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micro:bit

2018年5月15日 (火)

micro:bitで8x8ドットNeopixelを使ったメッセージ表示

豊四季Tiny BASIC for micro:bit で 8x8ドットNeopixelによるメッセージ表示を実装しみました。

01

8x8ドットNeopixelは以前Aliexpressにて購入したものを使いました。

02

64個のNeopixelを駆動させるので、電源は電池から供給しています。

動いている様子



プログラムソース

10 'Neopixelで文字のスクロール表示
20 NPBEGIN 12,64
30 GOSUB "@CLSM"
40 S="こんにちは さいたま":N=RGB8(0,1,1) B=0:W=70:GOSUB "@MSG"
50 WAIT 500:NPCLS
60 S="これはNeoPixelによるメッセージ出力サンプルです"
70 N=RGB8(2,1,0):B=0:W=70:GOSUB "@MSG"
80 WAIT 500:GOTO 30
90 "@SCRL":'左スクロール
100 FOR Y0=0 TO 7
110 IF Y0&1 GOTO 170
120 FOR X0=6 TO 0 STEP -1
130 POKE MEM+Y0*8+X0+1,PEEK(MEM+Y0*8+X0)
140 NEXT X0
150 POKE MEM+Y0*8,0
160 GOTO 210
170 FOR X0=1 TO 7
180 POKE MEM+Y0*8+X0-1,PEEK(MEM+Y0*8+X0)
190 NEXT X0
200 POKE MEM+Y0*8+7,0
210 NEXT Y0
220 RETURN
230 "@INSC":'1文字分挿入スクロール
240 A=WADR(C)
250 FOR X1=0 TO 7
260 GOSUB "@SCRL"
270 FOR Y1=0 TO 7
280 IF PEEK(A+Y1)&($80>>X1) N0=N ELSE N0=B
290 IF Y1&1 POKE MEM+Y1*8+7,N0 ELSE POKE MEM+Y1*8,N0
300 NEXT Y1
310 NPPUT 0,MEM,64,1,1
320 WAIT W
330 NEXT X1
340 RETURN
350 "@MSG":'メッセージのスクロール表示
360 FOR I2=1 TO WLEN(S)
370 C=WASC(S,I2)
380 GOSUB "@INSC"
390 NEXT I2
400 RETURN
410 "@CLSM":'表示のクリア
420 FOR I3=0 TO 63:POKE MEM+I3,0:NEXT I3
430 NPPUT 0,MEM,64,1,1
440 RETURN

表示するメッセージは日本語に対応しています。
フォントは美咲フォントを利用しています。

8x8のピクセルは次のような順番で並んでいるため、、文字の表示やスクロール処理が
ちょっと面倒です。奇数行・偶数行でピクセル点灯の処理が異なります。

03

プログラムでは20行から80行で指定したメッセージを表示しています。
20行のNPBEGIN 12,64 は制御するピンとして12ピン、ピクセル数として64を指定、
30行のGOSUB "@CLSM" は表示用バッファの消去
40行、60行は次の変数にメッセージ等を設定し、GOSUB "@MSG"にてメッセージを
表示しています。

  変数
    S: メッセージ文字列
    N: 表示する文字色(RGB8関数で各R・G・Bの値を指定)
    B: 表示する文字の背景色(ここでは0:黒を指定)
    W: スクロール速度

50行、80行は消去及び時間待ちを行っています。
サブルーチンについては、説明を省略します。

2018年5月14日 (月)

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.08に更新しました

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.08に更新しました。
公開サイト
  https://github.com/Tamakichi/ttbasic_microbit

V0.07からの変更点
・シリアル通信をI/Oピン経由で行うUARTコマンドの追加
・キャラクタで直線・矩形・塗りつぶし四角を描画するCLINEコマンドの追加
・プログラム保存領域の増量(8本 ⇒ 16本)
・リファレンスマニュアルの見直し(問題点修正・追記)

今回の修正で、任意のピンにシリアル通信用のTxD、RxDを割り当ててシリアル通信を
行うことが出来るようになりました。

次の写真はUART 12,13,"921600"を実行して12ピンにRxD、13ピンにTxDを割り付けています。01

USB-シリアル変換モジュールが対応していれば、921600bpsの高速通信が利用出来ます。
ついでに今回追加したCLINEコマンドを使って矩形描画を行っています。

02


2018年2月 7日 (水)

micro:bitをArduino環境で使う (7) シリアル通信

micro:bitではハードウェアシリアル通信ポートが1つ利用出来ます。

Arduino環境で利用する場合、USB経由のシリアル通信専用に割り付けれています。

具体的にはポート21、22に割り付けられていているのですが、このポートは
外部端子には接続されていせん。

しかし、ハードウェア的にmicro:bitではシリアル通信ポートを任意の外部端子に
割り付けることが出来ます。

Arduino環境でも任意のポートに割り付けられないかとやってみました。
まずは、Serialインスタンスを実装しているUartクラスを使って試してみます。

スケッチ(注意:このスケッチはダメだったケースです)
//
// micro:bit シリアルポートの利用
// 任意のポートを使ってシリアル通信を行う
//

#define Rxpin 12         // シリアル RxDピン(任意指定可能)
#define Txpin 13         // シリアル TxDピン(任意指定可能)
#define baudRate 9216000 // 通信速度(1200 ~ 921600bps)

// Uartインスタンスの生成
Uart Serial2(NRF_UART0, UART0_IRQn, Rxpin, Txpin); 
//extern "C"  void UART0_IRQHandler() {  Serial2.IrqHandler(); };

void setup() {
  Serial2.begin(baudRate); // 通信開始
}

void loop() {
  Serial2.println("Hello,world");
  delay(1000);
}

上記の例では、Uartクラスを使ってデフォルトのSerialオブジェクトとは
別のインスタンスを生成しています。
インスタンス生成時に利用するポートを指定することが出来ます。

外部端子を使う利点として、通信速度に115200以上の指定が可能です。
(USB経由だと115200までしか利用出来ない)

試しに、上限の921600bpsを指定してみると、TeraTermにで問題なく出力できました。
(パソコンに接続にはUSB-Serialモジュールを利用しています)

送信については、任意のポートに割り付けて利用することが出来ました。

01

ところが、受信処理を実装するとデータ受信を行うことが出来ません。
問題点を調べると、
シリアル受信を行うコールバック関数(割り込み処理)が
デフォルトのSerialインスタンスに固定されています。

Uart.cpp
extern "C"

{
  void UART0_IRQHandler()
  {
    Serial.IrqHandler();
  }
}

Arduinoのコア部分で上記のように固定されており、
これを修正することが出来ません。
本来ならば
  Serial.IrqHandler();

  Serial2.IrqHandler();
に変更しないといけません。

IrqHandler()の実体は下記のようになっており、
Serialインスタンスのリングバッファにデータを格納しています。
これでは、後から生成したSerail2インスタンスでのデータ受信を行うことが出来ません。


void Uart::IrqHandler()
{
  if (nrfUart->EVENTS_RXDRDY)
  {
    rxBuffer.store_char(nrfUart->RXD);
    nrfUart->EVENTS_RXDRDY = 0x0UL;
  }
}

この方法は諦めて、Arduino環境のUart.h、Uart.cppに修正を入れることにしました。
ポート設定を行うメンバー関数setPort()を追加しました。

Uart.hの修正:下記の2つのメンバー関数の宣言の追加

// <-- add by Tamakichi 2018/02/07
    void setPort(uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX);
    void setPort(uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX, uint8_t _pinCTS, uint8_t _pinRTS );
// -->>     

Uart.cppの修正:下記の2つのメンバー関数の本体の追加

// <-- add by Tamakichi 2018/02/07
void Uart::setPort(uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX)
{
  uc_pinRX = g_ADigitalPinMap[_pinRX];
  uc_pinTX = g_ADigitalPinMap[_pinTX];
  uc_hwFlow = 0;
}

void Uart::setPort(uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX, uint8_t _pinCTS, uint8_t _pinRTS)
{
  uc_pinRX = g_ADigitalPinMap[_pinRX];
  uc_pinTX = g_ADigitalPinMap[_pinTX];
  uc_pinCTS = g_ADigitalPinMap[_pinCTS];
  uc_pinRTS = g_ADigitalPinMap[_pinRTS];
  uc_hwFlow = 1;
}
// -->>

この追加したメンバー関数を利用したスケッチ

//
// micro:bit シリアルポートの利用
// 任意のポートを使ってシリアル通信を行う
// 本スケッチはArduinoのUart.h、Uart.cppの修正が必要
//

#define Rxpin 12         // シリアル RxDピン(任意指定可能)
#define Txpin 13         // シリアル TxDピン(任意指定可能)
#define baudRate 9216000 // 通信速度(1200 ~ 921600bps)

void setup() {
  Serial.setPort(Rxpin, Txpin);
  Serial.begin(baudRate); // 通信開始
  Serial.println("Hello,world");
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    Serial.write(Serial.read());
  }
}

実行結果

02

これで、とりあえずは任意のポートを利用した送受信を行うことが出来ました。
ただし、Arduino環境に修正を加える必要があります。

2018/5/11 追記

シリアル通信のためのUart.h、Uart.cppの修正、もっと簡単な方法で修正出来ました。
Uart.hの中で
#define ARDUINO_GENERIC
を追記することで、追加した関数と同等のsetPins()が有効になります。

#include <nrf.h>

#include "HardwareSerial.h"
#include "RingBuffer.h"

#include <cstddef>
// <-- add by Tamakichi 2018/05/06
#define ARDUINO_GENERIC
// -->
class Uart : public HardwareSerial
{
  public:
    Uart(NRF_UART_Type *_nrfUart, IRQn_Type _IRQn, uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX);
    Uart(NRF_UART_Type *_nrfUart, IRQn_Type _IRQn, uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX, uint8_t _pinCTS, uint8_t _pinRTS );
#ifdef ARDUINO_GENERIC
    void setPins(uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX);
    void setPins(uint8_t _pinRX, uint8_t _pinTX, uint8_t _pinCTS, uint8_t _pinRTS);
#endif // ARDUINO_GENERIC

2018年2月 4日 (日)

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.07に更新しました

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.07に更新しました。
公開サイト
  https://github.com/Tamakichi/ttbasic_microbit

V0.06からの変更点
 ・スクリーンエディタの機能強化
    - 全角文字(シフトJIS)対応
    - [F7]キー : 行の分割
    - [F8]キー : 行の結合
    - [DEL]、[BS]でブランク行の削除

  Windows 10上のTeraTermでしか動作確認していませんが、
  IMEでの全角入力に対応しました。
  プログラム中のコメントや文字列に全角文字が利用出来ます。

  弊害としては、日本語コードを通すためにキーコードの一部を変更しました。
  INKEY()でキー判定を行うプログラムでは修正が必要です。
   - [UP]、[DOWN]、[RIGHT]、[LEFT]、[ページUP]、[ページDOWN]、[HOME]、[END]
     等のキーコードを変更しました。

  今後の修正もありうるので、キーコード用の定数を用意しました。
   - KUP、KDOWN、KRIGHT、KLEFT、KSPASE、KENTER   

・全角文字列用関数・コマンドの追加
  半角文字関連を扱う関数の全角対応版を用意しました。
   - WLEN()        : 文字数の取得
   - WCHR$()      : SJISコードから文字への変換
   - WASC()     : SJIS文字のSJISコードの取得
   - WCSTR$() : 変数が参照している文字列の出力

・美咲フォント(8x8ドット 教育漢字)対応
  フラッシュメモリに教育漢字(+英数記号・ひらがな・カタカナ)を乗せました。
  利用頻度の高い1710文字が利用出来ます。
  SJISコードにて該当するフォントデータを参照することが出来ます。
   - WADR(SJISコード)  : 指定したSJISコードに対応するフォントデータ格納アドレス取得

・文字列入力関数の追加
  文字列(全角を含む)入力を行う関数を追加しました。
   - GETS()     : 入力した文字列を指定アドレスに格納しそのアドレスを返す。

・不具合対応
  - BIN$(0)がブランク表示となる不具合の対応
  - MATRIX OFFでのポート初期化しわすれの対応
  - LIST表示のIF文で空白がつまる現状の対応
     (新:IF X=CW  X=X-1 旧:IF X=CWX=X-1)


今回の修正で出来るようになった例です。
下記のプログラム実行例は、コメントや文字列に全角を利用しています。
また、"あ"に対応する美咲フォントのデータを参照してそのパターンを表示しています。

  02

次に、Neopixcelマトリックスタイプを使って、文字を表示する例です。
 

プログラムの次のような感じです。

10 'NeoPixelで文字表示
20 SETFONT 0,$50,$A8,$88,$88,$70
30 MSG TOP,0,CHR$(0)
40 NPBEGIN 12,64
50 NPCLS
60 S="こんにちは さい玉":C0=RGB8(0,2,3)
70 FOR I=1 TO WLEN(S)
80 A=WADR(WASC(S,I))
90 FOR Y=0 TO 7
100 D=PEEK(A+Y)
110 FOR X=0 TO 7
120 IF D&($80>>X) C=C0 ELSE C=0
130 IF Y&1 POKE MEM+Y*8+X,C ELSE POKE MEM+Y*8+7-X,C
140 NEXT X
150 NEXT Y
160 NPPUT 0,MEM,64,1
170 WAIT 400
180 NEXT I
190 GOTO 70

機能拡張は、このあたりで一旦止めて、サンプルプログラム等を充実させていきたいと思います。

2018年1月27日 (土)

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.06に更新しました

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.06に更新しました。

公開サイト
    https://github.com/Tamakichi/ttbasic_microbit

PLAYコマンドによる音楽演奏をサポートしました。

プログラムソース

10 'ネコフンジャッタ
20 'リュウヨウモト http://astr.me.land.to/tool/mabi/mml/nekof.htm
30 SETFONT 0,$50,$A8,$88,$88,$70
40 MSG TOP,0,CHR$(0)
50 TEMPO 140
60 PLAY "L16D+C+R8F+RF+RD+C+R8F+RF+RD+C+L8RF+RF+RL16FRFRD+C+R8FRFRD+C+R8FRFRD+C+"
70 PLAY "L8RFRFRL16F+RF+RD+C+R8F+RF+RD+C+R8F+RF+RD+C+L8RF+RF+RL16FRFRD+C+R8FRFRD+C+R8FR"
80 PLAY "L16FRD+C+L8RFRFRL16F+RF+RD+C+L8RF+RF+RF+RF+RF+RF+RL16FRFRD+C+L8RFRFRFRFRFRFR"
90 PLAY "L16F+RF+RD+C+R8F+RF+RD+C+R8F+RF+RD+C+L8RF+RF+RL16FRFRD+C+R8FRFRD+C+R8FRFRD+C+"
100 PLAY "L8RFRFRL16F+RF+R8.F+RC+C+D8C+8.FRF+"

演奏データは、下記のサイトに公開されているのもを流用させて頂きました。

・主体性の無いページ http://astr.me.land.to
   ねこふんじゃった! http://astr.me.land.to/tool/mabi/mml/nekof.htm

その他の変更点

  ・サウンド機能対応
    TONE、NOTONE、SETTONE、PLAY、TEMPOコマンドの追加

  ・LEDマトリックスのグラフィック描画の不具合対応
    色コードに2を指定して反転表示出来ない不具合の対応

  ・I2Cのサポート

  ・SHIFTIN、SHIFTOUTコマンドのサポート

  ・WIDTHコマンドの不具合対応

  ・リファレンス・マニュアルの追加
   01

音の再生には先日実装したPPIによる方式を組み込みました。
バックグランドでもならせるよう、検討中です。
 

2018年1月25日 (木)

micro:bitをArduino環境で使う (6) PPIを使った単音出力

PPI(Programmable Peripheral Interconnect)を使って圧電スピーカーにて
単音出力を実装しました。

01

スケッチ

//
// micro:bit PPIを使ったTone by たま吉さん
//

#include "nrf.h"
#define TIMERFREQ 1000000L    // タイマー基本周期
#define TONE_TIMER NRF_TIMER0 // 利用タイマー資源

//
// 音の停止
// 引数
//
void dev_notone() {
    TONE_TIMER->TASKS_STOP = 1;  // タイマストップ
}

//
// 音出し
// 引数
//  pin     : PWM出力ピン 
//  freq    : 出力周波数 (Hz) 15~ 50000
//  duration: 出力時間(msec)
//
void dev_tone(uint8_t pin, uint16_t freq, uint16_t duration) {
  uint32_t ulPin;
  uint32_t f =TIMERFREQ/freq;
  
  // GPIOTEの設定:LEDピン・トグルタスクを定義する
  ulPin = g_ADigitalPinMap[pin];   // TonePinの実ピン番号の取得 
  NRF_GPIOTE->CONFIG[0] =          // チャネル0に機能設定
    (GPIOTE_CONFIG_MODE_Task << GPIOTE_CONFIG_MODE_Pos) |            // タスクモード
    (ulPin << GPIOTE_CONFIG_PSEL_Pos) |                              // ピン番号設定
    (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Toggle << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos) |  // 動作指定:トグル
    (GPIOTE_CONFIG_OUTINIT_Low << GPIOTE_CONFIG_OUTINIT_Pos);        // ピン出力初期値
  NRF_GPIOTE->POWER = 1;                                             // GPIOTE有効
    
  //タイマ設定
  TONE_TIMER->TASKS_STOP = 1;                          // タイマストップ
  TONE_TIMER->TASKS_CLEAR = 1;                         // カウンタクリア
  TONE_TIMER->MODE = TIMER_MODE_MODE_Timer;            // モード設定:タイマモード
  TONE_TIMER->PRESCALER   = 4;                         // プリスケーラ設定:16分周(1MHz)
  TONE_TIMER->BITMODE = TIMER_BITMODE_BITMODE_16Bit;   // カウンタ長設定:16ビット長指定
  TONE_TIMER->CC[0] = f/2;                             // コンパレータ0の設定(出力周波数設定)

  TONE_TIMER->SHORTS =                                 // ショートカット設定:クリアタスク指定
      (TIMER_SHORTS_COMPARE0_CLEAR_Enabled << TIMER_SHORTS_COMPARE0_CLEAR_Pos);

  // PPIの設定(チャネル0を利用)
  //   TIMER0 コンパレータ0一致イベント と GPIOTE(ch0)LEDピン・トグルタスク を結び付ける
  NRF_PPI->CH[0].TEP  = (uint32_t)&NRF_GPIOTE->TASKS_OUT[0];       // PPI.ch0 にLEDピン・トグルタスク設定
  NRF_PPI->CH[0].EEP  = (uint32_t)&TONE_TIMER->EVENTS_COMPARE[0];  // PPI ch0 にコンパレータ0一致イベント設定  
  NRF_PPI->CHENSET   |= PPI_CHENSET_CH0_Enabled;                   // PPI ch0 有効

  TONE_TIMER->TASKS_START = 1;   // タイマスタート

  if (duration) {
    delay(duration);
    TONE_TIMER->TASKS_STOP = 1;  // タイマストップ
  }
}

void setup() {
  uint32_t ulPin;
  uint16_t freq = 440;  // 出力周波数 (Hz)

  uint32_t f =TIMERFREQ/freq;
  Serial.begin(115200); 
  Serial.println("microbit is ready!");

  dev_tone(12,523,1000); // ド
  dev_tone(12,587,1000); // レ
  dev_tone(12,659,1000); // ミ
  dev_tone(12,698,1000); // ファ   
  dev_tone(12,784,1000); // ソ  
  dev_tone(12,880,1000); // ラ  
  dev_tone(12,988,1000); // シ  
  dev_tone(12,1047,1000);// ド   
}

void loop(){
    __SEV();
    __WFE();
    __WFE();
}

dev_tone()関数にて単音出力が出来ます。
CPUを使わずにタイマー、GPIOE、PPIだけで音を出しています。

音階に対応する周波数は下記の通りです。

02

これも豊四季Tiny BASIC for micro:bitに組み込む予定です。

2018年1月21日 (日)

アナログ入力を使った16ボタン入力

以前自作したアナログ入力を使ったボタン入力と同様のキーパッドが
Aliexpressで安価に販売されているので入手しました。
GND、VCC、アナログ入力の3ピンで簡単に16ボタン入力が実装出来ます。

Button Keypad module 4x4. One analog out. Simple connection to Compatible for Arduino, Raspberry, STM. Keypad

ついでに3x4タイプも入手

Button Keypad 3x4 module. One analog out. Compatible for Arduino, Raspberry, STM. Keypad

到着した製品

意外としっかりとした製品です。
透明キャップを外してボタンにラベルを付けることが出来ます。

04_2

マニュアルは無いのですが、裏に10ビット解像度時のアナログ入力値が記載されています。

05

この情報を元に、豊四季タイニーBASIC for micro:bitにて動作確認してみました。

動作確認プログラム

10 'Keypad 4x4
20 @(10)=1013,920,840,780,670,630,590,560,502,477,455,435,400,320,267,228
30 G0=G
40 G=GRADE(ANA(1),10,16)
50 IF G>=0 ?"KEY=[";G+1;"]":MSG TOP,0,CHR$(65+G)
60 GOTO 30

ボタンの判定は誤差と揺らぎを考慮し、裏面の値の10を引いた値で判定しています。

GRADE() 関数は配列に格納された値を閾値として等級判定する関数です。
第1引数には、判定する値、第2引数には配列先頭番号、第3引数にはデータ数を指定します。
アナログ入力ANA(1)の値が1013以上の場合は0、920以上の場合は1..と判定します。
範囲外の場合は-1を返します。
比例関係に無い値を等級判定する場合に利用するとプログラムを短く出来ます。

押した番号をコンソールに表示し、ボタン1~16をA~PとしてLEDマトリックスに表示させます。

06

とりあえず、動作しました。

ただし、瞬間的に誤判定し、正常判定の状態になる場合があります。
ログを見ると、ボタン[1]を押したのに、一瞬ボタン[6]と判定されています。

02

この原因は、ボタンを押したときのチャタリングと思うのですが、念のため波形を見てみました。

01

波形はボタンを離した時のものですが、やはりチャタリングが発生しています。
このチャタリングに対する誤動作防止にはいくつか方法があります。

今回は、
  ChaNさんの 「テクニカル ノート チャタリング対策のしかた
が大変参考になりました。

ChaNさんの対策案でプログラムで対応できる「ディレイ方式」が一番簡単そうです。
さっそく試してもました。

対策

まず、測定波形を見ると1回あたりのチャタリングの幅は0.4msec(マス1msec幅)程度です。

そこで、アナログ値の測定のよるボタン判定において、
  「前回の値と今回の値が異なる場合、今回の値を捨て1msec後にもう一度測定する、
   同じなら値として採用する」


という対策を施したところ、誤判定を無くすことが出来ました。
う~ん、なかなかいい感じで利用できるようになりました。

修正対応したプログラム
10 'Keypad 4x4
20 G0=-1
30 @(10)=1013,920,840,780,670,630,590,560,502,477,455,435,400,320,267,228
40 G0=G
50 G=GRADE(ANA(1),10,16)
60 IF G<>G0 WAIT 1 GOTO 40
70 IF G>=0 ?"KEY=[";G+1;"]":MSG TOP,0,CHR$(65+G)
80 GOTO 40

さて、以前自作したキーパッドをIchigoJamで利用した時には、チャタリングによる
誤判定は気になりませんでした。なぜでしょう?

この理由としては、IchigoJamの処理速度が遅いため、チャタリングによる変化を
検知出来なかったのだと思われます。

今回試したmicro:bitの豊四季Tiny BASICは、ARM的にはIchigoJamと同スペックですが、
実装上の工夫により、IchigoJamより余裕で15~30倍の処理能力があります。

Arduino UNOでこのボードの利用する場合も、何らかのチャタリング対策は必要と思います。

2018年1月16日 (火)

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.05に更新しました

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.05に更新しました。

変更点
 ・Neopixel対応
 ・PCG(LEDマトリックス用フォント書き換え)対応
 ・RTC(時刻管理)対応(誤差は数分/日)
 ・2進数定数対応
 ・PWM暫定対応(Arduinoの制約により同時3チャンネル迄)
 ・CHR$()の複数キャラ指定対応(?CHR$(65,66,67) => "ABC")
 ・GRADE(値, 配列No,個数)関数の追加:等級判定関数

ダウンロード直リンク
https://github.com/Tamakichi/ttbasic_microbit/archive/master.zip

micro:bitで豊四季Tiny BASIC - 現在時刻の表示


プログラムソース

1 'トケイ
10 MATRIX ON
20 SETDATE 2018,1,16,12,0,0
30 IF !IN(BTNA) GOSUB "@ShowTime"
40 WAIT 200
50 GOTO 30
60 "@ShowTime"
70 GETTIME T1,T2,T3
80 MSG LEFT,80,#-2,T1;":";T2;":";T3;" "
90 RETURN

micro:bitで豊四季Tiny BASIC - Neopixelの制御



プログラムソース

10 'Neopixel(1)
20 NPBEGIN 0,16
30 NPCLS
40 FOR I=0 TO 7
50 NPRGB I,0,0,(2<<I)-1
60 NEXT I
70 NPSHIFT 1
80 WAIT 50
90 GOTO 70

2018年1月12日 (金)

micro:bitをArduino環境で使う (5) PPIを使ったLチカ

今回はPPI(Programmable Peripheral Interconnect)を使ったLチカを実装してみました。

micro:bitをArduino環境で使う (2)GPIOTEを使ったLチカ」では、
タイマー割り込みを使って、タスク(GPIOEを使って定義したLEDをトグルでON・OFF)を
実行していました。

今回はPPIを使って、イベント(カウンター値がコンパレーターと一致)発生時に
タスク(GPIOEを使って定義したLEDをトグルでON・OFF)を自動で実行させます。

この方法により、CPUが介在することなく、LEDを点滅させることが出来ます。

micro:bitをArduino環境で使う (2)GPIOTEを使ったLチカ」のスケッチの
割り込み処理部分をPPIに置き換えたスケッチを下記に示します。

スケッチ

//
// micro:bit PPIを使ったLチカ by たま吉さん
//

#include "nrf.h"

const int COL1 = 3;         // Column #1 control
const int LED = 26;         // 'row 1' led
uint8_t sw =0;

/*
extern "C" void TIMER2_IRQHandler(void) {
    NRF_TIMER2->EVENTS_COMPARE[0] = 0;  // 割り込みイベントクリア
    NRF_GPIOTE->TASKS_OUT[0] = 1;       // タスク実行
    //sw =!sw;
    //digitalWrite(LED, sw);
}
*/

void setup() {
  uint32_t ulPin;
  Serial.begin(115200); 
  Serial.println("microbit is ready!");
  
  // GPIOピンの設定
  pinMode(COL1, OUTPUT);  digitalWrite(COL1, LOW);   // COL1ピンの設定
  //pinMode(LED, OUTPUT);                            // LEDピンの設定

  // GPIOTEの設定:LEDピン・トグルタスクを定義する
  ulPin = g_ADigitalPinMap[LED];  // LEDの実ピン番号の取得 
  NRF_GPIOTE->CONFIG[0] =         // チャネル0に機能設定
    (GPIOTE_CONFIG_MODE_Task << GPIOTE_CONFIG_MODE_Pos) |            // タスクモード
    (ulPin << GPIOTE_CONFIG_PSEL_Pos) |                              // ピン番号設定
    (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Toggle << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos) |  // 動作指定:トグル
    (GPIOTE_CONFIG_OUTINIT_Low << GPIOTE_CONFIG_OUTINIT_Pos);        // ピン出力初期値
  NRF_GPIOTE->POWER = 1;                                             // GPIOTE有効
    
  //タイマ設定
  NRF_TIMER2->TASKS_STOP = 1;                          // タイマストップ
  NRF_TIMER2->TASKS_CLEAR = 1;                         // カウンタクリア
  NRF_TIMER2->MODE = TIMER_MODE_MODE_Timer;            // モード設定:タイマモード
  NRF_TIMER2->PRESCALER   = 8;                         // プリスケーラ設定:128分周(125KHz)
  NRF_TIMER2->BITMODE = TIMER_BITMODE_BITMODE_16Bit;   // カウンタ長設定:16ビット長指定
  NRF_TIMER2->CC[0] = 62500/2;                         // コンパレータ0の設定:0.5秒周期

/*
  NRF_TIMER2->INTENSET =                               // 割り込み設定:コンパレータ0と比較
      (TIMER_INTENSET_COMPARE0_Enabled << TIMER_INTENSET_COMPARE0_Pos);
*/

  NRF_TIMER2->SHORTS =                                 // ショートカット設定:クリアタスク指定
      (TIMER_SHORTS_COMPARE0_CLEAR_Enabled << TIMER_SHORTS_COMPARE0_CLEAR_Pos);

/*
  // タイマ割り込み設定
  NVIC_SetPriority(TIMER2_IRQn, 3);   // 割り込み優先度設定
  NVIC_ClearPendingIRQ(TIMER2_IRQn);  // 保留割り込みクリア
  NVIC_EnableIRQ(TIMER2_IRQn);        // 割り込み許可
*/  

  // PPIの設定(チャネル0を利用)
  //   TIMER2 コンパレータ0一致イベント と GPIOTE(ch0)LEDピン・トグルタスク を結び付ける
  NRF_PPI->CH[0].TEP  = (uint32_t)&NRF_GPIOTE->TASKS_OUT[0];       // PPI.ch0 にLEDピン・トグルタスク設定
  NRF_PPI->CH[0].EEP  = (uint32_t)&NRF_TIMER2->EVENTS_COMPARE[0];  // PPI ch0 にコンパレータ0一致イベント設定  
  NRF_PPI->CHENSET   |= PPI_CHENSET_CH0_Enabled;                   // PPI ch0 有効

  NRF_TIMER2->TASKS_START = 1;   // タイマスタート
  
}

void loop(){
    __SEV();
    __WFE();
    __WFE();
}


前回からの修正は、
・ 割り込み関数 TIMER2_IRQHandler(void) のコメントアウト
・ タイマー割り込み設定、割り込み関数登録のコメントアウト
・ PPI設定の追加
を行っています。

PPIの設定は簡単です(下記3行で設定)。
  // PPIの設定(チャネル0を利用)
  //   TIMER2 コンパレータ0一致イベント と GPIOTE(ch0)LEDピン・トグルタスク を結び付ける
  NRF_PPI->CH[0].TEP  = (uint32_t)&NRF_GPIOTE->TASKS_OUT[0];       // PPI.ch0 にLEDピン・トグルタスク設定
  NRF_PPI->CH[0].EEP  = (uint32_t)&NRF_TIMER2->EVENTS_COMPARE[0];  // PPI ch0 にコンパレータ0一致イベント設定  
  NRF_PPI->CHENSET   |= PPI_CHENSET_CH0_Enabled;                   // PPI ch0 有効

PPIのチャネル0~15のうち、今回はチャネル0を利用しています。
CH[0].TEPにタスク、CH[0].EEPにイベントのレジスタのアドレスを登録しています。
これにより、タスクとイベントを結び付けることが出来ます。

タイマーのカウンターが指定した値になったら、指定したタスクを実行します。

PPIは、周辺機器の様々なイベント(状態変化)発生のタイミングで、指定したタスクを
実行することが出来る機構です。

micro:bitに採用されているMCU: Nordic nRF51822 ARM Cortex-M0 は、
ハードウェアによる直接PWMを生成する機能は無いのですが
PPIを使うことで、同様のことを行うことが出来ます(たぶん)。
(PWMのHIGH期間、LOW期間の調整はコンパレータを2つ用いて出来ると思います)

2018年1月10日 (水)

micro:bit用Arduino環境にてrtcの精度が悪い - その対策

micro:bit をArduino環境で利用しています。
時計を実装したいと思い、mbed用の下記のライブラリを参考にしてやってみました。

参考にしたサイト
・Francis Schumacher /  nrf51_rtc
https://os.mbed.com/users/fxschumacher/code/nrf51_rtc/
・Francis Schumacher /  nRF51_rtc_example
https://os.mbed.com/users/fxschumacher/code/nRF51_rtc_example/file/c1f06d0a5e11/main.cpp/

一見、ちゃんと動作していると思いつつ、放置すると徐々に時間が進んでしまいます。
誤差を測定すると私のmicro:bitでは5%も速く時間を刻みます。
(誤差はmicro:bitの個体ごとに異なると思います)

Photo

原因を調べるとArduinoのrtc(リアルタイムクロック)に供給されているクロックソース
LFCLKSRC32.768 kHz RC oscillatorに設定されていました。

micros()、millis()、delay()ではrtc1が利用されており、これらも5%進んでしまいます。
このズレは、micros()、millis()、delay()でパルス幅の生成や測定を行っている場合には
影響を受けるかもしれません。

改善方法として、LFCLKSRCに指定するクロックソースを
16MHz crystal oscillatorをベースにしている LFCLK synthesizerに設定します。
RCオシレータよりクリスタル・オシレータの方が当然精度が良いですね。

具体的には、setup()の頭でLFCLKSRCのクロックソースを次のように設定します。

void setup() {
  NRF_CLOCK->TASKS_LFCLKSTOP = 1;
  NRF_CLOCK->LFCLKSRC = 
    (uint32_t)((CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Synth << CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Pos) &
    CLOCK_LFCLKSRC_SRC_Msk);
  NRF_CLOCK->TASKS_LFCLKSTART = 1;
   ・・・・

実際に試したところ、当初の5%よりもかなり改善されました。
一晩放置して誤差を調べてみます。

別の方法として、コンパイルオプション -DUSE_LFSYNTを付けることでも対応出来ます。
Arduinoのローカル設定ファイル platform.local.txtを
AppData\Local\Arduino15\packages\sandeepmistry\hardware\nRF5\0.4.0\に作成して
  compiler.c.extra_flags=-DUSE_LFSYNT
  compiler.cpp.extra_flags=-DUSE_LFSYNT

を定義で対応でいけると思います。

2018/01/11 追記


改善を施した場合の誤差は0.6%でした。
24時間で8分ずれます。思ったほど精度が改善できませんでしたが、
まあ、効果はあるのでこれで良しとします。