目次 前 次

---

API設計

　MCR_VCマシンのファームウエアを設計する場合、ハードウエアを
　抽象化したカタチで使えるようにした方が楽です。

　C/C++で利用するとして、ハードウエアを抽象化するためAPI
　(Application Programming Interface)を定義します。

　３ブロックに分けて、APIを定義します。


モータ制御用API

　モータは、３種を使えるようにします。
　モータは以下の３種。

DC motor
Pulse motor
Servo motor

　各モータのAPIは、以下。

send_dc
send_pulse
send_servo

　DCモータの場合、どのピンからPWM波形を出力するかを指定し
　DUTY比を指定すればよいでしょう。パラメータは１種ですむ
　ように構造体変数で与えられるようにと考えました。

  typdef unsigned char UBYTE ;

  typdef struct {
    UBYTE xpin ;
    UBYTE xduty ;
  } DCPARAMP ;

　構造体変数として定義しておけば、パラメータ数が増えたとしても
　構造体の中にある変数を増やすだけで対応できます。

　構造体変数としておけば、パルス、サーボのどちらでも対応可能に
　なるだろうと判断。

　サーボモータの場合、角度を制御するので、角度にするのか
　パルス幅の値を処理するのかを指定できるようにします。

  typdef struct {
    UBYTE xformat ;
    UBYTE xvalue ;
  } SERVOP ;

　サーボモータの場合、角度とパルス幅の関係を変換してやらないと
　制御できないので、変換式を定義してテストします。

　角度を０から１８０として、パルス幅のカウント値が１００から２００に
　なるよう、計算式を算出。

　定義域が０から１８０で、値域が１００から２００なので
　傾きを求め、１次式に。

　  傾き => (200-100)/(180-0) = 100 / 180 = 5 / 9

　  始点 => (0,100)

　  変換式 => y-100 = (5/9)(x-0) => y = (900-5x)/9

　スクリプト言語のPythonを利用して、変換が正しいのかを
　実際に計算して確認。スクリプトは以下。

ee = range(0,181)

for x in ee :
  y = (900 + 5 * x) / 9
  print y,"<-",x

　APIを使う場合、次の変換を入れれば充分でしょう。

  yvalue = xvalue ;
  if ( xformat ) {
    yvalue = (900 - 5 * xvalue) / 9 ;
  }

　パルスモータの場合、パルス数と回転方向を指定するだけに。
　パルスモータでは脱調しないように、利用するパルスの周波数も指定
　できるようにします。

  typdef unsigned short UWORD ;

  typdef struct {
    UBYTE xdirection ;
    UWORD xcount ;
    UBYTE xfrq ;
  } PULSEP ;

　パルスモータの場合、２相励磁であればビットパターンの
　組み合わせで、回転方向が決まります。

　  正転 => 9 -> 3 -> 6 -> C

　  逆転 => 9 -> 6 -> 3 -> C

　xdirectionを利用して、出力ビットパターンを決めていきます。

  *(msg+0) = 0x09 ;
  *(msg+1) = 0x03 ;
  *(msg+2) = 0x06 ;
  *(msg+3) = 0x0c ;
  if ( xdirection ) {
    *(msg+2) = 0x03 ;
    *(msg+1) = 0x06 ;
  }
  /* impress */
  for ( i = 0 ; i < xcount ; i++ ) {
    j = i % 4 ;
    PORT = *(msg+j);
  }

　パラメータを受け取ってから、ハードウエアをどう動かすのかは
　利用するマイコン、デジタル回路で千差万別になります。


センサー用API

　センサーは、３種を使えるようにAPIを定義します。

Reflector
Game Boy Camera
Bar Code Scanner

　Reflectorは、密着タイプの路面センサーに使います。
　返値は、最大８ビットのゼロあるいは自然数に。

　移動に必要な情報は、少ない方が制御を単純にできるので
　どのセンサーでも、返す値を同じにします。

　文字列で扱えるように、マクロ定義。

#define ALL_BLACK   0
#define ALL_WHITE   1
#define LEFT_WHITE  2
#define RIGHT_WHITE 3
#define CENTER      4
#define TINY_RIGHT  5
#define RIGHT       6
#define BIG_RIGHT   7
#define TINY_LEFT   8
#define LEFT        9
#define BIG_LEFT    10
#define BOTH_WHITE  11
#define ILLEAGAL    12

　どのセンサーを利用しても、関数get_sensor()で済ませます。


その他のAPI

　モータ、センサー以外で必要になるAPIを考えます。

　時間待ちが必要となれば、ｍｓ単位の処理を用意すれば充分でしょう。
　パラメータは１から６５５３７と16ビットで扱える範囲に。
　delay_ms(xcnt)でxcntを１から６５５３７とします。
　システムタイマーがあれば、次のような構造で実現できます。

  void delay_ms(UWORD xcnt)
  {
    ULONG target ;
    /* calculate */
    target = xtim + xcnt ;
    /* watch */
    while ( target > xtim ) ;
  }

　スタートゲートセンサーを使うのならget_startをAPIを用意。
　スイッチスタートも認められているので、スイッチとセンサーの
　２つのAPIを用意し、次のように処理します。

  UBYTE get_start()
  {
    UBYTE result ;
    /* default */
    result = 0 ;
    /* get start switch */
    result |= get_start_sw();
    result <<= 1;
    /* get start sensor */
    result |= get_start_sensor();

    return result ;
  }

　ハードウエアに密着した最下層の関数
    get_start_sw()
    get_start_sensor();
　を使い、開閉の状態を２ビットにまとめます。

　スタートスイッチの場合、押されていれば１を返し
　センサーの場合、ゲートが開いていれば１を返すと
　仕様を決めて対応。

　単純な数値では、わかりにくいのでマクロ定義した
　文字列を利用。

#define CLOSED 0
#define OPENED CLOSED+1

---

目次 前 次