VL53L0Xを使ったR8C(100円マイコンM120AN)による距離測定

中華製、VL53L0Xのモジュールを入手したので、距離を測定する実験を行った。

元にしたソースは、Arduino の物で、ほぼ、そのまま利用させてもらった。
ただ、Arduino のソースは、ヘッダーとソースに分かれており、C++の有意義な部分
を使っていないものが多く、その辺りは、C++流に書き換えた。

たとえば・・
・「define」マクロ関数を使っている。
※C++では、define マクロを使って関数を定義するメリットは全く無いので、一般的
に使う必要性が無い。
※実行速度も改善されないし、「型」の検査や、定義を台無しにしてしまう。
・生の「enum」を使っている、C++では、「enum class」を使う事で、冗長な書き方
や不整合を回避できる。
※部分的には、逆に「冗長」になる場合があるが、「型」安全になるので許容する。
・(定義)ヘッダーと、(実装)ソースを分ける必要性が無い。
※Arduino では、ソースとヘッダーに分かれている。
※ヘッダーに全て書けば、管理や、修正などが簡単で、間違いが少ない。
・VL53L0XはI2Cインターフェースで通信を行うが、元のソースは、I2Cの
標準的なAPI(Cの関数)を呼び出して使っている。
※I2Cのインターフェースクラスは、テンプレートで渡す仕組みにしている。
・「参照」渡しが使われていない。
※わざわざ、ポインターにする必要が無い。

I2Cは電源を入れると、4ピンなので、写真のようなコネクターを使っている。
片側は4ピン、片側は2ピンx2となっており、電源、信号接続の違いを吸収できる。

メイン部分では、I2Cを初期化して、LX53L0Xを初期化する。
※R8C/M120ANでは、ソフトウェアー処理でI2Cを実現している。
距離の測定は、「単発」で行い、0.5秒おきに、コンソールに出力する。

・I2C、VL53L0Xの定義

    // I2C ポートの定義クラス
    // P4_B5 (12): SDA
    typedef device::PORT<device::PORT4, device::bitpos::B5> sda_port;
    // P1_B7 (13): SCL
    typedef device::PORT<device::PORT1, device::bitpos::B7> scl_port;

    typedef device::iica_io<sda_port, scl_port> iica;
    iica	i2c_;
    typedef chip::VL53L0X<iica> VLX;
    VLX		vlx_(i2c_);

・初期化

// I2C クラスの初期化
{
    i2c_.start(iica::speed::fast);
}

// VL53L0X を開始
if(!vlx_.start()) {
    utils::format("VL53L0X start fail\n");
} else {
    // 20ms
    vlx_.set_measurement_timing_budget(200000);
}

・メインループ

    ++itv;
    if(itv >= 50) {
        auto len = vlx_.read_range_single_millimeters();
        utils::format("Length: %d\n") % len;
        itv = 0;
    }

出力される距離には、50mmオフセットが加算されているようだが、正確だ!

VL53L0X.hpp

VL53L0X R8C/M120AN サンプル

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glfw_app 関連の更新(コラム:12平均音階率)

最近は、組み込み関係が多かったが、久しぶりにPCアプリ関係のフレームワ
ークを更新した。

実際は、組み込み関係も含んでいる。

最初は、簡単なアルゴリズムで、ピアノぽぃ音が出ないかを研究する為に始め
た、アプリケーションがトリガーだった。
組み込みマイコンで、簡単なシンセサイザーぽぃ事をして、ピアノ風演奏を行
うのが目的だ。
そこで、OpenAL関係のマネージメントに手をいれ、リアルタイムに波形
を合成して鳴らす事から始めた。

とりあえず、簡単な音が出せるようになったのだが、和音とかを鳴らしてみた
くなり、MIDI入力を行うクラスの実装を始めた、とりあえずWindows
のみ。
※後から調べたら、「portmidi」なるライブラリがあり、これを使えば、最初
からマルチプラットホームにできるようだ、時間が空いたら対応しようと思う。

久しく、GUI Widgetsのプログラムをしていないので、自分で実装
したものなのに、どうやって使うか、自分で作ったサンプルを参考にするとゆ
ー、何とも、痛い状況になっている。

MIDIデバイスのリストを widget_list に反映して、選択するようにしたい
が、widget_list はダイナミックにリストを作れない構造になっていた。
まず、それを改修する為に色々修正を行った。
Widgets関係は、中途半端な部分が多く、度々改修工事が入る。

これには、色々な用件を満たしていないといけない事に気がつき、かなり色々
修正した、結局、それで終わって、肝心な部分の研究が出来ないでいる・・

—–
12平均音階率:
現代の音楽では、基本となっているもので、ほとんどの音楽は、この「決まり」
に沿って作曲されており、売られている楽器の多くが、この「決まり」に沿って
作られている。
実際のコンサートでは、ピアノの調律を、計算された周波数とは微妙に変えた、
調音を行う事があるようで(和音の響きが変わる)、流派、考え方が色々ある
ように聞くが、一般的な計算方法は以外と簡単だ。

4A(ラ)の音は440Hz、1オクターブ上がると880Hz(5A)、下
がると220Hz(3A)となる。
1オクターブ分が12個に平均的に分割されている。
つまり、12乗すると2となる定数kを求めて、それを基準の周波数に掛け
ていくと、音階が出来上がる。

k = pow(2.0, 1.0 / 12.0);
// k: 1.059463094

※何故「ド」が「C」なのか(「A」では無く)
※何故「ラ」を基準にするのか(Aだから?)
不思議な決まりが色々ある。


261.6 Hz ド   C
277.2 Hz ド#  C# 261.6 * k
293.7 Hz レ   D    277.2 * k
311.1 Hz レ#  D#  293.7 * k
329.6 Hz ミ   E    311.1 * k
349.2 Hz ファ  F    329.6 * k
370.0 Hz ファ# F#  349.2 * k
392.0 Hz ソ   G    370.0 * k
415.3 Hz ソ#  G#  392.0 * k
440.0 Hz ラ   A    415.3 * k
466.2 Hz ラ#  A#  440.0 * k
493.9 Hz シ   B    466.2 * k

ドレミの音階は、非常に不思議で、周波数的には均等な分布では無い。
※「ミ」と「ファ」の間、「シ」と「ド」の間は「黒鍵」(半音)は無く、
飛び飛びになっている。

小学高や中学校では、音楽を聴くのは好きだったが授業は不得意だった。
この辺りの理屈は、会社に入り、ゲーム用の演奏プログラムを作るようになって
から勉強したが、「周波数」の話を最初にして欲しかったwww

黒鍵が歯抜けになっている事で、ある楽譜を、少し高い音や低い音で演奏する場
合(トランスポーズ)、「黒鍵」と「白鍵」の使い方が全く異なるのに、ピアニ
ストは瞬間的にそれに対応する様を観て、「凄い」なぁーと関心した事がある・・

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RXマイコン、ポート、システムクロック、テンプレートの考察

ちょっと横道にそれて、ソースコードをクリーンアップしている。

開発初期では、あまり深く考えないで、安全確実なシンプルなコードで運転
していたが、もうそろそろ、気になっていた、柔軟性に欠ける部分を更新す
る時期なのかもしれない。


まず、ポート関係、RXマイコンでは、非常に沢山のラインナップがあり、
パッケージによっても使えるポートが変化するので柔軟な創りが要求される。

ただ、全てのRXマイコンに対応させる品質にするのは大変だし、自分で使
うデバイスのみ定義を行い、新しいデバイスを使う必要性が生じ場合を考慮
して、「対応できるように」を目標に実装しておく。

とりあえず、カレントのデバイスは、RX64M、RX24Tなので、それ
らを中心に考える。
※最近は使わなくなった、RX621も(秋月@950)なので、CPはそ
れなりに高いから追加しておくべきかもしれない。

デバイスで異なる典型的なレジスタとして「ODR」(オープンドレイン制
御)がある。
RX64M、RX24Tで以下のようになっている

            P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 PA PB PC PD PE PF PG PJ
RX24T ODR0  o  o  o  o  x  x  x  o  o  o  o  o  x  o  o  -  -  -
      ODR1  x  x  o  x  x  x  x  o  x  o  o  o  x  o  o  -  -  -
RX64M ODR0  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o
      ODR1  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o

※o: 有効、x: 無効、-: ポート無し

この事実を踏まえ、ポートのテンプレートを以下のように定義して、

//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//
/*!
    @brief  ポート定義基底クラス(PDR, PODR, PIDR, PMR, PCR, DSCR)
    @param[in]	base	ベースアドレス
    @param[in]	option	オプション
*/
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//
template <uint32_t base, class option>
struct port_t : public option {

...

};

ODR の定義は、option クラスとして継承させる事にすると・・

typedef port_t<0x0008C002, odr_oo_t<0x0008C084> > PORT2;
typedef port_t<0x0008C003, odr_oo_t<0x0008C086> > PORT3;
typedef port_t<0x0008C004, odr_oo_t<0x0008C088> > PORT4;
...

※RX64M

...
typedef port_t<0x0008C002, odr_oo_t<0x0008C084> > PORT2;
typedef port_t<0x0008C003, odr_ox_t<0x0008C086> > PORT3;
typedef port_t<0x0008C004, odr_xx_t<0x0008C088> > PORT4;
...

※RX24T
のように最終的な定義とした。

ここで、ODR 定義の option クラスは、

odr_oo_t    --->    ODR0、ODR1 の定義がある
odr_ox_t    --->    ODR0 のみ定義がある
odr_xx_t    --->    ODR0、ODR1 両方の定義が無い

とする。
※「odr_xx_t」は、中身の何も無いテンプレートとなっている。

あと、ポートのビット割り当ては、パッケージのピン数などでも変化があるの
で、今回は見送った(そこまでする必要があるか?)、しかしながら対応する
事は可能。

RX600/port.hpp


次にクロック関係の定義:

本来、特別な理由が無い限り、マイコンを定格より低いクロックで動作させる
事は稀(消費電力など)と思うが、一応定義はスマートに出来るようにしてお
きたい。
※初期のRXマイコンでは、USBを使う場合、12MHzのn倍にしか設定
できないので、RX621などでは、100MHzまで動作が可能でも、96
MHzでしか動かせない制限がある。
※最近のRXではPLLの設定範囲や、構成を見直し、なるべく最大のパフォ
ーマンスが出せるような工夫がされている。

(1)外部接続のクリスタルを選べる事
(2)PLL動作周波数の選択
(3)内部ペリフェラルのクロック選択

RXマイコンでは、内部のペリファラルをグループ分けしてあり、それに対応
するクロックを個別に供給している。
※専用の分周期を持っている。

以前から、Makefile 内で、コンパイルオプションを利用して、変数定義として、
各モジュールのクロック周波数を定義していた。

-DF_ICLK=80000000 -DF_PCLKA=80000000 -DF_PCLKB=40000000
-DF_PCLKD=40000000 -DF_FCLK=20000000

※しかし、実際の分周非の設定は、適切な値を直接設定していた。

これは、(3)に相当する部分で、シリアルのボーレートや、タイマー周期、
時間待ちループなどの基数として利用してきた。
外部クリスタルの周波数を変更した場合、それに合わせて、適切な値を設定す
る必要があるので、イマイチ柔軟性に欠けるものの、通常は、クリスタルを頻
繁に交換する事も少ないので、特に仕様を変更せずにそのままにした。
※分周比の設定は、一応計算されるが、割り切れないような設定では問題とな
ってしまう。

(2)は、内部PLLの構成がより柔軟となったもので、RX64Mなどは、
最大速度は120MHzだが、より広範囲の基底周波数を選択できるように、
内部PLLは倍の240MHzまで設定可能となっている。
そこで、クロック設定の際に、内部PLLをどの速度にするかを設定できるよ
うにした。
※PLLの倍率には、制限があるので、入れた数字がそのまま内部基数になる
訳ではないのだが・・

// 10MHz X-Tal, 80MHz
typedef device::system_io<10000000> SYSTEM_IO;
SYSTEM_IO::setup_system_clock(80000000);

※RX24Tでは、内部PLLの最大速度は80MHzなので、上記のように
使用する。

RX24T/system_io.hpp

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RX24Tのマルチファンクションタイマー(MTU3)テンプレートの実装

最近RX64M関係の仕事で、忙しかったが、ようやく何とかなった感じで、
やっと、RX24T関係を再開する事ができた。

RX24T用の汎用基板を作ろうと、回路図を引いていて、そういえば、
MTU関係の実装が全く進んでいない事に気がつき、テンプレートを実装し
始めた。(なんか回路図引くのが、億劫)

MTU3は、非常に高機能なので、全てを網羅するような、汎用性の高い
テンプレートを作るのはかなり大変なので、必要な機能を少しづつ実装して
ゆき、その都度改修するしかないと思われる。

とりあえず、インプットキャプチャー機能を試してみた。

今回実装した「mtu_io.hpp」は、テンプレートパラメーターとして、
「mtu.hpp」テンプレートを内包する。

typedef device::MTU0 MTU0;
typedef device::mtu_io<MTU0> MTU0_IO;
MTU0_IO mtu0_io_;

MTUは、9チャネルあるが、全てが同じ機能ではなく、微妙に違う部分が
あり、それらを吸収する構造を考えるのはパズルのようだがそれなりに楽し
い。
※MTU5は、3相モーター用に特化しており、除外した。(指定すると
エラーになる)

「mtu.hpp」は、ルネサスのハードウェアーマニュアルに準拠したクラスな
ので、レジスターの名称は、マニュアルに準拠させている。
だが、割り込み、入出力ポートのマッピングなど、連携して動作する機構が
必要なので、それらの制御が簡潔に書けるように、ヘルパー関数を用意した。
※これは、SCIやI2C、SPIなどの知見を元に考えた構造で、さらに
MTU用に色々と拡張した。

    uint8_t intr_level = 3;		
    if(!mtu0_io_.start_capture(MTU0::channel::A, MTU0_IO::capture_type::positive, intr_level)) {
        utils::format("MTU0 input capture start fail...\n");
    }

こんな感じで書けるようにした。

※チャネルとポートのマッピングは、現在の実装では、標準的ポート固定に
なっているので、変更できる仕組みを考えないといけないが、シンプルな方
法を思いつかないので、そのうちじっくり考える事にする・・

const auto& cap = mtu0_io_.get_capture();
float a = static_cast<float>(mtu0_io_.get_base_clock()) / static_cast<float>(cap.all_count_);
utils::format("Capture: %7.2f [Hz]\n") % a;

こんな感じで、キャプチャーした周期を表示できる。

RX24Tでは、MTUモジュールの最大周波数は80MHzなので、精度
が高いと思ったのだが、かなりずれている・・、ただ、リファレンスの周波数
の精度が悪いだけかもしれないので調査が必要・・・
※R8C/M120ANで出力した信号(R8Cのクロックは内臓RCオシレーター)
※正確なオシレーターを持っていない・・

次は、単純な波形出力を実装してみようと思う。
出力も、ほぼ、キャプチャーと同等なので、実装してみた。

typedef device::MTU1 MTU1;
typedef device::mtu_io<MTU1> MTU1_IO;
MTU1_IO mtu1_io_;

※実験では、MTU1 を使った。

// MTU1 設定
{
    uint32_t frq = 1000;
    if(!mtu1_io_.start_output(MTU1::channel::A, MTU1_IO::output_type::toggle, frq)) {
        utils::format("MTU1 output start fail...\n");
    }
}

MTU1 の出力「PA5/MTIOC1A (36)」を「PB3/MTIOC0A (32)」に繋いで1000Hz
出力。
そしてキャプチャーしてみた。

概ね正確なようだ、昨日の「ズレ」は、R8C/M120ANの周期が不正確
なのが原因だったようだ・・
それでも、真っ当な信号発生器は買うか、作る必要があるようだ・・・

ソースコードは GitHub にプッシュした
インプット・キャプチャー、サンプル
※RX64MのMTUもほぼ同等な機能なので、そのまま使えそうだが、割り
込み関係のハンドリングがかなり異なるので、それを吸収する仕組みを考えな
いとならない。

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R8Cを使ったタッチスイッチ(センサー)

以前に、RL78で実験したものをR8Cで焼きなおしたものです。

通常、マイコンの入力ポートは、非常にインピーダンスが高い入力元である事
を利用しています。


ガラスエポキシのユニバーサル基板上に、10mm角の銅版を載せ、表面をポ
リイミドテープなどで絶縁します。
この銅版を入力ポートに接続しておきます。
この銅版は、1Mオームの抵抗でプルアップしておきます。

・この銅版は、等価的には微小なコンデンサと考える事ができます。
・まずポートを出力として、GNDに落とし、コンデンサの電荷をリセットします。
・次に、ポートを入力にすると、1Mオームの抵抗を通じて、コンデンサがチ
ャージされ、微小な時間差で「H」になります。
・この実験では、この時間は、数マイクロ秒~数十マイクロ秒だと考えられます。
※銅版の大きさ、ベースとなるユニバーサル基板の誘電率などの条件で変化する。
※ある程度再現性はあると思うが、環境によって調整が必要。
・上記で計測した時間の違いで、「タッチ」されているか、「開放」なのかを
判断する。
※サンプルでは、通常は常に出力、Lにしておき、コンデンサをショート状態
にしてあり、計測の時だけ、入力にしている。

プログラムを単純にする為、CPUループ数で計測している。

uint16_t count_input_()
{
    uint16_t n = 0;
    INPUT::DIR = 0;  // 検出する場合だけ、「入力」にする。
    do {
        ++n;
    } while(INPUT::P() == 0) ;
    INPUT::DIR = 1;  // 出力
    INPUT::P = 0;    // 仮想コンデンサをショートしてリセット
    return n;
}

実験では、「開放時14」、「タッチ時18以上」となった。

Github

※計測値を単純に表示する場合、「DISP_REF」を有効にする。

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RL78の開発は中断しています

RL78/G13系は、低価格で、高性能なマイコンで、R8CとRXの
中間を埋めるものとして期待して、始めたものの、以下の理由で、中断し
ている。

(1) 内臓データフラッシュのハードウェアー仕様などが公開されない。
(2) 内臓データフラッシュ操作ライブラリーは、gcc 環境では提供されな
い。

以上が、「中止」の主要因で、他にもある。
(3) 16ビットマイコン特有の、特殊な制限
(4) RX24Tの存在

(3) については、色々あるが、16ビットマイコンとは言っても、内部の
構成は8ビットマイコンと変わらず、リニアにアクセスできる領域は64
Kバイトとなっており、特別な命令により、広範囲にアクセスできる。
また、領域には特別な意味を持たせ、小さい空間を効率よくアクセスでき
るようにしているが、デバイス特有なもので、専用のコードになってしま
う。

(4) は、コストに関するものだ、RX24Tは、10個購入で@550円
なので、それでもRL78/G13に比べるとコスト高だが、32ビット
マイコンで、80MHz動作、256Kのフラッシュ、16KのRAMと、
かなりCPが高いマイコンではある。
また、あまり多くのデバイスに手を広げるのはリソースの集中の観点から
も良くないと感じる。
当面、R8C、RXマイコンに集中する。

それでも、RL78のリソースは、一通りあり、基本的にハードウェアー
特有の部分は隠蔽してあるので、特別な事をしない限り困らないと思う。
また、R8CやRXのテンプレートライブラリーと共通性がある為、コー
ドの再利用は可能と思う。

GitHub のリポジトリーはそのまま残す。

—–
RX24TはCPが高いが、RTCが無い、CAN、イーサーネットが無
いなど、ハードウェアーを制限している(元々インバーター向けの製品な
ので・・)為、後付すると、RX62系や、RX63系など、より上位の
マイコンとコストは変わらなくなるので、使い方は多少微妙だが・・・

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R8C の割り込みベクターを共有する

先日、R8C関係のブログにコメントが入り、「誰かの役に立ってるんだなぁ」
と実感、RXで得た知見を元に、R8Cにも少しばかり反映を行った。

AVRの「ATTINY2313-20PU」は、以前は、ちょっとした物を創
る場合の救世主だったが、最近は、単価が上がり、気軽に使えなくなった。
※それでも、USBの直接接続など、需要は少なく無い。
それに代わって、現れた救世主が、「ルネサスのR8C/M120AN」で、値
段も100円で、隠し機能のおかげで重宝している。

R8C関係のC++テンプレートも、それなりに充実してきて、何か実験やテス
トを行うのに困らなくなってきている。

—–
RXのテンプレートクラスライブラリーを実装する課程で、gcc 独自の「拡張」
機能を学んだ。

__attribute__((weak));

これは、シンボル名に対する拡張で、二重定義の場合に「後から宣言されたシン
ボル」を有効にするもので、割り込みベクターの定義に有用だと判った。

つまり、

void UART0_TX_intr(void) __attribute__((weak));
void UART0_TX_intr(void) { }

上記のように「仮」の関数を定義しておき、割り込みベクターを宣言しておく事
ができる。

const void* variable_vectors_[] __attribute__ ((section (".vvec"))) = {
...
    UART0_TX_intr,   NULL,    // (17) UART0 送信
...

アプリケーション側で、割り込みが必要なクラスを使いたい場合、同じ名前で、
再定義すると、そちらが優先される。


#include "common/uart_io.hpp"
#include "common/fifo.hpp"

namespace {
    typedef utils::fifo<uint8_t, 16> buffer;
    typedef device::uart_io<device::UART0, buffer, buffer> uart;
    uart uart_;
}

extern "C" {

    void UART0_TX_intr(void) {
        uart_.isend();
    }

...

};

この改修で、今まで、アプリケーション側に定義していた、割り込みベクター
テーブルを追い出す事ができ、冗長なコードが改善できる。

追記:
しかし・・・、問題が全く無い訳では無い。
アプリ側のコードで、割り込みエントリーのシンボル名を「タイポ」した場合、
「vect.c」で定義されたシンボル名が優先されるので、割り込みエントリーが
空のままとなる、そして、コンパイル、リンクはエラー無く終了するので、こ
の手のミスが明るみになる可能性はかなり低い・・・
これは、課題とする。

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R8C(M120AN)を使った、MAX6675のテスト

最近は、RXマイコンが多くて、R8Cはご無沙汰だった。

R8Cは、ちょっとしたデバイスの試験なら、気軽にできる。

以前に、オーブントースターを温度制御したくて、買っておいた、
k熱電対センサーと、モジュールを使って、温度を表示してみた。
MAX6675/Kタイプ 熱電対

MAX6675は、アンプとA/Dコンバーターが一体になった
ICで、出力はSPI、電源も3V~5Vまで使え、0.25℃
の分解能、0℃~1024℃まで計測でき、便利なICだ。

プログラムは、ICからデータを読み出して、表示するだけの物
だが、チップ・テンプレート・クラスに新たに、「MAX6675.hpp」
を追加した。

MAX6675 は、初期化の必要も無く、単にデータを読み出すだけの
ものだ。

サンプルでは、以下のように定義した。
※MAX6675 の SPI は、出力(MOSI)は使わないので「NULL_PORT」と
している。

// P1_0(20):
typedef device::PORT<device::PORT1, device::bitpos::B0> SPI_SCK;
// P1_1(19):
typedef device::PORT<device::PORT1, device::bitpos::B1> MAX_CS;
// P1_2(18):
typedef device::PORT<device::PORT1, device::bitpos::B2> SPI_SDI;

typedef device::spi_io<SPI_SCK, device::NULL_PORT, SPI_SDI> SPI;
SPI     spi_;

typedef chip::MAX6675<SPI, MAX_CS> MAX6675;
MAX6675	max6675_(spi_);

初期化は、以下のようにすれば良い。

    // SPI 開始
    spi_.start();

    // MAX6675 開始
    max6675_.start();

温度表示:

    auto v = max6675_.get_temp();
    utils::format("%6.3f\n") % v;

※当然ながら、RXマイコンでも同じように使える。

GitHub にサンプルプロジェクトを追加した。
MAX6675サンプル

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RXマイコン、C++、割り込み対応の文字出力

ネットスタック作りは、未だ実装中、もうしばらくかかる・・・
意外と奥が深い、色々考えると、タイミングや応答の順番、イレギュラーな場合
など、色々考慮する必要があり、実験しながらなので、中々決まらない。
それでも、少しづつは進んでいる。

その過程で、イーサーネットの割り込みタスク(EDMAC)内から、文字出力
を行う事が多くなってきたが、文字出力は、排他制御されていないので、メイン
ループの出力と衝突すると、厄介な事になる(文字出力がハングアップする)そ
こで、どうにかできないか考えてみた。

void sci_putch(char ch)
{
    static volatile bool lock = false;
    static utils::fifo<uint8_t, 1024> tmp;
    if(lock) {
        if((tmp.size() - tmp.length()) >= 2) {
            tmp.put(ch);
        }
        return;
    }
    lock = true;
    while(tmp.length() > 0) {
        sci_.putch(tmp.get());
    }
    sci_.putch(ch);
    lock = false;
}

とりあえず、ロック機構を使ってリソースを包んで、ロック状態の場合は、一旦
バッファ(FIFOテンプレートクラス)に貯める。
ロックが外れたら、バッファに残っていた文字を取り出し、表示する。
※この取り出すタイミングは、多少問題で、文字出力が無いと、バッファに残っ
た文字が永遠に出力されない。
バッファに残った文字は、メイン部分で、タイマーの同期ループなどで出力する
ようにすればOKと思う。

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RXマイコン、C++、新たなネットスタックの実装(UDP通信)

やっと、UDP通信が出来た。

まだ、不完全ではあると思うが、簡単な送受信が成功した。

作ってみて判るのは、やはり、ネットスタックの実装は、C++に良くマッチ
すると思う事。

・構造体やクラスは、処理系にとって都合の良いように、アライメントされる
が、パケットの中身は、処理系のアラインサイズとは無関係な場合もある為、
随所に「__attribute__((__packed__))」を使って、「余り」が出ないように
してある、これは、gcc 特有のキーワードなので、コンパイラーが違うと、エ
ラーになると思う。
・内部で扱うバッファは、固定サイズにしてあり、アロケーターを必要としない
ようにした。(テンプレートのパラメーターとしてある)
※これが、良いか悪いか、判断の分かれる部分ではあるけど、組み込みでは、
少メモリーに対応する必要と、システムのアロケーターが使えない場合も考慮
する必要性もあるので、そのような実装にしてある。
・UDP/TCP の経路を開始した時に必要なバッファを動的に確保しないと、スタ
テックなメモリーは設定した経路数の最大値によって、多く消費してしまうが、
この辺りの管理は、ユーザーの設定(テンプレートパラメーター)にまかせる
事としている。
・また、メモリー管理を独自に実装する事も考えられるが、現実として、独自
のアロケーターを実装しても、安定して動作するまでは、かなり時間のかかる
困難な作業ではあるし、「DL malloc」(通称)を超える事は、ほとんど不可能
に近い事を考えると、これは後回しにすべき問題と思える。
※殆どのシステムには、高性能な「DL malloc」か、又は、修正版が実装されて
いるにも拘らず、独自に実装している「例」を多く見かけるが、一度、システム
のアロケーターとの違い(勝負)を厳密に行うべきで、容易には、様々な面で、
超える事は出来ないと思われる。(記憶割り当ての効率、速度、断片化割合)

割り込み内での処理と、通常の処理を、分離してあり、コンテキストのオーバー
ラップを起こさないように工夫してある。

また、マルチタスクでは無く、シングルタスクをポリシーとして実装してあり、
処理が集中しないように工夫してある。
※大きなバッファの処理は、ある程度は仕方無いが・・・
※各クラスには、サービスルーチンが用意してあり、10ms単位で呼ぶよう
にするが、必ず、割り込み外から呼ぶようにデザインしてある。

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現状では、RX64Mや、GR-KAEDEで動作する。
※イーサーネットの物理層(PHY)ハードウェアーとの接続は、RMIIで
リンクアップはポーリングで行っている。

ソースコードは、GitHub net2で公開している。

UDP通信の簡易テストUDP

※MITライセンス

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