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スキャナ制御ファームウエア

 
　回路図を作成したので、ライントレースロボットで使う
　スキャナ制御用ファームウエアを設計します。

　このファームウエアは、1,024回、データを入力して
　リニアイメージセンサが出力する論理値を記憶して
　出力します。

　論理値出力Voutは、φ1の立ち上がりエッジでと規定されています。
　Enable信号がＨのときに、Voutを記憶します。

　スキャナからは、2,094個の論理値が出力されますが、半分の
　1,047個を捕捉します。この1,047のうち、最初の16と最後の7
　ビットは不要なので、これらを除いた1,024個の情報を扱います。
　128の整数倍の位置にある論理値を８個結合し、センサーデータ
　にします。

　有効なVoutが出力されていることは、EnableがＨのときなので
　シフトレジスタで、Ｌ→Ｈをとらえて、シーケンサを動かします。



　0〜1024回目の処理を考えます。
　データ入力を、次のシーケンスで実行します。

    

  1. SHの立ち上がりエッジ補足しカウンタイネーブル

  2. φ1の立ち上がりエッジでセンサーデータ入力

  3. 指定されたカウンタ値でEnableがHならば、シフトレジスタにデータ入力

  4. カウンタの値が1024ならば、８ビットセンサーデータを出力

  5. １にもどる


　φ1の立ち上がりエッジ補足は、シフトレジスタを利用します。

　利用するマイコンは、ATtiny2313を選びました。

　SHの立ち上がりエッジ捕捉で、内部カウンタをイネーブル
　φ1の立ち上がりエッジ捕足で、データ入力トリガー生成

　として対応します。

　８ビットのシフトレジスタに、入力データを入れるかは
　Enableの論理値で決定します。

　無限ループの中で、次の処理を実行します。

　ソースコードにまとめます。
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

typedef unsigned char  UBYTE ;
typedef unsigned short UWORD ;

#define OFF 0
#define ON  OFF+1

#define SH_BIT     2
#define CLKA_BIT   3
#define ENABLE_BIT 5

volatile UWORD scnt ;
volatile UBYTE shsft ;
volatile UBYTE clockasft ;

volatile UBYTE sensor ;
volatile UBYTE tmp ;
volatile UBYTE sdata ;

#define NO  0
#define YES NO+1

#define MASK01 0x01
#define MASK03 0x03

#define LAST 1050
 
/*--------------------------------*/
/* Insert user functions protoype */
/*--------------------------------*/
void  user_initialize(void);

/*------*/
/* main */
/*------*/
int main(void)
{
  /* initialize port and variables */
  user_initialize();
  /* endless loop */
  while ( ON ) {
    /* get signals */
    tmp = PIND ;
    /* shift */
    shsft     <<= 1 ;
    clockasft <<= 1 ;
    /* mask */
    shsft     &= MASK03 ;
    clockasft &= MASK03 ;
    /* store */
    if ( tmp & (1 << SH_BIT)   ) { shsft |= ON ; }
    if ( tmp & (1 << CLKA_BIT) ) { clockasft |= ON ; }
    /* judge SH rising edge */
    if ( shsft == 0x01 ) { 
      scnt   = 0 ; 
      sensor = 0 ;
    }
    /* judge CLOCKA rising edge */
    if ( clockasft == MASK01 ) {
      scnt++ ;
      if ( scnt == LAST ) { scnt = 0 ; }
    }
    /* get data */
    sdata = 0 ;
    if ( tmp & 0x30 ) { sdata |= ON ; }
    /* store */
    if ( tmp & (1 << ENABLE_BIT) ) {
      switch ( scnt ) {
        case  79 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 207 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 335 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 463 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 591 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 719 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 847 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        case 975 : sensor <<= 1 ; sensor |= sdata ; break ;
        default  : break ;
      }
    }
    /* impress */
    if ( scnt == 1000 ) { PORTB = sensor ; }
  }
  /* dummy */
  return 0 ;
}

/*-----------------------*/
/* Insert user functions */
/*-----------------------*/
void user_initialize(void)
{
  /* PORT B */
  PORTB = 0b00000000 ; /* 00000000 */
  DDRB  = 0b11111111 ; /* oooooooo */
  /* PORT D */
  PORTD = 0b00001100 ; /* 00000000 */
  DDRD  = 0b10000011 ; /* oiiiiioo */
  /* clear */
  scnt      = 0 ;
  shsft     = 0 ;
  clockasft = 0 ;
  sensor    = 0 ;
}

　入力データの前後には、画素でないデータが存在しますが
　有効な1024画素の中から８画素を入手する方法を取ります。

　カウンタの値が128の奇数倍になるのは、カウンタの値が
　1024になるまでに、いくつあるのかは、AWKで計算しました。

{
  # calculate location
  result = $1 * $2 ;
  # set area center
  result = result + $3 ;
  # skip dummy data
  result = result + $4 ;
  # show
  printf("%s => %d \n",$0,result);
}

　元になるテキストファイルの内容は、以下。

0 128 64 15
1 128 64 15
2 128 64 15
3 128 64 15
4 128 64 15
5 128 64 15
6 128 64 15
7 128 64 15

　このスクリプトで、次のように８回分の処理が
　なされていることを確認できます。

0 128 64 15 => 79
1 128 64 15 => 207
2 128 64 15 => 335
3 128 64 15 => 463
4 128 64 15 => 591
5 128 64 15 => 719
6 128 64 15 => 847
7 128 64 15 => 975
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