MTUでブザーを鳴らして、“あの”レベルアップ音を再現したい！：マイクロマウスで始める組み込み開発入門（9）（3/3 ページ）

マイクロマウスの市販組み立てキットを完成させた北上くんとえみちゃん。サンプルのソースコードに頼らず、オリジナルプログラムをイチから組もうと奮闘中。今回は、MTUのPWMモードを使ってブザーの制御にチャレンジする。

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ドライバとコントローラの作成

　続いて、ブザードライバの作成に入ります。「drv.h」にブザー用のポートやレジスタの定義を追加します（ソースコード6）。

void drv_bz(int, int);                            //ブザードライバ
 
//ブザーMTUポート
#define MTU_BZ               MTU2.TSTR.BIT.CST2   //ブザー用MTU
//ブザーMTU発振数
#define MTU_BZ_CLOCK        24000000              //ブザー用MTUの発振数（24MHz）
//ブザーMTUレジスタ
#define MTU_BZ_CYCLE        MTU22.TGRB            //ブザー周期を設定
#define MTU_BZ_PULSWIDTH    MTU22.TGRA            //ブザーパルス幅を設定

ソースコード6　「drv.h」にブザーのポートやレジスタなどを定義する

　「drv.c」にブザードライバ「drv_bz」を作成します。引数には「周波数」「時間」「ボリューム」の3つを与えます（ソースコード7）。

/************************************************/
/*  周波数、時間（ms）を指定してブザーを鳴らす  */
/*----------------------------------------------*/
/*  IN :int   i_freq   … 周波数                */
/*      int   i_ms     … 時間（ms）            */
/************************************************/
void drv_bz(int i_freq, int i_ms)
{
    //ブザードライバ
    float cycle;
    float pulsWidth;
    //
    if (i_freq == 0)
    {
        //Wait
        drv_wait_ms(i_ms);
    }
    else
    {
        //周波数を設定
        cycle = (float)MTU_BZ_CLOCK / (float)i_freq;
        pulsWidth = cycle /2.0;
        MTU_BZ_CYCLE = (short)cycle;
        MTU_BZ_PULSWIDTH = (short)pulsWidth;
        //発振
        MTU_BZ = BZ_ON;            //ブザーの発振を開始
        drv_wait_ms(i_ms);         //指定時間 待つ
        MTU_BZ = BZ_OFF;           //ブザーの発振を終了
    }
}

ソースコード7　ブザードライバを作成。与える周波数によって音程が変化する

　「ctrl.c」にブザードライバを呼び出す処理を追加します（ソースコード8）。

void ctrl_bz(int i_freq, int i_ms)
{
    //ブザー処理
    drv_bz(i_freq, i_ms);             //鳴らす
}

ソースコード8　「ctrl.c」にブザードライバを呼び出すctrl_bz関数を追加する

アプリケーションの作成

　ここまでの処理で、ブザーを鳴らすことができるようになりました。まずは、前回作成した“スイッチを押してLEDを2進数で点滅させるプログラム”に、ブザー音も追加してみましょう。「app.c」内のapp_dispMode関数に、音階の配列「freq[15]」とブザー鳴動を追加します（ソースコード9）。

void app_dispMode(int i_mode)
{
    int    freq[15] = {BZ_FREQ_DO
                   ,BZ_FREQ_RE
                   ,BZ_FREQ_MI
                   ,BZ_FREQ_FA
                   ,BZ_FREQ_SO
                   ,BZ_FREQ_LA
                   ,BZ_FREQ_SI
                   ,BZ_FREQ_DO2
                   ,BZ_FREQ_RE2
                   ,BZ_FREQ_MI2
                   ,BZ_FREQ_FA2
                   ,BZ_FREQ_SO2
                   ,BZ_FREQ_LA2
                   ,BZ_FREQ_SI2
                   ,BZ_FREQ_DO3
                  };
    //モード表示
    ctrl_led_num(i_mode);                //LEDにモードを表示
    ctrl_bz(freq[i_mode-1], 100);        //ブザー鳴動
}

ソースコード9　音階配列とブザーコントローラ呼び出し関数「ctrl_bz」を追加する

動画1　LEDの2進数を表示と、音でモード切り替えをユーザーに知らせる

　ブザーが音階で鳴ることが確認できました（動画1）。それでは、えみちゃんのやる気に応えて、“あの”レベルアップ音が鳴るようにプログラムを組んでみましょう。「ctrl.c」に、ブザーでメロディーを鳴らすプログラムを追加します。

　メロディーを奏でるためには、周波数の他に拍数とテンポが必要になります（ソースコード10）。

/************************************************/
/*    IN :int i_freq  … 周波数                 */
/*        int i_beat  … 拍数（四分音符＝2）    */
/*        int i_tempo … テンポ（1分間の拍数）  */
/************************************************/
void ctrl_bz_melody(int i_freq, int i_beat, int i_tempo)
{
    //ブザー処理(メロディ)
    int ms = (i_beat * 60 * 1000 / 2) / i_tempo;
    //
    drv_bz(i_freq, (int)(ms * 0.9));        //鳴らす
    drv_bz(BZ_FREQ_REST, (int)(ms * 0.1));  //間隔を空ける
}

ソースコード10　周波数、拍数、テンポを指定してブザーを鳴らす。続けて鳴らす場合に音がつながらないように短時間の間隔を空ける

　今回は、モード1を実行したときに、レベルアップ音を呼び出せるようにしておきます。アプリケーションでは、テンポを設定して、ctrl_bz_melody関数に音階と拍数を指定するだけで、メロディを奏でられます（ソースコード11）（動画2）。

void app_mode1(void)
{
    //レベルアップ音
    int tempo = 200;
    //
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_SO,1, tempo);
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_SO,1, tempo);
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_SO,1, tempo);
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_FA,1, tempo);
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_REST,1, tempo);
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_LA,1, tempo);
    ctrl_bz_melody(BZ_FREQ_SO,4, tempo);
}

ソースコード11　階層構造化されているため、ここではctrl_bz_melody関数を呼び出すだけでOK！