Arduino

8月5

スイッチサイエンス32U4ブレークアウトボードとAVRISPmkII

スイッチサイエンスの32U4ブレークアウトボードをArduino Leonardo化した。

SWITCH SCIENCE 32U4ブレークアウトボード

AVR ISPmkIIでArduinoブートローダを書き込むための端子は以下。

SCK (2).B1
MOSI (3).B2
MISO (4).B3
RST (5)
Vcc (6)
GND (21)

ACR ISPmkIIのICSP端子を上から見た図
AVRISPmkIIcon

ブレッドボード上で書き込み用の接続。32U4ブレークアウトボードはひっくり返して載せてる。また、AVR ISPmkIIのICSPコネクタは写真では上を向けているのでVccが左上に見える(赤い線)。
AVRISPmkII-32U4

　Arduino IDEから[ツール]→[書込装置]でAVRISPmkIIを選択し、[ツール]→[ブートローダを書き込む]でしばらく待つと青いLEDが点滅するようになる。これでOK。

参考：
AVRC Programming-Programmer

タグ：: Arduino; Leonardo; AVRISPmkII; 32U4

7月22

記事タイトルPS/2キーボード変換器の製作(14) US配列でPS/2→USB変換OK

PS/2のスキャンコードをUSB UserIDまで変換できた。次にArduino Leonardoで扱っているコードに変換する。変換方法はほぼ同じで、テーブルを別に用意する。

https://gist.github.com/ab100bfb33a78ddf067d

PrtScr / ScrLock / Break まわりが難航した。ここはスキャンコードが面倒。
USBのコードをKeyboard.press()やKeyboard.release()で操作する時には充分に注意しないとスケッチの修正ができなくなる。Arduino IDEからソースをコンパイルする時にスケッチ画面に文字がタイプされてしまうからだ。

・Windows7(64bit)(英語キーボード配列の設定)に本アダプタと英語キーボードを接続し確認
・WindowsXP(日本語キーボード配列の設定)に本アダプタと日本語キーボードを接続し確認

○(1)PrintScreen / ALT+PrintScreen 正常動作
○(2)ScrLock正常動作(Excelで確認)
○(3)[目](App)キー正常動作
○(4)日本語入力/英数入力切り換え確認OK
○(5)接続したままPC本体電源ONでも動作OK。Windows7のパスワード入力も確認
×(6)[＼ろ] キーと[￥]キーを＼に対応させたいのだがうまくいかない(日本語キーボード接続時)
→これは無視してもよいか？

Arduino Leonardoのライブラリの制限で、PC側の[無変換][変換][かな]キーに対応するコードを送ることができない。外付けキーボードの[無変換][変換][かな]キーを別のキーに割り当てることは可能。

その他の問題点：
(a)アダプタを接続するたびにデバイスマネージャがデバイスドライバを探す。(WindowsXP)
Windows7ではドライバがインストールできなかったことを通知。でも気持ち悪い。
→できればArduino用のドライバを入れずに動かしたい

(b)キーボードのステータスがわからない。
→PC本体からの指示を受け取る手段がない。PS/2キーボード側に送信するプログラムを書いていない。
※本体接続のキーボードのランプは点灯する。

しばらく英語キーボード配列のPCに接続して使ってみる。並行してUS→JP変換のテーブルを作成。

追記：
(6)は日本語キーボードのみの問題で、キーに対応するコードがArduino Leonardoから送れないため。
(a)はブートローダ差し替えでできそう。32U4はHWB端子を見てブートローダを起動するかどうかを判断するが、Arduinoのブートローダは関連するフューズビットを設定していないらしい。

タグ：: PS2; キーボード; Leonardo

7月17

PS/2キーボード変換器の製作(13) ハードウェアはできたが……

ハードウェアはできた。Daviciマイコンボードに6Pのmini-DINコネクタを接続、CLKとDATAをプルアップしてケース収納。
2012key01

　あとはPS/2のスキャンコードをUSB-UIDに変換(済)、Arduino Leonardoのkeyboard.press()に変換、さらに日本語キーボードの配列に変換するだけなのだが、問題点発覚。

以前調査した、Arduino IDE1.0.1でのコード変換部分。
Arduino IDE1.0.1/Leonardで足らないUSBキーを追加する
[HID.cpp] uint8_t i; if (k >= 136) { // it's a non-printing key (not a modifier) k = k - 136; } else if (k >= 128) { // it's a modifier key _keyReport.modifiers |= (1<<(k-128)); k = 0; } else { // it's a printing key k = pgm_read_byte(_asciimap + k); if (!k) { setWriteError(); return 0; } if (k & 0x80) { // it's a capital letter or other character reached with shift _keyReport.modifiers |= 0x02; // the left shift modifier k &= 0x7F; } }

　上記ソースはkeybord.press()でコードを変換している箇所。与えられた数値が0x00〜0x7fを印字可能なキー、0x80〜0x87をモディファイアキー、0x88〜を表示不能な特殊キーとみなしている。0x00〜0x7fは const uint8_t _asciimap[128] で定義されてあるテーブルで変換される。0x88以上は、その値から0x88を引いた数値がUsageIDとしてUSB経由で送信される。つまり、ファンクションキーF7は #define KEY_F7 0xC8 と定義されているが、実際は0xC8ー0x88＝0x40が送信される。

　ここで漏れてしまうキーは、UIDが0x78より大きいもので、日本語キーボード関連で影響がありそうなものは

[ろ](0x87)、[かたかな/ひらがな](0x88)、[￥](0x89)、[変換](0x8a)、[無変換](0x8b)、[かたかな](0x92)、[ひらがな](0x93)、[全角/半角](0x94)。

特に最後の[全角/半角](0x94)は日本語キーボードと認識している場合どうしたものか。USB-HIDをそのまま送出する方法を探すしかないのか。

　ターゲットとなるPCがキーボードを日本語配列と認識している場合、ALT+[`]が[全角/半角]と同等か調査し、もし違っていればUSB-UIDを直接送出する方法を探す。

追記：

Keyboard.press(KEY_LEFT_ALT);

Keyboard.press('`');

delay(10);

Keyboard.release('`');

Keyboard.release(KEY_LEFT_ALT);

WindowsXPにてこれで日本語入力が切り替わることを確認。助かった。MacOSXではそのままALT+`扱い。

タグ：: PS2; USB; キーボード; Arduino; Leonardo; Davinci

7月6

PS/2キーボード変換器の製作(12) Scancode→USB UID変換

作業メモ：
https://gist.github.com/3056964

　scancodeからUSB-UserIDへの変換ができた。256バイトのテーブルを使って通常と拡張モード(0xE0)付きのスキャンコードを変換。可変長で扱いが面倒なスキャンコードをUSB-UserIDの固定長にした。
USB-UserIDは0x70に続く2バイトで表現。先頭のbit15はキーを離した時に1、とした。
　また、CTRL,SHIFT,ALT,GUI(META)キーの状態取得、Caps/Num/Scrのロック状態を取得。

　残りは特殊なキー[PrtScn]と[Pause/break]の取り扱い。特に[PrtScn]はalt併用状態をどう扱うか。
ここまでやれば英語キーボードの変換は一応済となる。

　あとはUSB-UserIDから日本語キーボード配列向けのUSB-UserIDに変換するテーブルを作成、ケース組み込み。

タグ：: PS2; キーボード; Arduino

7月3

PS/2キーボード変換器の製作(11) スキャンコード取得

ArduinoでPS/2キーボードのスキャンコード取得が安定してできるようになった。ライブラリはarduino.ccのplaygroundで公開されているps2keyboardExt2を基本にps2keyboardの割り込み部分を混ぜた。ps2keyboardの方は外部割り込みでスキャンコードを受け取ったあとFIFOに入れている。(ここを自前で作ったら取り出し時に重複してしまった)

作りかけのライブラリとテスト用のスケッチ

Arduino UNOとLeonardoで挙動が違う部分に引っかかったので注意。
Arduino Leonardoの外部割り込み番号とピンの割り当てが異なる

タグ：: Arduino; PS2; キーボード

7月3

Arduino Leonardoの外部割り込み番号とピンの割り当てが異なる

PS/2キーボードのライブラリ改造を行なっていたら、Arduino Leonardoで動作がおかしい。Arduino UNO R3だと期待通りに動作する。どちらもマイコンからはピンが直接出ているので何が違うのか調べていたら、外部割り込みの番号とピン番号のアサインが違うことがわかった。

参考：Arduinoリファレンス attachinterrupt()

　再現環境を作った。(Arduino IDE 1.0.1、MacOSX)

以下のスケッチを使う。
// 20120703 Arduino IDE1.0.1 // Arduino UNO R3 INT_NUM=0,PIN=2 / INT_NUM=1,PIN=3 // Arduino Leonardo INT_NUM=0,PIN=3 / INT_NUM=1,PIN=2 (wrong) #define INT_NUM 1 #define INT_PIN 3 int led = 13; volatile int state = LOW; void setup() { pinMode(led, OUTPUT); pinMode(INT_PIN, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(INT_NUM, blink, CHANGE); } void loop() { digitalWrite(led, state); } void blink() { state = !state; }　ピン2またはピン3に押ボタンを接続して、設定通りだとボタンを押せばLEDが反転する(チャタリングはとりあえず無視して)。
　Arduino UNO R3の場合は割り込み番号0、ピン2/割り込み番号1、ピン3の組み合わせで動作。
　Arduino Leonardoの場合は割り込み番号1、ピン2/割り込み番号0、ピン3の組み合わせで動作する。

この様に食い違っている。

タグ：: Arduino; Leonardo; attachinterrupt

7月1

PS/2キーボード変換器の製作(10) 整理

・PS/2キーボード→USB接続、US配列を日本語配列に変換する。工程整理。

■開発環境とマイコンは確定

・ArduinoIDE1.0.1とArduino Leonardo(互換品)で作成。オープンソース。再現性高い。

・送り返して書きなおしたりしなくても、先方でアップデート可能

☆印は優先、これらが出来れば最低限動作

□ハードウェア

□マイコン選定(AVR ATmega32U4搭載 Arduino Leonard互換ボード、複数の選択肢があることは重要)

　■Davinci 確認済 http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=25005

　■Arduino Leonardo 確認済 http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=967

　□32U4ボード入手済、未確認 http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=865

　※sparkfun ATmega32U4モジュール今回は使わない http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=982

☆PS/2ポートのPullUp抵抗無くせるか設定確認

□ケース組み込み

□ソフトウェア

■構造

　■PS/2キーボード入出力はArduinoのライブラリとして構成 → arduino.cc playgroundのps2keyboard/ps2keyboardext2を参考

　■USB HIDキーボード出力はArduinoIDE1.0.1の機能を利用

　■スキャンコード→USBのコードへの変換はスケッチで行う

・ライブラリ

□PS/2キーボード入力

　■PS/2キーボードのスキャンコード Type2決め打ちでOK(Type1は古い機種、Type3は特殊で使われない)

　☆スキャンコードを直接扱うrawread()を追加→作成済、未確認

　☆スキャンコードをFIFOに入れる→キー取りこぼし対策

　☆PrintScreen/Alt+PrintScreen

　□Pause(ただしPrintScreenができればたいしたことはない)

　□NumLock時挙動キーパッド部分

□PS/2キーボード出力

　□コマンド送出　キーボード本体のLED制御

　□コマンド送出　キーボードリピート設定

・スケッチ

☆スキャンコード PS/2-US→USB-HID変換

□スキャンコードマルチメディア系の追加キー

☆make/release制御 USBは同時押し6個まで、PS/2は無制限　この調整

タグ：: PS2; Keyboard; Leonardo

6月7

メモ PS/2キーボードのUSB変換に関して

これまで調べたPS/2のスキャンコード、キー番号などに関する資料。

マイクロソフトの資料：
Enhanced Keyboards and Windows
Archive: Key Support, Keyboard Scan Codes, and Windows

キー番号、スキャンコードの組み合わせに関する説明：
Sazanami Online PS/2 インターフェイスの研究

Arduinoでキーボードをエミュレートする方法：
Arduino PS/2 Keyboard Emulator Issues
Arduino Forum › Hardware › Interfacing › Arduino as Keyboard

ArduinoをUSBキーボードにする方法：(Leonardo,Atmega32U4以外を使った方法)
Project Log : Arduino USB
Virtual USB Keyboard
practicalarduino / VirtualUsbKeyboard
Arduino Uno DFU プログラミング

　Arduino Leonardoは keyboard.press()とkeyboard.release()を使えば簡単にUSBキーボードをエミュレートできる。ただしUSキー配列なので変換テーブルなどが必要。
　PS/2のスキャンコードは可変長なのでやや扱いにくい。OADGでPS/2キーボードのキートップに対してキー番号が割り当てられているので、これを使えばすっきりする。
　だが、組み込み用途ではスキャンコード→キー番号→USBと変換すると冗長になる。今まで調べた例だとPS/2のスキャンコードからUSBのコードやASCIIコードに変換テーブルなりswich~case文で変換しているが、特殊キーや日本語配列の対応が考慮されていないため難しそう。そこでPS/2のスキャンコードを2バイトで表現し固定長にして、ASCIIコードやUSBのコードに変換しようと考えている。
例：1バイト目のbit7…make/break、bit0…拡張コードかどうか、2バイト目…スキャンコード
これだとスキャンコードの変換はほぼ流用できる。バッファは倍になるが、PS/2キーのバッファは16バイトなのでこれが32バイトになるだけ。

できるだけ再利用しやすい方向で考えたい。

タグ：: Arduino; PS2; キーボード; USB

5月31

Arduino Leonardo USBキーの英語/日本語配列確認

Arduino Leonardoのkeyboard.press()でシフトキーを押した時の記号について。
以下のスケッチを使う。ピン2とGNDに繋いだスイッチを押すと[SHIFT]+[2]が出力される。



/*
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(keymacroPin, INPUT_PULLUP);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      Keyboard.press(KEY_LEFT_SHIFT);
      Keyboard.press('2');
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release('2');
    Keyboard.release(KEY_LEFT_SHIFT);
  }
  delay(100);
}

　これを以下の環境で確認した。SHIFT+2では……
MacOSX Lion/PowerBookPro13インチ　日本語キーボード： @マーク
Windows7 32bit DELL PRECISION4300　英語キーボード： @マーク
WindowsXP DELL Latitude D630　日本語キーボード： ”マーク

　Windows環境では本体のキーボードを押すのと同じ様に入力された。
　MacOSXではLeonardoをUSBで接続した時にHIDキーボードの識別をする画面が出るが、これをキャンセルすると英語配列として扱うようだ。

タグ：: Arduino; Leonardo; USB; キーボード

5月29

ArduinoIDE1.0.1/Leonardoで足らないキーを追加する　続き

前回の続き。
　Arduino LeonardoではHID USB Keyboardとしてkey.press()でキーボードのように振る舞うことが出来る。これはArduino IDE1.0.1ソース中の
hardware/arduino/cores/arduino 以下にある
HID.cpp
USBAPI.h
で定義されている。

　USBAPI.hで定義されていないキーを、以下にまとめた。

参考：Universal Serial Bus(USB) HID Usage Tables
USBキーボードのコード


#define KEY_PRINTSCREEN		0xCE
#define KEY_SCROLL_LOCK		0xCF
#define KEY_PAUSE			0xD0

#define KEYPAD_NUM_LOCK		0xDB
#define KEYPAD_SLASH		0xDC
#define KEYPAD_ASTERISK		0xDD
#define KEYPAD_MINUS		0xDE
#define KEYPAD_PLUS			0xDF
#define KEYPAD_ENTER		0xE0
#define KEYPAD_1			0xE1
#define KEYPAD_2			0xE2
#define KEYPAD_3			0xE3
#define KEYPAD_4			0xE4
#define KEYPAD_5			0xE5
#define KEYPAD_6			0xE6
#define KEYPAD_7			0xE7
#define KEYPAD_8			0xE8
#define KEYPAD_9			0xE9
#define KEYPAD_0			0xEA
#define KEYPAD_DOT			0xEB
#define KEYPAD_NONUS_BACKSLASH	0xEC
#define KEYPAD_APPRICATION	0xED
#define KEYPAD_POWER		0xEE
#define KEYPAD_EQUAL		0xEF
#define KEY_F13				0xF0
#define KEY_F14				0xF1
#define KEY_F15				0xF2
#define KEY_F16				0xF3
#define KEY_F17				0xF4
#define KEY_F18				0xF5
#define KEY_F19				0xF6
#define KEY_F20				0xF7
#define KEY_F21				0xF8
#define KEY_F22				0xF9
#define KEY_F23				0xFA
#define KEY_F24				0xFB
#define KEY_EXECUTE			0xFC
#define KEY_HELP			0xFD
#define KEY_MENU			0xFE
#define KEY_SELECT			0xFF
#define KEY_STOP			0x100
#define KEY_AGAIN			0x101
#define KEY_UNDO			0x102
#define KEY_CUT				0x103
#define KEY_COPY			0x104
#define KEY_PASTE			0x105
#define KEY_FIND			0x106
#define KEY_MUTE			0x107
#define KEY_VOLUP			0x108
#define KEY_VOLDOWN			0x109
#define KEY_LOCKING_CAPS_LOCK	0x10A
#define KEY_LOCKING_NUM_LOCK		0x10B
#define KEY_LOCKING_SCROLL_LOCK		0x10C
#define KEYPAD_COMMA		0x10D
#define KEYPAD_EQUALSIGN	0x10E
#define KEY_INTERNATIONAL1	0x10F
#define KEY_BACKSLASH	0x10F
#define KEY_INTERNATIONAL2	0x110
#define KEY_KANA	0x110
#define KEY_INTERNATIONAL3	0x111
#define KEY_YEN		0x111
#define KEY_INTERNATIONAL4	0x112
#define KEY_XFER	0x112
#define KEY_INTERNATIONAL5	0x113
#define KEY_NFER	0x113
#define KEY_INTERNATIONAL6	0x114
#define KEY_PC98_COMMA	0x114
#define KEY_INTERNATIONAL7	0x115
#define KEY_INTERNATIONAL8	0x116
#define KEY_INTERNATIONAL9	0x117
#define KEY_LANG1			0x118
#define KEY_LANG2			0x119
#define KEY_LANG3			0x11A
#define KEY_KATAKANA		0x11A
#define KEY_LANG4			0x11B
#define KEY_HIRAGANA		0x11B
#define KEY_LANG5			0x11C
#define KEY_ZENHAN			0x11C
#define KEY_LANG6			0x11D
#define KEY_LANG7			0x11E
#define KEY_LANG8			0x11F
#define KEY_LANG9			0x120
#define KEY_ALT_ERASE		0x121
#define KEY_SYSREQ			0x122
#define KEY_CANCEL			0x123
#define KEY_CLEAR			0x124
#define KEY_PRIOR			0x125
#define KEY_RETURN2			0x126
#define KEY_SEPARATOR		0x127
#define KEY_OUT				0x128
#define KEY_OPER			0x129
#define KEY_CLEAR_AGAIN		0x12A
#define KEY_CLRSEL			0x12B
#define KEY_EXSEL			0x12C

#define KEYPAD_00			0x138
#define KEYPAD_000			0x139
#define KEYPAD_THOUSANDS_SEPARATOR	0x13A
#define KEYPAD_DECIMAL_SEPARATOR	0x13B
#define KEYPAD_CURRENCY_UNIT	0x13C
#define KEYPAD_CURRENCY_SUBUNIT	0x13D
#define KEYPAD_LEFT_PAREN	0x13E
#define KEYPAD_RIGHT_PAREN	0x13F
#define KEYPAD_LEFT_BRACE	0x140
#define KEYPAD_RIGHT_BRACE	0x141
#define KEYPAD_TAB			0x142
#define KEYPAD_BACKSPACE	0x143
#define KEYPAD_A			0x144
#define KEYPAD_B			0x145
#define KEYPAD_C			0x146
#define KEYPAD_D			0x147
#define KEYPAD_E			0x148
#define KEYPAD_F			0x149
#define KEYPAD_XOR			0x14A
#define KEYPAD_CARET		0x14B
#define KEYPAD_PERCENT		0x14C
#define KEYPAD_LESSTHAN		0x14D
#define KEYPAD_GREATERTHAN	0x14E
#define KEYPAD_AND			0x14F
#define KEYPAD_LOGICAL_AND	0x150
#define KEYPAD_OR			0x151
#define KEYPAD_LOGICAL_OR	0x152
#define KEYPAD_COLON		0x153
#define KEYPAD_HASH			0x154
#define KEYPAD_SPACE		0x155
#define KEYPAD_ATMARK		0x156
#define KEYPAD_EXCLAMATION	0x157
#define KEYPAD_MS			0x158
#define KEYPAD_MR			0x159
#define KEYPAD_MC			0x15A
#define KEYPAD_MADD			0x15B
#define KEYPAD_MSUB			0x15C
#define KEYPAD_MMUL			0x15D
#define KEYPAD_MDIV			0x15E
#define KEYPAD_SIGN			0x15F
#define KEYPAD_CLEAR		0x160
#define KEYPAD_CLEARENTRY	0x161
#define KEYPAD_BIN			0x162
#define KEYPAD_OCT			0x163
#define KEYPAD_DEC			0x164
#define KEYPAD_HEX			0x165

問題点：0x100以上のコードは正しく扱われない。HID.cpp中のKeyboard_::press()が8bitの範囲内でしか扱っていないためと思われる。コードの修正も必要になる。

　MacOSXに接続して、Arduino Leonardoに繋いだボタンを押すとシャットダウン画面が出るものを作ってみた。また、pinmode(buttonPin,INPUT_PULLUP); で明示的なプルアップ指示をしてみた。これはArduino IDE 1.0.1からの機能。


/*
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

#define KEY_PRINTSCREEN         0xCE
#define KEY_SCROLLLOCK          0xCF
#define KEY_PAUSE               0xD0
#define KEYPAD_POWER		0xEE
#define KEY_VOLUP			0x108
#define KEY_VOLDOWN			0x109

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(keymacroPin, INPUT_PULLUP);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      // Keyboard.press(ctrlKey);
      Keyboard.press(KEYPAD_POWER);
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release(KEYPAD_POWER);
  }
  delay(100);
}

Arduino Leonardo

タグ：: Arduino; Leonardo; USB; キーボード

5月28

Arduino LeonardoとATmega32U4搭載マイコンのピン接続表

Arduino Leonardoと32U4を搭載したマイコン基板の端子について調べた。

本家Arduino Leonardo
・ATmega 32U4-Arduino Pin Mapping 　※2012/5/28現在、表にミスあり。32U4のpin30に対応するのはDigitalPin10。
・ATmega32U4搭載マイコンボード[スイッチサイエンス] ※現行品はシルク印刷にミスあり。
・ダ・ヴィンチ32U[ストロベリーリナックス]

　これらのマイコン基板の端子とATmega32U4のピン対応一覧をExcelにまとめた。
一応テスタを使ってよくわからない所は確認したが、使うときは自己責任でどうぞ。

32U4.xls[Google Drive]

32U4 pin#	Pin Name	Leonardo	32U4Breakout	Davinci
1	PE6(INT.6/AIN0)	Digital Pin7	14.E6	30.PE6
2	Uvcc	+5V	6.VCC	2.+5V
3	D-	RD-	-	-
4	D+	RD+	-	-
5	UGND	UGND	-	-
6	Ucap	UCAP	-	-
7	VUSB	Vbus	-	-
8	PB0(SS/PCINT0)	RXLED	1.B0	22.PB0
9	PB1(PCINT1/SCLK)	SCK	2.B1	23.PB1
10	PB2(PDI/PCINT2/MOSI)	MOSI	3.B2	24.PB2
11	PB3(PDO/PCINT3/MISO)	MISO	4.B3	25.PB3
12	PB7(PCINT7/OCA0/OC1C/#RTS)	Digital Pin11(PWM)	18.B7	29.PB7
13	RESET	RESET	5.RST	3.RST
14	Vcc	+5V	6.VCC	2.+5V
15	GND	GND	21.GND	1,17,32 GND
16	XTAL2	XTAL2	-	-
17	XTAL1	XTAL1	-	-
18	PD0(OC0B/SCL/INT0)	Digital Pin3(SCL)(PWM)	10.D0	4.PD0
19	PD1(SDA/INT1)	Digital Pin2(SDA)	9.D1	5.PD1
20	PD2(RXD1/AIN1/INT2)	Digital Pin0(RX)	7.D2	6.PD2
21	PD3(TXD1/INT3)	Digital Pin1(TX)	8.D3	7.PD3
22	PD5(XCK1/#CTS)	TXLED	(TXLED)	9.PD5
23	GND1	GND	21.GND	1,17,32 GND
24	AVCC	AVCC	6.VCC	2.+5V
25	PD4(ICP1/ADC8)	Digital Pin4	11.D4	8.PD4
26	PD6(T1/#OC4D/ADC9)	Digital Pin12	19.D6 (シルク誤記D6)	10.PD6
27	PD7(T0/OC4D/ADC10)	Digital Pin6(PWM)	13.D7	11.PD7
28	PB4(ADC11/PCINT4)	Digital Pin8	15.B4	26.PB4
29	PB5(PCINT5/OC1A/#OC4B/ADC12)	Digital Pin9(PWM)	16.B5	27.PB5
30	PB6(PCINT6/OC1B/OC4B/ADC13)	Digital Pin10(PWM)	17.B6	28.PB6
31	PC6(OC3A/#OC4A)	Digital Pin5(PWM)	12.C6	12.PC6
32	PC7(ICP3/CLK0/C4A)	Digital Pin13	20.C7	13.PC7
33	PE2(#HWB)	HWB	HWB	16.HWB
34	Vcc1	+5V	6.VCC	2.+5V
35	GND2	GND	21.GND	1,17,32 GND
36	PF7(ADC7/TDI)	Analog In 0	23.F7	21.PF7
37	PF6(ADC6/TDO)	Analog In 1	24.F6	20.PF6
38	PF5(ADC5/TMS)	Analog In 2	25.F5	19.PF5
39	PF4(ADC4/TCK)	Analog In 3	26.F4	18.PF4
40	PF1(ADC1)	Analog In 4	27.F1	15.PF1
41	PF0(ADC0)	Analog In 5	28.F0	14.PF0
42	AREF	AREF	22.AREF	31.REF
43	GND3	GND	21.GND	1,17,32 GND
44	AVCC1	AVCC	6.VCC	2.+5V

タグ：: Arduino; Leonardo; Davinci; 32U4

5月25

Arduino IDE1.0.1/Leonardで足らないUSBキーを追加する

Arduino IDE1.0.1とDavinciのLeonardo化の続き。
HID USBキーボードでどのキーが押されたかは、UsageIDというので与えられる。
→http://www.usb.org/developers/devclass_docs/Hut1_11.pdf[pdf] のp.53〜 10 Keyboard/Keypad Page (0x07)

表示不能な特殊キーとモディファイア(SHIFT,CTRL,ALT等)の番号を見ると、どうも違うのでソースを追ってみた。
特殊キーとモディファイアの定義は以下。
hardware/arduino/cores/arduino/USBAPI.h
keyboard.press()は以下。
hardware/arduino/cores/arduino/HID.cpp

　keyboard.press()では、与えられた数値が0x00〜0x7fを印字可能なキー、0x80〜0x87をモディファイアキー、0x88〜を表示不能な特殊キーとみなしている。
0x00〜0x7fは const uint8_t _asciimap[128] で定義されてあるテーブルで変換される。これはUSキー配列相当となっているので、日本語キーボード相当にしたければここをいじればよい。
0x88以上は、その値から0x88を引いた数値がUsageIDとしてUSB経由で送信される。つまり、ファンクションキーF7は #define KEY_F7 0xC8 と定義されているが、実際は0xC8ー0x88＝0x40が送信される。

　ということで未定義のPrintScreenキーなどを追加してみた。

#define KEY_PRINTSCREEN 0xCE

#define KEY_SCROLLLOCK 0xCF

#define KEY_PAUSE 0xD0

　といってもいきなりソースを修正するのは恐れ多いので、スケッチで実験してみる。


/* Button for Keyboard (Arduino Leonardo only) */

/*
  Button
 
 Turns on and off a light emitting diode(LED) connected to digital  
 pin 13, when pressing a pushbutton attached to pin 2. 
 
 
 The circuit:
 * LED attached from pin 13 to ground 
 * pushbutton attached to pin 2 from +5V
 * 10K resistor attached to pin 2 from ground
 
 * Note: on most Arduinos there is already an LED on the board
 attached to pin 13.
 
 
 created 2005
 by DojoDave 
 modified 30 Aug 2011
 by Tom Igoe
 
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

#define KEY_PRINTSCREEN                         0xCE
#define KEY_SCROLLLOCK                         0xCF
#define KEY_PAUSE                         0xD0


void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(keymacroPin, INPUT);
  digitalWrite(buttonPin, HIGH);
  digitalWrite(keymacroPin, HIGH);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      // Keyboard.press(ctrlKey);
      Keyboard.press(KEY_PRINTSCREEN);
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release(KEY_PRINTSCREEN);
  }
  delay(100);
}

　これは、Windowsマシンに接続してボタンを押すと画面のスナップショットをクリップボードにコピーする。定義されていないキーもこれで使用できた。

タグ：: Arduino; Leonardo; USB; キーボード

5月24

Arduino IDE1.0.1とDavinciのLeonardo化

Arduino IDE 1.0.1がリリースされた。目玉はLeonardoの正式対応とマルチリンガル対応。MacOSXにインストールするとメニューが日本語化されていた。
　Leonardo正式対応ということで手持ちのDavinciを使ってUSB HID Keyboardのテストをやってみたが、コンパイルは通っても動作しない。これはDavinciのLeonardo相当ファームが古いのでは？と思い更新してみた。
　ファーム更新はAVR-ISP mkIIを使用する。Davinciにハンダ付けした6ピンのISP端子に写真の様に接続する。また、AVR-ISP mkIIでの書き込みでは別に電源が必要なため、DavinciにUSBケーブルを接続した。また、Devinci上のショートプラグはショートしている。(写真右下にちょろっと見える)

　書き込みはArduino-IDE1.0.1の[ツール]→[マイコンボード]でArduino Leonardoを選択。次に[ツール]→[書込装置]でAVRISPmkIIを選択。そして[ツール]→[ブートローダを書き込む]を実行。AVR-ISP mkII 装置のLEDがオレンジ色に光り、一分程で終了。
なぜか１回ではうまくいかず、DavinciをUSBケーブルでMac本体に接続してもシリアルポートを認識しなかった。２回目の書き込みでうまくいった。
ついでながら従来DavinciはWindows環境ではデバイスドライバをインストールできなかったのが、ファーム書き換えでArduino IDE1.0.1付属のデバイスドライバで認識できるようになった。まあLeonardoで書き換えられたんだからそうだろう。
　現在、発売されたばかりのArduino LeonardoとATmega32U4搭載マイコンボードを注文している。LeonardoのハードはほぼATmega32U4そのものなので、マイコンボードの方も書き換えられないかなあと思っている。

　HID-USB Keyboardのテストは以下。https://gist.github.com/2775713。


/* Button for Keyboard (Arduino Leonardo only) */

/*
  Button
 
 Turns on and off a light emitting diode(LED) connected to digital  
 pin 13, when pressing a pushbutton attached to pin 2. 
 
 
 The circuit:
 * LED attached from pin 13 to ground 
 * pushbutton attached to pin 2 from +5V
 * 10K resistor attached to pin 2 from ground
 
 * Note: on most Arduinos there is already an LED on the board
 attached to pin 13.
 
 
 created 2005
 by DojoDave 
 modified 30 Aug 2011
 by Tom Igoe
 
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(keymacroPin, INPUT);
  digitalWrite(buttonPin, HIGH);
  digitalWrite(keymacroPin, HIGH);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      // Keyboard.press(ctrlKey);
      Keyboard.press(' ');
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release(' ');
  }
  delay(100);
}

　これは以前作ったマウスクリックと同じようなもので、今回はボタンを押すとスペースキーを押しっぱなしにしたのと同じような動作になる。Arduino-IDE 1.0非公式のやり方ではKeyboard.write()でUSBキーボードの文字を押した動作になるが、押しっぱなしにする機能はなかった。Arduino1.0.1からはKeyboard.press()とKeyboard.release()で指示できる。このため前回はGoogle日本語モールス入力がスペースキーでは出来なかったのでマウスクリックにしたが、今回はスペースキーでOKになった。また、モディファイア(CTRLキー、SHIFTキー)も指示できるようだ。

　Mouse&Keyboardライブラリの使い方。Mouse & Keyboard libraries[arduino.cc]

モディファイアの定義などは以下にある。
hardware/arduino/cores/arduino/USBAPI.h

ちょっと抜き出すと：


#define KEY_LEFT_CTRL           0x80
#define KEY_LEFT_SHIFT          0x81
#define KEY_LEFT_ALT            0x82
#define KEY_LEFT_GUI            0x83
#define KEY_RIGHT_CTRL          0x84
#define KEY_RIGHT_SHIFT         0x85
#define KEY_RIGHT_ALT           0x86
#define KEY_RIGHT_GUI           0x87

#define KEY_UP_ARROW            0xDA
#define KEY_DOWN_ARROW          0xD9
#define KEY_LEFT_ARROW          0xD8
#define KEY_RIGHT_ARROW         0xD7
#define KEY_BACKSPACE           0xB2
#define KEY_TAB                         0xB3
#define KEY_RETURN                      0xB0
#define KEY_ESC                         0xB1
#define KEY_INSERT                      0xD1
#define KEY_DELETE                      0xD4
#define KEY_PAGE_UP                     0xD3
#define KEY_PAGE_DOWN           0xD6
#define KEY_HOME                        0xD2
#define KEY_END                         0xD5
#define KEY_CAPS_LOCK           0xC1
#define KEY_F1                          0xC2
#define KEY_F2                          0xC3
#define KEY_F3                          0xC4
#define KEY_F4                          0xC5
#define KEY_F5                          0xC6
#define KEY_F6                          0xC7
#define KEY_F7                          0xC8
#define KEY_F8                          0xC9
#define KEY_F9                          0xCA
#define KEY_F10                         0xCB
#define KEY_F11                         0xCC
#define KEY_F12                         0xCD

　うれしかったのは(1)Windowsでのデバイス認識、(2)USB-HIDキーボードの正式サポート。これであれがやっとできる！

参考：
2012/5/22 Arduino-1.0.1リリース[Arduino Wiki]
Arduino Leonardoへのガイド[スイッチサイエンス]

追記：モディファイアの設定も効いた。

Keyboard.press(ctrlKey);

Keyboard.press('a');

で全選択ができる(WindowsでCTRL＋A)。
なお、ArduinoIDE1.0.1のMacOSX版では、Arduino(Leonardo)のシリアルポートがUSBケーブルの挿し直しなどで番号が変わってしまった場合にエラーとなる。ArduinoIDE1.0では接続すべきポートをサジェストしてくれていた。

ctrlaltdel.ino WindowsXPでこれを接続してボタンを押すとタスクマネージャが起動します。

追記：

Keyboard.press(shiftKey);

Keyboard.press('2');

で表示されたのは'@'でした。つまりUSキーボード相当の扱いだと思われます。

タグ：: Arduino; Leonardo; Davinci; Keyboard

5月16

Arduino 20x4 LCDの動作確認

手持ちの20桁×4行のＬＣＤキャラクタディスプレイモジュール［２０×４行］［白色ＬＥＤバックライト付］ＳＣ２００４ＣＳＷＢを接続してみた。特に問題なし。
キャラクタLCDを制御するライブラリはこちら。

スケッチ内でLCDの初期化を行う箇所。引数はrs,enable,D5,D5,D6,D7の順。
LiquidCrystal lcd(9, 8, 7, 6, 5, 4);
接続はArduino UNOの rs=9ピン、enable=8ピン、D5:7は7,6,5,4ピンに接続する。

20x4 LCDのピンは以下のとおり。

1.Vss(GND)

2.Vdd(+5V)

3.VLC(コントラスト)

4.RS

5.R/W

6.E

7.DB0

8.DB1

9.DB2

10.DB3

11.DB4

12.DB5

13.DB6

14.DB7

ソースはこちら。

タグ：: Arduino; lcd

5月14

Harpy届いたのでLチカ

株式会社鳥人間からHarpyというArduino互換ボードが出たので試しに買ってみた。
買ったのはHarpy nanoスターターキットで、Harpy nano本体、Arduinoのシールドを取り付けるアダプタ、USB-シリアル変換(5V/3.3V両対応)、6VACアダプタ、USBケーブルのセットで4980円。USB-シリアル変換は持っていなかったのと、世界最小のADK(Android Open Accessory Development Kit)ということで。
2012harpy01

　標準的なArduino UNOとの大きさ比較。面積は半分以下。白い基板がいいね。

主要部品はATmega328とMAX3421Eで、これはUSBホストシールドを搭載した状態と同じらしい。
USBホストに電源を供給する必要があるため、ACアダプタが必要。5Vの供給はUSBコネクタのみ、3.3Vは主要デバイスに。

　MacOSX(Lion)＋Arduino IDEで動作確認してみた。Harpy USBシリアルのジャンパプラグを3.3Vに設定し、Arduino IDEで[Tools]→[Board]を"Arduino Pro or Pro mini(3.3V/8MHz) w/ATmega328"に指定して接続する。
2012harpy03

　購入時はLEDが点灯しっぱなし。ではLチカで確認してみる。Arduino IDEの[File]→[Examples]→[1.Basics]からBlinkを選ぶ。回路図を見ると、Harpy nanoはLEDがATmega328のPD6端子に接続されていたので、スケッチのpinMode(13,OUTPUT)……といった端子を指定してある箇所"13"をすべて"6"に書き換える。
　MacOSXで実行した場合、Upload時にシリアル・インターフェースの接続状況が変わっていたら訊ねてくれるので便利。

　こちらはH2A nanoボード。Harpy nanoに接続する。Arduinoのシールドが使える。
2012harpy02

　デモ用に３色LEDとタクトスイッチが1個付いている。LEDはカソード側がI/Oに接続されている。赤が2、青が3、緑が4。スイッチはA0で、押すとGNDに接続される。使用時はプルアップする。LEDのアノード側は共通で、ハンダブリッジで3.3Vに接続されてあるので2,3,4ピンを他の用途に使う時はハンダを取ればよい。
ピン配置はこちらを参考にしました。

ソースはhttps://gist.github.com/22a83dc4e21b7e39f9a5 。本体側の黄色から順に点灯する。タクトスイッチを押すと早送り。

2012harpy04

あと、試してみたらLチカ程度ではACアダプタはいらないみたい。
けっこう眩しいですよ。

タグ：: Arduino; Harpy

5月11

PS/2キーボード変換器の製作(9)

これまでの実験から方針確認。

・キーボード入力について
(1)PS/2キーボード入力はArduinoのPS2Keyboardライブラリからスキャンコードを取得できるよう作りなおす
(2)USBキーボード入力はUSBホストシールドまたはAndroid ADKが使用できそうだが未確認
(3)キーボードへの出力(LED制御、キーリピート等)が必要

・キーボード出力について
(1)Davinci(Arduino Leonardo)のKeyboard.write()で確認したが単発のキーしか認識しない。
(2)DavinciはUSB複合デバイスとして認識されるのでWindowsで毎回デバイスを問い合わされる。Disableにする方法はないか？
(3)Arduino Leonardoは正式サポートではないので今後変わる可能性がある。
(4)代替手段としてV-USBがある。未確認。部品は揃えてある。
(5)PS/2出力を実現するPS2devというのがあるらしい。

プランＢ
78K0の作例を元に作る。

タグ：: キーボード

5月11

PS2KeyboardExt2の確認

以前PS2Keyboardライブラリを試したが、PS2KeyboardExt2というのもあったので試した。

http://arduino.cc/playground/Main/PS2KeyboardExt2　目的としてはPS2Keyboardの代替としてCTRLやALTなどの修飾キーの取得とコードサイズの縮小を目的としたものらしい。ソースはそのまま貼り付けてあるだけなので以下の様にライブラリに置いた。
(1)librariesディレクトリ以下にPS2KeyboardExt2というディレクトリを作る。
(2)PS2KeyboardExt2ディレクトリ以下にPS2Keyboard.cppとPS2Keyboard.hをコピペして置く。
(3)PS2Keboard.cppのソース中"Wprogram.h"を"Arduino.h"に修正。(Arduino IDE1.0用)

もしPS2Keyboardライブラリをインストール済みだったら競合するのでディレクトリごとどこかに退避しておく。

　配線はPS2CLK(pin5)がArduino UNOのpin3、PS2DATA(pin1)がArduino UNOのpin4に接続。
サンプルスケッチをコピペして開き、動作を確認。
サイズは以下のとおり。
　Binary sketch size: 5170 bytes (of a 32256 byte maximum)
　修飾キー(CTRL,ALT)が取得できなかったのは？だが、これを元に動作を追いかけてみる。

タグ：: Arduino; PS2; キーボード

5月10

Arduino TVout Library

Arduinoにはソフトだけでビデオ出力を可能にするTVout Libraryがある。
Arduino tvoutを参考にSync出力に割り当てたピンから1KΩ、Videoに割り当てたピンから470Ωを通して合成し、ビデオ入力端子に接続する。
　ライブラリはdownloadsからTVoutBeta1.zipをダウンロードする。
ライブラリは展開すると以下の３つがあるが、このうちTVoutをArduino-IDEディレクトリのContents/Resources/Java/libraries以下にTVout、TVoutfontsコピーし、Arduino-IDEを再起動する。(MacOSXの場合)

TVoutBeta1/pollserial
TVoutBeta1/TVout
TVoutBeta1/TVoutfonts

Syncに割り当てるピンは7、Videoに割り当てるピンは9。Syncは割り当てを変えられないらしい。

あとはContents/Resources/Java/libraries/TVout/examples/DemoNTSC//DemoNTSC.pdeを開いてコンパイル、転送。

　で、はまったのがビデオ出力。最初、VHSビデオデッキの入力につないでいたのだが全然映らない。ブラウン管テレビの入力に接続したら映った。東芝のHDDレコーダRD-E301のライン入力はOKだったので録画してみた。これです。
　ソフトのみでこれだけの表示ができるとはびっくりですよ。

タグ：: Arduino; TVout; Video

5月10

Davinci(Leonardo) マウスクリック

DavinciでUSBキーボードまわりを調べているけど、ちょっとわからないのでUSBマウスのほうで遊んでみた。
Mouse.press()で左ボタンを押した状態、Mouse.release()で離す。
　ソースはこちら。→https://gist.github.com/2651911

2012mouse

Davinciの5番ピン(D2)とGND間にキーを付ける。これがUSBマウスの左ボタンに対応する。
おまけで4番ピン(D3)を押すとモールスコードを発生するようにした。
Google日本語入力モールスバージョンで遊んでみよう。

あと、Arduino IDEでわかったこと。
pinMode(番号、INPUT) ; digitalWrite(番号,HIGH); でプルアップが指定できる。

タグ：: Arduino; Leonardo; Davinci; マウス

5月8

Arduino Leonardo(Davinci)でHID-Keyboard動作確認

TETRASTYLEさんの記事を参考に実験しました。

開発環境：MacBookPro/MacOSX Lion/Arduino IDE 1.0
※自分の環境ではWindowsではDavinciのドライバをインストールできなかった(認識しない)
→　Arduinoメモ

Leonardo っぽいので紹介されているArduino Leonardoの互換品、DavinciでHIDキーボードの動作確認。

2012davinci

配線はこんな感じで、ワイアを２本付けます(D2とGND)。ワイアをショートさせるとHIDキーボードからキー入力されます。

実験結果：MacOSX、WindowsXP、Windows7(32bit)、Windows7(64bit)でOK

MacOSXでのデバイス認識

WindowsXPでのデバイス認識(Davinci自体は?になってるがHID標準キーボード、HID標準マウスが見える)

こちらからはArduino IDE 1.0rc2のソースが取得できる→http://code.google.com/p/arduino/wiki/Arduino1

展開したあと、arduino-1.0-rc2/hardware/arduino/cores/arduino/ の中にある
USBAPI.h
HID.cpp
が参考になる。