Yoji KURODA / Mbed OS mbed-os-control-ex1

realtime process control with RTOS

Fork of mbed-os-example-mbed5-blinky by mbed-os-examples

main.cpp@23:bc5ad77d56bb, 2018-10-07 (annotated)

Committer:
ykuroda
Date:
Sun Oct 07 12:51:03 2018 +0000
Revision:
23:bc5ad77d56bb
Parent:
22:f0164a2a09b0
Child:
24:e414c7234bcc
Mechatro code v1

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UserRevisionLine numberNew contents of line
ykuroda 20:13fcc82f4cab 1 // mbed-os-io-control
ykuroda 20:13fcc82f4cab 2 // I/O制御プログラム（機械工学実験１）
ykuroda 19:9381d775bfc5 3 //
ykuroda 20:13fcc82f4cab 4 // 20161027 ... v1.0 ... originally written by Y.Kuroda for Mechatronics
ykuroda 20:13fcc82f4cab 5 // 20180917 ... v2.0 ... customised for Jikken1（mbed LPC1768専用）
ykuroda 22:f0164a2a09b0 6 // 20181004 ... v3.0 ... uses EventQueue
ykuroda 19:9381d775bfc5 7 //
Jonathan Austin 0:2757d7abb7d9 8 #include "mbed.h"
ykuroda 20:13fcc82f4cab 9
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 10 const int DELTA_T = 1; // mainスレッドの時間間隔の設定[ms]（デフォルトは1ms）
ykuroda 20:13fcc82f4cab 11 int delta_t = DELTA_T;
ykuroda 20:13fcc82f4cab 12 int qbits = 6; // 量子化シフト値
ykuroda 20:13fcc82f4cab 13 DigitalOut led1(LED1);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 14 DigitalOut led2(LED2);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 15 //PwmOut led3(LED3);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 16 DigitalOut led4(LED4);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 17
ykuroda 20:13fcc82f4cab 18 // p11,12　サンプリング周期設定ピン（デフォルトは0）
ykuroda 22:f0164a2a09b0 19 // p11上位ビット，p12下位ビット．0:1kHz, 1: 100Hz, 2: 10Hz, 3: 1Hz
ykuroda 20:13fcc82f4cab 20 InterruptIn samplingtime_MSB(p11);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 21 InterruptIn samplingtime_LSB(p12);
Jonathan Austin 0:2757d7abb7d9 22
ykuroda 20:13fcc82f4cab 23 // p13,14　量子化粒度設定ピン（デフォルトは0）
ykuroda 20:13fcc82f4cab 24 // p13上位ビット，p14下位ビット．0:10bit, 1:8bit, 2:6bit, 3:4bit
ykuroda 20:13fcc82f4cab 25 InterruptIn quantization_MSB(p13);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 26 InterruptIn quantization_LSB(p14);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 27
ykuroda 20:13fcc82f4cab 28 // アナログ入出力ピン（入出力共に0 - 3.3V）
ykuroda 20:13fcc82f4cab 29 AnalogOut aout(p18);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 30 AnalogIn ain(p20);
Jonathan Austin 0:2757d7abb7d9 31
ykuroda 20:13fcc82f4cab 32 // デジタル入力ピン（割り込みにより実現）
ykuroda 20:13fcc82f4cab 33 InterruptIn din1(p21);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 34 InterruptIn din2(p22);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 35
ykuroda 20:13fcc82f4cab 36 // 方形波，パルス波出力ピン
ykuroda 20:13fcc82f4cab 37 PwmOut squarewave(p23);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 38 PwmOut pulsewave(p24);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 39
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 40 const int SIG_ST = 0x1; // signal番号
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 41 Thread* sthread;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 42 EventQueue queue;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 43 int id = 0;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 44
ykuroda 20:13fcc82f4cab 45 // サンプリング処理をするスレッド（時間管理された処理）
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 46 void sampling_job(void* v)
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 47 {
ykuroda 22:f0164a2a09b0 48 unsigned short a_data = ain.read_u16(); // AD入力（ADは12ビット）
ykuroda 22:f0164a2a09b0 49 aout.write_u16((a_data>>qbits)<<qbits);// DA出力（量子化粒度はピンにより設定）
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 50 led4 = !led4;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 51 }
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 52
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 53 void setup_thread(void const* arg) // 設定処理をするスレッド
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 54 {
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 55 while(true) {
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 56 Thread::signal_wait(SIG_ST); // シグナルを待つ
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 57
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 58 // ピンの状態を読み取り，２ビット値に変換
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 59 int s_msb = 0, s_lsb = 0;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 60 int q_msb = 0, q_lsb = 0;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 61 const int RETRY = 1000;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 62 for(int i=0; i<RETRY; i++) {
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 63 s_msb += samplingtime_MSB;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 64 s_lsb += samplingtime_LSB;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 65 q_msb += quantization_MSB;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 66 q_lsb += quantization_LSB;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 67 }
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 68 s_msb /= RETRY; s_lsb /= RETRY;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 69 q_msb /= RETRY; q_lsb /= RETRY;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 70
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 71 int samplingtime = (s_msb<<1)&0x2 | s_lsb&0x1;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 72
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 73 // 制御周期を10^nとする（n=0:1s, n=1:0.1s, n=2:0.01s, n=3:0.001s)
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 74 delta_t = (int)pow(10.0,(double)samplingtime);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 75
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 76
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 77 squarewave.period_ms(delta_t); // 方形波の周期の設定
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 78 pulsewave.period_ms(delta_t); // パルス波の周期の設定
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 79 squarewave.write(0.5F); // duty比
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 80 pulsewave.write(0.1F); // duty比
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 81
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 82 // 量子化設定ピン（p13,14）の設定を読んで量子化粒度を決定する
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 83 // 設定ピンの状態を読み取り，２ビット値に変換
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 84 int quantization = (q_msb<<1)&0x2 | q_lsb&0x1;
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 85 qbits = 6+quantization*4; // 量子化サイズの決定
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 86 // （デジタル出力時の量子化サイズは 0:1024, 1:256, 2:64, 3:16 steps）
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 87
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 88
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 89 queue.cancel(id);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 90 printf("delta_t = %d, qbits = %d\n", delta_t, qbits);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 91 id = queue.call_every(delta_t, sampling_job, (void*)0);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 92 }
Jonathan Austin 0:2757d7abb7d9 93 }
Jonathan Austin 1:846c97078558 94
ykuroda 20:13fcc82f4cab 95 // 量子化粒度設定ハンドラ
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 96 void qsize_handler(void)
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 97 {
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 98 sthread->signal_set(SIG_ST); // スレッドへ再開シグナルを送る
ykuroda 22:f0164a2a09b0 99 }
ykuroda 20:13fcc82f4cab 100
ykuroda 20:13fcc82f4cab 101 // サンプリングタイム設定割り込みハンドラ．．．時間設定ピンの状態が変化した時に呼び出される
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 102 void pinstate_handler(void)
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 103 {
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 104 sthread->signal_set(SIG_ST); // スレッドへ再開シグナルを送る
ykuroda 20:13fcc82f4cab 105 }
ykuroda 20:13fcc82f4cab 106
ykuroda 20:13fcc82f4cab 107 // デジタル入力割り込みハンドラ．．．デジタル入力信号の状態が変化した時に呼び出される
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 108 void din_handler(void)
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 109 {
ykuroda 20:13fcc82f4cab 110 led1 = din1; // ピンの状態をそのままLEDの点灯状態にする
ykuroda 20:13fcc82f4cab 111 led2 = din2;
ykuroda 21:967504024346 112 }
ykuroda 21:967504024346 113
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 114 int main()
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 115 {
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 116 sthread = new Thread(setup_thread); // 設定用スレッドを起動
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 117
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 118
ykuroda 20:13fcc82f4cab 119 squarewave.period_ms(delta_t); // 初期周期の設定
ykuroda 20:13fcc82f4cab 120 pulsewave.period_ms(delta_t); // 初期周期の設定
ykuroda 20:13fcc82f4cab 121 squarewave.write(0.5F); // 初期duty比（方形波=50%）
ykuroda 20:13fcc82f4cab 122 pulsewave.write(0.1F); // 初期duty比（パルス波=10%）
ykuroda 20:13fcc82f4cab 123
ykuroda 22:f0164a2a09b0 124 samplingtime_MSB.disable_irq();
ykuroda 22:f0164a2a09b0 125 samplingtime_MSB.mode(PullDown);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 126 samplingtime_MSB.rise(pinstate_handler);// 周期設定ハンドラの設定．
ykuroda 20:13fcc82f4cab 127 samplingtime_MSB.fall(pinstate_handler);// 設定ピンの状態変化で
ykuroda 22:f0164a2a09b0 128 samplingtime_MSB.enable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 129
ykuroda 22:f0164a2a09b0 130 samplingtime_LSB.disable_irq();
ykuroda 22:f0164a2a09b0 131 samplingtime_LSB.mode(PullDown);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 132 samplingtime_LSB.rise(pinstate_handler);// ハンドラが呼び出される
ykuroda 20:13fcc82f4cab 133 samplingtime_LSB.fall(pinstate_handler);// ようにする
ykuroda 22:f0164a2a09b0 134 samplingtime_LSB.enable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 135
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 136 quantization_MSB.disable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 137 quantization_MSB.mode(PullDown);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 138 quantization_MSB.rise(qsize_handler); // 量子化粒度設定ハンドラの設定
ykuroda 20:13fcc82f4cab 139 quantization_MSB.fall(qsize_handler);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 140 quantization_MSB.enable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 141
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 142 quantization_LSB.disable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 143 quantization_LSB.mode(PullDown);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 144 quantization_LSB.rise(qsize_handler);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 145 quantization_LSB.fall(qsize_handler);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 146 quantization_LSB.enable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 147
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 148 din1.disable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 149 din1.mode(PullDown);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 150 din1.rise(&din_handler); // デジタル入力ハンドラの設定
ykuroda 20:13fcc82f4cab 151 din1.fall(&din_handler); // din1,2の状態変化でハンドラ
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 152 din1.enable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 153
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 154 din2.disable_irq();
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 155 din2.mode(PullDown);
ykuroda 20:13fcc82f4cab 156 din2.rise(&din_handler); // が呼ばれる
ykuroda 20:13fcc82f4cab 157 din2.fall(&din_handler);
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 158 din2.enable_irq();
ykuroda 20:13fcc82f4cab 159
ykuroda 23:bc5ad77d56bb 160 id = queue.call_every(delta_t, sampling_job, (void*)0);
ykuroda 22:f0164a2a09b0 161 queue.dispatch();
ykuroda 20:13fcc82f4cab 162 }