１０．SH2(7045F)マイコンボード

2002/04/09 【電子回路編ＴＯＰに戻る】

今回は、アルファプロジェクトから発売されているＳＨ２マイコンボードAP-SH2F-0Aをご紹介します。このマイコンボードには、SH2-7045Fが搭載されています。以前、同じアルファプロジェクト製のＳＨ２マイコンボードAP-SH2F-1Aをご紹介致しましたが、搭載されているマイコンはSH2-7051Fでした。

どちらかというと7051Fよりは7045Fの方が一般的（？）で、トラ技などの特集記事（2001/6月号）でも7045Fが扱われていました。機能的にはそれぞれ一長一短で甲乙つけ難く、それぞれの用途で好きなほうを選べばよいのですが、どちらかというと7045Fよりは7051Fのほうが多機能なような気がします。

今回TekuRoboでは、簡易的に１２チャンネルのPWM出力を得るために7045Ｆに登場してもらいました。7051FではPWMを７チャンネルまでしか出力することができません。7051Fと7045Fの簡単な比較は、５．SH2(7051F)マイコンボードのページを参照して下さい。ただし、本当に表面上の比較しかしていないため、あまり参考にはなりませんが．．．

１０−１．SH2-7045Fワンチップマイコンの概要

以下にSH2-7045Fの機能概要をご紹介します。書き出すとキリがありませんので、ハードウエアマニュアルに記載されている機能概要から更に要約してみます。

項　目

仕　様

ＣＰＵ

内部３２ビット構成

RISCタイプの命令セット（５段パイプライン）

Ｃ言語志向の命令セット

命令実行時間　基本命令は１命令/1ステート(20MHz時:50ns/命令)

アドレス空間　アーキテクチャ上は４GB

割り込みコントローラ

(INTC)

外部割込み端子ｘ９(NMI,IRQ0〜7)

内部割込み要因ｘ４３要因

１６レベルの優先順位設定が可能

ユーザーブレーク

コントローラ

(UBC)

CPUやDMACが、ある設定した条件のバスサイクルを生成すると、割り込みを発生。

オンチップデバッガの構築が容易

クロック発信器

(CPG/PLL)

クロック発信器内蔵（最大動作周波数28.7MHz）

内部PLLにより、外部入力クロックの逓倍(x2〜x8192)が可能

外部入力クロックの周波数は4〜10MHz

バスステート

コントローラ

(BSC)

外部のメモリアクセスをサポート　SRAM/ROMをダイレクト接続可能

外部アドレス空間を５エリアに分割し、各々にバス動作を設定可能

データバス１６ＢＩＴまたは３２ＢＩＴ

ダイレクト

メモリアクセス

(DMAC)

DMACx4チャンネル

マルチファンクション

タイマーユニット

(MTU)

１６ビットタイマー５チャンネルをベースに、最大１６種類の波形出力またはパルスの入出力処理が可能

１６本のアウトプットコンペア兼インプットキャプチャレジスタ

パルス出力モード　ワンショット／トグル／ＰＷＭ／相補ＰＷＭ／リセット同期ＰＷＭ

最大１２チャンネルのPWM出力可能

コンペアマッチタイマ

ｘ２チャンネル

(CMT)

１６ビットフリーランニングカウンタ

１個のコンペアジレスタ

コンペアマッチで割り込み要求を発生

ウォッチドックタイマ

(WDT)

WDT x1チャンネル

ウォッチドックタイマ／インターバルタイマの切り替えが可能

カウンタオーバーフロー時、内部リセット、外部信号、割り込み発生

シリアル

インターフェイス

(SCI)

SCI x２チャンネル

調歩同期/クロック同期を選択可能　全二重通信が可能

専用のボーレートジェネレータ内蔵

マルチプロセッサ間通信機能

A/D変換器

A/D x８チャンネル、分解能１０ビット

外部トリガによる起動も可能

同時に２チャンネルサンプリング可能

Ｉ／Ｏポート

入出力ポート９８本　入力ポート８本　の計１０６本　

I/Oポートは、他の機能の端子と兼用

内蔵メモリ

フラッシュメモリ　256KB

ＲＡＭ　　　　　　　4KB

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１０−２．AP-SH2F-0Aマイコンボードの外観

部品面		半田面
			寸法 100mm x 80mm (コネクタ突起を除く）

部品面のやや中央にと腰を据える正方形のLSIが、SH2-7045Fワンチップマイコンです。その右に横向きに２個並ぶのが外付けS-RAMで、標準で1Mbyte実装されています。SH2の上にあるICソケットは外部ROMの増設用で、512Kbyteまで実装できます。部品面左端にあるのがDIPスイッチで、右端にあるのがシリアルポート用コネクタです。

外部RAMや232Cドライバなど、使用上必要となる機能が搭載されておりますが、回路上は基本的にほとんど全てのI/O類を外部コネクタに出すだけのシンプルな構成です。

なお、外部にI/O類を取り出すためのコネクタは付属されていないので、用途に合わせて自分で追加します。アルファプロジェクトさんの推奨は、以下のコネクタです。

CN1,2 HIF3H-60DA-2.54DSA / HIF3H-60PB-2.54DSA (ヒロセ 60ピン)

CN3 HIF3H-20DA-2.54DSA / HIF3H-20PB-2.54DSA (ヒロセ 20ピン)

電源コネクタはハーネス済みで付属されています。

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１０−３．AP-SH2F-0Aマイコンボードの回路

回路的にはSH2-7045Fを中心として、外付けROM/RAMとそのチップセレクト用周辺ロジック、RS-232Cドライバ回路、CPU動作モードの設定とA/Dコンバータ基準電圧の接続を行なうためのディップスイッチが追加されている程度で、あとは基本的にI/O端子を外部に取り出すだけのシンプルな構成です。

SH2は、H8のようにフラッシュROM書き込みのためのDC12V電源などが必要ないため、完全にDC5V単一電源だけで動作します。なので、フラッシュROM書き込みのための特別な回路は必要ありません。CPU動作モード端子と、フラッシュ書き込み許可(FWP)端子の設定だけでＯＫです。

ここをクリックすると、AP-SH2F-0Aマイコンボードの回路図(PDFファイル）がダウンロードできます。アルファプロジェクトさんの許可を得ていないので、もしかしたら怒られるかもしれませんが、とりあえず載せちゃいます。アルファプロジェクトさんすみません。

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１０−４．AP-SH2F-0Aマイコンボードのピンファンクション

AP-SH2F-0Aには、以下のようなコネクタ用のパターンが付いており、I/O関連を外部に取り出すことができます。

CN1

No.	ピンファンクション	No.	ピンファンクション
1	GND	2	GND
3	PD15/D15	4	PD14/D14
5	PD13/D13	6	PD12/D12
7	PD11/D11	8	PD10/D10
9	PD9/D9	10	PD8/D8
11	VCC	12	VCC
13	PD7/D7	14	PD6/D6
15	PD5/D5	16	PD4/D4
17	PD3/D3	18	PD2/D2
19	PD1/D1	20	PD0/D0
21	GND	22	GND
23	PC15/A15	24	PC14/A14
25	PC13/A13	26	PC12/A12
27	PC11/A11	28	PC10/A10
29	PC9/A9	30	PC8/A8
31	PC7/A7	32	PC6/A6
33	PC5/A5	34	PC4/A4
35	PC3/A3	36	PC2/A2
37	PC1/A1	38	PC0/A0
39	GND	40	GND
41	NMI	42	PA14/RD
43	PA13/WRH	44	PA2/IRQ0
45	PA5/IRQ1	46	PA10/CS0
47	PA11/CS1	48	PA6/CS2
49	RESET	50	PA15/CLK
51	PB0/A16	52	PB1/A17
53	PB6/A18	54	PB7/A19
55	PB8/A20	56	PB9/A21
57	PA17/WAIT	58	PA12/WRL
59	GND	60	BATT

CN2

No.	ピンファンクション	No.	ピンファンクション
1	PE15/TIOC4D/DACK1/IRQOUT	2	PE14/TIOC4C/DRACK0/AH
3	PE13/TIOC4B/MRES	4	PE12/TIOC4A
5	PE11/TIOC3D	6	PE10/TIOC3C
7	PE9/TIOC3B	8	PE8/TIOC3A
9	VCC	10	VCC
11	PE7/TIOC2B	12	PE6/TIOC2A
13	PE5/TIOC1B	14	PE4/TIOC1A
15	PE3/TIOC0D/DRAK1	16	PE2/TIOC0C/DREQ1
17	PE1/TIOC0B/DRAK0	18	PE0/TIOC0A/DREQ0
19	GND	20	GND
21	PB5/IRQ3/POE3/RDWR	22	PB4/IRQ2/POE2/CASH
23	PB3/IRQ1/POE1/CASL	24	PB2/IRQ0/POE0/RAS
25	WDTOVF	26	GND
27	PA21/CASHH	28	PA20/CASHL
29	PA19/BACK/DRAK1	30	PA18/BREQ/DRAK0
31	PA17/WAIT	32	PA16/AH
33	PA9/TCLKD/IRQ3	34	PA8/TCLKC/IRQ2
35	N.C	36	EXRES
37	PA7/TCLKB/CS3	38	PA6/TCLKA/CS2
39	PA5/SCK1/DREQ1/IRQ1	40	PA4/TXD1
41	PA3/RXD1	42	PA2/SCK0/DREQ0/IRQ0
43	PA1/TXD0	44	PA0/RXD0
45	GND	46	GND
47	PF7/AN7	48	PF6/AN6
49	PF5/AN5	50	PF4/AN4
51	PF3/AN3	52	PF2/AN2
53	PF1/AN1	54	PF0/AN0
55	AVref	56	AVref
57	AVcc	58	AVcc
59	AVss	60	AVss

CN3

No.	ピンファンクション	No.	ピンファンクション
1	PD16/D16	2	PD17/D17
3	PD18/D18	4	PD19/D19
5	PD20/D20	6	PD21/D21
7	PD22/D22	8	PD23/D23
9	GND	10	GND
11	PD24/D24	12	PD25/D25
13	PD26/D26	14	PD27/D27
15	PD28/D28	16	PD29/D29
17	PD30/D30	18	PD31/D31
19	PA22/WRHL	20	PA23/WRHH

CN4 Dsub9ピン

No.	ピンファンクション
1	N.C
2	RXD
3	TXD
4	N.C
5	GND
6	N.C
7	RTS
8	CTS
9	N.C

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１０−５．AP-SH2F-0Aマイコンボードのメモリーマップ

モード２（内蔵Ｆ−ＲＯＭ有効モード）時のメモリーマップは以下の通りです。

モード３（シングルチップモード）にすると、内蔵F-ROM、内蔵周辺モジュール、内蔵RAMの各領域以外にはアクセスできません。

00000000H 0003FFFFH	内蔵F-ROM(32BIT BUS) 256KByte
00040000H 001FFFFFH	予　約
00200000H 0027FFFFH	外部ROM（16BIT BUS) 512KByte	CS0空間
00280000H 003FFFFFH	ROMイメージ	CS0空間
00400000H 004FFFFFH	外部SRAM(32BIT BUS) 1MByte	CS1空間
00500000H 007FFFFFH	SRAMイメージ	CS1空間
00800000H 00BFFFFFH	ユーザー開放	CS2空間
00C00000H 00FFFFFFH	ユーザー開放	CS3空間
01000000H 01FFFFFFH	ユーザー開放 DRAM空間
02000000H FFFF7FFFH	予　約
FFFF8000H FFFF87FFH	内蔵周辺モジュール
FFFF8800H FFFFEFFFH	予　約
FFFFF000H FFFFFFFFH	内蔵RAM

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SH2のハードウエアやアーキテクチャについては、日立ホームページかトランジスタ技術2001/6月号の特集を参照して下さい。また是非、SH2-704５F用のハードウエアマニュアル(SH7040)をダウンロードし、ご自分でひも解いてみて下さい。

外部SRAMを利用するために外部アドレスバスと外部データバスを有効にすると、基本的にはCN1やCN3に割りついているパラレルポート（PC,PD,およびPA,PBの一部）が丸々使用できなくなります。CN2に割りついている端子は、A/D入力、シリアルポート、タイマー出力ポートなど良く使う端子でほとんど埋まってしまい、自由になるパラレルポートはPA0〜PA7程度になってしまうため、少し寂しい感じです。

1MByteのSRAMを取るか、4KByteの内臓RAMで済ませて（シングルチップモード）CN1とCN3を自由にするかによって、ボードの利用方法が大きく変わることになりそうです。

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