さて、去年11月に、悩みに悩んでPickit3を購入しました。中国直輸入のZIFアダプタ付き互換品で1,360円と、めっちゃお得でした。
まだまだシロウトで、自分でプログラムを作成するところまで到達できないので、とりあえず目標は
「つつじが丘おもちゃ病院」の大泉さんが作ったプログラムをそのまま使わせて頂く事としますが、使用されているデバイスへの書き込みが必要です。
スタートとして、秋月で16F1503：10個や、16F1705：10個等をばっさり購入（送料が高いので、最大限まとめ買いします）。Pickitを買ったので、「後はメモリーチップ（24FC××とW25Q××）への書き込みができればいい」という事で、大泉さんの
「シリアルフラッシュＲＯＭ（２４／２５）ライター」を作ろう！と、16F1454も一緒に買いました。
ところが…、大泉さんの著作も日々進行し、ATTiny13を使った作品の中で使わせて欲しい物が出てきたのですが、ATTiny13へのプログラム書き込み、特にHVS（高電圧シリアルプログラミング）がどうもめんどう。安く買える、又は簡単に作れるプログラマーがありません。
買ったPickit3はMPLABとの連携が良く、一発でビルド＆書き込みが出来てシロウトには使いやすいと思うので、後悔はしていませんが、メモリーチップとAVRへの書き込みツールが必要です…。
だいぶネットを探したのですが、結局大泉さんの巨大プロジェクト
「ＰＩＣプログラマー」が最適です。（そりゃそうだよね、大泉さんの作ったプログラムを使わせて貰おうと思ってるんだからｗｗ）
ところが、16F1459を買うのにまた高い送料が掛かるし、せっかく買った16F1454が無駄になってしまう。16F1454は16F1459とファミリーですが、USBインターフェースの付いた高機能PICで、おもちゃ換装用には使いそうにない…。
大泉さんの「ＰＩＣプログラマー」は、USBからの給電のみで何でもできる、非常に高機能な作品。もうちょっと機能を絞れば、ファミリーである16F1454で代替できるのでは…？
20PIN→14PINなので、使用ポートに6個余裕があればいい。
「ＰＩＣプログラマー」のVpp生成は、シロウトにはカルチャーショックな、すばらしい作りです。「ソフトの介在無しにVppを生成」が「？」でしたが、コンパレータで直接PWMを制御して、昇圧回路の電圧を安定化させてる様で、PICの機能を余す所なく使ってると感じます。
しかし、おもちゃドクターであれば、可変電源は必ず持ってる（べき！）ので、USBからの単一電源供給にこだわらず、Vppは外部から与えてあげればいいのでは？という事で、
・Vpp生成はせず、Vppは外部から供給する→２ポート
・外部オシレータ不使用→２ポート
・LEDを1個に減らした→１ポート
・VDDの5V/3V切り替えをなくす→１ポート
で、計６ポート空きができ、16F1454で実現できるはず。
つまり、フルバージョンの「ＰＩＣプログラマー」と16F1454を使った簡易版「シリアルフラッシュＲＯＭ（２４／２５）ライター」の「中間品」を勝手に作ろう！という企画ですｗｗ。
さて、前置きが長くなりましたが、部品は極力、他のおもちゃ修理にもよく使いそうな部品で、中国直輸入で「100個200円」といった買い方ができる物を使います。
ATTiny13への書き込みを主目的として、基板上での配線しやすさ等も若干考慮してポートを再定義して、下記の回路としました。
最初に「これでいいだろう」と思って考えた回路は、いろいろと間違いがありました。
AliExpressでN-chMOSFETは買ってたのですが、P-chMOSは買ってなかったので、N-chMOSで行けないかと思ったのですが、VppとVddのON／OFFは、ハイサイドでのスイッチングが必要で、ハイサイドでのON／OFFはP-chMOS又はPNPトランジスタじゃないとできないのでした。
（正確には、できなくはない。ONしたい電圧より3V程度高い電圧を準備してやって、G-S／B-E間に掛けないとONできない。普通はそんな面倒なことはしたくないので、ほぼできない…。）
今の所、ICSPはあまり考えていない。それならば「Vddプリチャージ」や、Vpp(MCLRピン）のHi-Zは必要ない気がしますが、一応機能としては残す事にしました。
「Vddプリチャージ」は、「多分こんな機能だろう」と推測し、PNPトランジスタでベース電流を下げて、供給電流を制限する事にしました。
PNPトランジスタは、壊れた家電からたまたま回収したMarking：AHRの2SB1197使いました。Vce(sat)が低くて、良さげです。（他、無謀にも、抵抗のほとんどや10μFのコンデンサも、同じ家電からの回収品を使いましたｗｗ。）
さて、おもちゃじゃないので小さく作る必要は無いのですが、たまたまあったユニバーサル基板の切れ端を使って、こんな感じ。
表面実装品の多用で、裏はこんな感じになりました。
ネットをうろうろしてたら、「ユニバーサル基板での製作で、ハンダ面にビニール線で配線するのは良くない」と書いている記事がありました。
・被覆がリード線の先で傷ついたり他のハンダ付け時に溶けたりして、ショートの可能性がある。（実際こないだやってしまった…。）
・配線ミスが発見しにくい、後から修正しにくい。
おもちゃではスペースに制限があって無理なこともありますが、今回はスペースに余裕があるので、その意見を採用して、ビニール線は表だけにしました。
表は若干配線が目立ちますが、裏はすっきりしました。
この回路で元の機能が動くように、プログラムを変更します。
ポートの設定は「app_device_cdc_basic.c」の冒頭部分「// ﾕｰｻﾞｱﾌﾟﾘで使う定数」で定義されているので、ここを注意深く書き換えていきます。
次の「// ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾏｰへのｺﾏﾝﾄﾞﾃﾞｰﾀ」の所は触りません。
「// ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾏｰを初期化」の部分は、ポートの変更に合わせて、ポートの初期化を注意深く変更すると共に、Vpp生成部分をばっさりコメントアウト。
「//ｺﾏﾝﾄﾞｼｰｹﾝｽを実行する」の部分は、使わない様にする機能は、枠だけ残してコメントアウト。LEDのポートも変更したので、「leds.c」のポート定義も変更します。
これで、パソコン側のプログラムは変更せずに、プログラマーがちゃんと動くはず！
パソコン側のプログラムを解凍して起動。一発でうまくいくかな……いかないよね…ｗｗ。
まず疑わしいのは、USBドライバーの設定。
大泉さんHPでは
『ＰＩＣプログラマーを始めて導入するときはＵＳＢドライバーの登録が必要。ＵＳＢドライバー本体はWindows標準のものを使用する。ｉｎｆファイルとｃａｔファイルは「PICプログラマー\ISP\ISPpic18F14k50\Windows」（中略）にある。』
とありますが、作ったＰＩＣプログラマー、USBポートに差しただけで、デバイスマネージャーに「COM6」が出たので、ドライバー登録せずとも認識・通信できるのかと思ったのですが、そうはいかないのかな…。
指定の通り、フォルダにあるｉｎｆファイルをインストールしようとしたのですが、「ファイルが見つかりません」とエラーが出てインストールできません…。
ｉｎｆファイルの中身を見ながら、怪しそうなファイル名のものについて、場所を確認してpathを通してみたりと、だいぶ悩みました。
調べてくと、PICのUSBを使うためのｉｎｆとｃａｔファイルは、元はMicrochipのMLAの中にある様なので、MLAの中のｉｎｆファイルを見つけてインストールを掛けたら、インストール成功しました！
（結局、ｉｎｆファイル内で指定してる\i386や\amd64のフォルダが、ｉｎｆファイルと同じ場所に無いのが原因だったのかな？と思います。）
よしっ、これでどうだ！……まだ動かない…。
1ヶ所、ポートの初期化に間違いがあったので修正したけど、まだ動かない…。
「読込み」は、エラー無く終了して、何らかHexファイルができるけど、ちゃんと読めてるかどうか怪しい…。
「書込み」は失敗に終わる…。書き込んだつもりだけど、読込みベリファイしたら違います、というメッセージの様子。
AtmelStudioでコンパイルすると「eepファイル」もできるので、これを選択して書き込みすると、エラーが出ないけど、書き込み出来てるか分からない…。（上記画面コピーログの「15:57:36」の方。）
さて、なんとか元々の制作者である大泉さんに問い合せせずに自力で完成させたかったのですが、そろそろ問い合せをするしかないかしら…。
土曜日1日中悩んで、土曜の夕方にとうとう大泉さんに問合せ。
とにかく、知らないことが多すぎるｗｗ！
Hexファイルの見方が分からなかった。「Hexファイル」というからには「バイナリーかな…？」と思ってたので、「Hexファイルエディター」みたいなヤツをダウンロードして開いてみるも、「なんで0x30が一杯あるの…？」という状態。
夕方に、回路図とプログラム（ファーム）の変更部分と送って大泉さんに問合せした後もゴソゴソしてて、AtmelStudioからHexファイルが見れることを発見！
なんかデータ読めてる。下の方に「ＦＢ・ＬＢ等のデータかな？」という部分もある。
という事で、夜のうちに大泉さんから第一段の回答頂きましたが、引き続き読み込んだHexファイルを送って、回答待ち。
読み込んだHexファイルはこんな感じ。
:020000040000FA
:1000000000000000000000000000000000000000F0
:1000100000000000000000000000000000000000E0
（中略）
:1001F00000000000000000000000000000000000FF
:1002000001000100010001000100010001000100E6
:1002100001000100010001000100010001000100D6
（中略）
:1003F00001000100010001000100010001000100F5
:020000040010EA
:0200000079F88D
:020000040020DA
:01000000FC03
:020000040030CA
:030000001E900748
:020000040040BA
:020000005C5D45
:00000001FF
日が変わって日曜日。朝早々に大泉さんからの回答を頂き。
＞ 添付されていたＨＥＸファイルは ｔｉｎｙ１３Ａ を読み込んだ結果ですね。
＞ 正しく読めていると思います。その根拠は
＞ ・デバイスＩＤ（０ｘ１ｅ９００７）が読めている
＞ ・ヒューズビット（０ｘ７９ｆ８）がそれらしい値で読めている
＞ ・内部オシレータ校正値（０ｘ５ｃ５ｄ）がそれらしい値で読めている
＞ ・ロックバイト（０ｘｆｃ）がそれらしい値で読めている
＞ ・ロックバイトは読み書きともプログラムされているため、内容の読み出しはできていない。
＞ お使いのｔｉｎｙ１３Ａはプロテクトが掛かっていますので、「チップ消去」を行えば、読み書きできるようになると思います。
昨日から頭が痛くて泣きそうなのだけど、朝から「インテルHexフォーマット」の勉強。そっか、バイナリーじゃなくて、ASCII文字列なんだー！
そして、大泉さんのPICプログラマーの使い方説明の中の「ＦＢ、ＬＢ、ＳＢ、ＣＢの情報をＨＥＸファイルでやり取りする。ＦＢはアドレス０ｘ１０００００、ＬＢはアドレス０ｘ２０００００、ＳＢはアドレス０ｘ３０００００、ＣＢはアドレス０ｘ４０００００ に配置している。ＦＢとＬＢの設定値をＨＥＸファイルに埋め込んでおけば…」の意味もやっと分かった～。
そして、Attiny13aのデータシートも勉強。LBが「0xfc」だと、プログラム書き込みができないだけでなく、読込（ベリファイ）も出来ないんだ～。
しかも、ヒューズビットからすると、RESET無効で通常のISPも不可。なんてヒドい設定！
AliExpressで5個171円→＠34円のSOPのATtiny13aを買ったんだけど、まっさらな新品じゃなかったのかしら？
変換基板も含めると秋月で買うのとあまり変わらないのだけど、送料掛からない分だけ安いかな？と思ったのですが、「何かの製品に使おうと思って、プログラム書き込みして、読みも書きもできないようにロック掛けた後、やっぱり使うのやめて廃棄にした」みたいな商品かしら？
これだと、HVSが出来ない（するつもりのない）環境の人は、買った時点で終了じゃん？
（まあぼくの場合は、どうせHVSするつもりだったから、最終的にはいいんだけどｗｗ。）
さてさて、全部解明されて準備完了！なんとかがんばって、今日中に「Ｌチカ」まで辿り着こう！
まずは、RESETピン有効のまま、「SW押してる間だけ、LEDが点滅する」にチャレンジ。（RESETピンは20kΩでプルアップ）
（ポートの操作が、ArduinoともPICとも違って独特…。最初は書き方がよく分からず、一発では動きませんでした…。）
うまく行ったので、引き続き、RESETピン（ピン１）を入力に使ったプログラムにチャレンジ。晒すほどの内容でもないのですが、最終のプログラムはこんな感じ。
（ほんとは、割り込みを使うとか、SW押されるまではsleepするとかすれば、もっと勉強になるのに…ｗｗ。）
同様にブレッドボードで動作確認。
バッチリ動いて、これでATtiny13aのプログラミング準備、完了です！長い戦いだった～ｗｗｗ。
（※元の回路で、抵抗の入れ方に間違いがあったそうです。元記事は修正されたので、そちらを参照ください。）
これを、上記仕様で変更して作るのだが…、LEDハンダ付けする時にLEDの極性（A-K）間違えた～。ちゃんと確認して付けたつもりなんだけど…。でも慌てない、プログラムのLED点灯部の「０と１、２と３…」の点灯を逆にすれば大丈夫。
これで書き込んで動かすと…、音はちゃんと鳴るけれど、バーLEDの表示がなんだかバラバラ…。回路もプログラムもチェックするけど、間違いは見つからない…。
しかたないので、プログラムを「0～9までLEDを順番に点けるだけ」に書き換えて確認してみるも、やはりなんともバラバラである。改造プログラムのミスで、「０：点きっ放し」になっちゃった時に確認すると、０を点けたときに、２と９も点灯してる様である。よく見ると、２と９はちょっと暗めに点灯している。
回路をよ～～～く眺めてみると、「０を点けたときに、２と９も点灯する」のは、電源電圧を5Vに変更した事による必然でした。
5Vに変えたときの回路は下図。元の回路に、LEDの電流制限抵抗の値が書いてませんでしたが、電流計算して、470Ωとしました。
０を点けるには、RC0をH、RC3をL、その他はHi-Zにして、赤線の経路に電流が流れますが、オレンジのラインにも電流計路が出来てしまいます。
このままの回路でも、電源電圧を3.4Vまで下げれば、２も９も点かなくなるけど、3.5Vでもうっすら光ってしまう。
3.4Vの時の電流を計算して、「これなら大丈夫だろう」と電流制限抵抗を1.8kΩに取り替えてみたけど、まだ状況変わらない…。これは…、本来点けたいLEDが相当暗くなるまで抵抗上げないと、２と９の点灯を抑えられないのでは…？
これじゃあダメだ…。えーいめんどうだ！ポートも余ってる、LED点灯回路を変更しよう！ポートが6個あればできるはず。
しかしここで、もう1つマズそうな事が…。バーLEDのDatasheetによると、逆耐電圧は5Vと書いてある。正逆を反転して点灯を変えるこの仕組みだと、電源電圧5Vで使用すると、カタログ上の逆耐電圧の上限値が掛かってしまう。まあ、電流制限抵抗が入ってるので、なだれ降伏して無制限に電流が流れて焼き切れてしまう事はないとは思うけど、逆耐電圧の上限で使うのは気持ちが悪い…。
手持ちであった小電力用のダイオードを直列に入れて、そっちで逆電圧をブロックさせる事にする。余分にダイオードを入れたので、電流制限抵抗は470Ωに戻して、最終の回路は下図のようになった。
（いや～ちょい待て。電流制限抵抗が掛かってるので、逆方向のLEDには、光ってるLEDのVf=2.1Vの逆電圧しか掛からないわ～。という事は、ダイオードを直列に入れた意義は、印加電圧をVf=1V程度下げる効果だけだな～。これで作っちゃったのでもう取らないけど、正逆直列に入れたダイオードは不要だったｗ。）
音は最初、ケースに入りづらかったので、1cmぐらいの圧電ブザーを付けてみたけど、いまいち音が小さい。ドライブにMOSFETのAO3400を入れて、2cmのスピーカーを使いました。圧電ブザーでも家なら十分聞こえますが、おもちゃ病院会場だと多分聞きづらいので。
ケースに入れる前の基板はこんな感じ。表：
裏：
ケースに入れるとこんな感じで完成～。
右のネジの所をみのむしクリップでくわえて、断線を調べたい対象線と繋ぎます。
（元記事によると、「手でGNDに触って人体側をGNDに落すと、ノイズを拾っての誤作動を起こしにくい」とあったので、ケースのどこかにGND端子を出そうと思ってましたが、ケースに入れる前に動作確認した所、GNDを持っても持たなくても検出状況に変化無かったので、GNDは無視しました。）
さて、遅ればせなのですが、電源電圧5Vで「LEDと電流制限抵抗を2回通ったら点灯しない」が実現するのか、検証してみる。
Datasheetによると、使ったバーLEDのVfは2.1Vとの事。手持ちの多分Vf=1.8Vの赤色LEDで検証してみる。
電流制限抵抗を変えて、電源電圧を変えて、抵抗両端の電圧差を測定して電流を求める。
10KΩで5Vの状態（LED-aの方の抵抗は、10KΩが足りなくて、5.1Ω×2になっている）。LED-aがだいぶ暗くなってるのに、LED-b,cはまだ薄っすら点灯してしまう。
「LEDは、電流によらずVfがほぼ一定」と聞いていたけど、さすがに電位差不足の時にはそうはならないらしい。そして、電位差不足で、公称のVf－0.3Vになるぐらいまで電流を落としても、目で見える程度に点灯する様ですね。
この結論からすると、電源電圧がVfの2倍に近い場合、もう少し詳しく言うと、電源電圧＞（Vf－0.3）×2程度だと、この「LEDと電流制限抵抗を2回通ったら点灯しない」事を期待した回路は無理って事になるでしょうか。
（という事は、Vf=3.3Vの青色バーLEDを使えば、元の回路で5V電源でも大丈夫かもｗ？）
とっとと諦めて、点灯回路変更しといてよかったわ～ｗ。
さてこれで、LEDの点灯部を変更したプログラムを書き込んで、「断線チェッカー」完成しました。フタして動作状況はこんな感じ。
（作動させて断線個所が探知できるか確認してたら、スピーカーがかなり発熱してたので、やむなく直列に抵抗を追加。100Ωでは音が小さすぎ。まだやや発熱するけど、20Ωを入れた。）
またもや、元の回路を勝手に改変して作るので一発で成功しないけど、まあ、失敗して試行錯誤するのこそが自作の楽しみ、という事にしておこうｗｗ。（今回は、元の制作者にヘルプを出さずに解決できたし。）
使う機会が来るかな～
