Interface 2015年4月号 第1部 第5章および第6章のプログラム
Information
FilterTest - Interface 2015年4月号 第1部 第5章 第6章 のソフトウェア
Program for Section 5 and 6 in April 2015 issue of Interface
(Japanese electronics magazine)
概要
このプログラムは、
- ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、ノッチフィルタ
を行うFilterTestクラスと、波形をUSBシリアル通信でホストへ送信するmain関数で構成されています。
FilterTest.h, FilterTest.cpp
- A-Dサンプリング - 1 kSPS
- ハイパスフィルタ(遮断周波数 0.5 Hz、1次バターワース)
- ローパスフィルタ(遮断周波数 30 Hz、2次バターワース)
- ノッチフィルタ(中心周波数 50 Hz、2次)
main.cpp
- データ送信レート - 1 kSPS
- FilterTestクラスのインスタンスを生成
- 処理開始メソッドを実行
- メインループ - ポーリングにより、サンプリング、フィルタ処理完了フラグがセットされたら、
USBシリアル通信経由で、ホストへ送信する
シリアル通信フォーマット
(※)誌面ではパケットサイズ 64 byteとなっていますが、
64 byteでは、PCのUSBドライバが 4096 byteまで保持し、波形が滑らかに描画できないため、
Ver.1.0.2で、32 byteに変更しています。
- 34byte固定長パケット方式
- 波形データパケット1種類
波形データパケット | |
0x00 | パケットヘッダ(固定値0xAA) |
0x01 | データ種別ID(0x01: 波形データ) |
0x02 | パケット番号(0 - 99繰り返し) |
0x03 | ペイロードサイズ(固定値30) |
0x04 - 0x21 | 波形データ(short, big endian) |
Description
This contains FilterTest class and main function.
FilterTest class:
- High pass filter, Low pass, Notch filter
Main function:
- Send waveform to host via USB serial class.
FilterTest.h, FilterTest.cpp
- A-D sampling - 1 kSPS
- High pass filter - Cut off frequency 0.5 Hz, first order butterworth
- Low pass filter - Cut off frequency 30 Hz, second order butterworth
- Notch filter - Center frequency 50 Hz, second order
main.cpp
- Data sending rate - 1 kSPS
- Executing start procedure method
- Main loop - sending waveform data via USB serial interface when detecting ready flag.
Packet format for USB serial interface
- Packet size: 34 bytes(fixed)
- One type of packet waveform packet
Waveform packet | |
0x00 | Packet header (0xAA (fixed)) |
0x01 | Data type ID (0x01: Waveform ID) |
0x02 | Packet number (0 - 99) |
0x03 | Payload size (30 (fixed)) |
0x04 - 0x21 | Waveform data (short, big endian) |
main.cpp
- Committer:
- t_tatsuoka
- Date:
- 2015-07-30
- Revision:
- 2:c9471599e9eb
- Parent:
- 1:4172c4324c2d
File content as of revision 2:c9471599e9eb:
/** * @file Main.cpp * @brief Send 1ch waveform data to PC via USB serial * @date 2015.02.22 * @version 1.0.2 */ #include "mbed.h" #include "USBSerial.h" #include "FilterTest.h" #define ON (1) #define OFF (0) #define LED_ON (0) #define LED_OFF (1) #define BYTE_MASK (0xFF) #define INT16_MAX (32767) #define INT16_MIN (-32768) #define SAMPLING_RATE (0.001) /* A/D sampling rate (1ms) */ #define PACKET_HEADER (0xAA) #define WAVEFORM_ID (0x01) #define PACKET_SIZE (34) #define DATA_NUM (30) #define BUF_NUM (2) #define CNTR_SIZE (100) /* [ Packet format ] */ /* ---------------- */ /* 0x00 | Header byte | Fixed value (PACKET_HEADER:0xAA) */ /* 0x01 | Data type | ID value (0x01:Waveform) */ /* 0x02 | Packet counter | Count value (0to99 < CNTR_SIZE:100) */ /* 0x03 | Payload size | Fixed value (DATA_NUM:30) */ /* 0x04 | Data0 (MSBside)| Short type (signed, big endian) */ /* ... | ... | */ /* 0x21 | Data29(LSBside)| */ /* ---------------- */ Ticker sampling; /* Interval timer for A/D sampling */ AnalogIn wave_in(p20); /* A/D port */ USBSerial serial; FilterTest filter; DigitalIn hpf_on(p28); /* Hiph pass filter */ DigitalIn lpf_on(p27); /* Low pass filter */ DigitalIn brf_on(p26); /* Notch (Band reject) filter */ /* [ DIP switch ] */ /* TG-LPC11U35-501 +3.3V */ /* | CN1 CN2 | --- */ /* | mbed BD | | */ /* | 13 | p28 -/ -+ Hiph pass filter */ /* | 14 | p27 -/ -+ Low pass filter */ /* | 15 | p26 -/ -+ Notch filter */ /* | | */ /* pull-down is default as below. */ /* http://developer.mbed.org/handbook/DigitalIn */ /* It says "By default, the DigitalIn is setup */ /* with an internal pull-down resistor." */ /* Better to set the pins to pull-up mode and the */ /* switch connected to GND. */ DigitalOut dbg_pin1(p21); /* for debug */ DigitalOut dbg_pin2(p22); /* for debug */ DigitalOut dbg_led1(LED1); /* for debug */ DigitalOut dbg_led2(LED2); /* for debug */ int32_t idx, toggle, send_flag; uint8_t cntr; uint8_t buf[BUF_NUM][PACKET_SIZE]; /** Initialize buffer * @param tgl buffer toggle index * @param ctr packet counter */ void init_buf(int32_t tgl, uint8_t ctr) { int i; if(tgl>BUF_NUM) { return; } buf[tgl][0] = PACKET_HEADER; buf[tgl][1] = WAVEFORM_ID; buf[tgl][2] = ctr; /* Packet counter */ buf[tgl][3] = DATA_NUM; /* Payload size */ idx = 4; /* Start index of waveform */ for(i=4; i<PACKET_SIZE; i++) { /* Initialize array just in case */ buf[tgl][i] = 0; } } /** Interval timer for read A/D value */ void ad_sampling() { int32_t wav_temp; dbg_pin1 = ON; /* Calculation time for filter for debug */ dbg_led1 = hpf_on; /* High pass filter enable status for debug */ dbg_led2 = lpf_on; /* Low pass filter enable status for debug */ /* Read and filter data */ wav_temp = (int32_t)filter.calc( (double)(wave_in.read_u16() - INT16_MAX), hpf_on, lpf_on, brf_on ); wav_temp = (wav_temp > INT16_MAX) ? INT16_MAX : wav_temp; /* Clip ceiling */ wav_temp = (wav_temp < INT16_MIN) ? INT16_MIN : wav_temp; /* Clip floor */ buf[toggle][idx] = (uint8_t)((wav_temp >> 8 ) & BYTE_MASK); /* MSB side (big endian) */ idx++; buf[toggle][idx] = (uint8_t)(wav_temp & BYTE_MASK); /* LSB side */ idx++; dbg_pin1 = OFF; /* for debug */ /* Switch buffer */ if(idx >= PACKET_SIZE) { /* Counter reached */ toggle = !toggle; cntr = (cntr + 1 ) % CNTR_SIZE; init_buf(toggle, cntr); send_flag = ON; /* Set flag */ } } /** Send data packet * @param p_buf Data array * @param size Data length */ bool send_packet(uint8_t *p_buf, uint16_t size) { if(serial.writeable()) { dbg_pin2 = ON; /* for debug */ serial.writeBlock (p_buf, size); /* Send data via USB */ dbg_pin2 = OFF; /* for debug */ return true; } else { return false; } } /** Main function */ int main() { /* Initialization */ idx = 0; toggle = 0; cntr = 0; send_flag = 0; init_buf(toggle, cntr); init_buf(!toggle, cntr); dbg_pin1 = OFF; dbg_pin2 = OFF; dbg_led1 = LED_OFF; dbg_led2 = LED_OFF; /* Start interval timer */ sampling.attach(&ad_sampling, SAMPLING_RATE); /* Main loop */ while(1) { if(send_flag != OFF) { /* Send data */ send_packet(buf[!toggle], (uint16_t)PACKET_SIZE); /* Disable interrupt */ __disable_irq(); send_flag = OFF; /* Clear flag */ __enable_irq(); } } }