ウォッチドッグタイマとはプログラムが暴走・フリーズしてしまったときに、これを検出してプログラムを終了させてリセットかける機能のことです。プログラムの異常を見張る役目のためウォッチドッグ（番犬）タイマと呼ばれています。

PCで何らかの影響でアプリケーションプログラムが突然フリーズすることはよくあると思います。これは何らかのはずみでプログラムが無限ループに入ってしまい、外からの操作を受け付けることができなくなる、つまり固まってしまう状態になってしまっているのです。こうなればPCの場合は強制的に電源を再投入して再起動するしかないのですが、組み込み機器ではそうはいきません。

そこで、ウォッチドッグタイマ機能を使用して問題が発生した異常時にプログラムを終了し、自動的に強制リセットかけます。ウォッチドッグタイマ機能が異常を検出するのではなく、正常であればカウンタ値をクリアされるところをクリアされずにタイムアウトに達してしまうことで異常とみなし、プログラムを終了させ強制リセットをかけるのです。

趣味の電子工作では必要ないかもしれませんが24時間稼働の産業機器や医療機器などでは必要な機能です。

STM32マイコンではウォッチドッグタイマのクロックはLSI内部クロックを使用しています。システムクロックは外部HSEまたは内部HISから供給したものですので、独立したクロックで、万一システムクロックにトラブルが発生しても影響を受けずに問題を検出できます。このため、独立型ウォッチドッグと呼ばれています。

タイマはダウンカウンタとなっていて、カウント値クリア直後の設定値からスタートしてダウンカウントしていきます。カウント値が途中でクリアされずにアンダーフローに達するとマイコンは強制リセットされます。そのため、アンダーフローつまりタイムアウトに達する前にカウンタ値をクリアする必要があります。

実際のプログラムおける設定を解説していきます。
プログラム起動直後、独立型ウォッチドッグはデフォルトでレジスタへの書き込みは禁止ですのでIWDG_WriteAccessCmd関数で書き込みアクセス許可します。引数は、IWDG_WriteAccess_Enableでアクセス許可、IWDG_WriteAccess_Disableでアクセス禁止です。

次にウォッチドッグタイマのクロック分周比をIWDG_SetPrescaler関数で設定します。関数の引数は4から256まで7通りあります。下表はLSIが40kHzであるときに分周比による設定できる時間をまとめたものです。

LSIは内部クロックですので多少の周波数のばらつきはありますが約2500msにウォッチドッグタイマを設定したい場合は分周比32を指定します。

カウント数の設定はIWDG_SetReload関数で指定します。関数の引数は0x0から0xFFF(4095)の範囲内で、3000を指定します。

ウォッチドッグタイマのカウンタ値クリアはIWDG_ReloadCounter関数で行います。設定したカウンタ値（3000で約2500ms）で強制リセットとなりますので、この期間以内、例えば100ms間隔で実施するTaskD内でカウンタクリアを行います。

カウンタクリアはウォッチドッグの機能を考えると優先度の最も低いタスクで実施することが好ましいです。正常運転中は最低優先度のTaskDでもほぼ設定周期100msで実施されますのでカウンタクリアはできますが、何らか異常が発生してフリーズしている場合はTaskDが実施されずカウンタクリアはできず、ウォッチドッグタイマはタイムアウトに到達して強制リセットに至ります。

DMA(Direct Memory Access)とは直接メモリアクセスと呼ばれるもので通常、データはCPUを介してメモリに転送するのに対して、DMA転送を行うとCPUを介さずにADコンバータ、シリアル通信などペリフェラルのレジスタデータをメモリに転送します。

CPUの代わりになるものがDMAコントローラと呼ばれるものでSTM32マイコンでは最高で2個内蔵されています。STM32F10xではDMA1とDMA2の2個のコントローラがありAHBに接続されています。
各DMAにはそれぞれ複数のチャネルがありペリフェラルごとにあらかじめ指定されています。

ADC1のCH1とCH2の変換値取得にDMAを使用する例をあげて解説します。

ADC1はDMA要求がDMA1のCH1に発せられるので使用するDMA1にクロックを供給します。DMAはAHBに接続していますのでAHBに供給します。

第1引数は下表に示すAHBに接続するペリフェラルを指定します。

クロック供給関数RCC_AHBPeriphClockCmdの第2引数がENABLEで供給開始、DISABLEで供給停止となります。

ADC1はDMA1のチャネル1を使用しているのでDMA1_CH1の初期設定を実行します。はじめのDMA_Deinit関数はリセット直後の初期状態に戻すもので一応実行しておきます。関数の引数には設定対象のDMAのチャネル(DMAx_Channely)を指定(x:1-2, y:1-7)します。

初期化はDMA_Init関数を実行します。関数の第1引数にはDMA_Dinit関数と同じものを指定し、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

変換データを格納するペリフェラル側のデータレジスタ（ADC_DR）のアドレスを指定します。
これはペリフェラルライブラリstm32f10x.h内で定義されているADC1のアドレスのレジスタ名(DR)で指定しておきます。実際のアドレスはレファレンスマニュアルに記載しているもの((uint32_t)0x4001244C)で直接指定してもよいです。

変換データを格納するメモリ側のアドレスを指定します。この例では配列変数ADCConvertedValue[2]のアドレスとして&ADCConvertedValueと指定しています。

データの転送方向を指定します。ACコンバータの変換値レジスタからメモリの場合はDMA_DIR_PeripheralSRTを指定します。

DMAチャネルの優先度はDMA_Priorith_High(高)を指定しておきます。

転送するデータ数を指定します。2チャネル分であれば2となります。

DMA_PeripheralIncとDMA_MemoryIncはデータ転送時に転送ごとにメモリのアドレスを自動的に増やしてくれます。

DMA_PeripheralDataSizeとDMA_MemoryDataSizeはそれぞれペリフェラルとメモリのデータビット長を指定します。ADCの扱うデータ長は16ビットなのでHalfWordを指定しています。

サーキュラモードを指定すると指定チャネル数のデータが指定メモリのアドレスへ自動転送を繰り返します。

ペリフェラルとメモリ間の転送でなく、メモリ上のあるアドレスからメモリ上の別アドレスへ転送する場合に有効にします。今回は使用しません。

各メンバの指定が終了しましたので、初期化関数DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure)を実行します。

これまででDMAの初期化ができましたのでここでDMA_Cmd関数を実行してDMAを有効化します。

関数の第1引数には設定対象のDMAのチャネル(DMAx_Channely))を指定(x:1-2, y:1-7)し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

ここまでで、DMAの初期設定は完了し、有効化したのでスタンバイ状態です。実際にデータの転送を始めるには各ペリフェラルからDMA転送開始させるためのDMA要求の有効化を行う必要があります。サンプル例ではADコンバータのADC1のチャネル1とチャネル2の変換と同時に転送を開始続けるためにADC_DMACmd関数を実行します。

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

これでADコンバータでの2チャンネル分の変換と同時に指定したメモリへ変換値が自動的に繰り返し転送されます。

DMAをつかったUSART通信の受信プログラムは比較的に単純です。
ここでは受信データ6文字分をDMAによりシリアル通信受信レジスタからメモリに自動転送する例を解説します

シリアルUSART通信の受信においてここではDMAで6文字分転送する設定（6文字の文字列）にするため、変数など準備します。ここでは配列RxData[]に受信文字を格納します。

USART3受信はDMA要求がDMA1のCH3に発せられるので使用するDMA1にクロックを供給します。DMAはAHBに接続していますのでAHBに供給します。

今回はDMAで受信データがメモリに転送完了したときに割り込みを使用するため優先度を設定します（優先度0)。

DMAの初期設定をします。転送先のメモリRxData[]のアドレス、転送数(RX_BUFFER)、転送データは1文字8bitなのでDataSizeはByteとしています。受信はサーキュラモードとしています。こうするとデータを受信してバッファが一杯になったところで最初にもどるリングバッファとなります。
パラメータを構造体メンバに設定してからADCの時と同様にDMA_Init関数を実行します。

DMAの転送が完了した時点で割り込み処理を行いたいために転送完了割り込みをDMA_ITConfig関数で有効化します。

第1引数には設定対象のDMAのチャネル(DMAx_Channely))を指定(x:1-2, y:1-7)し、第2引数は割り込み発生要因、第3引数はENABLEで割り込み有効、DISABLEで割り込み無効となります。

設定終了後、DMA_Cmd関数を実行してDMAを有効化します。

USART3の初期設定をしてから、DMA転送開始させるためのDMA要求の有効化します。USARTのDMA要求はUSART_DMACmd関数で実行します。関数の第1引数には設定対象のUSARTを指定し、第2引数には設定対象のDMA要求を、第3引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

これより、シリアルUSART3で受信が発生するたびにデータが自動でメモリRxData[]に転送されます。

受信割り込みが発生してから所望の文字列を取得したりする処理はアプリケーション内に作成します。
この例では割り込みが発生したときだけ判別フラグrx_flagが1になるので、判別に応じて処理を行います。

DMAで転送が完了すると割り込みが発生し、割り込みハンドラDMA1 Channel3 USART3_RXが起動します。この割り込みハンドラが起動したときに、割り込み要因が転送完了であるかどうかを判別するために、DMA_GetITStatus関数を実行して確認します。

ここでも割り込みフラグはDMA_ClearITPengingBit関数で割り込みビットフラグをクリア（0にする）しておきます。割り込み処理としては、割り込み判別フラグrx_flagを1に設定すると、アプリケーション内で判別フラグが1のときだけ受信処理を実行できます。

もちろん、厳密に割り込み時点に処理をしたい場合は割り込みハンドラ内に処理を記述しますが、あまり大きく重い処理はしないように注意します。

DMAを使用した文字列送信は割り込みを使用していない基本的なものを例にあげて解説します。
シンプルな送信プログラムですが、DMAの働きがよくわかります。

まず転送する文字列を格納する配列TxData[]を準備します。ここでは文字数（配列数）つまりDMAに指定するBuffer_Sizeは送信の都度文字列に応じて指定します。受信の場合と異なるところは変換モードが連続のサーキュラモードではなくノーマルモードを指定しているところです。

この場合は送信ごとに転送するデータ数を管理するレジスタDMA_CNDTRxの値として転送分の文字数(DMA_BufferSize)を指定する必要があります。このレジスタは転送がはじまるとインクリメント（増加）していき、指定値に達すると0に戻ります。サーキュラモードの場合はこれを繰り返すのですが、ノーマルモードでは何もしないとレジスタ値は0のままです。

そこでサンプルプログラムでは送信のたびにDMAを初期化して転送サイズを指定しています。慣れてくるとこのレジスタ値だけを指定すればよいので、DMA1_Channel2 -> CNDTR= BufferSizeのようにレジスタに直接設定することもできます。

レジスタを直接操作すると無駄がなくなるので、プログラムはより軽く速く効率がよくなります。ただし、直感的に理解しにくくはなりますが。

設定パラメータ等を宣言します。通信プログラムでは送受信を処理する部分は関数にまとめておいてから、アプリ内で任意のタイミングで使うことが多いため、作成する関数の宣言をしておきます。

使用するペリフェラルにクロックを供給し、GPIOをはじめ、初期化しておきます。

アプリケーションプログラム本体で文字列送信を実行しています。サンプルでは単に登録した文字を無限に表示するものですが、DMAとシリアル送信が機能している動作が確認できます。

今回作成した送信関数および送信関数内で使用するDMA初期化部も関数化しています。送信関数を実行し、DMA転送を開始するたびにDMA_Cmd関数を実行しています。DMA_GetFlagStatus関数を利用してDMAによる転送が完了するまで待機しています。

ここまでで、DMAによる転送を行ったシリアル送信の解説をしてきましたが、ここでも転送完了で待機しているためこのままではあまり実用的ではありません。DMA転送を使用する場合は、CPUの負担を減らさなければあまり意味がないため、もうひと工夫必要です。

シリアル通信SPIは同期型シリアル通信の一つです。クロック(SCLK)、入力MOSI、出力MISO、チップセレクト(CS)の4本の信号線で通信を行います。

SPIに接続されるデバイスにはマスタとスレーブがあります。1つのマスタデバイスに共通のバスで複数のスレーブデバイスを接続でき、通信時にチップセレクト（CS）で通信対象のデバイスを選択します。

SPI通信はデバイスにより通信フォーマットは様々ですが、チップセレクト（CS）信号で通信対象のデバイスを選択し、通常は8ビット（1バイト）データを一単位としてコマンドやアドレスなどを送信（書き込み）し、デバイスレジスタからの応答データを受信（読み込み）します。I2C通信と比べると配線は4本で多いですが、通信の仕組みがシンプルで高速なのが特徴です。

STM32のSPIコントローラはマスタおよびスレーブのどちらも対応できますが、ここではEEPROM(Rohm社製BR25G640-3)を使用したSPIマスタの解説をします。SPIはマスタが主導で、命令を実行するたびにクロックを発生させて8ビットデータをやりとりします。

EEPROMの命令モードは下記6種類です。このうちステータスレジスタの読み出し命令を与えた時のタイムチャートをみてみます。このEEPROMでは書き込み（MISO）はクロック(SCLK)の立ち上がりエッジに同期してデバイス内部に取り込まれ、読み込み（MOSI）はクロック(SCLK)の立下りエッジに同期してデバイス内部に取り込まれます。1バイト（8ビット）単位のリードステータスレジスタ(RDSR)コマンドコードを送信すると次の1バイト（8ビット）単位でステータスデータが返ってきます。

メモリデータの読み書きの場合にはリード（READ）やライト（WRITE）コマンドコードをデータ格納用メモリのアドレス（2バイト）を上位と下位の1バイトずつ分けたものとセットで送受信します。この例のEEPROMのアドレスは2バイトですが、デバイスにより異なる場合があります。

まず、他のペリフェラルと同様に初期化を解説します。

使用するGPIOおよびSPI1にクロックを供給します。APB2バスに接続していますのでAPB2に供給します。

SPI1に使用するポートはSCK,MISO,MOSIでPB3-5をオルタネートプッシュプル出力に指定します。ここではGPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SPI1, ENABLE)を実行してリマップしてPB3-5およびPA15をSPI1に設定します。

このうちPA15はSTM32のSPI_NSSでマスタとするときは使用しません。さらに、PB3とPB4に関してはデフォルトではデバッグ用ポートの機能が割り当てられていますのでそのままでは使用できません。そこで、通常のGPIOポートに開放するためGPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE)を実行しています。リマップでなくデフォルトのSPIを使用する場合はこの処理は不要です。

チップセレクトCS用にはPE0を通常のプッシュプル出力に設定しています。

SPI通信の初期設定を実行します。まず初期化のはじめに対象のチップセレクトCS（PE0）をHレベルにしてSPI通信を受け付けないようにしておきます。

関数の第1引数は設定対象のSPI(SPI1-3：マイコンによります）、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

SPI_Directionメンバにはデータの方向性を指定します。通常は2線・全二重を指定します。

SPI_ModeメンバにはSPIのモードを指定します。ここではマスタモードを指定します。

SPI_DataSizeメンバにはデータサイズを指定します。ここでは８ビットデータを扱います。

SPI_CPOLメンバには待機中のSCLKの信号レベルを指定します。SPI_CPHAメンバにはデータを読み込むクロックのタイミングを指定します。クロックの立ち上がりエッジでデータを読み込むためには待機中のSCLKの信号レベルはLとしていて最初のエッジタイミングで読み込むように指定します。

SPI_CPOLメンバはクロックの極性、SPI_CPHAメンバはクロックの位相を意味し、これらの組み合わせでSPIモードと呼ばれるSPI通信モードを設定します。スレーブ側のデバイスによっては使用できるモードが限られていますので適切に設定します。

SPI_BaudRatePrescalerメンバには通信速度を設定するためのプリスケーラの分周比を指定します。例えば16分周を指定するとPCLK2が72MHzの場合はSPIに供給されるクロックは4MHzになります。EEPROMの仕様によりクロックの最高速度が定められていますので超えないものを指定します。

SPI_FirstBitメンバにはデータ送信をMSBから行うMSBファーストかLSBから行うLSBファーストを指定します。通常はMSBファーストを指定します。

これまででSPI通信の初期化ができましたのでSPI_Cmd関数を実行してSPI通信をを有効にします。

関数の第1引数には設定対象のSPI(SPI1-3:マイコンによります) を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

SPIコントローラの初期化が完了すると、アプリケーションプログラム内で任意に通信を開始することができます。共通のSPIバスに複数のデバイスを接続している場合は通信毎に対象のデバイスをCS信号で選択し、通信を実行して終了時には選択解除します。

SPI通信において最も基本的な1バイトデータを送受信する流れをみていきましょう。

通信対象のSPIデバイスのCS信号をLレベルにして選択します。

1バイトデータを送受信するための手順をSPI_Send_Receive関数にまとめました。データの送信を開始する前に、前回の送信が完了しているかどうかをSPI_I2S_GetFlagStatus関数の送信ステータスフラグ(SPI_I2S_FLAG_TXE)で確認します。フラグがSETになった段階で送信レジスタが空になったことになります。

送信準備完了しだいSPI_I2S_SendData関数で1バイトデータを送信します。関数の第1引数は設定対象のSPI(SPI1-3:マイコンによります)を指定し、第2引数は送信する1バイトデータを指定します。

データ送信すると同時に相手からデータが返ってきて受信レジスタに入るのですが入っているかどうかをSPI_I2S_GetFlagStatus関数の受信ステータスフラグ(SPI_I2S_FLAG_RXNE)で確認します。フラグがSETになった段階で受信レジスタにデータがあることになります。

受信準備ができたところでSPI_I2S_ReceiveData関数を実行して受信データを取得します。この関数はSPIが最後に受信したデータを返します。関数の引数は 設定対象のSPI(SPI1-3:マイコンによります) を指定します。データを読み込むと受信フラグは自動的にクリアされます。

SPI通信はマスタ側とスレーブ側は発生したクロックに合わせてデータを同時通信します。マスタが1バイトコマンドを送信中すると同時にスレーブ側からも0x00や0xFFの1バイトデータが返されて受信レジスタに格納されます。そのため、SPI_Send_Receive関数では受信フラグをクリアして、受信データを取得する処理も含めています。送信のときは受信データの返り値は使用しません。

通信完了後は通信対象のSPIデバイスのCS信号をHレベルにして選択解除します。その前に、通信が完了してビジー状態でないことをSPI_I2S_GetFlagStatus関数のビジー状態フラグ(SPI_I2S_FLAG_BSY)で確認しておきます。フラグがSETである段階ではビジー状態ですので待機します。

これまでは1バイトデータ送受信の流れを見てきました。実際の送受信で例えばEEPROMの書き込みと読み込みでは作成した送受信関数SPI_Send_Receive関数を組み合わせてコマンド、アドレスを順次送り、その後データを送信したり、受信したりします。

EEPROM書き込み専用にSPI_EEPROM_writebyte関数を作成してみましょう。

このEEPROMはアドレスが16ビットですので、関数の第1引数は16ビットアドレスを指定し、第2引数は格納したい1バイト（8ビット）データを指定する関数を定義します。書き込みコマンドバイト、アドレスバイト、データバイトなど複数のバイトデータを送信する一連の手順を関数内にまとめます。

SPIで通信するデータは1バイト単位ですので、指定するアドレスを関数内で1バイト分の上位アドレスと下位アドレスに分離しておきます。

書き込みの場合は書き込み許可に設定しておく必要があります。EEPROM_write_enable関数にまとめましたので書き込み前に実行しておきます。わざわざ関数にまとめなくてもEEPROMのイネーブルコマンドバイトWRENをSPI_EEPROM_writebyte関数内の書き込みコマンドバイトWRITEの前に送信してもかまいません。

書き込みコマンドバイトWRITE、上位アドレス、下位アドレス、そして格納したいバイトデータの順に送信します。

書き込みにはある程度時間がかかりますので、ステータスレジスタ読み込みコマンドバイトRDSRを送信して得られたステータスレジスタのビット0の状態がビジーでなくなるまで待機するようにします。Write_wait関数にまとめています。

EEPROMの読み込みの場合は書き込みの手順とほぼ同じですが書き込み許可のコマンド送信は必要ありません。書き込みのときと同様にアドレスを上位と下位に分離しておきます。読み込みの場合はレジスタからデータを一時メモリに取り込み関数の返り値として渡します。

EEPROM読み込み専用にSPI_EEPROM_readbyte関数を作成してみましょう。

関数の第1引数は読み込みたいデータを格納している16ビットアドレスを指定します。

読み込みコマンドバイトREAD、上位アドレス、下位アドレスのバイトデータの順に送信します。

データを取り出すために、なんらかのバイトデータを送信するとSPI_Send_Receiver関数が返り値として受信データが取得できますので、一時メモリretに取り組みます。

SPIデバイス選択解除をしてから一時メモリretをSPI_EEPROM_readbyte関数の返り値とすると読み込みのたびにこの関数を実行すればバイトデータが取得できます。

シリアル通信I²Cは同期型の双方向通信です。Philips社が提唱したシリアル通信方式です。信号線が2本だけでそのうちの一本がデータを双方向でやり取りする信号線SDA（Serial Data Line）で、他方が同期用クロック信号線SCL(Serial Clock Line)です。

特徴としてはマスタ側とスレーブ側に分かれ、マスタ側が通信をすべてコントロールしています。I²C では一つのバスに複数のスレーブを接続することができます。バスはオープンドレインで接続されているためプルアップ抵抗（電源電圧が3.3Vのとき、2.2k程度）が必要です。

I²Cでは1文字（1バイト）ずつ送受信し,1バイト転送毎に受信側からACK（アクノリッジ）信号を返送し、互いに確認を取りながら（ハンドシェイク）転送を行います。マスタが受信を終了させたい時点でACKを返さないNACK（ノットアクノリッジ）とします。

その後ストップコンディションを生成して通信を終了させます。I²Cデバイスは個々にスレーブアドレスを持っていて、スレーブデバイス内の指定アドレスのレジスタやメモリとアクセスしてデータのやり取りをします。

ここではI²C通信仕様のEEPROMを使用したデータの送受信を実際のプログラムで解説していきます。
I²C通信を使った送受信はルールが規格できまったものであるためメーカーなどが作成したサンプルプログラムなどを参考に、ある程度決まった形式のものを使用するのが無難です。

まず、他のペリフェラルと同様に初期化を解説します。

使用するI²C1にクロックを供給します。APB1バスに接続していますのでAPB1に供給します。

I²C1に使用するIOは送受信にPB6とPB7をオルタネートオープンドレイン出力に指定します。

I²C通信の初期設定を実行します。初期化はI2C_Init関数を実行して上記のパラメータを設定します。

関数の第1引数は設定対象のI²C（I2C1,I2C2）、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示すとおりです。

I²C_ModeメンバにはI²C通信ではI²Cモードを指定します。

I2C_DutyCycleメンバには通常クロックパルスデューティ比で1:1にしておきます。このメンバは高速クロックの波形整形のためのものでクロック周波数がファストモードの場合にのみ有効なメンバです。

I2C_AckメンバはACK（アクノリッジ）を返す指定にするためI2C_Ack_Enableとします。

I2C_AcknowledgeAddressメンバはスレーブアドレス幅を指定します。スレーブデバイスの仕様に従い、ここでは7ビットを指定します。

I2C_ClockSpeedメンバはクロック周波数を指定します。ここではI2C_CLOCK(200000)を指定します。

クロック周波数が100kHz以下であれば標準モード、それ以外ではファストモードが自動的に選択されるようになっています。200000の場合はファストモードとなります。

これまででI²C通信の初期化ができましたのでI2C_Cmd関数を実行してI²Cポートを有効にします。

関数の第1引数には設定対象のI2C1かI2C2を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

I²C書き込みは下記のフォーマット手順に従った書き込み関数I2C_EEPROM_Write()を作成し実行します。関数内ではコマンドを時系列で実行していきます。

STM32のI2C通信ではデータ転送の合間にさまざまなイベントが発生しています。実際のプログラムにおいてはイベントの状態を確認しながら手順を進めていくことになります。

スタートコンディションはI2C_GenerateSTART関数を実行して生成すると自動的にマスターモードとなり、スレーブ側との通信を開始します。

関数の第1引数は設定対象のI²C（I2C1,I2C2）、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

I2C_CheckEvent関数を実行して、ここではマスターモードになったかどうかを確認しています。

ここではI²C通信のモードを設定します。I2C_Send7bitAddress関数を実行して、スレーブ側（EEPROM）のアドレスとデータ方向（受信か送信）を指定します。

関数の第1引数は設定対象のI²C（I2C1,I2C2）、第2引数は8ビットアドレスなのでスレーブアドレス7ビットを左詰めにして指定します

採用している回路ではEEPROMアドレスは上位4ビットが1010の固定で、下位3ビットがA0/A1/A2の指定で000の1010000(7ビット）です。

これを左詰めにして10100000(0xA0)（EEPROM_SLAVE_ADDRESS）で指定します。第3引数には書き込みの場合ですのでデータ方向I2C_Directionに送信(Transmitter)を指定します。ここでもI2C_CheckEvent関数を実行して、ここでは送信（トランスミッタ）モードになったかどうかを確認しています。

I²Cスレーブ側（EEPROM）に書き込むデータを格納するアドレス2バイト分を指定します。I2C_SendData関数を実行して上位、下位に分けて指定します。

関数の第1引数は設定対象のI2C（I2C1,I2C2）、第2引数はデータを格納する2バイトアドレスを指定します。アドレス指定の範囲は各EEPROMの容量によりますのでデータシートで確認して使用できる範囲で指定します。

EEPRONに書き込みたいデータをデータレジスタに転送します。③のアドレス転送時と同様でデータの上位と下位に分けて転送します。

ストップコンディションはI2C_GenerateSTOP関数を実行して生成します。関数の第1引数は設定対象のI²C（I2C1,I2C2）、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

EEPROMへの書き込みは前述した書き込み関数を実行してストップコンディションを生成してから開始します。EEPROMへの書き込みにはある程度時間がかかるため、連続してデータを書き込むにはデータ転送が完了したことを確認してから次のデータを書き込まなければなりません。

この処理に関してはSTM32メーカーにより作成したI2C_EEPROM_Poll関数がありますのでそのまま使用します。EEPROM書き込みの際にはI2C_EEPROM_Write関数とセットで実行します。

I²C読み込みは下記のフォーマット手順に従った読み込み関数I2C_EEPROM_Read()を作成し実行します。この関数ではEEPROMの特定のデータが格納しているアドレスを指定するとデータを返します。

読み込みの場合はI²Cバスが事前に空いているかどうかを確認してから手順を始めます。
①から③までは書き込み関数の場合と同じです。ここで読み込みたいデータが格納しているアドレスを指定します。ここまではアドレスを指定するために送信モードで行っていました。

ここから指定したアドレスのデータを受信するための切替にスタートコンディションを再度生成します。

I²C通信モードを受信にするためにI2C_Send7bitAddress関数を実行して、②と同様に第2引数はスレーブアドレスを、第3引数には読み込みの場合ですのでデータ方向I2C_Directionに受信(Receiver)を指定します。ここでもI2C_CheckEvent関数を実行して、ここでは受信（レシーバ）モードになったかどうかを確認しています。

データ受信の準備ができたところでI2C_CheckEvent関数を実行して、受信レジスタにデータ転送完了の確認に続いて2バイトデータを上位1バイト分、下位1バイト分の順に受信します。

この時点で受信を終了させたいのでACKを返さずにNACK（ノットアクノリッジ）とするために、I2C_AcknowledgeConfig関数でACKを無効にしています。この例では受信する2バイトデータのうち最後の1バイト（下位バイト分）を受信する前に実行してNACKを返しています。

ストップコンディションを生成します。

次回の通信に備えてACKを有効に戻します。

受信した上位、下位データから2バイトデータに処理し、読み込み関数I2C_EEPROM_Readの返り値とします。

UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)シリアル通信は古くから使われている非同期の通信方式です。USART(Universal Synchronous & Asynchronous Receiver Transmitter)は非同期通信のUARTだけでなく、同期通信も可能とした方式です。

この章では同期・非同期シリアル通信USARTのうち非同期通信(UART)の解説をしていきます。USARTは同期通信にも対応していますがここでは取り扱いません。非同期方式は調歩同期式とも呼ばれ一般的な方式なのですが同期クロックを必要としないために、相手との通信速度がしっかり合っている必要があります。

そのため、システムクロックで解説したようにペリフェラルUSARTの供給クロック、つまりマイコンの動作クロックの周波数が安定していることが必要不可欠です

ペリフェラルにUSART通信を使用するアプリケーションではマイコンの動作クロックは安定した外部クロックを供給できる水晶振動子やセラミック振動子を使用することをおすすめします。
（STM32マイコンでは全二重および半二重通信に対応しています。）

調歩同期式でデータを送信する場合のフォーマットを見てみましょう。
通信データ（0か1のデジタル値）は開始ビット（スタートビット）と終了ビット（ストップビット）で囲んだブロックで送受信します。ブロック最初のビットをスタートビットといい、1から0に変化することで判明します。ブロック最後のビットを送信した後に1に戻しておきます。これをストップビットといいます。

調歩同期式ではスタートビットで送信側と受信側のタイミングを合わせて通信を行います。通信データの信頼性をあげるために使われるのがパリティビットでパリティビットを使用する場合のデータ長は9ビットになります。設定するパラメータは通信する相手と同じ仕様にする必要があります。

USART通信の初期設定を実際のプログラムで解説していきます。
目的：設定する条件は以下のとおりです。

使用するUSART3にクロックを供給します。APB1バスに接続していますのでAPB1に供給します。

USART通信の送信Txはオルタネート出力です。スピードはボーレートに合わせます。

USART通信の受信Rxはフローティング入力です。

USART通信の初期設定を実行します。初期化はUSART_Init関数を実行して上記のパラメータを設定します。

関数の第1引数は設定対象のUSART（USART1-5：マイコンによります）を指定し、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

USART_BaudRateメンバでは通信速度を指定します。

USART_WordLengthメンバでは通信データのビット長を指定します。

USART_StopBitsメンバはストップビットの指定をします。この例では1ビットを指定しています。

USART_Parityメンバはストップビットの指定をします。この例では使用しません。

USART_HardwareFlowControlメンバはハードウェアフロー制御の設定をします。この例では使用しないのでUSART_HardwareFlowControl_Noneを指定します。

USART_Modeメンバは対象のUSARTで有効にする機能を指定します。通常はRx,Tx共に機能させる指定をします。

これまででUSART通信の初期化ができましたので、USART_Cmd関数を実行して有効化します。

関数の第1引数には設定対象のUSART（USART1-5：マイコンによります）を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

初期化を終えると、アプリケーションプログラム内でデータの送受信ができるようになります。受信の場合はポーリングを使用して定期的に受信をチェックするか受信割り込みが発生した時にのみ受信処理を行うことをします。

通信において相手側が送信するタイミングに合わせて受信できればよいのですが、相手がいつ送信するかはわかりません。そこで定期的に受信があったかどうかを監視し、受信があったときにだけ受信処理をおこなうポーリング方式について解説します。

USART回路では受信があると受信レジスタにデータが一時保持されます。アプリケーションプログラム内で定期的に受信レジスタにデータがあるかどうかはUSART_GetFlagStatus関数で確認できます。この関数では受信に限らずUSARTのいろいろな状態をフラグで確認できます。ここでは受信データ通知フラグUSART_FLAG_RXNEがSET(1)であるとき受信データが受信レジスタにあることが確認できます。

ポーリングにより受信レジスタに受信データがあることが判明したあとはUSART_ReciveData関数を実行して受信データを1文字分取得します。この関数は戻り値として16ビットで定義されたものですが、受信データは8ビットです。

関数の引数には設定対象のUSART（USART1-5：マイコンによります）を指定します。

送信は任意のタイミングで行うことができます。USARTの送信レジスタに1文字分ずつデータを書き込むと自動的に送信されます。連続してデータを送信する場合は前のデータが確実に送信されたことを確認してから次のデータを送信します。この確認にもUSART_GetFlagStatus関数を利用して送信が完了してレジスタが空になったことを確認できます。

送信が準備できた段階でUSART_SendData関数を実行して送信データを1文字分送信します。

関数の第1引数には設定対象のUSART（USART1-5：マイコンによります）を指定し、第2引数は送信する1文字を指定します。

転送したデータはマイコン側から例えばPC側にシリアルケーブルを介して転送するとシリアル通信のできるターミナルソフトで内容を確認できます。ターミナルソフトとマイコン側でシリアル通信の仕様を一致させると送受信ができるようになります。

表示に文字化けなどが起こる場合は転送速度が一致していないなどが原因です。マイコンの動作クロック周波数が不安定な場合も通信に不具合が起こる可能性も考えられますで、UART通信のような非同期（調歩同期）式の場合は安定した外部クロックを使うことが前提です。

前回はポーリングによる受信を行いました。ここでは受信があったときだけ処理を行う割り込みによる受信処理と送信したいときだけ割り込みを有効にして送信処理する方式をみていきます。割り込みを以外の設定はポーリング方式と同じなので省略しています。

割り込み初期化関数NVICで使用する割り込みの優先順位などを設定します。標準的な設定方法でUSART3の割り込みなのでNVIC_IRQChannelはUSART3_IRQnを指定します。
NVIC_IRQChannelCmdにENBLEに指定してIRQチャネルを有効にします。

受信割り込みで次の割り込みに対応するためにはステータスフラグをクリアしてからUSART_ITConfig関数で割り込みを有効にします。クリアにするにはUSART_ClearITPendingBit関数を使用します。

USART3を有効化するといつでも割り込みによる受信を開始します。

送信は専用に作成した送信関数USART_SendChar()を実行します。

送信するデータを関数に渡してから送信割り込みを有効にします。送信レジスタが空であると割り込みが発生し、USART3割り込みハンドラUSART3_IRQHandlerが呼び出されます⑥。

そこで、割り込みの原因である送信部の処理がされて文字が送信されることになります。

送信割り込みの場合は送信データをレジスタに書き込まれると割り込みフラグは自動でリセットされます。送信後は割り込みを停止しておきます。

割り込みを使用しているので送信関数USART_SendCharを実行すると送信レジスタが空になるまで無駄に待たせる必要はなく自動的に処理がなされるのでCPUの効率がよくなります。

この例では1文字だけを渡しているのですが、文字列として多数の文字を渡すと、割り込みによる送信の効果がより発揮されます。

これまでは送受信ともに1文字だけを扱ってきました。実用的な送受信通信を行うための方式にステップごと発展させていきましょう。

1文字の送受信では8ビットの変数1つを扱いましたが、文字列では配列かポインタの概念を使用します。文字列の取り扱いはマイコンの知識よりむしろC言語の文字列を扱う知識が必要です。このサイトではC言語の解説は行いませんが文字列、ポインタ、配列、アドレスあたりはしっかり理解しておいてください。

通信などのアプリケーションでは特に文字列をある程度自由自在に取り扱えるスキルが必要となってきます。基礎を十分理解して文字列を取り扱う関数など自分で作成できるようになるとアプリケーションの用途が広がります。

文字列の送受信を行う例を見てみましょう。ここでは割り込みを使用しないポーリング方式での文字列送受信を行っています。文字列の受信、送信でそれぞれ関数を作成しています。

マイコンのシリアル通信での送受信は1文字単位で行いますので、文字列は配列か、ポインタ変数など利用して一旦メモリに格納してから順次送受信する手順になります。
このメモリの格納場所をここでは送信バッファ、受信バッファと呼んでいます。

ペリフェラルの初期化はこれまでのとおりですのでここでは省略します。

文字列の送受信はアプリケーション内に記述します。
ここではmain関数内の無限ループ内でPCのキーボードなどから入力された文字列データが登録している文字列と一致するかを判別するアプリです。

文字列を受信したことは常に受信フラグUSART_FLAG_RXNEで無限ループ内で監視しており、変化があると受信および文字列処理を開始します。

これは常時監視しているポーリング方式と呼ばれるものでCPUが働きっぱなしです。受信があったときだけ機能させCPUの負担を減らすには受信割り込み方式を採用します。

USART3_Rcv_string()は文字列を受信する関数です。
ここではキーボード等で文字列を入力し、キャリッジ・リターン(CR)までの入力文字ブロックを文字列として1文字ずつ順次受信バッファRxBufferに格納しています。

USART3_Send_string()は文字列を送信する関数です。
ここでは送信バッファTxBufferに登録格納された文字列をNull文字に到達するまで1文字ずつ順次送信します。割り込みを使用していないために、1文字送るたびに送信バッファが空になるまでフラグUSART_FLAG_TXE状態を確認待機する必要があります。

マイコンにはADコンバータ（AD変換器）が内蔵されていて、アナログ信号をマイコンに取り入れてデジタル信号に変換することができます。STM32のADコンバータは12ビットの分解能でSTM32では最大3.3Vですので3.3Vを4096（=2¹²）分割した分解能で数値を扱うことができます。

STM32のADコンバータは変換速度もとても速く高性能で一つのADコンバータ回路で複数のチャネルの切り替えできる高機能なものです。複数のADコンバータをもつものもあり、単にAD変換値を取得するだけでも数種類の方法があります。この章ではこのSTM32マイコンの多機能なADコンバータの使い方について解説していきます。

すべての機能を使いこなすのではなく必要に応じて応用の幅を広げていけばいいと思います。これも一度、使い方を知って理解できればあとはアプリケーションに応用するだけです。

ADコンバータはアナログ信号を扱うので、少しアナログ回路を意識して使用する必要があります。アナログ信号をデジタル信号に変換するのにサンプリングホールドというコンデンサをつかったアナログ変換回路をもっていて変換時に電流が流れやすいほどコンデンサにチャージ（蓄電）する時間が短くてすむので高速に変換できるものです。

ADコンバータに接続するアナログセンサなどには内部抵抗というものをもっていてこの抵抗が小さいほど電流が流れやすいのでより高速の変換ができます。この内部抵抗は出力インピーダンスとも呼ばれるもので、ADコンバータを使用する際には知っておく必要があります。

インピーダンスは直流を含む交流回路の抵抗ですが、ここでは直流の内部抵抗に置き換えて説明します。図中でADコンバータの回路においては出力インピーダンスRoと入力機器の入力インピーダンスRiの関係はRo<<Riが好ましいです。入力側のRiは固定のもので考えると、出力機器側のインピーダンスRoが小さいほど負荷電流iによる電圧降下の影響も小さく、入力機器側に電流も流しやすくなるからです。

STM32のデータシートによるとADコンバータと接続する機器の出力インピーダンスとAD変換にかかる時間は下表になります。これはADコンバータの供給クロックが14MHzであるときの接続できるインピーダンス最大値を示しています。この表からインピーダンスが小さいほどAD変換にかかる時間が短いことがわかります。

まず、STM32マイコンのADコンバータの概要をまとめてから実際のプログラムを例に解説をしていきます。
STM32マイコンのADコンバータの設定は高機能なだけに他のペリフェラルに比べても設定項目も多いですが、はじめに理解してさえしてしまえばあとはモジュールとしてブロック化しアプリケーションに活かすだけです。

使用するADC1コンバータにクロックを供給します。APB2バスに接続していますのでAPB2に供給します。

ADコンバータはAPB2の先にあるADコンバータ専用プリスケーラーを介していますのでこの分周比をRCC_ADCCLK関数で設定します。この関数の引数RCC_PCLK2では分周比を指定します。ここでは分周比は6分の1を指定し、ADコンバータへのクロックは12MHz（72MHz/6)としています。入力機器の出力インピーダンスのところでは動作クロックが14MHzを前提にしていたためにそれに最も近い12MHzに設定しています。

使用するADCの入力ポートGPIOの設定を行います。PA1にアナログ入力を指定します。

ADコンバータの初期設定を実行します。はじめのADC_DeInit関数はリセット直後の初期状態に戻すもので一応実行しておきます。初期化はADC_Init関数を実行します

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-３:マイコンによります)を指定し、第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

ADC_Modeメンバでは単独か複数のADコンバータを使用するときのモードを指定します。単独の場合は独立モード（ADC_Mode_Independent）、複数のADコンバータを使用する場合にデュアルモードで変換時間の効率をあげるためにさまざまな方式を指定できます。

例えば2つのADC1とADC2を使う場合でそれぞれ各ADコンバータのグループとして使用チャネルの変換順序を登録していると、同時に変換をし、変換後次の順序のチャネルを順次変換するのを繰り返すのが並列レギュラ変換モード(ADC_Mode_RegSimult)です。他に複数のADコンバータを連動させたり、タイミングを合わせたりする方式もありますが、とりあえずこの2つのモードを知っておけばよいのではないでしょうか。他のモード詳細は各マイコンのレファレンスマニュアルに記載しています。

ADC_ScanConvModeメンバでは1つのADコンバータには複数のチャネルを持っていて使用するチャネルの変換順序などを登録しておくのですが、この登録チャネルを一度に連続変換するのがスキャンモードで、一定数ずつ変換するのが分割スキャンモードです。複数チャネル時はスキャンモード（ENABLE）の指定でいいと思います。

ADC_ContinuousConvModeメンバは変換を連続に行う連続変換モードと変換開始コマンドADC_SoftwareStartConvCmd関数を与えるときだけ変換を行うシングルモードがあります。

連続変換モードは一度変換を開始すると変換は繰り返すのでアプリケーションプログラム内で任意のタイミングで最新の変換値が取得できます。対してシングルモードは変換値を取得したいときだけ実行するため、消費電力を抑えることができますが、変換にはある程度時間がかかるので一定時間待つ必要があります。

ADC_ExternalTrigConvメンバはタイマイベントで変換を開始する時点を決める場合に指定します。使用しない場合はトリガなし(ADC_ExternalTrigConv_None)を指定します。

STM32マイコンのADコンバータの変換結果は12ビットですが、数値を格納するレジスタは16ビットなので格納方法を右詰か左詰の指定をします。通常はLSB側の下12桁右詰（ADC_DataAlign_Right）に格納でよいと思います。

使用するチャネル数を指定します。サンプルでは1チャンネル使用するので1にしています。

各メンバの指定が終了しましたので、初期化関数ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure)を実行します。

これまでで、ADコンバータの初期化ができましたのでここでADC_Cmd関数を実行してADコンバータを有効化します。

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定し、第2引数はENABLEで有効、DISABLEで無効となります。

他のペリフェラルではこれで設定は完了ですがADコンバータではもうひと手間必要です。それが、キャリブレーション（校正）です。このキャリブレーションは各マイコンの製品個体差を補正するものですのでADコンバータの初期化を行うたびに実行します。

キャリブレーション手順はまずキャリブレーション内容を初期化するためにADC_ResetCalibration関数を実行し、その後キャリブレーションをADC_StartCalibration関数で実行します。それぞれの関数は時間がかかるためステータスで完了を確認しています。

これでいつでもADコンバータによる変換値を取得できます。プログラム例ではADC1のCH1シングルモードの例ですので都度ADC_RegularChannelConfig関数およびADC_SoftwareStartConvCmd関数を実行し変換を開始します。

ADコンバータを使用するには変換の対象となるチャネルをレギュラ変換グループに登録して指定する必要があります。これを行うのにADC_RegularChannelConfig関数を使用して指定します。

関数の第1引数には設定対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定、第2引数はチャネル0から17まで指定（ADC_Channel_1 - ADC_Channel_17）、第3引数は変換順序を1から16で指定します。チャネルが1つだけの場合は1とします。 第4引数はサンプリングタイムを指定します。

入力機器の出力インピーダンスが10kΩのためサンプリングタイムは13.5サイクルを指定します。

続いてADC_SoftwareStartConvCmd関数を実行して変換を開始します。

シングルモードでは都度実行のため、変換にかかる時間待機してから変換値を取得します。変換が完了したかどうかをADC_GetFlagStatus関数で確認できます。この関数は使用中のADコンバータの状態をフラグで確認することができます。ここでは変換終了通知フラグのADC_FLAG_EOCがSET(=1)になるまで待機しています。

変換終了後、ADC_GetConversionValue関数を実行して変換値を取得します。関数の引数は対象のADコンバータ(ADC1-3：マイコンによります)を指定します。

これらのコマンドをセットで実行するとアプリケーションプログラム内の任意のタイミングでAD変換値を取得できます。

これまではシングルモードでの設定および変換値取得までみてきました。このシングルモードは単純で、都度実行して変換値を取得するために消費電力も小さくてよいのですが、変換にかかる時間が大きいため変換が完了するまで待機しなければなりません。

そこで、連続変換モードを指定してADC_SoftwareStartConvCmd関数を一度実行し変換を開始すると自動的に変換が繰り返されますのでいつでも最新の変換値が取得できます。連続変換モードはADC_ContinuousConvModeメンバをENABLEするだけです。

これまではチャネル数は1つで取り扱ってきました。チャネルが複数ある場合の変換はどうなるでしょうか。

シングルモードで複数チャネルを変換する場合はAD変換開始のたびにレギュラ変換グループ登録ADC_RegularChannelConfig関数を実行してチャネル指定する必要があります。これは単独チャネルの変換を複数チャネル分実行するため、単純な方式なのですが効率が悪くチャネル数が多い場合は実用的とはいえません。

そこで複数のチャネルの場合に連続変換モードで変換を行う方式をみてみます。

複数チャネルの連続変換モードでは初期設定時にチャネル数やとチャネルの変換順序を指定します①②③。

連続変換モードではチャネルごとの変換値を指定した配列変数に自動で格納するのですが、これはDMA(Direct Memory Access)と呼ばれる技術が使われます④。DMAは自動的にレジスタとメモリ間の処理をCPU関与なしに行います。DMAに関してはのちに詳細を解説しますのでここでは省略します。

STM32マイコンではADコンバータは複数チャネルの変換にはDMAと組み合わせて使うことが必要不可欠です。
連続変換によりプログラムが簡素化されたように変換にかかる時間も短縮されます。

システムクロックタイマの章でも割り込みが登場しましたが、この章ではSTM32マイコンで扱う割り込みを解説します。割り込みとは実行中のプログラムを一時中断して、特定の処理を行うことです。

割り込み機能はタイマをはじめ、ADコンバータ、UARTシリアル通信などのペリフェラルにもそれぞれ備わっていますので組み合わせて使用すれば、CPUの負担を減らし、効率のよいシステムを構築できます。

ここでは前章のながれでタイマに備わった割り込みの機能を使って解説していきます。

前章ではタイマを出力比較モードで入力クロックのカウント数をキャプチャコンペアレジスタ（CCR）で設定した値と比較してGPIO出力ポートを操作していました。ここではキャプチャコンペア割り込みを使った場合をみていきましょう。

割り込みを利用するためにはどのペリフェラルを使う場合も共通することですが、各ペリフェラルの設定の他に
① 割り込み初期化
② 割り込みの有効化
③ 処理内容を記述した割り込みハンドラ関数の作成
が必要です。

それではプログラムでの設定を解説していきましょう。

ペリフェラル（周辺機能）の割り込みはARMコアマイコンではNVIC（Nested Vectord Interrupt Contoller）が管理しています。NVICとはネスト型ベクタ割り込みコントローラのことで、ネスト型（多重）とは複数の割り込みが発生したときに優先順位の高いものから順次処理するタイプのことです。

ベクタは割り込みの要因を示す固有の番号のことで割り込みが発生した場合に割り込み要因に応じた処理項目を定めたベクタテーブルと呼ばれる対応表にまとめています。割り込みベクタによって、どのような割り込みが発生したかが分かるようになっています。

ARM Cortex-M3コアマイコンではNVICがペリフェラルの割り込みをすべて管理しているので割り込みの初期化はNVICの設定により行われます。NVICは各ペリフェラルで発生した割り込みをどの優先順位でどう処理するかの設定をする部分です。

NVICの設定はNVIC_Init関数で行います。指定するパラメータは構造体変数のメンバで4種類あります。

優先度は4ビット分の16通り(0 – 15)の割り当てができるのですが、STM32ではグループ優先度、サブ優先度の割り当ては組み合わせに指定があり、それぞれが0から15までの16通りで割り当てできるのではなく、グループ優先度とサブ優先度合わせて4ビット分つまり、16通りの割り当てをするようになっています。

この優先度の割り当て方法をNVIC_IRQChannelPreemptionPriority関数で指定します。

この関数で指定を行わない場合はNVIC_PriorityGroup_4を指定した時と同様、グループ優先度のみが有効となります。

割り込みの初期化でNVICを設定した後は、各ペリフェラルで割り込みを発生させてNVICに対してどんな割り込みが発生したかを通知するための設定を行います。タイマ割り込みの例ではTIM_ITConfig関数を使用します。

割り込みが発生すると対象の割り込みハンドラ関数が呼び出され、関数内の処理が実行されます。

ハンドラ関数名は決まった名称が定められておりこれもNVIC_IRQChannel一覧表に記載していますので参照してください。ここではTIM5_IRQHandler()関数を使用します。

TIM5の場合、割り込みが発生するたびに割込みハンドラ関数TIM5_IRQHandler()関数が呼び出されるのですが、割り込み内容は数種類あり、どの割り込みが発生したかはわかりません。

対象の割り込みが発生しているかどうかを割り込みステータスフラグをチェックしてから必要に応じて割り込み処理の実行に移ります。割り込み発生原因の確認にはTIM_GetITStatus関数を使用します。

上記例ではステータスフラグがRESETでないならばTIM5のCH4キャプチャコンペア割り込みが発生しているため、割り込み時の処理を実行する流れです。

割り込みステータスフラグは割り込み処理が完了したあとに自動的にはクリア（リセット）されません。そこで、次の割り込みに対応するためには強制的にクリアしておく必要があります。割り込みステータスフラグをクリアにするにはTIM_ClearITPendingBit関数を使用します。

割り込みステータスフラグクリア関数は割り込みハンドラが呼び出され、割り込み処理を実行する直前に実行してフラグをクリアしておくのが好ましいです。また、割り込みを有効化する直前にもリセットしておきましょう。

ここで割り込みを使用する準備が完了しましたのであとは割り込み時の処理を記述するだけです。通常、割り込みでは複雑な処理は実行させず、簡単な処理だけにしておくほうがよいです。割り込みである以上、ほかの処理を中断しているからです。

例えば、シリアル通信の受信があったときに割り込みを発生させる場合には割り込み処理で受信処理すべてを実行するのではなく、受信通知フラグ（受信時に1、それ以外では0）をたてるだけで、フラグの状態に応じて処理自体はメインプログラムで行うようにすれば割り込み処理の負担はなくなります。

これまでは汎用タイマTIM5で割り込み動作の例を紹介してきました。次に外部入力による割り込みを紹介します。

PD10の入力を割り込みとするアプリでは入力ポートPD10に信号がはいると通常処理が中断して割り込みハンドラEXTxxxx_IRQHandler()関数に処理が移ります。

割り込み発生時に実行したい処理はこの関数内に記述します。割り込みを使用したプログラムの流れは各周辺機能-さまざまな割り込みの項で説明したとおりです。各ペリフェラルの割り込む機能を使用するかわりに外部入力信号を割り込みのトリガにするところが異なるだけです。

下例では省略していますが、割り込み信号ピンに使用するGPIOにもクロックを供給し、ピンを入力に設定しておきます。(PD_10)

EXTIを使用する場合はAFIOクロックを供給しておく必要があります。

まず、GPIO_EXTILineConfig関数を実行して指定のGPIOポートをEXTIラインに接続します。関数の第1引数にはポートx（AからG）まで（GPIO_PortSourceGPIOx）を指定、第2引数にはピン番号y(0から15)まで(GPIO_PinSourcey)を指定します。

初期化はEXT_Init関数を実行します。関数の引数は構造体メンバになっていて以下に示す設定パラメータを含んでいます。

EXTI_Lineメンバでは割り込みに使用する入力ポートを指定します。EXTIラインは20本あり、ピンx（0-15）までの16本はピン番号に相当したEXTI_Linexを指定します。他の4本EXTIライン16-19はイベントラインによるウェイクアップを行う場合に使用します。

EXTI_ModeメンバではEXTIを割り込みモードで使用するかイベントモードで使用するかを指定します。

EXTI_Triggerメンバでは割り込み・イベントを発生させるラインエッジを指定します。

EXTI_LineCmdメンバではEXTIラインの有効・無効を指定します。

外部入力割り込みの場合は、構造体変数のメンバのNVIC_IRQChannel に ピン番号に応じたIRQチャネルを指定します。ピン10の場合はEXTI15_10_IRQnです。その他の設定は他の割り込みと同様です。

割り込みにより呼び出された関数(割り込みハンドラ)に処理したい内容を記述します。

呼び出されるハンドラは割り込みラインにより特定のハンドラが呼び出されます。割り込みNVIC_IRQChannel一覧表に記載したとおりです。

ピン0 から 4まではそれぞれに対する割り込みハンドラEXTI0_IRQHandler()からEXTI4_IRQHandler()が独立して呼び出されるのですが、ピン5から9まではEXTI9_5_IRQHandler()が、ピン10から15まではEXTI15_10_IRQHander()が呼び出されます。したがって、ピン5から15までの場合は呼び出された割り込みハンドラ内でどのピンからの割り込みなのかの識別のために、EXTI_GetITStatus(EXTI_Linex)ピン番号x(5-15）で確認する必要があります。

割り込みごとにフラグをクリアする必要がありますので、EXTI_ClearITPendingBit関数を使用します。

この関数の引数もEXTI_GetITStatus関数と同じです。

マイコンのペリフェラル（周辺機能）のなかでもタイマ・カウンタは最も使用頻度が高いものではないでしょうか。

プログラム自体が処理時間、経過時間概念の組み合わせで成り立っていますのでタイマ・カウンタ機能は組み込み技術には欠かせないものです。これを使いこなせるようになれば幅広いアプリケーションの開発ができるようになりますのでここはしっかり理解していきましょう。

前章で解説したシステムタイマであるSysTickタイマは動作周波数であるシステムクロックをカウントして周期的に割り込みを発生させてその中で処理をする比較的簡易なものでした。ただし、割り込み処理をCPUが実行しているので高速になるほどCPUに負担がかかります。

これに対してペリフェラルの高機能・汎用タイマはCPUとは独立した専用回路が直接出力を操作しますので、割り込み処理を必要とするシステムタイマに比べCPUに負担をかけず効率化できます。

高機能タイマTIM1,TIM8(マイコンによります)はAPB2 バスに接続されていてAPB2プリスケーラ、逓倍回路を経てクロックが供給されます（ここでは72MHzのクロック）。汎用タイマTIM2-7(マイコンによります)はAPB1バスに接続されていてAPB1プリスケーラ、逓倍回路を経てクロックが供給されます（ここでは36MHzのクロック）。

これから解説する高機能・汎用タイマはシステムタイマのように一定時間ごとの割り込みを発生させる機能に加えて、任意の周波数のパルスを発生させることもできます。

タイマに供給される内部クロックだけでなく外部からの信号や他のタイマからの出力信号をカウントすることができます。

STM32マイコンタイマの外部のクロック源をクロックとして供給する場合はタイマ用の各チャネルのピン(TIMx-CHy: xタイマ番号、yチャネル番号)をクロック入力用に使用する外部クロックモード1とタイマの外部トリガ用専用ピン（TIMx-ETR）をクロック入力用に使用する外部クロックモード2があります。

入力したクロックパルスのカウント数を格納するレジスタをカウンタレジスタといい、カウント上限回数を設定するレジスタを自動リロードレジスタ（ARR:Auto Reload Register）をいいます。

パルスのカウント方法は3つあり、カウント数0から設定値ARRまで加算する方式をアップカウント、設定値ARRから0まで減算する方式をダウンカウント、そして0と設定値ARRの間で加算、減算を繰り返す方式をセンターアラインカウントといいます。

アップカウントの場合はカウント数（カウンタレジスタ値）がARRに到達して次のカウントをしたときにカウンタオーバーフローになって、割り込みなどを発生させます。ダウンカウンタの場合はカウント数が0になって次のカウントをしたときにカウンタアンダーフローになって割り込みなどを発生させます。センターアラインカウントの場合は加算でARRに到達しオーバーフロー、減算で0に到達しアンダーフローで割り込みなどを発生させます。

各タイマにはプリスケーラと呼ばれる分周器が内蔵されています。プリスケーラは16ビットカウンタで構成されていますのでカウンタクロックを最大65535分の1（1/2¹⁶)まで任意に遅くすることができます。

カウント動作中に加算時のオーバーフローや減算時のアンダーフローが発生すると割り込みなどの更新イベントが発生します。汎用タイマでは更新イベントを繰り返します。高機能タイマでは更新イベントの発生タイミングや繰り返しカウンタの回数などを設定できますがここでは言及しません。

①は前章のSisTickタイマと同じような使い方です。

②はカウンタを利用してパルス出力を発生させるもので例えばモータ制御の速度入力指令値などに利用されます。

タイマの機能を学ぶにはまず実際に使ってみることですが、ここでは基本的なものからはじめて利用方法を理解していきましょう。まず手ほどきに基本の出力比較モードをプログラムで解説していきます。

ここで出力比較モードとはカウント数を0と自動リロードレジスタ（ARR:　Auto Reload Register）間に設定したキャプチャコンペアレジスタ（CCR: Capture Compare Register）と比較するモードです。カウント数がCCRと一致したときに出力が変化します。

実際のプログラムでの設定を解説していきます。

GPIOポートAはAPB2に接続、TIM5はAPB1に接続しているのでそれぞれのペリフェラルにクロックを供給します。高機能タイマ(TIM1とTIM8：マイコンによります)の場合はAPB2に供給します。

使用するタイマの出力ポートGPIOの設定を行います。PA3にタイマ出力のオルタネート出力を設定します。

次にタイマの初期化(TIM_TimeBaseInit関数)を行います。初期化項目は多岐にわたるので順次解説していきましょう。

タイマの初期化設定③ではタイマのプリスケールやカウンタ動作モードを指定します。初期化関数TIM_TimeBaseInit()を使用します。

関数の第1引数は設定対象タイマTIM5など指定します。第2引数は構造体メンバになっていて以下に示します。

設定例ではTIM_Prescalerを75-1に指定して36MHzのクロックを75分周してTIM5に480kHz(TIM5CLK)を供給します。

ARRはメンバTIM_Periodで設定します。
5kHzのタイマ出力が発生させるには10kHzごとに出力を反転(トグル)させればよいので48-1とします。

この例ではアップカウンタモードを設定しています。

タイマ出力の設定(TIM_OCxInit関数)を行います。この例ではCH4だけ有効にしています。
出力比較モードの詳細設定④ではタイマの出力仕様パラメータを指定します。

TIM_OCxInit関数の第2引数はTIM_OCInitTypeDef型構造体のメンバとなっていて、下表にまとめますが、その中でTIM_OutputNState、TIM_OCNPolarityおよびTIM_OCNIdleStateは高機能タイマでのみ必要なものなので汎用タイマでは省略します。

すべての設定終了後、タイマのカウントを開始(TIM_Cmd関数)します。
この時点から出力が発生します。

ここまででタイマの設定ができましたのでTIM_Cmd関数を実行してタイマを有効化してカウントを始めます。

TIM_ Cmd関数の第2引数にENBLEを指定するとカウントを開始し、DISABLEで停止します。

この時点でTIM5のCH4につながっているPA3に5kHzのプッシュプル出力が開始します。

このプログラム例では出力はCH4の1つのみですが、ほかのチャネルCH1-CH3を同時に使い、それぞれのチャネルに別々のCCR（キャプチャコンペアレジスタ値）を指定すると、同じパルスで位相をずらしたものが出力できます。

任意のタイミングでCH4の位相をずらしたい場合は
TIM_SetCompare4関数でCH4の位相を変更できます。

関数の第1引数は設定対象タイマTIM5など指定します。第2引数は出力比較モード設定内メンバのTIM_Pulseに相当するCRRの値を指定します。

TIM5の周波数を変更したい場合はTIM_SetAutoreload関数で周波数を変更できます。

関数の第1引数は設定対象タイマTIM5など指定します。第2引数はタイマ初期化関数内メンバのTIM_ Periodに相当するARRの値を指定します。図ではアップカウンタでの例ですがカウント途中でARRを変更することになるのでダウンカウンタを使用するほうがよいです。

汎用タイマの場合はこれで設定は完了なのですが、高機能タイマの出力を有効化するにはさらにTIM_CtrlPWMOutputs（TIMx, ENABLE）を追加しておいてください。

これまでのタイマの使い方としては、自動リロードレジスタ（ARR）の値を変更してカウントサイクル（周波数）を変え、キャプチャコンペアレジスタ(CCR)の値を変更することで、出力タイミング（位相）を変えることができました。

タイマの使い方としてはこの他にも、PWM出力や、外部からの高速クロック信号をカウントすることもできますので、一部紹介したいと思います。

アップカウント時、PWMモード1ではカウント数がCCRより小さいときにHigh,そうでないときにLowとしています。PWMモード2はその反転出力です。

ダウンカウント時、PWMモード1ではカウント数がCCRより大きいときにLow,そうでないときにHighとしています。PWMモード2はその反転出力です。

PWM出力の特徴は出力周期（サイクルカウント）は一定でCCRを変更することでON/OFFの比率（デューティ比）を変えることができることです。

設定は出力比較モードとほぼ同じで、TIM_OCxInit関数の第2引数のメンバのうちTIM_OCModeをTIM_ OCMode_PWM1かTIM_ OCMode_PWM2に指定するだけです。出力は出力比較モードのTIM_OCModeにTIM_OCMode_Toggleを指定したときの2倍の周波数になることに注意してください。

タイマの応用として外部の高速クロックをカウントすることができるので紹介しましょう。

STM32のタイマには外部パルスを計測する機能があります。ロボット等のアクチュエータには位置、速度を検知するセンサとしてエンコーダがよく使われるのですが、外部パルスをカウントするには外部クロックモードとしてタイマを使用します。外部クロックモードを使用するには、タイマ初期化(TimeBaseInit関数実行)直後にTIM_TIxExternalClockConfig()関数を実行して設定します。

関数の第1引数は設定対象タイマTIM3など指定します。

第2引数は入力クロックパルス対象を指定します。
■　CH1のピン入力であるTI1のエッジを読み取るTIM_TIxExternalCLK1Source_TI1
■　CH2のピン入力であるTI2のエッジを読み取るTIM_TIxExternalCLK1Source_TI2
■　TI1とTI2のエッジ両方を読み取るTIM_TIxExternalCLK1Source_TI1ED

第3引数はTI1/TI2が検出するエッジを以下から指定
■　立ち上がりエッジ検出のTIM_ICPolarity_Rising（極性はそのまま）
■　立ち下がりエッジ検出のTIM_ICPolarity_Falling（極性は反転）

第4引数は以下に示したフィルタの種類を指定します。高速なエンコーダパルスを読み取る際のチャタリングなどのノイズを防止するためです。特別に高速なパルスを読み取るのでない場合はサンプリングの一番大きな"f"を指定しておいてよいのではないでしょうか。実際に動作させてみて調整するのがいいかと思います。

TIM3のCH1(PA6)を使用する例ではGPIOポートAはAPB2に接続、TIM3はAPB1に接続しているのでそれぞれのペリフェラルにクロックを供給します。

外部入力の仕様に合わせて設定。ここでは無電圧接点入力のパルスを使用するためプルアップ入力としています。

外部クロックのカウントではTIM3の初期化は省略できそうな気もしますが実行しておきましょう。

TIM3を外部クロックモードで使用するためにTIM_TIxExternalClockConfig関数を実行します。
フィルターはサンプリング回数が大きなものほど鈍くなりノイズに強いので 問題なければ"f"でいいと思います。

入力パルスはアプリケーションプログラムの任意のタイミングで取得します。

STM32タイマには外部信号として入力されたインクリメンタルエンコーダなどの高速パルスをタイマ機能だけでカウントすることができます。この場合はエンコーダインターフェースモードとしてタイマを使用します。エンコーダインターフェースモードを使用するには、タイマ初期化(TimeBaseInit関数実行)直後にTIM_EncoderInterfaceConfig関数を実行して設定します。

関数の第1引数は設定対象タイマTIM4など指定します。

第2引数は
■　CH1のピン入力であるTI1のエッジを読み取るTIM_EncoderMode_TI1
■　CH2のピン入力であるTI2のエッジを読み取るTIM_EncoderMode_TI2
■　TI1とTI2の両方のエッジを読み取るTIM_EncoderMode_TI12

第3引数はTI1がエッジを検出したときのエッジ極性を以下から選択指定
■　エッジ検出のTIM_ICPolarity_Rising（極性そのまま）
■　エッジ検出のTIM_ICPolarity_Falling（極性反転）

第4引数はTI2がエッジを検出したときのエッジ極性を TI1と同様に選択指定

GPIOポートDはAPB2に接続、TIM4はAPB1に接続しているのでそれぞれのペリフェラルにクロックを供給します。

必要に応じて、GPIO初期化後リマップを実行します。

外部クロックのカウントではTIM4の初期化は省略できそうな気もしますが実行しておきましょう。

TIM4をエンコーダインターフェースモードで使用するためにTIM_EncoderInterfaceConfig関数を実行します。

TI1とTI2の両方のエッジを検出するモードではカウント数が２倍になるためパルス分解能は４倍になります。いずれのモードでもTI1とTI2の位相によりアップカウント、ダウンカウントが切り替わります。

最後にTIM_Cmd関数を実行し、カウントを開始します。

TIM4のカウンタ値はプログラム内で任意のタイミングで取得します。

システムタイマはSysTickタイマと呼ばれARM Cortex-M3シリーズにCPUコアの一部として備えているシンプルなタイマです。次章で解説するペリフェラルの汎用タイマはとても高機能ですが反面、設定も多岐項目にわたるため、設定も多岐項目にわたるため、ちょっとした用途にはSysTickタイマを使うと便利です。

SysTickタイマはSTMマイコンのAHBクロックHCLKをカウントします。SysTickタイマはダウンカウンタで値を設定するとカウントダウンしていき、0に到達すると次のカウントで割り込みを発生しカウンタ値を設定値に戻すのを繰り返すタイマです。

SysTickタイマは設定した期間のサイクルで割り込みを発生させますのでちょっとした用途、例えばある処理を1秒ごと周期的に実行させるのにSysTickタイマを使うと簡単です。SysTickタイマの割込み機能を1秒ごと発生させてそのたびに割り込み処理を実行させるのです。例を示して解説します。

実際のプログラム内での設定を解説します。

72MHzのシステムクロックの場合はデフォルト設定値(SystemCoreClock)が72M(7200万)のため、そのままSystemCoreClockを設定値としてしまうと1秒間72M回のカウントを繰り返します。

実際問題としてSysTickタイマについているカウンタは24ビットなのでカウントできる上限は最大2²⁴の16,777,216でこの制限値を超えないように設定しなければいけません。STM32マイコンではシステムクロックをそのままの速度で使用するか、8分の1に分周したものを使用するか選択することができます。

システムクロックが72MHzの場合はカウンタ上限を超えていますので8分の1に分周したものを使用します。

SysTickタイマのカウンタ値を設定するにはSysTickConfig()関数を使用します。1秒サイクルの割込みを発生させるにはシステムクロックそのままの場合には関数の引数はカウンタ設定値SystemCoreClockとなりますが、8分周したクロックを使用する場合はSystemCoreClock/8とします。

プログラムでは実行例でSysTick_Config関数の戻り値（正常の場合は0、タイマのカウント上限を超えるなど不正なtickが与えられると1）をチェックして正常実行を確認してから次の処理に進んでいます。

システムクロック源を指定するのはSysTick_CLKSourceConfig()関数を使用します。

SysTickConfig()関数を実行したことで割り込みは有効となりました。SysTickクロックによる割り込みが発生した場合には専用割り込み処理関数SysTick_Handler()関数が実行されるように設定されています。

そこでこの関数にシステムタイマ割り込み時に実行させたい処理を記述しておけば割り込み発生時に希望の処理を行わせることができます。

この章では水晶振動子などの発振器で発生したクロック信号をもとにしてマイコンの動作周波数となるシステムクロックの作成の仕方、各ペリフェラルに供給するクロックの設定について解説します。

クロックとは組み込み技術の基本の章で説明しましたがマイコンのCPUを始めとし、すべての回路のタイミングとなるパルス信号のことです。組み込み機器でのクロック設定はマイコンの性能を発揮する動作速度を確保したうえで、できるだけ消費電力を押さえるために重要なものです。

STM32マイコンではクロック信号を供給するのに水晶振動子やセラミック振動子による外部の振動子による発振回路の他に、抵抗器RとコンデンサCで構成されるRC発振回路を内蔵しています。

内蔵発振回路を利用すれば外部に振動子を外付けしなくてもよいのでマイコンの周辺回路がシンプルになる利点がある一方、抵抗値やコンデンサ容量により周波数が決まるため製品ごとのばらつきや温度などの周辺環境により周波数が変動することも考えられます。

その点、水晶振動子など外部発振源は周波数が一定で正確です。UART通信など非同期で外部機器と接続する場合にはクロックが不安定であると通信速度が不安定となり通信障害が発生する可能性もあるため、クロックは正確であることが求められます。「マイコンの外部クロック」に詳細を記載しています。

クロック源を内部にするか外部から与えるかはアプリケーション用途にもよりますので最終的には設計者の判断で行います。

STMマイコンで利用できるクロック源は4種類あります。
ここでは外部発振源を使用したHSEクロックからシステムクロックを生成し、各ペリフェラルに供給するクロックを設定する方法を解説します。

STM32マイコンでも他のマイコンでも水晶振動子など外部発振源を使う場合に振動子の発振周波数そのままをシステムクロック（動作周波数）にするのではなく、数倍に高速化して使うことが多いです。

高速の動作周波数を実現するのに例えば200MHzのシステムクロックで動作させたいために200MHzの外部発振源を使用すれば簡単のようですが、周波数が高くなるほど消費電力が増え発熱したり、発振が不安定になったりします。

組み込み機器ではPCとは違って放熱性の悪い環境での使用に耐えなければならない場合も多いので発熱は致命的です。

STM32マイコンではクロックは上図のような構成になっていて設定したパラメータでシステムクロックやペリフェラルへのクロックが作成されます。

クロックの設定は一見複雑なのですが、この中で使用する箇所を限って使うことになるので一度仕組みを理解すると、ここで使用するペリフェラルライブラリ以外での設定や他のマイコンシステムでの設定でも容易に行えるようになります。

それでは外部発振HSEに8MHzの水晶振動子を使用した場合の例で解説していきます。システムクロックSYSCLKを72MHz,APB1ペリフェラルクロックPCLK1を18MHz, APB2ペリフェラルクロックPCLK2を72MHzのクロック設定手順は以下の通りです。

まずRCC_DeInit関数を実行してマイコンのクロックシステムをリセットします。

外部クロックHSEを有効化します。HSE有効化関数RCC_HSEConfigの引数はRCC_HSE_ONでHSE有効、RCC_HSE_OFFでHSE無効となります。

なお、参考までにRCC_HSE_Bypassという引数もありますが、これは水晶振動子やセラミック振動子を使わずにOSC_IN端子に外部クロックソースを入力し、HSEをバイパスするときに使用します。

外部振動子はコンデンサと組み合わせた発振回路ですので起動してからクロックが安定するまでわずかながら時間がかかります。安定するまで待機させるのにRCC_WaitForHSEStartUp関数を実行させて戻り値のHSEStartUpStatusを取得します。

PLL回路によるPLLCLKの設定をします。
PLLCLKはRCC_PLLConfig関数を実行させて作成します。

次に、HCLK、PCLK1、PCLK2の分周設定をします。

HCLKはSYSCLKをRCC_HCLKConfig関数で引数に分周比を指定実行して生成します

PLL_PLLConfig()関数でPLL回路の逓倍率を設定しましたがこのままではまだ、PLL回路は作動していません。PLL回路の作動開始にRCC_PLLCmd関数を使用します。引数がENABLEでPLL回路を作動させ、DISABLEで回路を停止させます。

PLL回路を作動設定しても正常に開始するには多少の時間かかるのでPLL回路の準備が完了したかを確認するRCC_GetFlagStatus関数を使用して、この関数の戻り値フラグがRESETからSETになれば準備完了を意味します。

プログラム内では戻り値フラグがRESETの間待機させています。RCC_GetFlagStatus関数はPLL回路以外のさまざまな状態の確認に用いることができます。

引数に指定するRCC_FLAGマクロでクロック設定に関するものを記します。設定例ではPLLの準備完了を確認しています。

その他、RCC_FLAG_PINRST、RCC_FLAG_PRTRST、RCC_FLAG_SFTRST、RCC_FLAG_IWDGRST、RCC_FLAG_WWDGRST、RCC_FLAG_LPWRSTなどがありますので必要に応じて使用します。

クロック設定の最後にPLLCLKをシステムクロックの動作周波数SYSCLKに指定します。これはRCC_SYSCLKConfig関数を実行して設定します。

最後にSYSCLKにPLLCLKが設定されているかどうかを確認するためにRCC_GetSYSCLKCource関数の戻り値を確認して設定したとおりものであったら完了としています。このプログラムではPLLCLKを設定したので戻り値が0x08になれば設定完了です。

これまでプログラムを例に設定を解説してきましたが、実際にはこの設定プログラムをそのまま使用し、パラメータ部分だけを変更すればよいとおもいます。設定の流れを理解してもらえばよいと思います。