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mwx::stream

入出力ストリーム

入出力ストリームを処理する上位クラスです。

CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) 手法を用いたポリモーフィズムにより、いくつかのクラス(Serial, Wire, SPI, smplbuf) にインタフェースを提供します。
- CRTP では下位クラスは template class Derived : public stream<Derived>;のように定義し、上位クラスからも下位クラスのメソッドを参照します。
本クラスでは print メソッド、<< 演算子などの共通処理の定義を行い、下位クラスで実装した write() メソッドなどを呼び出すことで、仮想関数を用いるのと近い実装を行っています。

インタフェース（下位クラスで実装）

下位クラスでは、以下に列挙する関数を実装します。

available()

int available()

// example
while(Serial.available()) {
  int c = Serial.read();
  // ... any
}

入力が存在する場合は 1、存在しない場合は 0 を返します。

パラメータ

解説

本実装の戻り値はバッファ長ではありません。

flush()

void flush()

// example
Serial.println("long long word .... ");
Serial.flush();

出力をフラッシュ（出力完了まで待つ）します。

read()

int read()

// example
int c;
while (-1 != (c = read())) {
    // any
}

ストリームより１バイトデータを入力します。データが存在しない場合は -1 を戻します。

write()

size_t write(int c)

// example
Serial.write(0x30);

ストリームに１バイト出力します。

vOutput()

static void vOutput(char out, void* vp)

１バイト出力を行うスタティック関数です。クラスメソッドではないため、メンバー変数等の情報は利用できません。替わりにパラメータとして渡される vp にクラスインスタンスへのポインタを渡します。

このスタティック関数は内部的に利用されfctprintf()の１バイト出力関数として関数ポインタが渡ります。これを用いてprintメソッドなどを実装しています。

インタフェース

putchar()

void mwx::stream::putchar(char c)

// example
Serial.putchar('A');
// result -> A

１バイト出力します。

print(), println()

size_t print(T val, int base = DEC) // T: 整数型
size_t print(double val, int place = 2)
size_t print(const char*str)
size_t print(std::initializer_list<int>)

// example
Serial.print("the value is ");
Serial.print(123, DEC);
Serial.println(".");
// result -> the value is 123.

Serial.print(123.456, 1);
// result -> 123.5

Serial.print({ 0x12, 0x34, 0xab, 0xcd });
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

各種整形出力を行います。

printfmt()

size_t printfmt(const char* format, ...);

// example 
Serial.printfmt("the value is %d.", 123);
// result -> the value is 123.

printf 形式での出力を行います。

TWESDK/TWENET/current/src/printf/README.md 参照

operator <<

// examples
Serial << "this value is" // const char*
       << int(123)
       << '.';
       << mwx::crlf;
// result -> this value is 123.

Serial << fromat("this value is %d.", 123) << twe::crlf;
// result -> this value is 123.

Serial << mwx::flush; // flush here

Serial << bigendian(0x1234abcd);
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

Serial << int(0x30) // output 0x30=48, "48"
       << '/'
       << uint8_t(0x31); // output '1', not "48"
// result -> 48/1

smplbuf<char,16> buf = { 0x12, 0x34, 0xab, 0xcd };
Serail << but.to_stream();
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

Seiral << make_pair(buf.begin(), buf.end());
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

Serial << bytelist({ 0x12, 0x34, 0xab, 0xcd });
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

バイト列として出力する際は、uint8_t, uint16_t, uint32_t 型にキャストします。また文字列として数値出力する場合は明示的にint形にキャストするようにしてください。

１バイト型は型名によって取り扱いが違います。通常はサイズを意識したuint8_t[S]型を用いるようにしてください。

set_timeout(), get_error_status(), clear_error_status()

uint8_t get_error_status()
void clear_error_status()
void set_timeout(uint8_t centisec)

// example
Serial.set_timeout(100); // 1000msのタイムアウトを設定
uint8_t c;
Serial >> c;

>>演算子を用いた入力タイムアウトとエラーを管理します。

set_timeout() によりタイムアウト時間を指定し、>>演算子により入力処理を行います。所定時間内までに入力が得られない場合は get_error_status() によりエラー値を読み出せます。clear_error_status()によりエラー状況をクリアします。

エラー値

operator >>

inline D& operator >> (uint8_t& v)
inline D& operator >> (char_t& v)
template <int S> inline D& operator >> (uint8_t(&v)[S])
inline D& operator >> (uint16_t& v)
inline D& operator >> (uint32_t& v)
inline D& operator >> (mwx::null_stream&& p)

//// 例
uint8_t c;

the_twelite.stop_watchdog(); // ウォッチドッグの停止
Serial.set_timeout(0xFF); // タイムアウト無し

// １バイト読み出す
Serial >> c;
Serial << crlf << "char #1: [" << c << ']';

// 読み捨てる
Serial >> null_stream(3); // 3バイト分読み捨てる
Serial << crlf << "char #2-4: skipped";

// ４バイト分読み出す (uint8_t 型固定長配列限定)
uint8_t buff[4];
Serial >> buff;
Serial << crlf << "char #5-8: [" << buff << "]";

入力処理を行います。

setup() 内では実行できません。
ポーリング待ちを行うため、タイムアウトの時間設定（タイムアウト無しなど）によっては、ウォッチドッグタイマーが発動してリセットする場合があります。

通常はloop()中で以下のような読み出しを行います。

void loop() {
  uint8_t c;
  while(Serial.available()) {
    Serial >> c;
    // または c = Serial.read();
    
    switch(c) { ... }  // cの値によって処理を分岐する
  }
}

以下に読み出し格納できる型を列挙します。

format (mwx::mwx_format)

mwx::stream に printf の書式を入力

mwx::stream の << 演算子に対してフォーマット書式を書き出すヘルパークラスです。ライブラリ内では Using format=mwx::mwx_format; として別名定義しています。

Serial << format("formatted print: %.2f", (double)3123 / 100.) << mwx::crlf;

// formatted print: 31.23[改行]

可変数引数リストに登録できる引数は最大８つです。doubleやuint64_t型など64bitのパラメータが含まれる場合は引数の数が制限されます。制限を超えた場合はstatic_assertによるコンパイルエラーになります。

コンストラクタで受け取った引数リストを、パラメータパックの展開機能を用いてクラス内部変数に格納する
operator << が呼び出された時点で、fctprintf() を呼び出し、ストリームにデータを書き出す

コンストラクタ

format(const char *fmt, ...)

コンストラクタでは、書式のポインタとパラメータを保存します。続く <<演算子による呼び出しでフォーマットを解釈して出力処理を行います。

パラメータ

解説

fmtは本オブジェクトが破棄されるまで、アクセス可能であることが必要です。

mwx::bigendian

twe::stream にビッグエンディアン順で数値型のデータを出力する

mwx::stream の << 演算子に対して数値型をビッグエンディアンのバイト列で出力するヘルパークラスです。

Serial << mwx::bigendian(0x1234abcdUL);

// output binary -> 0x12 0x34 0xab 0xcd

コンストラクタ

template <typename T>
bigendian::bigendian(T v)

パラメータ

解説

mwx::crlf

twe::stream に改行コードを出力する

mwx::stream の << 演算子に対して改行コード (CR LF) を出力するためのヘルパークラスのインスタンスです。

mwx::flush

twe::stream へのバッファ出力をフラッシュする。

mwx::stream の出力バッファをフラッシュする。flush() メソッドを呼び出すヘルパークラスへのインスタンス。

for (int i = 0; i < 127; ++i) {
    Serial << "hello world! (" << i << ")" << twe::endl << twe::flush;
}

シリアルポートの場合は出力完了までポーリング待ちを行う
mwx::simpbuf バッファの場合は 0x00 を末尾に出力する（サイズは変更しない）

stream_helper

stream_helperは、mwx::streamインタフェースを付与するヘルパーオブジェクトです。データクラスを参照するヘルパーオブジェクトを生成し、ヘルパーオブジェクト経由でデータの入出力を行います。

以下にはsmplbufの配列bからヘルパーオブジェクトbsを生成しmwx::stream::operator <<()演算子によるデータ入力を行っています。

smplbuf_u8<32> b;
auto&& bs = b.get_stream_helper(); // ヘルパーオブジェクト

// データ列の生成
uint8_t FOURCHARS[]={'A', 'B', 'C', 'D'};
bs << FOURCHARS;
bs << ';';
bs << uint32_t(0x30313233); // "0123"
bs << format(";%d", 99);

Serial << b << crlf; // Serialへの出力は smplbuf_u8<32> クラス経由で

//結果: ABCD;0123;99

概要

stream_helper はデータ配列をストリームに見立てて振舞います。

内部にはデータ配列中の読み書き位置を保持しています。次のようにふるまいます。

読み出しまたは書き込みをすると次の読み書き位置に移動します。
最期のデータを読み出した後、またはデータを末尾に追記した後には、読み書き位置は終端となります。
読み書き位置が終端の場合、
- available()がfalseになります。
- 読み出しは出来ません。
- 書き込みは書き込み可能範囲であれば追記します。

stream_helperの生成

stream_helper は、データクラス (smplbuf, EEPROM) のメンバー関数より生成します。

auto&& obj_helper = obj.get_stream_helper()
// obj はデータクラスのオブジェクト、obj_helperの型は長くなるのでauto&&で受けています。

メソッド

rewind()

void rewind()

読み書き位置を先頭に移動します。

seek()

int seek(int offset, int whence = MWX_SEEK_SET)

読み書き位置を設定します。

tell()

int tell()

読み書き位置を返します。終端位置の場合は-1を返します。

available()

int available()

読み書き位置が終端であれば0を返します。終端でなければそれ以外の値を返します。

stream_helper

以下にはsmplbufの配列bからヘルパーオブジェクトbsを生成しmwx::stream::operator <<()演算子によるデータ入力を行っています。

smplbuf_u8<32> b;
auto&& bs = b.get_stream_helper(); // ヘルパーオブジェクト

// データ列の生成
uint8_t FOURCHARS[]={'A', 'B', 'C', 'D'};
bs << FOURCHARS;
bs << ';';
bs << uint32_t(0x30313233); // "0123"
bs << format(";%d", 99);

Serial << b << crlf; // Serialへの出力は smplbuf_u8<32> クラス経由で

//結果: ABCD;0123;99

概要

stream_helper はデータ配列をストリームに見立てて振舞います。

内部にはデータ配列中の読み書き位置を保持しています。次のようにふるまいます。

読み出しまたは書き込みをすると次の読み書き位置に移動します。
最期のデータを読み出した後、またはデータを末尾に追記した後には、読み書き位置は終端となります。
読み書き位置が終端の場合、
- available()がfalseになります。
- 読み出しは出来ません。
- 書き込みは書き込み可能範囲であれば追記します。

stream_helperの生成

stream_helper は、データクラス (smplbuf, EEPROM) のメンバー関数より生成します。

auto&& obj_helper = obj.get_stream_helper()
// obj はデータクラスのオブジェクト、obj_helperの型は長くなるのでauto&&で受けています。

メソッド

rewind()

void rewind()

読み書き位置を先頭に移動します。

seek()

int seek(int offset, int whence = MWX_SEEK_SET)

読み書き位置を設定します。

whence

設定位置

tell()

int tell()

読み書き位置を返します。終端位置の場合は-1を返します。

available()

int available()

読み書き位置が終端であれば0を返します。終端でなければそれ以外の値を返します。

mwx::stream

入出力ストリーム

入出力ストリームを処理する上位クラスです。

CRTP (Curiously Recurring Template Pattern) 手法を用いたポリモーフィズムにより、いくつかのクラス(Serial, Wire, SPI, smplbuf) にインタフェースを提供します。
- CRTP では下位クラスは template class Derived : public stream<Derived>;のように定義し、上位クラスからも下位クラスのメソッドを参照します。
本クラスでは print メソッド、<< 演算子などの共通処理の定義を行い、下位クラスで実装した write() メソッドなどを呼び出すことで、仮想関数を用いるのと近い実装を行っています。

インタフェース（下位クラスで実装）

下位クラスでは、以下に列挙する関数を実装します。

available()

int available()

// example
while(Serial.available()) {
  int c = Serial.read();
  // ... any
}

入力が存在する場合は 1、存在しない場合は 0 を返します。

パラメータ

解説

本実装の戻り値はバッファ長ではありません。

flush()

void flush()

// example
Serial.println("long long word .... ");
Serial.flush();

出力をフラッシュ（出力完了まで待つ）します。

read()

int read()

// example
int c;
while (-1 != (c = read())) {
    // any
}

ストリームより１バイトデータを入力します。データが存在しない場合は -1 を戻します。

write()

size_t write(int c)

// example
Serial.write(0x30);

ストリームに１バイト出力します。

パラメータ

解説

vOutput()

static void vOutput(char out, void* vp)

パラメータ

解説

インタフェース

putchar()

void mwx::stream::putchar(char c)

// example
Serial.putchar('A');
// result -> A

１バイト出力します。

print(), println()

size_t print(T val, int base = DEC) // T: 整数型
size_t print(double val, int place = 2)
size_t print(const char*str)
size_t print(std::initializer_list<int>)

// example
Serial.print("the value is ");
Serial.print(123, DEC);
Serial.println(".");
// result -> the value is 123.

Serial.print(123.456, 1);
// result -> 123.5

Serial.print({ 0x12, 0x34, 0xab, 0xcd });
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

各種整形出力を行います。

パラメータ

解説

printfmt()

size_t printfmt(const char* format, ...);

// example 
Serial.printfmt("the value is %d.", 123);
// result -> the value is 123.

printf 形式での出力を行います。

TWESDK/TWENET/current/src/printf/README.md 参照

operator <<

// examples
Serial << "this value is" // const char*
       << int(123)
       << '.';
       << mwx::crlf;
// result -> this value is 123.

Serial << fromat("this value is %d.", 123) << twe::crlf;
// result -> this value is 123.

Serial << mwx::flush; // flush here

Serial << bigendian(0x1234abcd);
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

Serial << int(0x30) // output 0x30=48, "48"
       << '/'
       << uint8_t(0x31); // output '1', not "48"
// result -> 48/1

smplbuf<char,16> buf = { 0x12, 0x34, 0xab, 0xcd };
Serail << but.to_stream();
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

Seiral << make_pair(buf.begin(), buf.end());
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

Serial << bytelist({ 0x12, 0x34, 0xab, 0xcd });
// will output 4byte of 0x12 0x34 0xab 0xcd in binary.

引数型

解説

１バイト型は型名によって取り扱いが違います。通常はサイズを意識したuint8_t[S]型を用いるようにしてください。

set_timeout(), get_error_status(), clear_error_status()

uint8_t get_error_status()
void clear_error_status()
void set_timeout(uint8_t centisec)

// example
Serial.set_timeout(100); // 1000msのタイムアウトを設定
uint8_t c;
Serial >> c;

>>演算子を用いた入力タイムアウトとエラーを管理します。

引数型

解説

エラー値

値

意味

operator >>

inline D& operator >> (uint8_t& v)
inline D& operator >> (char_t& v)
template <int S> inline D& operator >> (uint8_t(&v)[S])
inline D& operator >> (uint16_t& v)
inline D& operator >> (uint32_t& v)
inline D& operator >> (mwx::null_stream&& p)

//// 例
uint8_t c;

the_twelite.stop_watchdog(); // ウォッチドッグの停止
Serial.set_timeout(0xFF); // タイムアウト無し

// １バイト読み出す
Serial >> c;
Serial << crlf << "char #1: [" << c << ']';

// 読み捨てる
Serial >> null_stream(3); // 3バイト分読み捨てる
Serial << crlf << "char #2-4: skipped";

// ４バイト分読み出す (uint8_t 型固定長配列限定)
uint8_t buff[4];
Serial >> buff;
Serial << crlf << "char #5-8: [" << buff << "]";

入力処理を行います。

setup() 内では実行できません。
ポーリング待ちを行うため、タイムアウトの時間設定（タイムアウト無しなど）によっては、ウォッチドッグタイマーが発動してリセットする場合があります。

通常はloop()中で以下のような読み出しを行います。

void loop() {
  uint8_t c;
  while(Serial.available()) {
    Serial >> c;
    // または c = Serial.read();
    
    switch(c) { ... }  // cの値によって処理を分岐する
  }
}

以下に読み出し格納できる型を列挙します。

引数型

解説