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センサー処理

 
　Forthインタプリタ基板で、外界の状態をセンサーから
　入力するには、２つ方式があります。

　デジタル入力の場合、ピン数の物理的制約から最大８ビット
　程度が妥当でしょう。

　アナログ入力では、A/D変換器を使うので、用意されている
　チャネル数だけとなります。

　センサーからの入力数を増やすことを考えてみます。

　デジタルでは、１ビット入力でマルチプレクサで切替える
　方法があります。次のようなICを外付けすれば、４ビット
　で、８ビットのデジタル入力が可能になります。



　この回路では、３ビット出力、１ビット入力になりますが
　デフォルトでGPIOに指定されているポートの入出力を設定
　した後に、セレクト出力とビット入力をすれば充分。

\ SFR
$50008000 constant GPIO0_DDR
$50003FFC constant GPIO0_DR

\ set data direction
$380 GPIO0_DDR ! \ P0.7 - P0.9 outputs , others inputs

\ define word
: get_v
  7 lshift GPIO0_DR bis!     \ send selector signal
  GPIO0_DR @ 64 and 6 rshift \ get target bit and shift
  1 and hex .                \ mask and show
;

: GET.S 8 0 do i get_v loop ;

　ポート０の７から９ビットを出力、６ビット目を入力に設定。
　その後、ワードを定義して、指定したピンの論理値を取得し
　表示。

　ビット位置をハードウエアに合わせるために、左、右の
　論理シフトを利用して対応。

　テストするために、選択信号を０から７にしてワードを
　呼び出しています。インタプリタでの操作でハードウエア
　を動かせます。

　マルチプレクサだけでは、時間差でセンサー出力が変化して
　しまうので、ラッチとマルチプレクサを１パッケージとした
　ICを利用すればよいでしょう。




　センサー情報を入力したいタイミングで、nLOADで記憶させます。
　さらに、 shift clock を使い、１ビットずつ datum から入力と
　すれば、最大８ビットの入力が可能。

　Forthのスクリプトでは、以下。

\ SFR
$50018000 constant GPIO1_DDR
$50013FFC constant GPIO1_DR

\ set data direction
$300 GPIO1_DDR ! \ P1.9 and P1.8 outputs , others inputs

\ define word
: get_sensor
  \ lacth 8 bits
  1 8 lshift GPIO0_DR bis! \ H
  1 8 lshift GPIO0_DR bic! \ L
  1 8 lshift GPIO0_DR bis! \ H
  \ clear
  0 TMP !
  \ get 8 bits
  8 0 do i 
    7 - abs \ calculate 7-i
    GPIO0_DR @ 16 and 4 rshift \ get datum ans shift to LSB
    swap lshift TMP or TMP !   \ store result to variable
    \ send shift clock
    1 9 lshift GPIO0_DR bis!
    1 9 lshift GPIO0_DR bic!
  loop
  TMP @ hex .
;

get_sensor

　ポート１の０ビットを入力、他のビットを出力に設定しておきます。
　ワードで、74HC165を制御するコードをまとめています。

　アナログ入力で、A/D変換器を使う場合、次の回路で
　該当信号が印加されたか否かを検出できます。




　A/D変換器が使えるピンを、図面から拾います。



　PIO01_11を利用して、変換値を入力するなら
　Forthコードは、以下。

$40048080 constant SYSAHBCLKCTRL
$40048238 constant PDRUNCFG
$40044074 constant IOCON_PIO0_11

$4001C000 constant AD0CR
$4001C004 constant AD0GDR

: analog_init
  1 13 lshift SYSAHBCLKCTRL bis! \ Enable Clock for ADC
  1  4 lshift PDRUNCFG bic!      \ Clear Power-down for ADC
  $42 IOCON_PIO0_11 !            \ Select Analog input mode for P0.1
;

: analogRead ( -- measurement )
  1  0 lshift    \ select AD0
 11  8 lshift or \ CLKDIV = 12 --> 12 Mhz / 12 = 1 MHz when SYSTEM_CLOCK 12MHz
  0 16 lshift or \ Burst off
  0 17 lshift or \ 11 clock cycles - 10 Bit accuraccy
  1 24 lshift or \ Start conversion now.
  AD0CR !
  \ wait for DONE=1
  begin 1 31 lshift AD0GDR bit@ until
  \ shift 
  AD0GDR @ 6 rshift $3FF and
;

: analogScan ( -- )
  analog_init
  \
  begin
    analogRead u. cr
  key? until
;

　LPC1114では、１ピンに複数の機能を割り当てしている
　関係上、A/D変換器に対してのクロックと電力供給の他
　A/D変換器で利用すると指定が必要です。

　Forthの組込みワードに、「begin ... flag until」がある
　ので、特定レジスタの指定ビットの変化をモニタしてコード
　を簡潔に記述できます。

　flagは、０でFalse（偽）であり、それ以外の値はTrue（真）と
　みなします。
　Trueの値として、−１が使われることが多いです。

　「begin ... flag until」では、flagが０になれば、その
　反復を終了します。

　センサーの値をリードして、入力論理値でのウエイトを作る
　場合は、次のコードでよいでしょう。

\ SFR
$50018000 constant GPIO1_DDR
$50013FFC constant GPIO1_DR

\ set data direction
$01C GPIO1_DDR ! \ P1.2 - P1.4 outputs , others inputs

\ wait PIO1_9 = '1'
: swait begin PIO1_DR @ 9 rshift 1 and 1 xor until ;

　レジスタの内包値を、シフトを使って取得し、論理積で
　マスクするのが、メモリマップドI/Oでモジュールを扱う
　場合の定石になります。
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