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Knight Riderスケッチ

 
　マイコンでLEDを利用するとき、「Hello World!」に
　相当する定番テストプログラムを、自分の中では
　Knight Riderにしています。

　LEDを横一列に並べて（LED列）、左右に
　光の位置を変化させるのが、Knight2000
　（車に搭載されたAI）の特徴です。



　間隔をおいて、LED列にビットパターンを送ってやれば
　車のフロントグリルに並べたランプと同じ動作を実現
　できます。

　配列を用意して、その配列に値を格納しておきます。
　配列から値を取り出し、LED列に出力してみれば
　Knight Riderを実現できます。

　Arduinoに使われているAVRは、ATmega168なので
　ポートB、C、DのどれかをすべてLEDに接続して
　次のようにビットパターンを送ってやれば
　Knight2000のフロントグリルのランプのように
　光らせることが可能です。

  000000
　　↓
  100001
　　↓
  010010
　　↓
  001100
　　↓
  010010
　　↓
  100001



　loopの中のシーケンスは単純で、以下とします。

    

  1. 状態変数を利用し配列から値を取出す

  2. 値をLEDに出力

  3. 状態変数更新

  4. ディレイ

  5. １に戻る


　これらの内容を踏まえて、スケッチを作成します。

#define INTERV 200
#define LAST   6

/* variables */
byte bit_pat[LAST];
word xinterval ;
byte state ;
byte tmp ;

void setup()
{
  /* all bit output */
  DDRB = 0xff ;
  /* set interval */
  xinterval = INTERV ;
  /* set bit pattern */
  *(bit_pat+0) = ~0x00 ; /* 000_000 */
  *(bit_pat+1) = ~0x21 ; /* 100_001 */
  *(bit_pat+2) = ~0x12 ; /* 010_010 */
  *(bit_pat+3) = ~0x0c ; /* 001_100 */
  *(bit_pat+4) = ~0x12 ; /* 010_010 */
  *(bit_pat+5) = ~0x21 ; /* 100_001 */
  /* set state */
  state = 0 ;
}

void loop()
{
  /* impress */
  tmp = *(bit_pat+state) ;
  PORTB = tmp ;
  /* increment */
  state++ ;
  if ( state == LAST ) { state = 0 ; }
  /* delay */
  delay(xinterval);
}

　ポートBの６ビットをまとめて利用するため
　用意されているDDRB、PORTBを使いました。

　ブレッドボードにLEDを接続するとすれば
　以下のようになります。



　配列を利用せずに、ステートマシンで扱う場合は
　次のように、出力メモリに状態に対応した値を
　格納して対応します。

  switch ( state ) {
    case  0 : dport = ~0x84 ; break ;
    case  1 : dport = ~0x28 ; break ;
    case  2 : dport = ~0x30 ; break ;
    case  3 : dport = ~0x28 ; break ;
    default : dport = 0xff  ; break ;
  }

　チルダー(~)は、論理値反転で利用します。
　負論理でLEDの点灯を扱います。

　シリアルで点滅処理を制御できるように
　しておくと、ミスが減るので、コマンド
　インタプリタを用意します。

　コマンドインタプリタは、コマンドを英小文字
　１文字に対応させて、次のように定義します。

  if ( Serial.available() >  0 ) {
    /* get command */
    cmd = Serial.read() ;
    /* judge */
    if ( cmd == '?' ) { show_help() ; }
    if ( cmd == 'e' ) { flag = ON   ; }
    if ( cmd == 'd' ) { flag = OFF  ; }
  }

　フラグを使い、ONで点滅させ、OFFで全LEDを
　消灯とすれば、出力メモリの値をフラグ値で
　変更すればよいでしょう。

  if ( flag == OFF ) { dport = MASKFF ; }

　まとめると、次のスケッチになります。

#define OFF 0
#define ON  OFF+1

#define INTERV 200
#define MASKFF 0xff
#define LAST   4

/* variables */
word xinterval ;
byte state ;
byte dport ;
byte cmd ;
byte flag ;

void show_help()
{
  Serial.println("? help");
  Serial.println("e enable blink");
  Serial.println("d disable blink");
}

void setup()
{
  /* start */
  Serial.begin(9600);
  /* initialize port direction */
  DDRD = 0xfe ;
  /* set interval */
  xinterval = INTERV ;
  /* set state */
  state = 0 ;
  /* clear flag */
  flag = OFF ;
}

void loop()
{
  /* command interpreter */
  if ( Serial.available() >  0 ) {
    /* get command */
    cmd = Serial.read() ;
    /* judge */
    if ( cmd == '?' ) { show_help() ; }
    if ( cmd == 'e' ) { flag = ON   ; }
    if ( cmd == 'd' ) { flag = OFF  ; }
  }
  /* state machine */
  {
    switch ( state ) {
      case  0 : dport = ~0x84 ; break ;
      case  1 : dport = ~0x28 ; break ;
      case  2 : dport = ~0x30 ; break ;
      case  3 : dport = ~0x28 ; break ;
      default : dport = 0xff  ; break ;
    }
    /* judge */
    if ( flag == OFF ) { dport = MASKFF ; }
    /* impress */
    PORTD = dport ;
    /* update state */
    state++ ;
    if ( state == LAST ) { state = 0 ; }
  }
  /* delay */
  delay(xinterval);
}

　ブレッドボードにLEDを接続すると以下。
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