Project → I2C scanner propertyでプロジェクトの
プロパティを表示後、右のメニューからDEVICEを選びます。
現状は ATTINY44になっているので、これをATTINY85に変更して終了です。
デバイスを変更したら、コンパイルしてみましょう。
main.cpp を表示した状態で、上のメニューからBuild → Rebuild 出力がReleaseになっていたら
事前にDebug に直しておきましょう。（出力設定がReleaseでも問題なしですが…）
エラーが出なかったら、正常に移植ができてコンパイルできましたということです。パチパチパチ。
さぁ、これからATTINY85デバイスへの書き込みです。
New ATTINYについては、UPDI IFで自作のHVP対応のライタを作りましたが、古いATTINYに関しては
AVR ISP MK2という書き込み機をAmazonで3千円ほどで買って持ってます。(最近使いませんが）
ISP接続は下記のように接続します。 UPDIに比べると線が多いですね。ISPの信号を阻害しないように各ピンの入出力回路に注意も必要です。
正しく接続出来たら、上のメニューからtools → Device Programming を選択します。
ここで、Applyを押すと左にメニューがでるので、memoryを選択します。
うまくデバイスとつながっていることを確認するには、Applyの横のReadを押します。
正常につながっていると、デバイスIDと印加電圧が表示されます。
接続が確認出来たら、memoryで書き込みの対象ファイルを選択します。
さきほど、出力設定にDebugを選択した場合はDebugの中にxx.elfファイルが生成され
ているはずなので、それを選択します。
あとは、program を押すとターゲットデバイスへのプログラム書き込みを開始します。
以上で、オリジナルのI2C Scanner プログラムが動作するはずです。
まずは、ブレッドボードで確認しました。OLED SSD1306を表示用と検出用に2個つないでます。
確認用の電源はAVRISPからの3.3Vで動作しています。実用時は電池3Vで動作させる予定です。
一番上の桁を表示しない、偶数8bitで78hと表示していますね。
さて、ここが原点で、上の課題をひとつづつ解決していきますよ。
今回は、1.で終わってしましました(大汗) 怒涛のPart2をこうご期待！！
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