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動作テスト(Forth)

 
　Arduinoと同じ基板を利用して、Forthインタプリタを
　動かせます。

　Forthインタプリタに、AmForthを使うことにします。
　仕様は、次のように決めました。

　ポートＢにモータドライバICのSN754410NEをつけ
　ポートＣに路面センサーの出力が接続されている
　という条件を設定。

　ポートＢのビット割当ては、以下。

　PB5 (output)LED
　PB4 (input) MODE
　PB3 (input) TRG
　PB2 (output)XEN
　PB1 (output)left_motor
　PB0 (output)right_motor

　MODEは、テストモード（１）か走行モード（０）とします。
　TRGは、スタートトリガの入力。
　XENは、モータドライバICのイネーブルで利用。

　スタートトリガは、マシン後方にあるスイッチと連動です。



　ポートＢを、操作できるようにするための設定は、以下。

$00 PORTB c!{enter}
$E7　DDRB c!{enter}

　ポートＣは、次のようにセンサー値を
　入力できるようにします。

  PC5 (input)
  PC4 (input)
  PC3 (input)
  PC2 (input) sensor_2
  PC1 (input) sensor_1
  PC0 (input) sensor_0

　ポートＣを、操作できるようにするための設定は、以下。

$FF PORTC c!{enter}
$00　DDRC c!{enter}

　ポートＣは、内蔵プルアップ抵抗をもつので
　プルアップするためにPORTCに値を書き込んで
　います。

　I/Oの初期化をまとめて、ワードにします。

: INITIO $00 PORTB c! $E7 DDRB c! $FF PORTC c! $00 DDRC c! ;

　路面センサーから情報を取得するには
　ポートＣの値を読み込んで、３ビット
　にすればよいので、次のワードでよい
　でしょう。

: GETS PINC @ $07 AND ;

　路面センサーの情報は、スタックに入っているので
　この情報を利用し、モータドライバICへと論理値を
　出力することにします。

　モータドライバICとの接続は、以下。



　モータを回すときには、ポートＢの３ビットを
　操作すればよいのでモータを動かす専用ワード
　を定義します。

: PMOT PORTB C@ $FC AND OR 4 OR PORTB C! ;

　PORTBの値を一度スタックに入れてから、下位３ビット
　を０にして、指定論理値で２ビット確定します。
　最後にXENに相当するビットをセットしてからPORTBに
　書き出し終了。

　使うときには、次のように１、２、３のいずれかを
　与えます。

1 PMOT{enter}
2 PMOT{enter}
3 PMOT{enter}

　１は左回転、２は右回転、３は直進。

　スタックには、１、２、３のいずれかが
　入っているので、その値をPORTBの下位
　２ビットにします。



　路面センサーの情報とモータ制御に使う
　数値の対応をまとめると、以下。

0(？？？？？)　直進　　3 PMOT{enter}
1(右はみだし)　左回転　2 PMOT{enter}
2(？？？？？)　直進　　3 PMOT{enter}
3(？？？？？)　直進　　3 PMOT{enter}
4(左はみだし)　右回転　1 PMOT{enter}
5(？？？？？)　直進　　3 PMOT{enter}
6(？？？？？)　直進　　3 PMOT{enter}
7(？？？？？)　直進　　3 PMOT{enter}

　右と左の回転をするために、スタック上の値を
　判定して、ワードPMOTに値を渡せばよいと判断
　して、専用ワードを定義します。

: S1 1 = IF 2 PMOT THEN ;
: S4 4 = IF 1 PMOT THEN ;
: N14 DUP 1 <> SWAP 4 <> AND ;
: NS14 N14 IF 3 PMOT THEN ;

　ワードN14は、スタックに入っている値が１、４の
　どちらでもないときに、０でない値を返します。

　スタックでは、どんなことが起きているのかは
　紙にスタックに入っている値の変化をトレース
　してみれば、わかります。

     (3)
DUP  (3 3)
1    (3 3 1)
<>   (3 1)
SWAP (1 3)
4    (1 3 4)
<>   (1 1)
AND  (1)

　ワードN14は、論理値をスタックに返すので
　ワードNS14は、スタックに１、４でない値が
　入っていれば、判定結果に０でない値を置く
　ことになります。

　これらのワードを利用して、路面センサーからの
　情報を使ってモータを動かすには、次のように
　すればよいはず。

GETS dup dup S1 S4 NS14{enter}

　ワードGETSで、スタックに５が入ったとして
　どんな動作になるのかをトレースしてみます。

     (5)
DUP  (5 5)
DUP  (5 5 5)
S1   (5 5)
S4   (5)
NS14 ()

　スタック操作では、何も発生しませんが副作用で
　モータドライバICに対して、信号が出力されます。

　モータを少しの間、回転させて置かないと移動
　できないので、テストにはソフトウエアの遅延
　を入れて対応します。

: XWAIT 255 0 do i . loop ;

　０から２５５の整数を表示するだけですが
　これで無駄時間を稼げます。

　路面センサーから情報を取得して、移動するには
　次のようにワードを並べるだけになります。

: XMOVE GETS dup dup S1 S4 NS14 XWAIT ;

　ここまで操作ができれば、使うワードとしてのテストは完了。

　AmFORTHは、プログラムメモリの中にワードを埋め込む
　ので、試行錯誤してワードを動かすときには不向き。
　WIN32FORTHを利用して、PC上での動作を確認していきます。

　配列を利用して、センサーからのデータが得られたとき
　定義したワードが規定通りに動いているのかを確認。

　ワードcreateを使って、センサーデータを用意します。
　16バイトのデータを用意して、値を格納後、表示して
　みると、以下。



　センサー値を取得して、移動に使うワードに渡して
　どうなるのかをテストしてみます。



　センサー値が１か４のとき、対応した回転をして
　それ以外では、直進することがわかります。

　配列にセンサー値を格納しておけば、マシンが
　なくても、制御信号が正しく与えられているか
　を、確認できます。

　10進数での表示が、わかりにくいときには、２進数
　で表示してみるとよいでしょう。

　２桁→４桁→８桁とワード処理を連ねます。



　２進数の４桁表示で、どうなるのかを調べます。
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