peripherals-from-datasheet

データシートから周辺機器を実装する

目的

MCU のリファレンスマニュアルをもとに周辺機器ドライバーを作成するための、再現性のある手法をエージェント向けに説明します。レジスタマップの探し方、ビット定義の読み解き方、初期化シーケンスの確認方法、タイミング制約の遵守、保守しやすいレジスタレベルのコードの作成方法を扱います。ドキュメントのナビゲーション方法については、skills/baremetal/datasheet-and-refmanual-reading と併用してください（別々のスキルとして管理されています）。

使用する場面

• ベンダー HAL を使わずにドライバーを作成する場合
• MCU ファミリー間で周辺機器を移植する場合
• HAL の動作をリファレンスマニュアルと照合する場合
• サンプルによると「動作するはず」の周辺機器をデバッグする場合

ワークフロー

1. リファレンスマニュアルのナビゲーション

Typical RM structure
├── Memory map (peripheral base addresses)
├── Peripheral chapter (UART, SPI, GPIO, ...)
│   ├── Functional description
│   ├── Register map (table of offsets)
│   ├── Register bit definitions
│   └── Timing / electrical notes
└── Electrical characteristics (clock limits, setup/hold)

レジスタへの書き込みをコピーする前に、まずプログラミングモデルのセクションを確認してください。

2. レジスタマップの抽出

/* From RM — USART base 0x40004400 */
typedef struct {
    volatile uint32_t SR;   /* 0x00 status */
    volatile uint32_t DR;   /* 0x04 data */
    volatile uint32_t BRR;  /* 0x08 baud */
    volatile uint32_t CR1;  /* 0x0C control */
    /* ... */
} USART_TypeDef;

#define USART2 ((USART_TypeDef *)0x40004400UL)

オフセット列が構造体のレイアウト（予約語のパディングを含む）と一致することを確認してください。

3. 初期化シーケンスのチェックリスト

Peripheral bring-up order
├── 1. Enable bus clock (RCC/APB/AHB register)
├── 2. Reset peripheral (if RM requires)
├── 3. Configure pins (GPIO alternate function)
├── 4. Configure peripheral registers (mode, baud, etc.)
├── 5. Enable peripheral (UE, TE, RE bits)
├── 6. Enable NVIC IRQ (if interrupt-driven)
└── 7. Verify status flags before first transaction

悪い例 — クロックより先に UART を有効化：

USART2->CR1 |= USART_CR1_UE;  /* USART clock still off — no effect */

4. ビット定義の扱い

/* From RM: CR1 M[1:0], PCE, PS, TE, RE, UE */
#define USART_CR1_UE   (1U << 13)
#define USART_CR1_TE   (1U << 3)
#define USART_CR1_RE   (1U << 2)

監査証跡として、コメントに RM のセクション番号を記載してください。

5. タイミングとビジーウェイト

/* RM: poll BUSY flag until reset complete */
while (RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY == 0)
    ;

電気的特性の章に記載されている起動時間（発振器の安定時間、PLL のロック時間）を守ってください。

6. 適切なドライバー構造と不適切なドライバー構造

良い例 — レイヤー化され、RM を参照：

void usart2_init(uint32_t baud) {
    rcc_enable_usart2();
    gpio_config_usart2_pins();
    usart2_set_baud(baud);
    USART2->CR1 = USART_CR1_TE | USART_CR1_RE | USART_CR1_UE;
}

悪い例 — マジックナンバーを使い、クロックを有効化しない：

*(uint32_t*)0x4000440C = 0x2000;  /* what peripheral? which bit? */

7. エージェントの使用例

/peripherals-from-datasheet Walk me through USART init from STM32 RM
/peripherals-from-datasheet What sections of the ref manual matter for SPI timing?

よくある問題

症状	原因	対処方法
周辺機器が動作しない	クロックが有効化されていない	まず RCC/APB の有効化ビットを設定する
ボーレートが正しくない	PCLK の前提が誤っている	実際のクロックツリーに基づいて再計算する
GPIO の AF が正しくない	誤った表から MUX 値を取得している	ピン配置と AF テーブルを照合する
IRQ が停止したまま	ステータスフラグのクリア手順が誤っている	RM の「フラグのクリア」サブセクションを確認する
データが気付かないうちに破損する	エンディアンまたはアクセス幅が一致していない	レジスタのアクセスサイズを一致させる

関連スキル

• skills/baremetal/datasheet-and-refmanual-reading — RM をすばやくナビゲートする
• skills/baremetal/mmio-and-bit-manipulation — レジスタアクセスのパターン
• skills/baremetal/gpio-baremetal — 周辺機器を有効化する前にピンの MUX を設定する
• skills/embedded/linker-scripts — メモリマップのアライメント