アキバ通いと旅

＜前書き＞
前回、ArduinoIDE下でPIOの動作を含んだ簡単なサンプルコードをRP2040に書き込んで動作させることができたと報告しました。
しかしPIOのコードをメインプログラムの中に記述することができるMicroPythonのコーディング作業は、それと比べるとやはり圧倒的に楽と言わざるを得ません。特に今取り組んでいるテーマのように試行錯誤を頻繁に繰り返す作業では、言語に慣れるまでの時間を勘定に入れても大きな時間の節約になります（実際そうなったと思います）。加えて、MicroPythonの方が関数の定義、レジスタの名前の付け方なども直感的に理解し易く、また記憶に残り易いように感じました。

今回の報告はMicroPythonのコーディングで、外部ADCを接続したRP2040のPIO、DMAの機能を使って高速なAD変換を確認できたという報告です。ただし、サンプリング周波数が想定よりもかなり小さく、かつそれが変動してしまうという段階での予備的な報告です。

＜使用したハード＞
Raspberry Pi PicoとAD9823をブレッドボードに載せて配線しました。


＜開発環境＞
・MicroPythonのファームウェアをアップロードしたRaspberry Pi Pico
・WinfdowsPC上のThonny

＜コーディングの状況＞
こんな感じということで、Thonnyのスクリプト（プログラム）画面を示します。
この画面でテキストをちょいと編集して、ツールバーのRunボタンを押すと、1秒も経たない内にターゲットでの実行が終了してしまいます。


＜スクリプト（プログラム）＞
スクリプトはまだ不完全なものですので、リストは示しません。
スクリプトの大まかな流れは以下の通りです（長さ100行余りのコンパクトなものです）。
・PIOを使ってADCからADCデータをISRを経由しRX-FIFOに書き込みます。
・RX-FIFOからのDREQ（DREQ_PIO0_RX0）をトリガとしてDMAがデータをメモリに転送します。
・４０９６回（TRANS_COUNTレジスタ値）のデータ転送を行うと一つのセッションが終わります。
・セッションの実行時間からサンプリング速度を算出します。
・上記のセッションを合計８回繰り返します。
・必要に応じてメモリの内容をダンプしてADCデータの妥当性をチェックします。

＜結果＞
Shell（コンソール出力）画面を示します。
８回のセッションのサンプリング速度が表示されています（ここにはThonnyからの警告、エラーメッセージ表示などが表示されるだけでなく、このようにスクリプト内のprint文を使って変数の値なども表示させることができます）。


見てお分かりのようにサンプリング速度が期待された62.5MHzではなく、16MSa/s～20MSa/sの間でバラついています。
オシロで確認してみるとPIOでアサインしたGPIOピンからは62.5MHzのサンプリングクロックが正しく出力されています（持っているオシロの帯域が100MHzですので悲しいことにSine波的に見えてしまいます）。つまり、PIOは期待された通り動作しています。

＜今後の方向＞
不調の原因はDMA転送をトリガするRX-FIFOからのDREQ（Data Request）が上手く働いていないからではないかと考えています。原因究明には時間がかかりそうですが、MicroPython環境で行えることは吉でしょう。

CPUのクロックアップにはあまり興味がありません。

もっと先のことはまだ定かではないのですが、オシロのユーザインタフェース関係、時間軸のズーミング／パン、FFT等の付加機能等はArduinoIDE下の資産が色々ありますから、MicroPythonで動作確認が済んだAD変換部分のスクリプトをArduinoにポーティングすることも考えられます。