tinyAVRマイコンのタイマーAとtakeOverTCA0()

Arduino IDE環境でのtinyAVRマイコン、
AVR0系、1系、2系とさまざまなのがありますが、
そのタイマーAは、本来16bitのタイマーなのですが、
2つの8bitタイマーで使うように初期化されています。
　　PWM操作(8bitのanlogWrite出力)が目的

16bitタイマーで使うときは標準動作、
8bitタイマーだと分割動作と呼ばれています。

標準と分割とでレジスタの機能が異なっている部分が
あるので、実態は同じ制御レジスタなのに
　　「TCA0.SINGLE.xxxx」と「TCA0.SPLIT.xxxx」
と名前を変えて呼ばれます。

問題なのが、タイマーAを16bitで使いたいとき。
分割動作で初期設定されたのを標準に戻すわけです。
データシートを見ますと、こんな記述が見つかります。
　　（クリックで拡大↓）

これ、リセットするのにArduino IDE環境では
「takeOverTCA0()」を使うことになっています。
「megaTinyCore」の例題スケッチを探すとsetup()の
中でこの関数を一回だけ呼び、その後16bitの標準
動作の設定を行っているのがわかります。

takeOverTCA0()が何をしているかというと、
こんなソースが"wireing_analog.c"の中に
入っています。

void takeOverTCA0() {
  TCA0.SPLIT.CTRLA = 0;   // Stop TCA0 (1)
  __PeripheralControl &=  ~TIMERA0;
                   // Mark timer as user controlled (2)
  TCA0.SPLIT.CTRLESET =
       TCA_SPLIT_CMD_RESET_gc | 0x03;
                  // Reset TCA0 (3)
}

(1)はタイマーAの停止処理
　　　これは標準でも分割も同じ。
(2)は__PeripheralControlはPWM出力可能か
　どうかを保持している変数。
　タイマーAを止めてたらPWM出力できないぞ
　を返すために使われてる(みたい)
(3)が分割モードでのリセット処理。

一連の流れでタイマーAがリセットされるという
仕掛けです。

私の場合、takeOverTCA0()を知ったのはつい
こないだのこと。
これを使わずにどうしてたかというと、まず参考になるのが
　　・ATtiny1614：タイマレジスタの初期設定を見る
これで、タイマーAを含むタイマー関連の初期状態が
想像できます。

ATtiny402の初期状態をあらためて見ると、

ATtiny402 : timer Disable
TCA0.CTRLA      09
TCA0.CTRLB      00
TCA0.CTRLD      01
TCA0.EVCTRL     00
TCA0.INTCTRL    02
TCA0.PER        FEFE
TCA0.PERB       FFFF
PORTMUX.CTRLC   01

そして、ATtiny3224で裸の32bit周波数カウンタ #2
では、このようにレジスタ名SPLITは使わず、
SINGLEのまま16bitモードに。

  TCA0.SINGLE.INTCTRL= 0;        // 割り込み禁止
  TCA0.SINGLE.CTRLA  = 0;        // TCA0 停止
  TCA0.SINGLE.CTRLD  = 0;        // TCA0 8bit分割停止 16bitに
    ↓
  16bitモードの設定

ATtiny402マイコン サンプル：RCサーボモータテスター
では、

//  タイマーA0, 分割モードで初期化されるので16bitモードに
  TCA0.SPLIT.CTRLA     = 0;   // タイマー停止
  TCA0.SPLIT.INTCTRL   = 0;   // 割り込みなしに
  PORTMUX.CTRLC        = 0;   // TCAポート多重切り替えなしに
  TCA0.SINGLE.CTRLD    = 0;   // TCA0を16bitモードに
    ↓
  16bitモードの設定

手順はいろいろありますが、
　・まずタイマーを止めて
　・リセット
　　　これがtakeOverTCA0()の手順。
あるいは、
　・タイマーを止めて
　・割り込みをなしに
　・16bitモードに
これでも大丈夫。

で、takeOverTCA0()でちょっと問題か？っと
思ったのが「PORTMUX.CTRLC」の設定。
8bit PWMでの出力を4ch使えるように「ポート多重器」
を使って、WO0をPA7に割り当てています。
これで、
　WO0　PA7　(代替ピン)
　WO1　PA1
　WO2　PA2
　WO3　PA3　(WO0/WO3共用)
と4つのPWM出力が使えるのです。

しかし、16bit PWMモードではWO0、1、2の3つの
出力しか使えません。
その中のWO0が代替ピンのままになっています。
　　こうなってると分かっているのであれば
　　良いのですが、takeOverTCA0()では
　　ほったらかし。
16bit PWMの処理で、PA3がWO0出力になる
つもりのスケッチが、代替ピンのPA7に出て
しまいます。

完全に初期状態にというと、
「 PORTMUX.CTRLC = 0; // TCAポート多重切り替えなしに」
の1行が必要です。

※追記：ATtiny402、レジスタを表示してから
takeOverTCA0()を実行して、もう一度レジスタ表示。

ATtiny402 
　TCA0.CTRLA 09
　TCA0.CTRLB 00
　TCA0.CTRLD 01　　←8bit 分割モード
　TCA0.EVCTRL 00
　TCA0.INTCTRL 02
　TCA0.PER FEFE
　TCA0.PERB FFFF
　PORTMUX.CTRLC 01　←TCA00代替ポートが有効

takeOverTCA0実行

　TCA0.CTRLA 00　　←初期値に
　TCA0.CTRLB 00
　TCA0.CTRLD 00
　TCA0.EVCTRL 00
　TCA0.INTCTRL 00
　TCA0.PER FFFF
　TCA0.PERB FFFF
　PORTMUX.CTRLC 01　←代替ポート指定は残る

※追記 analogWriteを実行するとどうなるか
レジスタ値出力後、
　analogWrite(1, 1);     // PA7 3pin
　analogWrite(2, 2);     // PA1 4pin
　analogWrite(3, 3);     // PA2 5pin
　analogWrite(4, 254);  // PA3 7pin
とanalogWrite で4つのPWMパルスを出力。
その後のレジスタ値の変化です。 

ATtiny402 : 20MHz
  analogWrite   前　　　 後
-------------------------------
TCA0.CTRLA      0B       0B
TCA0.CTRLB      00       17　　←
TCA0.CTRLD      01       01
TCA0.EVCTRL     00       00
TCA0.INTCTRL    02       02
TCA0.PER        FEFE     FEFE
TCA0.PERB       FFFF     FFFF
TCA0.CMP0       0000     FE01  ←
TCA0.CMP1       0000     0002  ←
TCA0.CMP2       0000     0003  ←
PORTMUX.CTRLC   01       01

8bit分割モードで処理されたようすが見えてます。
ATtiny402でのanalogWrite、数値範囲は「0～255」。
0で全L。255で全Hなんで、128にしてもデューティ50%ジャスト
にはなりません。
50%よりちょっと大きめのデューティになります。
127だとちょっと小さめになり、analogWriteではジャスト
50%のデューティは出てきません。

ATtiny3224で裸の32bit周波数カウンタ #3

・ATtiny3224で裸の32bit周波数カウンタ
・ATtiny3224で裸の32bit周波数カウンタ #2
ここでは32.768kHzの時計用水晶発振子を
基準クロックにして1秒ゲートを作り、
周波数を計れるようにしました。

これとは違うアプローチで、時計用水晶をやめて
マイコンの主クロックを
　TCXO(Temperature Compensated crystal Oscillator)
にして試してみようと、部品を手配。
共立から ECS-TXO-3225MV-100-TR という
10MHzの1.7V～3.6Vで使える「3225」サイズ
のを買ってみました。

とりあえず発振実験なんですが・・・
　　・・・ピッチ変換基板をどうしよう。

手持ちのをあれこれ探して、これで行こうと
なったのが「SOT-23-6」の変換基板。
この2ピンと5ピンのパターンを削ってハンダ付け。

TCXOを2つ買って、出てきた周波数、
うちの周波数カウンタでの計測値は
　10.000005MHz　+0.5PPM
　10.000017MHz　+1.7PPM
となりました。
TCXOのスペックでは、
　Frequency Tolerance(@+25℃±2℃)　±1.5 PPM
となってますんで、使ってる周波数カウンタの
精度が「どや？！」っとなってしまいます。

これを使っての周波数カウンタ実験はもうちょい先。

アイリスオーヤマ BIGCAPA単3 BCR-R3MH 1200サイクル目

アイリスオーヤマのBIGCAPA 単3 BCR-R3MH(950mAh)
　・スタートが2025年6月12日
　・800cyc目が2025年11月28日

順調に充放電を続けています。

・50サイクルごとの0.2C放電。

・毎サイクルごとの充放電時間と充電停止電圧の変化。


■■■　電池あれこれ　■■■

小容量クラスのニッ水、
　　・eneloop lite BK-3LCC (950mAh)
が、4000サイクル。
　　・タミヤ NEO CHAMP (950mAh)
が、4400サイクル。
このあたりに追随できるかどうかでしょうなぁ。

※400サイクルごとの休止タイミングで、
電池を電池ホルダーから外して内部抵抗を
計っていましたが、これが接触不良発生の
原因みたいなので、今は、電池には手を
触れずそのままで充放電を続けています。

トランジスタ技術2026年3月号

ちょっとフライングで。
　　トラ技は毎月10日発売。

でも、定期購読や著者献本だとちょいと早めに
送られてきます。
3月号は今朝やってきました。


私の記事も載っているんですが、
　「ロードセルを使ったはかり」
の後編を楽しみにしていたのです。


前編が先月の2月号で、ブロック図や波形などの
解説だけでした。
今月号が回路図などの解説です。
読み進みますと・・・・
「あかんやん！」を発見。
アナログマルチプレクサ「74HC4053」の
電源が「±9V」になっています。

HC4053のスペック、電源はGND基準でVDD・VEEが±5V。
最大でも±6Vとか±7V。 (メーカーにより異なる)
記事の部品表を見ますと、

「TC4053でも可」と注記されているんですが、
回路図のHC4053に±9Vはスペック越えで、へた
したら破損するかもという、怖～い状態になってい
ます。

4000番CMOSの4053、この最大電圧もメーカにより
記述が異なり、VDD ・VEE間18Vとなっていたり
20Vとなっていたりします。
つまり、±9VはCMOSの4053でもギリギリという
電源電圧なんです。

±9Vだと、汎用ロジックICじゃなく、±15Vで
動くオペアンプなどとつなげられるアナログ回路用の
マルチプレクサから選ぶということになるでしょう。

また、記事のHC4053、未使用ピンの処理が気になります。
「GNDにつないでおくんだぁ」っと大きな声を上げたいです。
おっと。「INH」オープンはまずい。
これは確実にGNDにしておかないと。

4053の場合、ABC3つあるスイッチを3パラにしてしまうと
いうのが、定石かもしれません。
　　入出力容量が増えるけど、
　　スイッチ抵抗が小さくなる
　　

・analog-dialogue:その未使用ピンをどうにかしなさい！

ダイソー「LOOPER単4」(650mAh) 400サイクル目

ダイソー「LOOPER単4」(650mAh) 充放電実験開始
これが2025年11月15日。


昨日、400サイクル目の充放電が終わりました。
まずは、0.2C放電での電圧変化。

400サイクルを経て、ちょっとへたっている感じです。

そして、0.5C充放電電圧と充電停止電圧の変化。

800サイクルに向け、どこまで耐えてくれるのか、興味津々。

オムロンのパワーリレー 「G5LE」が終息

製作物で使っているオムロンのパワーリレーG5LEが
「end of life」っとの案内が・・・
・G5LE 2026年03月受注終了予定

　　オムロン自身の代替品案内は
　　形状が異なるのでそのままでは
　　使えません。
　　　これは、よくある話。

同一スペックの海外製を探すと、3つ代替候補が
見つかりました。
　・AZ943 : azettler
　・PR25 : sameskydevices
　・J107F : citrelay

G5LE、当面は流通在庫でなんとかなりそうですが、
どうしたものかを客先と相談しなくちゃなりません。

備忘録：1Hzパルス発生回路

・トランジスタ技術2025年10月号
『特集 今マイコンはArduinoが最強説』からみの備忘録。

p.121 図8 時計用水晶発振子を使った1Hzパルス発生回路
これの亜種を紹介しておきます。

記事では「HC4060」を2段接続して32.768kHzから
1Hzを得ました。


これと同じ機能を得ます。
まずは、HC40460と「1G80」の組み合わせ。

次の２つは12.8MHzの高精度発振器を使って1Hzを得ます。
HC4060と10進カウンタHC393の組み合わせ。

単純に1Hzを得るためですが、ICの数が多くなります。

最後がマイコン。

水晶発振モジュールから出てくるのは、アナログ波形
なんで、マイコンのクロックとして使うには信号レベルを
大きくしなければなりません。
「1GU04」で増幅しています。

// ATtiny402で1Hzを作る(Microchip Studio)
#include <avr/io.h>
int main(void) {
    PORTA.DIR = 0b11000110;     // ポートの入出力
    //            ||  |||+----  PA0 6pin in  UPDI
    //            ||  ||+-----  PA1 4pin out 1Hz出力 (CMP1)
    //            ||  |+------  PA2 5pin out 1Hz出力 (CMP2)
    //            ||  +-------  PA3 7pin in  CLKin 12.8MHz発振器入力
    //            |+----------  PA6 2pin out (-)
    //            +-----------  PA7 3pin out (-)
    _PROTECTED_WRITE(CLKCTRL.MCLKCTRLB, 0); // プリスケーラなし
    _PROTECTED_WRITE(CLKCTRL.MCLKCTRLA, 3); // 外部からクロック
    TCA0.SINGLE.CMP0  = 6250 - 1;   // CMP0出力 1Hz
    TCA0.SINGLE.CMP1  = 0;          // PA1 4pin
    TCA0.SINGLE.CMP2  = 3125;       // PA2 5pin (1/4位相差)
    TCA0.SINGLE.CTRLB = 0b01100001;
    //                     ||||+++----- WGM 波形生成FRQ(周波数)
    //                     |||+-------- ALUPD
    //                     ||+--------- CMP0EN
    //                     |+---------- CMP1EN PA1 4pin 出力
    //                     +----------- CMP2EN PA2 5pin 出力
    TCA0.SINGLE.CTRLA = 0b00001111;
    //                        |||+-----  ENABLE 動作開始
    //                        +++------  CLKSEL プリスケーラ1/1024
    while(1){  }     // PA1,PA2に1Hzを出力し続ける
}

配線して組み立てる工数からはマイコンを使うのが
いちばん簡単。
でも「チップにプログラムを書き込む」という壁が
存在します。