#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# オリジナルの作成：2014/08/31

# # 0C-米粒Arduinoを使ってみる
# ## 米粒Arduinoを使ってみる
# Arduino勉強会のメンバーの岡野さんに米粒大のAVR ATtiny10を紹介して頂きました。 調べて見るとArduino用にライブラリーを提供している人もいるので、米粒Arduinoを 使ってみることにしました。
# 
# ### Atmel Studioの入手
# ATTiny10に書き込むには、Atmel Studio６を使ってAVR MkIIのファームウェアを書き替える 必要があるのですが、最新の6.2にはtoolメニューにAVR Tools Firmware Upgradeがありません。
# 
# そこで、以下のサイトから6.1betaをダウンロードしました。
# 
# - http://atmel-studio.software.informer.com/6.1b/

# ### ライターの変換モジュール
# ATtiny10はとても小さいので、秋月の実装モジュールを運良く購入できました。
# 
# 変換基板も秋月にありますので、自分でハンダ付けすることも可能です。
# 
# - http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03659/
# 
# 最初に用意したのは、ATtiny10へのライターとATtiny10との変換モジュールです。 配線は、 
# [米粒AVR(ATtiny10)をArduino IDEで使う。暫定レポート２](http://make.kosakalab.com/make/attiny10-2/)
# を参考にさせて頂きました。
# 
# <img src="images/0C/convert_writer_pin.png" width="300" />
# 
# 変換モジュールの結線は、以下の通りです。
# 
#  | AVR MkII	 | ATtiny10 | 
#  | ---|---|
#  | 1: MISO	 | 1: D0/A0 | 
#  | 2: VCC	 | 5: VCC | 
#  | 3: SCK	 | 3: D1/A1 | 
#  | 5: RESET	 | 6: RESET | 
#  | 6: GND	 | 2: GND | 
#  
# ピン配置は、以下の画像を参照してください
# 
# <img src="images/0C/attiny10_ISP.png" width="300" />

# ### ライターの動作確認
# 変換モジュールができたので、正しく動作することをAtmelStudioを使って確かめます。
# 
# 良く例題にでているのは、D0にLEDを接続するものですが、これではライターを識別できず、書き込めません。 そこで、D2にLEDを接続するように修正しました。
# 
# ```C++
# #include <avr/io.h>
# #include <util/delay.h>
# 
# int main() {
#      DDRB = 0xff;
# 
#      for ( ; ; ) {
#           PORTB |= 4;
#           _delay_ms(500);
#           PORTB &= 0xfb;
#           _delay_ms(500);
#      }
# }
# ```
# 
# 書込には、Tools Device Programmingを選択し、Tool: AVRISP mkII, Device: ATtiny10をセットします。 Production fileでビルドされたelfファイルを指定して、Programボタンを押すと書込が始まります。
# 
# 書き込む時には、ATtiny10に5Vの電源を供給し、書き込み後はリセット（電源を再度つなぎ直すことで対応） する必要があります。
# 
# <img src="images/0C/th_Atmel_Studio_programer.jpg" width="500" />

# ### 電源とUSBシリアル変換モジュール
# ATtiny10への電源供給とUSBシリアル変換を行うために、マルツパーツの
# 
# [【MPL2303SA】超小型USBシリアル・モジュール ](http://www.marutsu.co.jp/shohin_137791/)
# を使用しました。
# 
# MPL2303SAのピン配置は、以下の通りです。
# 
# <img src="images/0C/MPL2303SA_meishou.jpg" width="400" />
# 
# ### LED点灯の様子
# MPL2303SAとATtiny10をつないで、LEDを点滅している様子です。 LED点灯のプログラムで、128Byteになります。ATtiny10のフラッシュは、 1024Byteなので、約1割を使ってLEDの点滅が動いています。
# 
# <img src="images/0C/LED_setting.png" width="300" />

# ## ATtiny10をArduino IDEで使う
# 世の中にはすごい人がいるもので、ATtiny10をArduino IDEでプログラミングできるようになりました。 kosakalabの方がその方法を公開されています。
# 
# - [米粒AVR(ATtiny10)をArduino IDEで使う。暫定レポート２](http://make.kosakalab.com/make/attiny10-2/)
# 
# MacとWindowsに対応していますが、ここではMacの方法のみを簡単に整理しておきます。
# 
# - ATtiny用定義ファイル群(
# [attiny.zip](data/attiny.zip)
# )をダウンロードし、Arduinoのスケッチが保存されるフォルダーにhardwareというフォルダを作成し、その中に展開したattinyフォルダを入れる
# - [AVR-GCCコンパイラー](http://www.obdev.at/products/crosspack)をダウンロードし、インストール
# - Arduino IDEの内容を以下の手順でターミナルから変更($ はシェルのプロンプトです)
# 
# ```bash
# $ cd /Applications/Arduino.app/Contents/Resources/Java/hardware/tools/
# $  mv avr avr-original
# $  ln -s /usr/local/CrossPack-AVR /Applications/Arduino.app/Contents/Resources/Java/hardware/tools/avr
# ```
# 
# ### 使い方
# 準備ができたので、Arduino IDEでATtiny10のスケッチを作成し、書き込んでみます。
# 
# - 「ツール」→「マイコンボード」→「ATtiny10 (Internal 8MHz clock)」を選択します
# - 「ツール」→「書込装置」→「AVRISP mkII」を選択します
# 
# LED点滅を書き込みます。最初の例題との違いが分かるように点滅時間を短くしてみます。 ledの番号は2を使います。
# 
# ```C++
# int led = 2;
# 
# void setup() {                
#   pinMode(led, OUTPUT);     
# }
# 
# void loop() {
#   digitalWrite(led, HIGH);   
#   delay(200);              
#   digitalWrite(led, LOW);   
#   delay(200);            
# }
# ```
# 
# 実際に書き込んで動作している様子です。
# 
# <img src="images/0C/ATtiny10_blink.png" width="300" />

# ## シリアル通信（送信のみ）を試す
# LED点滅だけでは、つまらないのでシリアル通信をしようと 「スケッチの例題」→「04.Communication」→「ASCIITable」 をコンパイルするとエラーになってしまいました。ATtiny10にはシリアル モジュールがないので、当たり前と言えばその通りです。 それでSoftSerialを使って見たのですが、こちらも未対応でエラーになりました。
# 
# 調べて見るとATtinyでシリアル通信（送信）を実行した人がいらっしゃいました。
# 
# - [米粒AVRでシリアル通信（ただし送信だけ）](http://s2jp.com/2012/08/attiny10-serial/)
# 
# ここで紹介されているシリアル関数を使ってArduino IDEからHello World!を表示するスケッチを 作って見ました。
# 
# ```C++
# #define  led  2
# 
# void setup() {
#   serialBegin();
#   pinMode(led, OUTPUT); 
# }
# 
# void loop() {
#   digitalWrite(led, HIGH);
#   delay(1000);
#   digitalWrite(led, LOW);
#   delay(1000); 
#   // 直接文字を出力しないとタイミングがずれて文字化けする
#   serialWrite('H');
#   serialWrite('e');
#   serialWrite('l');
#   serialWrite('l');
#   serialWrite('o');
#   serialWrite(' ');
#   serialWrite('W');
#   serialWrite('o');
#   serialWrite('r');
#   serialWrite('l');
#   serialWrite('d');
#   serialWrite('!');
#   serialWrite('\n');
# }
# ```
# 
# ここで、タブにTinySerialを追加します。
# 
# ```C++
# #include <avr/io.h>
# #include <util/delay.h>
# 
# #define DELAY  500
# // 9600bps
# #define SERIAL_TIME_PER_BIT1    104
# #define SERIAL_TIME_PER_BIT2    102
# 
# #define SERIAL_TX_PIN            PB1
# 
# void serialBegin() {
#   CCP = 0xD8;
#   CLKMSR = 0x00;
#   CCP = 0xD8;
#   CLKPSR = 0x00;
# 
#   DDRB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);
#   PORTB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);
# }
# 
# void serialWrite(uint8_t data) {
#   PORTB &= ~(_BV(SERIAL_TX_PIN));    // start bit
#   _delay_us(SERIAL_TIME_PER_BIT1);
#   uint8_t i;
#   for(i=1;i;i<<=1) {
#     if(data&i) {
#       PORTB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);
#     }
#     else {
#       PORTB &= ~(_BV(SERIAL_TX_PIN));
#       asm volatile ("nop");
#     }
#     _delay_us(SERIAL_TIME_PER_BIT2);
#   }
#   PORTB |= _BV(SERIAL_TX_PIN);    // stop bit
#   _delay_us(SERIAL_TIME_PER_BIT1);
# }
# ```
# 
# 書き込む前に、ATtinyの3番（D1）とMPL2303SAの4番（RXD）を結ぶ線は外しておいて下さい。
# 
# ATtiny10への書込が成功したら、上記の線を結線し、MPL2303SAをUSBに接続し直し、シリアルモニターを表示し、9600ボーで受信して下さい。 LEDが点滅した後、Hello World!が表示（たまに文字化けがあります）されます。
# 
# <img src="images/0C/Hello_World.png" width="300" />
# 
# ### タイミングのずれ?
# ここで、なぜSerialWriteをforループで書かないのか疑問がでると思いますが、Forループの処理を 入れると文字化けしたり、止まったりするのです。
# 
# 以下がForループを使ったスケッチです。
# 
# ```C++
# #define  led  2
# 
# char  *msg = "Hello World!\n";
# 
# void setup() {
#   serialBegin();
#   pinMode(led, OUTPUT); 
# }
# 
# void loop() {
#   digitalWrite(led, HIGH);
#   delay(1000);
#   digitalWrite(led, LOW);
#   delay(1000); 
#   for (char *s = msg; *s; s++)
#     serialWrite(*s);
# }
# ```

# ## bitDuinoに切替
# Twitterにこのページを紹介したら、まりすさんからbitDuinoを紹介して頂きました。
# 
# - [世界最小？のArduino互換ボードを作ってみた(暫定版)](http://100year.cocolog-nifty.com/blog/2014/08/arduino-f0f0.html)
# 
# コンパイルサイズも小さく、動かなかったForループを使ったスケッチが動くようになりました。 Forループのスケッチは、以下の通りです。
# 
# ```C++
# #define  led  2
# 
# static char  *msg = "Hello World!\n";
# 
# void setup() {
#   serialBegin();
#   pinMode(led, OUTPUT); 
# }
# 
# void loop() {
#   digitalWrite(led, HIGH);
#   delay(1000);
#   digitalWrite(led, LOW);
#   delay(1000); 
#   for (char *s = msg; *s; s++)
#     serialWrite(*s);
# }
# ```

# In[ ]: