PAL_MOT-single

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PAL_MOT-single
このアクトではスリープ復帰後に数サンプル加速度データを取得しそのデータを送ります。
のアクトには以下が含まれます。
無線パケットの送受信
インタラクティブモードによる設定 - <STG_STD>​
ステートマシンによる状態遷移制御 - <SM_SIMPLE>​
​<PAL_MOT>または<CUE>ボードビヘイビアによるボード操作
​
アクトの解説
起床→加速度センサーの取得開始→加速度センサーのFIFO割り込み待ち→加速度センサーのデータの取り出し→無線送信→スリープという流れになります。
加速度センサーは、FIFOキューが一杯になるとFIFOキューへのデータ追加を停止します。
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宣言部
インクルード
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#include <TWELITE>    // MWXライブラリ基本
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#include <NWK_SIMPLE> // ネットワーク
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#include <SM_SIMPLE>  // ステートマシン（状態遷移）
4
#include <STG_STD>    // インタラクティブモード
5
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/*** board selection (choose one) */
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#define USE_PAL_MOT
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//#define USE_CUE
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// board dependend definitions.
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#if defined(USE_PAL_MOT)
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#define BRDN PAL_MOT
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#define BRDC <PAL_MOT>
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#elif defined(USE_CUE)
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#define BRDN CUE
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#define BRDC <CUE>
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#endif
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// include board support
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#include BRDC
Copied!
MOT PALまたはTWELITE CUEに対応するため、インクルード部分はマクロになっています。USE_PAL_MOTまたは、USE_CUEのいずれかを定義します。
USE_PAL_MOT が定義されている場合は動作センサーパルのボードビヘイビア<PAL_MOT>をインクルードしています。
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状態定義
1
enum class E_STATE : uint8_t {
2
	INTERACTIVE = 255,
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	INIT = 0,
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	START_CAPTURE,
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	WAIT_CAPTURE,
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	REQUEST_TX,
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	WAIT_TX,
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	EXIT_NORMAL,
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	EXIT_FATAL
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};
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SM_SIMPLE<E_STATE> step;
Copied!
loop()中の順次処理を行うために状態を定義し、またステートマシンstepを宣言します。
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センサーデータ格納
1
struct {
2
	int32_t x_ave, y_ave, z_ave;
3
	int32_t x_min, y_min, z_min;
4
	int32_t x_max, y_max, z_max;
5
	uint16_t n_seq;
6
	uint8_t n_samples;
7
} sensor;
Copied!
センサーデータを格納するためのデータ構造です。
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setup()
1
/// load board and settings objects
2
auto&& brd = the_twelite.board.use BRDC (); // load board support
3
auto&& set = the_twelite.settings.use<STG_STD>(); // load save/load settings(interactive mode) support
4
auto&& nwk = the_twelite.network.use<NWK_SIMPLE>(); // load network support
Copied!
ボード、設定、ネットワークの各ビヘイビアオブジェクトの登録を行います。
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インタラクティブモード
1
// settings: configure items
2
set << SETTINGS::appname("MOT");
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set << SETTINGS::appid_default(DEFAULT_APP_ID); // set default appID
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set << SETTINGS::ch_default(DEFAULT_CHANNEL); // set default channel
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set << SETTINGS::lid_default(0x1); // set default LID
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set.hide_items(E_STGSTD_SETID::OPT_DWORD2, E_STGSTD_SETID::OPT_DWORD3, E_STGSTD_SETID::OPT_DWORD4, E_STGSTD_SETID::ENC_KEY_STRING, E_STGSTD_SETID::ENC_MODE);
7
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8
// if SET=LOW is detected, start with intaractive mode.
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if (digitalRead(brd.PIN_SET) == PIN_STATE::LOW) {
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	set << SETTINGS::open_at_start();
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	brd.set_led(LED_TIMER::BLINK, 300); // slower blink
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	step.next(STATE::INTERACTIVE);
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	return;
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}
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// load settings
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set.reload(); // load from EEPROM.
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OPT_BITS = set.u32opt1(); // this value is not used in this example.
Copied!
インタラクティブモードの初期化を行います。
まず、設定項目の調整を行います。ここでは、メニュー項目で表示されるタイトル名SETTINGS::appname、アプリケーションIDのデフォルト値の設定SETTINGS::appid_default、チャネルのデフォルトSETTINGS::ch_default、論理デバイスIDのデフォルトSETTINGS::lid_default、非表示項目の設定.hide_items()を行います。
このサンプルでは起動時にSETピンがLOである場合にインタラクティブモードに遷移します。digitalRead(brd.PIN_SET)によりピンがLOであることを確認できた場合は、SETTINGS::open_at_start()を指定します。この指定によりsetup()を抜けた後に速やかにインタラクティブモード画面が表示されます。画面が表示されてもbegin()やloop()が実行されます。このサンプルでは状態STATE::INTERACTIVEとしてloop()中ではスリープなどの動作はせず何もしないようにします。
続いて設定値を読み出します。設定値を読むには必ず.reload()を実行します。このサンプルではオプションビット設定.u32opt1()を読み出します。
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the_twelite
1
the_twelite << set;
Copied!
the_tweliteは、システムの基本的な振る舞いを管理するクラスオブジェクトです。このオブジェクトは、setup()内でアプリケーションIDやチャネルなど様々な初期化を行います。
ここではインタラクティブモードの設定値の一部を反映しています。
インタラクティブモード設定で反映した項目を別の設定に変更したい場合は、続いて上書きしたい設定を行います。
1
the_twelite << set;// インタラクティブモード
2
the_twelite << twenet::channel(19); // chを19に上書き設定
Copied!
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NWK_SIMPLEオブジェクト
1
nwk << set;
Copied!
ネットワークビヘイビアオブジェクトに対しても設定を行います。インタラクティブモードの論理デバイスID(LID)と再送設定が反映されます。
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その他、ハードウェアの初期化など
1
brd.set_led(LED_TIMER::BLINK, 100);
Copied!
LEDのブリンク設定などを行います。
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begin()
1
void begin() { 
2
	auto&& set = the_twelite.settings.use<STG_STD>();
3
	if (!set.is_screen_opened()) {
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		// sleep immediately, waiting for the first capture.
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		sleepNow();
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	}
7
}
Copied!
setup()を終了した後に呼ばれます。ここでは初回スリープを実行しています。ただしインタラクティブモードの画面が表示される場合はスリープしません。
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wakeup()
1
void wakeup() {
2
	Serial << crlf << "--- PAL_MOT(OneShot):" 
3
	       << FOURCHARS << " wake up ---" << crlf;
4
	eState = E_STATE::INIT;
5
}
Copied!
起床後は状態変数eStateを初期状態INITにセットしています。この後loop()が実行されます。
​
loop()
1
void loop() {
2
	auto&& brd = the_twelite.board.use<PAL_MOT>();
3
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4
	do {
5
		switch(step.state()) {
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			case STATE::INTERACTIVE:
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			break;
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		...
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	} while(step.b_more_loop());
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}
Copied!
loop() の基本構造は<SM_STATE>ステートマシンstateを用いswitch ... case節での制御です。初期状態はSTATE::INITまたはSTATE::INTERACTIVEです。
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STATE::INTERACTIVE
インタラクティブモード画面が表示されているときの状態です。何もしません。この画面ではSerialの入出力はインタラクティブモードが利用します。
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STATE::INIT
初期状態のINITです。
1
case STATE::INIT:
2
	brd.sns_MC3630.get_que().clear(); // clear queue in advance (just in case).
3
	memset(&sensor, 0, sizeof(sensor)); // clear sensor data
4
	step.next(STATE::START_CAPTURE);
5
break;
Copied!
状態INITでは、初期化（結果格納用のキューのクリア）や結果格納用のデータ構造の初期化を行います。STATE::START_CAPTUREに遷移します。この遷移設定後、もう一度whileループが実行されます。
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STATE::CAPTURE
1
case STATE::START_CAPTURE:
2
	brd.sns_MC3630.begin(
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		// 400Hz, +/-4G range, get four samples and will average them.
4
		SnsMC3630::Settings(
5
			SnsMC3630::MODE_LP_400HZ, SnsMC3630::RANGE_PLUS_MINUS_4G, N_SAMPLES)); 
6
​
7
	step.set_timeout(100);
8
	step.next(STATE::WAIT_CAPTURE);
9
break;
Copied!
状態START_CAPTUREでは、MC3630センサーのFIFO取得を開始します。ここでは400Hzで4サンプル取得できた時点でFIFO割り込みが発生する設定にしています。
例外処理のためのタイムアウトの設定と、次の状態STATE::WAIT_CAPTUREに遷移します。
​
STATE::WAIT_CAPTURE
1
case STATE::WAIT_CAPTURE:
2
	if (brd.sns_MC3630.available()) {
3
		brd.sns_MC3630.end(); // stop now!
Copied!
状態WAIT_CAPTUREでは、FIFO割り込みを待ちます。割り込みが発生し結果格納用のキューにデータが格納されるとsns_MC3630.available()がtrueになります。sns_MC3630.end()を呼び出し処理を終了します。
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1
sensor.n_samples = brd.sns_MC3630.get_que().size();
2
if (sensor.n_samples) sensor.n_seq = brd.sns_MC3630.get_que()[0].get_t();
3
...
Copied!
サンプル数とサンプルのシーケンス番号を取得します。
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1
// get all samples and average them.
2
for (auto&& v: brd.sns_MC3630.get_que()) {
3
	sensor.x_ave  += v.x;
4
	sensor.y_ave  += v.y;
5
	sensor.z_ave  += v.z;
6
}
7
​
8
if (sensor.n_samples == N_SAMPLES) {
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	// if N_SAMPLES == 2^n, division is much faster.
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	sensor.x_ave /= N_SAMPLES;
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	sensor.y_ave /= N_SAMPLES;
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	sensor.z_ave /= N_SAMPLES;
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}
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...
Copied!
すべてのサンプルデータに対して読み出し、平均値をとる処理をします。
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1
// can also be:
2
//	int32_t x_max = -999999, x_min = 999999;
3
//	for (auto&& v: brd.sns_MC3630.get_que()) {
4
//		if (v.x >= x_max) x_max = v.x;
5
//		if (v.y <= x_min) x_min = v.x;
6
//		...
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//	}	
8
auto&& x_minmax = std::minmax_element(
9
	get_axis_x_iter(brd.sns_MC3630.get_que().begin()),
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	get_axis_x_iter(brd.sns_MC3630.get_que().end()));
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sensor.x_min = *x_minmax.first;
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sensor.x_max = *x_minmax.second;
13
...
Copied!
ここでは取得されたサンプルに対して、各軸に対応するイテレータを用い最大・最小を得ています。
C++ Standard Template Library のアルゴリズムを使用する例としてstd::mimmax_element紹介していますが、コメント内のようにforループ内で最大、最小を求めても構いません。
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1
if (brd.sns_MC3630.available()) {
2
  ...
3
  brd.sns_MC3630.get_que().clear(); // clean up the queue
4
  step.next(STATE::REQUEST_TX); // next state
5
} else if (step.is_timeout()) {
6
  Serial << crlf << "!!!FATAL: SENSOR CAPTURE TIMEOUT.";
7
  step.next(STATE::EXIT_FATAL);
8
}
9
break;
Copied!
.sns_MC3630.get_que().clear()を呼び出し、キューにあるデータをクリアします。これを呼び出さないと続くサンプル取得ができません。その後STATE::REQUEST_TX状態に遷移します。
.is_timeout()はタイムアウトをチェックします。タイムアウト時は異常としてSTATE::EXIT_FATALに遷移します。
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STATE::REQUEST_TX
1
case STATE::REQUEST_TX:
2
	if (TxReq()) {
3
		step.set_timeout(100);
4
		step.clear_flag();
5
		step.next(STATE::WAIT_TX);
6
	} else {
7
		Serial << crlf << "!!!FATAL: TX REQUEST FAILS.";
8
		step.next(STATE::EXIT_FATAL);
9
	}
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break;
Copied!
状態REQUEST_TXではローカル定義関数TxReq()を呼び出し、得られたセンサーデータの処理と送信パケットの生成・送信を行います。送信要求は送信キューの状態などで失敗することがあります。送信要求が成功した場合、TxReq()はtrueとして戻りますが、まだ送信は行われません。送信完了はon_tx_comp()コールバックが呼び出されます。
また.clear_flag()により送信完了を知らせるためのフラグをクリアしておきます。同時にタイムアウトも設定します。
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E_SATE::WAIT_TX
1
case STATE::WAIT_TX:
2
	if (step.is_flag_ready()) {
3
		step.next(STATE::EXIT_NORMAL);
4
	}
5
	if (step.is_timeout()) {
6
		Serial << crlf << "!!!FATAL: TX TIMEOUT.";
7
		step.next(STATE::EXIT_FATAL);
8
	}
9
break;
Copied!
状態STATE::WAIT_TXでは、無線パケットの送信完了を待ちます。フラグはon_tx_comp()コールバック関数でセットされ、セット後に.is_flag_ready()がtrueになります。
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E_SATE::EXIT_NORMAL, FATAL
1
case STATE::EXIT_NORMAL:
2
	sleepNow();
3
break;
4
​
5
case STATE::EXIT_FATAL:
6
	Serial << flush;
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	the_twelite.reset_system();
8
break;
Copied!
一連の動作が完了したときは状態STATE::EXIT_NORMALに遷移しローカル定義の関数sleepNow()を呼び出しスリープを実行します。またエラーを検出した場合は状態STATE::EXIT_FATALに遷移し、システムリセットを行います。
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MWX_APIRET TxReq()
1
MWX_APIRET TxReq() {
2
	auto&& brd = the_twelite.board.use<PAL_MOT>();
3
	MWX_APIRET ret = false;
4
​
5
	// prepare tx packet
6
	if (auto&& pkt = the_twelite.network.use<NWK_SIMPLE>().prepare_tx_packet()) {		
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		// set tx packet behavior
8
		pkt << tx_addr(0x00)  // 0..0xFF (LID 0:parent, FE:child w/ no id, FF:LID broad cast), 0x8XXXXXXX (long address)
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			<< tx_retry(0x1) // set retry (0x1 send two times in total)
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			<< tx_packet_delay(0, 0, 2); // send packet w/ delay
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		// prepare packet (first)
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		pack_bytes(pkt.get_payload() // set payload data objects.
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				, make_pair(FOURCHARS, 4)  // just to see packet identification, you can design in any.
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				, uint16_t(sensor.n_seq)
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				, uint8_t(sensor.n_samples)
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				, uint16_t(sensor.x_ave)
18
				, uint16_t(sensor.y_ave)
19
				, uint16_t(sensor.z_ave)
20
				, uint16_t(sensor.x_min)
21
				, uint16_t(sensor.y_min)
22
				, uint16_t(sensor.z_min)
23
				, uint16_t(sensor.x_max)
24
				, uint16_t(sensor.y_max)
25
				, uint16_t(sensor.z_max)
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			);
27
​
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		// perform transmit
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		ret = pkt.transmit();
30
​
31
		if (ret) {
32
			Serial << "..txreq(" << int(ret.get_value()) << ')';
33
		}
34
	}
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​
36
	return ret;
37
}
Copied!
最期にパケットの生成と送信を要求を行います。パケットには続き番号、サンプル数、XYZの平均値、XYZの最小サンプル値、XYZの最大サンプル値を含めます。
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sleepNow()
1
void sleepNow() {
2
	Serial << crlf << "..sleeping now.." << crlf;
3
	Serial.flush();
4
	step.on_sleep(false); // reset state machine.
5
	the_twelite.sleep(3000, false); // set longer sleep (PAL must wakeup less than 60sec.)
6
}
Copied!
スリープの手続きです。
シリアルポートはスリープ前にSerial.flush()を呼び出してすべて出力しておきます。
<SM_SIMPLE>ステートマシンはon_sleep()を行う必要があります。
​
​
​
​
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