main.cpp

00001 /**************************
00002 For high-voltage switching circuit test
00003 2016 Sep. 2-
00004 Hiroyuki Kajimoto
00005 ***************************
00006 2020/08/02
00007 編集者：福田哲生
00008 変更点：
00009 以前のStandAlone_demoでは常にひげのジョリジョリ感を
00010 570Vで出し続けるプログラムであった。
00011 
00012 今回は３Dプリンタによるハードケースおよび、
00013 モバイルバッテリーと昇圧ケーブルによる
00014 ポータブル化がすすめられたため
00015 ハードケースに付属させたスイッチによって
00016 刺激を変更できるようにした。
00017 
00018 ハードケースをつけるとmbed本体LEDは見えないが
00019 電源スイッチオン(初期状態)で無灯火、刺激なし
00020 の状態から切り替えスイッチを1回押すごとに
00021 LED1点灯、sine波
00022 LED2点灯、ひげジョリジョリ
00023 LED3点灯、羊角ゴツゴツ
00024 LED4点灯、羊体モフモフ
00025 LED1,2点灯、犬サラモフ
00026 LED1,3点灯、炭酸シュワシュワ
00027 と、LED表示および刺激が遷移していく。
00028 
00029 なお赤い基板にあるp16の部分と3.3V,GNDをスイッチに配線し
00030 p16がHighになると切り換わるようにした。
00031 チャタリング対策に200msの待機時間を設けた。
00032 
00033 ***************************/
00034 
00035 #include "mbed.h"
00036 #include <stdio.h>
00037 #include <stdlib.h>
00038 
00039 DigitalOut SN74LV595_DIN(p14);
00040 DigitalOut SN74LV595_RCLK(p13);
00041 DigitalOut SN74LV595_CLR(p12);
00042 DigitalOut SN74LV595_CLK(p11);
00043 DigitalIn  SN74LV595_DOUT(p10); //Shift register output, so normally it is not connected.
00044 
00045 DigitalIn  Switch(p16);//スイッチ用ピン 
00046 
00047 //DAAD
00048 SPI spiDAAD(p5, p6, p7);     // mosi(master output slave input, miso(not connected), clock signal
00049 DigitalOut DA_sync(p8);        //chip select for AD5452
00050 DigitalOut AD_cs(p9);        //chip select for AD7276
00051 
00052 //Other I/O
00053 BusOut myleds(LED1, LED2, LED3, LED4);
00054 
00055 //LED1からLED4をled1からled4に割り当てる。
00056 DigitalOut led1(LED1);
00057 DigitalOut led2(LED2);
00058 DigitalOut led3(LED3);
00059 DigitalOut led4(LED4);
00060 
00061 
00062 // stimulation mode
00063 #define DA_TEST 0xFA //sinusoidal wave mode to test DA
00064 #define MIN_TIME_DIFF 200//チャタリング用待機時間
00065 
00066 const int ELECTRODE_NUM = 16;
00067 short stim_pattern[ELECTRODE_NUM] = { 0 };
00068 short impedance[ELECTRODE_NUM] = { 0 };
00069 
00070 Timer timer;
00071 Timer mytimer;
00072 
00073 bool AccessDeny = false;
00074 
00075 int i;
00076 int Freq = 100;//正弦波、ひげの周波数
00077 int trigger = 0;//三角波用トリガー
00078 double LowFreq = 0;
00079 int TIME = 0;//炭酸用
00080 
00081 int swflag = 0;//スイッチ用フラグ
00082 
00083 
00084 /******************************************************************************/
00085 /*
00086  SN74LV595 Data Transfer
00087  2 bits are required for 1 electrode.
00088  00 OPEN
00089  10 GND
00090  01 HIGH
00091  11 SHORT
00092  */
00093 /******************************************************************************/
00094 void SN74LV595FastScan(int usWhichPin)
00095 {
00096     int ii, pin;
00097     static int pos;
00098 
00099     SN74LV595_RCLK = 0;
00100     if (usWhichPin == 0) { //set 01（High)
00101         SN74LV595_DIN = 0;
00102         SN74LV595_CLK = 1;
00103         SN74LV595_CLK = 0;
00104         SN74LV595_DIN = 1;
00105         SN74LV595_CLK = 1;
00106         SN74LV595_CLK = 0;
00107         pos = 0;
00108     }
00109     else { 
00110         pin = usWhichPin - pos;
00111         for (ii = 0; ii < pin; ii++) {//set 10 (GND)
00112             SN74LV595_DIN = 1;
00113             SN74LV595_CLK = 1;
00114             SN74LV595_CLK = 0;
00115             SN74LV595_DIN = 0;
00116             SN74LV595_CLK = 1;
00117             SN74LV595_CLK = 0;
00118         }
00119         pos = usWhichPin;
00120     }
00121     //Load S/R
00122     SN74LV595_RCLK = 1;
00123     SN74LV595_RCLK = 0;
00124 }
00125 
00126 /******************************************************************************/
00127 /*
00128  SN74LV595 init & Clear
00129  */
00130 /******************************************************************************/
00131 void SN74LV595Clear()
00132 {
00133     SN74LV595_CLR = 0;
00134     SN74LV595_RCLK  = 0;
00135     SN74LV595_CLK = 0;
00136     SN74LV595_CLK = 1;
00137     SN74LV595_CLK = 0;
00138     SN74LV595_CLR = 1;
00139 }
00140 
00141 void SN74LV595Init(int TotalPin)
00142 {
00143     int ii;
00144 
00145     SN74LV595_CLR = 1;
00146     SN74LV595_CLK = 0;
00147     SN74LV595_RCLK = 0;
00148     for (ii = 0; ii < TotalPin; ii++) {
00149         SN74LV595_DIN = 1;
00150         SN74LV595_CLK = 1;
00151         SN74LV595_CLK = 0;
00152         SN74LV595_DIN = 0;
00153         SN74LV595_CLK = 1;
00154         SN74LV595_CLK = 0;
00155     }
00156     //Load S/R
00157     SN74LV595_RCLK = 1;
00158     SN74LV595_RCLK = 0;
00159 }
00160 
00161 
00162 /******************************************************************************/
00163 /*
00164 DA&AD at the same time, using the same SPI clock.
00165 DA output by AD5452(SPI)
00166 AD input by AD7276(SPI)
00167  */
00168 /******************************************************************************/
00169 
00170 short DAAD(short DA)
00171 {
00172     short AD;
00173 
00174         //enable
00175     DA_sync = 0;
00176     AD_cs = 0;
00177     //simultaneous DA and AD
00178     AD = spiDAAD.write(DA << 2);
00179     //disable
00180     DA_sync = 1;
00181     AD_cs = 1;
00182 
00183     return AD >> 2;//bottom 2bits are unnecessary
00184 }
00185 
00186 void DAADinit()
00187 {
00188     //Setup SPI, 16bit, falling edge, 48MHz clock
00189     spiDAAD.format(16, 2);
00190     spiDAAD.frequency(48000000);
00191 }
00192 
00193 
00194 int main()
00195 {
00196     double t=0.0;
00197     short AD;
00198     int Randnum[10] = {400,600,200,500,700,200,600,300,600,500};//待機時間の配列
00199     int timediff = 0;
00200     Switch.mode(PullDown);
00201 
00202     DAADinit();
00203     SN74LV595Init(ELECTRODE_NUM);
00204     timer.start();
00205     mytimer.start();
00206 
00207     while (1) {
00208              
00209             if(Switch.read() == 1){
00210                  timediff = mytimer.read_ms();
00211                  if(timediff > MIN_TIME_DIFF) {
00212                       swflag = swflag + 1;
00213                  }
00214                  mytimer.reset();
00215             }
00216             if(swflag == 7){
00217                  swflag = 1;
00218             }
00219             if (swflag == 0){
00220                 myleds = 0; 
00221             }   
00222             if (swflag == 1) { //sin波を出力します
00223                 t = (double)timer.read_us() * 0.000001;
00224                 AD = DAAD((short)285 + (285 * (sin(2.0 * 3.1415926 * Freq * t)))); //SinWave
00225                 led1 = 1;
00226                 led2 = 0;
00227                 led3 = 0;
00228                 led4 = 0;
00229             }
00230             else if (swflag == 2) { //ひげのジョリジョリ(矩形波)を出力します
00231                 t = (double)timer.read_us() * 0.000001;
00232                 for(i =0; i<10; i++){
00233                     double Freqdevided1 = 200 / Freq;//出力時間
00234                     double Freqdevided2 = Randnum[i] / Freq;//待機時間は配列でランダム(？)化
00235                     double Freqint1 = floor(Freqdevided1);//整数化
00236                     double Freqint2 = floor(Freqdevided2);
00237                     AD = DAAD(570);
00238                     wait_ms(Freqint1);
00239                     DAAD(0);
00240                     wait_ms(Freqint2);
00241                     AD = DAAD(400);
00242                     wait_ms(Freqint1);
00243                     DAAD(0);
00244                     wait_ms(Freqint2);
00245                     led1 = 0;
00246                     led2 = 1;
00247                     led3 = 0;
00248                     led4 = 0;
00249                 }
00250             }
00251             else if (swflag == 3) {//羊の角のゴツゴツ感(三角波)を出力します
00252                 for(int j = 0; j<10; j++){
00253                     t = (double)timer.read_us() * 0.000001;
00254                     double sigma = 0;//フーリエ級数のシグマ
00255                     for(i = 1; i < 4; i++){
00256                         sigma += sin(i * 3.1415926 / 2) * sin(i * t * 6.29 * 40)/(i * i);//三角波をフーリエ級数変換したやつ
00257                         }
00258                     AD = DAAD((short) 300 + (8 * 300 * sigma / (3.1415926 * 3.1415926)));
00259                     if(AD < 100 && trigger == 1){//トリガーが1だといくらか待ちます
00260                         wait_ms(Randnum[j] / 20);
00261                         trigger = 0;
00262                     }
00263                     if(AD > 100 && trigger == 0){//トリガーが0の時は普通に三角波を出力してトリガーを1に変更
00264                         trigger = 1;
00265                         }
00266                 }
00267                     led1 = 0;
00268                     led2 = 0;
00269                     led3 = 1;
00270                     led4 = 0;
00271         }
00272        else if (swflag == 4){//羊の体のモフモフ感(エンベロープ)を出力します 
00273            t = (double)timer.read_us() * 0.000001;
00274            LowFreq = (short)(144 * (1.0 + sin(2.0 * 3.1415926 * 7 * t))); //低周波の方
00275            AD = DAAD((short)(LowFreq * ((1.0 + sin(2.0 * 3.1415926 * 200 * (t+5000000))))));
00276                     led1 = 0;
00277                     led2 = 0;
00278                     led3 = 0;
00279                     led4 = 1;
00280         }
00281         else if (swflag == 5) {//犬の体のサラサラ感(エンベロープ)を出力します。
00282         t = (double)timer.read_us() * 0.000001;
00283            LowFreq = (short)(200 * (1.0 + sin(2.0 * 3.1415926 * 80 * t))); //低周波の方
00284            AD = DAAD((short)(LowFreq / 2 * ((1.0 + sin(2.0 * 3.1415926 * 320 * (t+5000000))) + (1.0 + sin(2.0 * 3.1415926 * 240 * (t+5000000))))));//低周波の出力を振幅にして合成波を出力します
00285                     led1 = 1;
00286                     led2 = 1;
00287                     led3 = 0;
00288                     led4 = 0;
00289         }
00290         else if (swflag == 6) {//炭酸のシュワシュワ感を出力します。
00291                 t = (double)timer.read_us() * 0.000001;
00292                 AD = DAAD((short)(570 * (1.0 + sin(2.0 * 3.1415926 * Freq * t))));
00293                 TIME = TIME +1;
00294                 if(TIME>1000){
00295                     double Freqdevided1 = 100*(rand()%3)/ Freq;//出力時間はランダム化
00296                     double Freqdevided2 = 10*(rand()%10);//待機時間もランダム化
00297                     double Freqint1 = floor(Freqdevided1);//整数化
00298                     double Freqint2 = floor(Freqdevided2);
00299                     AD = DAAD(100*(3+rand()%3));
00300                     wait_ms(Freqint1);
00301                     AD = DAAD(0);
00302                    wait_ms(Freqint2);
00303                 }
00304                     led1 = 1;
00305                     led2 = 0;
00306                     led3 = 1;
00307                     led4 = 0;
00308         }  
00309     }
00310 }