ＳＨ７１２５を使ってみる

SH7125Fは、ＲＯＭ128Kバイト、ＲＡＭ8Kバイトを積んだ32ビットの高性能なRISCプロセッサです。
動作スピードも50MHzと高速で、周辺モジュールも充実しています。

「SH7125」の写真　とにかく小さいので半田付けは大変です（つま楊枝の頭との比較）　

ダイセンの変換基板は品質がいいのですが、穴を広げないとピンソケットがはいりません

秋月電子の64ピン変換基板は安価で、ＳＨ７１２５のハンダ付けに自信がある人には最適です

秋月電子のＳＨ７１２５Ｆマイコンボードは、小型で使い勝手がよいのですが、
２８ピンソケットは手に入らなかったので、４０ピンソケットを切断して使用しています

「SH7125」のピン配置図　　※SH7125/SH7124ハードマニュアルより抜粋

　●SH7125について

　　１．クロック発信器について

　　　・ＣＰＵ・キャッシュ用内部クロック（Ｉφ）、周辺モジュール用内部クロック（Ｐφ）、内部バス用クロック（Ｂφ）、ＭＴＵ２クロック（ＭＰφ）
　　　　を独立して生成できます。

　　　・クロック発信器（１０〜１２．５ＭＨｚ）から、ＰＬＬ回路（８倍の逓倍機能）、1/2〜1/8分周器を通して、各クロックを生成します。　

　　　・クロックの上限は、Ｉφ＝５０ＭＨｚ、Ｐφ・Ｂφ・ＭＰφ＝４０ＭＨｚです。
　
　　　・各モジュールの動作クロック
　
　　　　　　　Ｉφ　　；ＣＰＵ、ＵＢＣ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
　　　　　　　Ｂφ　；バスクロック
　　　　　　　Ｐφ　；ＰＯＥ，ＳＣＩ，Ａ／Ｄ、ＣＭＴ，ＷＤＴ
　　　　　　　ＭＰφ　；ＭＴＵ２
　

「SH7125」のクロック発信器　　※SH7125/SH7124ハードマニュアルより抜粋

　　２．ＭＣＵ動作モードについて

　　　・下記のモードがあります。電源投入時は、パワーオンリセットが必須です。
　　　　動作中にモードを変更してはいけません。また、下図の組み合わせ以外を指定してはいけません。
　　　　なお、モード３では、全てのポートを使用できます。
　
　　　　※通常は、「ブートモード」でプログラムの書き換え、「シングルチップモード」でプログラムの実行を
　　　　　すればいいと思います。
　　　

「SH7125」のＭＣＵ動作モード　　※SH7125/SH7124ハードマニュアルより抜粋　

　　３．フラッシュメモリーの書き換え回数について

　　　・全ての特性を保障する書き換え回数は１００回（実験で使うレベルなら数１００回らしい）なので、むやみなプログラムの
　　　　書き換えは、行わないほうが無難です。
　　　　ＰＩＣやＡＶＲのように、数万回〜数十万回もプログラムの書き換えは出来ません。
　　　　これはＳＨ−２に限った事ではなく、他のＣＰＵ（Ｖ８５０、ＡＲＭ、Ｈ８、Ｒ８Ｃ、、）でも、多くのものは、書き換え保障回数は
　　　　１００回程度です。　　

　●実験ボード・タイプ1A（SH7125F）　　　※秋月電子のマイコンボードを使用

　
　　　秋月電子で市販されている「ＳＨ７１２５Ｆマイコンボード」を使って、簡単な実験ボードを作ってみました。
　　　0.5mmのＱＦＰパッケージのハンダ付けに自信がない人は、このボードの使用がお勧めです。
　　　（私の場合、ハンダ付けの失敗で、沢山のＳＨ２マイコンを壊してしまいました。）

　　　このマイコンボードは、ＳＨ７１２５Ｆと１２．５ＭＨｚ水晶程度しか付いていないので、使用する為には、
　　　最低でも、シリアル通信でプログラムを書き込むための、ＲＳ２３２レベルコンバータ（ＡＤＭ３２０２等）、リセット回路、
　　　モード切替スイッチ等の追加回路が必要です。　
　　　なお、秋月電子では、全てがセットされた「ＳＨ７１２５Ｆベースボードキット」も販売されているので、
　　　手間をかけたくない人は、そちらを購入したらいいと思います。

写真(表面／裏面)

回路図(ほとんど説明書の通りだ)
黄色で塗られた箇所は、秋月電子のマイコンボードにはじめから装着されています

ＦＤＴで書き込む時の注意　

　　　　　　　　　　※ここで紹介しているプログラムは、「メインクロックの逓倍比」が４、「周辺クロックの逓倍比」が２
　　　　　　　　　　(12.5MHz水晶を使用した時の上限)で作成されています。
　　　　　　　　　　これ以外の指定をしてプログラムを書き込んだ場合、プログラムが正常に動作しない可能性があります。

秋月電子「ＳＨ７１２５Ｆマイコンボード」のピン配置　※秋月電子の説明書より一部抜粋

　　１．ＨＥＷによる開発（SH7125F）

　　（１）ルーレットにしてみる１（SH7125F）

　
　　　　　簡単なプログラムを作ってみました。

　　　　　サンプル�@は、任意の間隔でＬＥＤの点燈が回転するだけです。
　　　　　サンプル�Aは、ＣＭＴモジュールを使ってタイマーを作ったもので、ほぼ１秒間隔でＬＥＤの点燈が回転します。
　　　　　サンプル�Bは、ＣＭＴモジュールから割り込みをかけているもので、ほぼ１秒間隔でＬＥＤの点燈が回転します。

　　　　　※但し、割り込みを行う（サンプル�B）ためには、ＨＥＷが自動的に作成する「intprg.c」及び、「resetprg.c」にも下記の修正が必要です。
　　　　　　　intprg.c；　CMT0の割り込み発生時にシステムがコールするINT_CMT0_CMI0関数に、ユーザーが作成した関数を定義します
　　　　　　　　　　　　　　※サンプルの379〜383行目付近
　　　　　　　resetprg.c；初期値は、割り込みを発生させる最小の割り込みレベルが'F'を超える　※Ｆは最大値なので、割り込みは発生しない
　　　　　　　　　　　　　　なので、プログラム中の'INTC'で指定するレベルまで下げます　　※例えば、最小値の０まで下げれば、１以上の割り込みが
　　　　　　　　　　　　　　有効になります　※サンプルの22行目付近　　

intprg.c、resetprg.c　の修正イメージ（サンプル�Bを使用する場合のみ修正が必要です）

写真

回路図（パラレルポートに、８個のＬＥＤをつないだだけです）

5002020.c

サンプル�@　(SH7125F　ＨＥＷ用　 Ｃ言語プログラム)

5002021.c

サンプル�A　(SH7125F　ＨＥＷ用　 ＣＭＴタイマー仕様　Ｃ言語プログラム)

5002022.c

サンプル�B　(SH7125F　ＨＥＷ用　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

intprg.c

サンプル�B　(SH7125F　ＨＥＷ用　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

resetprg.c

サンプル�B　(SH7125F　ＨＥＷ用　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

　　（２）ＵＡＲＴを使ってみる（SH7125F）

　
　　　　　ＳＨ７１２５に内蔵されているＳＣＩモジュールを使って、ハイパーターミナルにつないでみました。
　　　　　モード３で電源を入れると、メッセージを出力して、キーボードから入力された文字をターミナルに返します。
　　　　　パソコンとの接続は、プログラムの書き込みに使っているＡＤＭ３２０２（31番,32番ピンのTXD1,RXD1）をそのまま共通で使用しています。
　　　　　通信速度は、一般的な９６００ＢＰＳにしてありますが、もっと高速にする場合は、プログラム中のＢＲＲの値を変えるだけです。
　　
　　　　　サンプル�@は、ハイパーターミナルからの文字入力を待って、出力するだけです。
　　　　　サンプル�Aは、受信割り込みを使用したバージョンです。
　　　　　但し、上記のルーレット同様、割り込みを行うバージョン（サンプル�A）は、ＨＥＷが自動的に作成するファイル「intprg.c」、
　　　　　「resetprg.c」に下記の修正が必要です。

　　　　　　intprg.c；　SCI1の受信割り込み発生時にシステムがコールするINT_SCI1_RXI1関数に、ユーザーが作成した関数を定義する
　　　　　　　　　　　　※サンプルの453〜454行目付近
　　　　　　resetprg.c；初期値は、割り込みを発生させる最小の割り込みレベルが'F'を超える　※Ｆは最大値なので、割り込みは発生しない
　　　　　　　　　　　　なので、プログラム中の'INTC'で指定するレベルまで下げます　　※例えば、最小値の０まで下げれば、１以上の割り込みが
　　　　　　　　　　　　有効になります　※サンプルの22行目付近　　

写真（上記と全く同じ　※プログラム書き込み用の端子を、そのまま共通に使用しました）

ハイパーターミナルの画面イメージ

ハイパワーターミナルの設定（PICのページと同じにしてあります）

回路図（上記と全く同じ　※プログラム書き込み用の端子を、そのまま共通に使用しました）

5002030.c

サンプル�@　(SH7125F　ＨＥＷ用　 Ｃ言語プログラム)

main.c

サンプル�A　(SH7125F　ＨＥＷ用　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

intprg.c

サンプル�A　(SH7125F　ＨＥＷ用　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

resetprg.c

サンプル�A　(SH7125F　ＨＥＷ用　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

　　（３）Ａ／Ｄコンバータを使ってみる（SH7125F）

　
　　　　　ＳＨ７１２５に内蔵されているＡ／Ｄコンバータを使ってみました。
　　　　　モード３で電源を入れると、ハイパーターミナルにメッセージを出力して、ＡＮ０の電圧をｍＶで表示します。

　　　　　パソコンとの接続は、上記同様、プログラムの書き込みに使っているＡＤＭ３２０２をそのまま共通で使用しました。
　　　　　接続条件等も、上記と同じです。
　　　　　入力電圧は０〜５Ｖの範囲で、かつ電源電圧以下（電源をつないでいない時に入力に電圧をかけてはいけない）
　　　　　にしないと、ＳＨマイコンが壊れるので、注意が必要です。
　　

写真（実験で、ＡＮ０に測定電圧を入力してみました）

ハイパーターミナルの画面イメージ

ハイパワーターミナルの設定（PICのページと同じにしてあります）

回路図（AN0に測定する電圧を与えただけです。他は上記と全く同じです）

5002040.c

プログラムソースサンプル(SH7125F　ＨＥＷ用　 Ｃ言語プログラム)

　　（４）ＰＷＭでランプの明るさを制御してみる（SH7125F）

　　　　準備中

　　２．Ｇｎｕツール（Ｇｃｃクロス開発環境）による開発（SH7125F）

　　（１）ルーレットにしてみる１（SH7125F）

　 　　　　　ＨＥＷで作ったルーレットと同じものをＧｃｃでも作ってみました。Ｇｎｕツールは、最も一般的に使われている開発ツールだと思います。
　　　　　このツールの詳細は、解説しているサイトが多いので割愛しますが、ＳＨ用をダウンロードし、インストールしておく必要があります。
　　　　　Ｍａｋｅｆｉｌｅを用意してあるので、コンパイルは、Ｃｙｇｗｉｎ上で「Ｍａｋｅ」と打つだけです。
　　　　　※詳細は、 ※「(別室)Ｃｙｇｗｉｎのページ」 の「Gnuのクロス開発環境（ｇｃｃ）について」を参照
　　　　　コンパイルが正常に終了するとｍｏｔファイルが作成されるので、このファイルをＦＤＴ等でＳＨ７１２５マイコンに書き込めばよいです。
　　　　　
　　　　　サンプル�@は、任意の間隔でＬＥＤの点燈が回転するだけです。
　　　　　サンプル�Aは、同じ機能のものを、ＣＭＴモジュールを使って作ってみたものです。
　　　　　サンプル�Bは、同じ機能のものを、ＣＭＴモジュールから割り込みをかけて動かしているものです。
　　　　　但し、割り込みを行う（サンプル�B）は、「startup1.s」が他のバージョンとは異なるので注意が必要です。

　　　　　　注）割り込みを行う（サンプル�B）場合に「startup1.s」に必要な修正点（詳細はソースを参照）
　　　　　　　　・ベクターテーブルに、割り込み関数を定義します
　　　　　　　　　　=>　CMT0の場合なら、0x2E0にＣＭＴ０割り込み関数（_int_cmi0）の定義を追記します
　　　　　　　　・割り込みが発生するシステムのレベルを下げる（デフォルト値では'Ｆ'[最大値]なので、割り込みが発生しない）
　　　　　　　　　　=>　ＳＲレジスタをロード、割り込みレベルを修正し、ＳＲレジスタを更新するアセンブラの記述を追記します

写真（上記、ＨＥＷで使ったものを、そのまま使用しています）

回路図（上記、ＨＥＷで使ったものを、そのまま使用しています）

コンパイルイメージ　※ｍａｋｅと打つだけです

main.c

サンプル�@　プログラムソースサンプル(SH7125F　Ｇｃｃ用　 Ｃ言語プログラム)

work.lzh

サンプル�@　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　 フォルダー全て)

main.c

サンプル�A　(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　ＣＭＴタイマー仕様　Ｃ言語プログラム)

work.lzh

サンプル�A　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　ＣＭＴタイマー仕様　 フォルダー全て)

main.c

サンプル�B　(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

startup1.s

サンプル�B　(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　 割り込み仕様　startup1.sファイル)

work.lzh

サンプル�B　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　 割り込み仕様　 フォルダー全て)

　　（２）ＵＡＲＴを使ってみる（SH7125F）

　 　　　　　上記、ＨＥＷで作ったものと同じものをＧｃｃでも作ってみました。
　　　　　電源を入れると、メッセージを出力して、キーボードから入力された文字をターミナルに返します。
　　
　　　　　サンプル�@は、文字入力を待って、出力するだけです。
　　　　　サンプル�Aは、受信割り込みバージョンです。
　　　　　ルーレット同様、割り込みを行う（サンプル�A）は、「startup1.s」が他のバージョンとは異なるので注意が必要です。

写真（上記、ＨＥＷバージョンと全く同じ）

ハイパーターミナルの画面イメージ（上記、ＨＥＷバージョンと全く同じ）

ハイパワーターミナルの設定（上記、ＨＥＷと全く同じ）

回路図（上記、ＨＥＷバージョンと全く同じ）

main.c

サンプル�@(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　Ｃ言語プログラム)

work.lzh

サンプル�@　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　フォルダー全て)

main.c

サンプル�A(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　Ｃ言語プログラム)

startup1.s

サンプル�A(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　「startup1.s」ファイル)

work.lzh

サンプル�A　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　フォルダー全て)

　　（３）Ａ／Ｄコンバータを使ってみる（SH7125F）

　 　　　　　上記、ＨＥＷで作ったものと同じものをＧｃｃでも作ってみました。
　　　　　電源を入れると、ハイパーターミナルにメッセージを出力して、ＡＮ０の電圧をｍＶで表示します。
　　　　　入力電圧は０〜５Ｖの範囲で、かつ電源電圧以下（電源をつないでいない時に入力に電圧をかけてはいけない）
　　　　　にしないと、ＳＨマイコンが壊れるので、注意が必要です。
　　

写真（上記、ＨＥＷバージョンと全く同じ）

ハイパーターミナルの画面イメージ

ハイパワーターミナルの設定（上記、ＨＥＷバージョンと全く同じ）

回路図（上記、ＨＥＷバージョンと全く同じ）

main.c

(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　Ｃ言語プログラム)

work.lzh

上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　フォルダー全て)

　　（４）多重割り込みをしてみる（SH7125F）

　　　　　ルーレットアダプタと、パソコンをつないで電子サイコロにしてみました（上記のサンプルと全く同じ接続）。
　　　　　多重割り込みをするためのサンプルですが、ＳＨ２を使うと、多重割り込みや、マルチプロセスは簡単に作成できます。
　　　　　このサンプルは、スタートすると１秒後にＣＭＴ０割り込みが発生してＬＥＤが高速回転を開始し（人間の目には全てが点燈して見える）、
　　　　　ハイパーターミナルから文字を入力すると、ＣＭＴ０割り込みの中から、ＳＣＩ１割り込みが発生します。
　　　　　もしも入力された文字が'ｓ'なら、ＣＭＴ０割り込みを抜けて、選択されたＬＥＤが点燈し、'ｓ'以外なら、エコーバックのみを
　　　　　おこなうというものです。
　　　　　１秒ほどＬＥＤが点燈すると、再度、ＣＭＴ０割り込みが発生するという動作を繰り返します。

　　　　　ＳＨ２は、割り込みレベルを個々に設定できるので、ＣＭＴ０割り込みから、ＳＣＩ１割り込みを発生させるには、
　　　　　ＳＣＩ１割り込みのレベルのほうを高く定義しておく必要があります。

写真（上記、ルーレットをそのまま使用しました）

ハイパーターミナルのイメージ

サンプルの割り込みのイメージ（割り込みレベルが高い処理ほど、優先され実行されます）

ハイパワーターミナルの設定（上記と全く同じです）

回路図（上記、ＵＡＲＴ、ルーレットをそのまま使用しました）

main.c

サンプルプログラム(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　 割り込み仕様　Ｃ言語プログラム)

startup1.s

サンプルプログラム　(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　 割り込み仕様　startup1.sファイル)

work.lzh

サンプルプログラム　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　 割り込み仕様　 フォルダー全て)

　　（５）マルチプロセス処理をしてみる（SH7125F）

　　　　　上記「（４）多重割り込みをしてみる」のプログラムを、マルチプロセス処理に書き換えてみました。
　　　　　独立した３つのプロセスが同時に動くもので、回路等は、上記と全く同じです。
　　　　　２つのプロセス（ＣＭＴ０割り込み、ＣＭＴ１割り込み）で、２点のＬＥＤが独立して動き、ハイパーターミナルから文字入力があった
　　　　　場合は、ＳＣＩ１割り込みでエコーバックを行います。
　　　　　割り込みが同時に発生した場合（多重割り込み）は、割り込みレベルは、ＣＭＴ０＜ＣＭＴ１＜ＳＣＩ１にしてあります。

写真（上記、ルーレットをそのまま使用しました）

ハイパーターミナルのイメージ

処理のイメージ

ハイパワーターミナルの設定（上記と全く同じ）

回路図（上記、ＵＡＲＴ、ルーレットをそのまま使用しました）

main.c

サンプルプログラム(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　　Ｃ言語プログラム)

startup1.s

サンプルプログラム　(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　startup1.sファイル)

work.lzh

サンプルプログラム　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ用　フォルダー全て)

　　（６）

　　３．Ｇｎｕツール（Ｇｃｃクロス開発環境）によるアセンブラでの開発（SH7125F）

　　（０）Ｇｃｃアセンブラを使ってみる（SH7125F）

　 　　　　　Ｇｎｕツールには、アセンブラ（ＡＳコマンド）があるのですが、最も簡単な方法として、
　　　　　　�@Ｇｃｃコマンドの'-S'オプションで、Ｃ言語（拡張子.c）のプログラムソースをアセンブラのソース（拡張子.s）に変換する。
　　　　　　�AＧｃｃコマンドにアセンブラのプログラム（拡張子.s）を入力すると、プログラムをアセンブルする。
　　　　　　という方法で、ＭＯＤファイルを作成し、ＳＨマイコンで使用する事もできます。
　　　　　　
　　　　　　●Ｇｃｃコマンドのオプションの例（ｓｈマイコンの場合）

　　　　　　　�@Ｃ言語プログラムから、アセンブラのソースを出力する（拡張子.s　が作成される）

　　　　　　　　　　ｓｈ−ｅｌｆ−ｇｃｃ　−Ｓ　−ｃ　−ｍ２　（プログラム名）．ｃ

　　　　　　　　　　　但し、−Ｓ：アセンブラを出力　　−ｃ：リンクはしない（リンカで行う）　−ｍ２：ＳＨ２固有の機能を指定する

アセンブラのソースを出力する例（Ｃｙｇｗｉｎ）

main.c

変換前のＣ言語プログラム

main.s

変換後のアセンブラプログラム

　　　　　　　�Aプログラムをアセンブルする

　　　　　　　　　　ｓｈ−ｅｌｆ−ｇｃｃ　−ｃ　−ｍ２　（プログラム名）．ｓ

　　　　　　　　　　　但し、−ｃ：リンクはしない（リンカで行う）　−ｍ２：ＳＨ２固有の機能を指定する

アセンブラのプログラムから、ＭＯＤファイルを作成する例（Ｃｙｇｗｉｎ）

work.lzh

上記のサンプル（フォルダ全て）

　　（１）ルーレットにしてみる１（SH7125F）

　 　　　　　上記、Ｇｎｕツール（Ｃ言語バージョン）のルーレットを、アセンブラにして、書き直しただけのプログラムです。
　　　　　回路等は、全てＣ言語バージョンで紹介したものと同じものを使用しました。
　　　　　ＳＨのアセンブラは、コマンドが固定長で、ＬＯＮＧ(32ビット)や、ＷＯＲＤ(16ビット)の値を、引数の形式では書けない
　　　　　（データ形式で与える）ので、アセンブラで開発するのは大変な労力です。
　　　　　特に、ＬＯＮＧ、ＷＯＲＤ、Ｂｙｔｅのデータを同時に扱ってしまうと、データアドレスの位置や内容を、詳細に意識する
　　　　　必要があります。

　　　　　このサンプルは、一般的なＡＳコマンドでアセンブルしましたが、Ｇｃｃコマンドを使っても問題はありません。

写真（上記、ＨＥＷで使ったものを、そのまま使用しています）

コンパイルイメージ　※ｍａｋｅと打つだけです

main.s

サンプル�@　プログラムソースサンプル(SH7125F　Ｇｃｃ用　 アセンブラプログラム)

work.lzh

サンプル�@　上記プログラムを含むフォルダー全て(SH7125F　Ｃｙｇｗｉｎ／Ｇｃｃ（ＡＳ）用　 フォルダー全て)

　　（２）

　　４．知識ベースを作ってみる（SH7125F）

　 　　　　　SH7125で、簡単な知識ベースを作ってみました。

　　　　　　　※この記事の詳細は、 「(別室)動く作品のページ」 にあります。

　●実験ボード・タイプ2A（SH7125）

写真

　　　　工事中