保証・ライセンス

本パッケージ内で、ライセンス上特別な記述のないものは、モノワイヤレスソフトウェア使用許諾契約書(MW-SLA)を適用します。

本ドキュメントについても、本ライブラリパッケージ部の一部としてMW-SLA下の取り扱いとします。

本ソフトウェアについては、モノワイヤレス株式会社が正式にサポートを行うものではありません。お問い合わせにはご回答できない場合もございます。予めご了承ください。

不具合などのご報告に対してモノワイヤレス株式会社は、修正や改善をお約束するものではありません。

また導入パッケージなどお客様の環境に依存して動作しない場合もございます。

/* Copyright (C) 2019-2022 Mono Wireless Inc. All Rights Reserved.
   Released under MW-SLA-*J,*E (MONO WIRELESS SOFTWARE LICENSE
   AGREEMENT) */

MWXライブラリを用いてアプリケーションを記述（本書ではアクトと呼びます）し、実行するために開発環境のセットアップが必要です。

• TWELITE STAGE SDK 動作環境

• TWELITE STAGE SDK のインストール

• アクト(Act)のビルド

• (オプション) Visual Stdio codeのインストール

• 新しいプロジェクトの作成

• Makefile

• MWX ライブラリコードの一部を他(stdio)で利用する

ビヘイビアの記述サンプルです。詳細はこちらを参照ください。

クラスオブジェクトは、MWXライブラリであらかじめ定義されたオブジェクトで、TWENETを取り扱うthe_twelite、ペリフェラルの利用のためのオブジェクトが定義されています。

各オブジェクトは.setup(), .begin()メソッドの呼び出しを行って初期化する必要があります。(UART0を利用するSerialオブジェクトのみ初期化は必要ありません)

この組み込みクラスはシリアルポートでの書式入力に利用することを想定して組み込みオブジェクトとして定義しています。

初期化時(begin())にヒープから内部で使用するバッファ領域を確保するmwx::serial_parser<mwx::alloc_heap<uint8_t>>型として定義されています。

詳細はクラス serparser を参照してください。

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。

Serial << "hello world!" << mwx::crlf;

TwePacketAppIOクラスは、標準アプリApp_IOのシリアルメッセージ(0x81)を解釈したものです。

class TwePacketAppIO : public TwePacket, public DataAppIO { ... };

パケットデータ内の諸情報はparse<TwePacketIO>()実行後にDataTweliteに格納されます。

DataAppIO構造体

struct DataAppIO {
		//送信元のシリアル#
		uint32_t u32addr_src;
		
		// 送信元の論理ID
		uint8_t u8addr_src;

		// 宛先の論理ID
		uint8_t u8addr_dst;

		// 送信時のタイムスタンプ
		uint16_t u16timestamp;

		// 低レイテンシ送信時のフラグ
		bool b_lowlatency_tx;

		// リピート中継回数
		uint16_t u8rpt_cnt;

		// LQI値
		uint16_t u8lqi;

		// DIの状態ビットマップ (LSBから順にDI1,2,3,4,...)
		uint8_t DI_mask;

		// DIのアクティブ(使用なら1)ビットマップ(LSBから順にDI1,2,3,4,...)
		uint8_t DI_active_mask;
		
		// DIが割り込み由来かどうかのビットマップ(LSBから順にDI1,2,3,4,...)
		uint16_t DI_int_mask;
};

新しいプロジェクトの作成は、すでにあるサンプルアクトのフォルダを別の名前でコピーし、ファイル名の編集を行います。

プロジェクトのファイル構造は以下のようになっています（ここでは PingPong を例に挙げます）。

この PingPong フォルダを別の場所（ただしフォルダ名に日本語や空白が含まない）にコピーします。

編集の必要があるのは、PingPong.cpp のファイル名です。これをフォルダ名と同じAlphaBravo.cppに変更します。

ビルド定義の編集

ビルド対象のファイルを追加する場合は build/Makefile を編集します。プロジェクト直下にある .c .cpp ファイルは自動で追加されますが、それ以外のファイルについては編集が必要です。

VSCode用の設定

VSCode を利用する場合は、必要に応じて .vscode 以下の定義を編集してください。

TWELITE STAGE SDK に含まれるサンプルの多くは、以下のようになっています。

• TWELITE STAGE SDK ライブラリのソースコードは ${env:MWSDK_TWENET_LIBSRC}/include/** ${env:MWSDK_TWENET_LIBSRC}/src/** を引用する。この環境変数 MWSDK_TWENET_LIBSRC は TWELITE STAGE アプリから VSCode でプロジェクトを開いた場合には自動で設定されます。

• ビルドタスクについては、デフォルトで -D などの追加的なオプション等は設定されていない。

• C++11でのコンパイルが出来ること。

• C++11の標準ライブラリヘッダが利用できること (utility, algorithm, functional, iteratorなど)

• new/delete/virtualは使用しません。

• newによるメモリ確保は例外的に使用する場合があります。

  • （参考） ただしmwxライブラリとしてはdeleteについては考慮しない前提で設計されている部分もあります。

begin()メソッドによりハードウェアの初期化を行った後、beginTransaction()によりバスの読み書きができるようになります。beginTransaction()を実行するとSPIのセレクトピンが選択されます。読み書きはtransfer()関数を用います。SPIは読み出しと書き込みを同時に実行します。

beginTransaction()

バスの利用開始を行います。SPIのセレクトピンをセットします。

settingsパラメータを与えて呼び出した場合は、バスの設定を行います。

endTransaction()

バスの利用を終了します。SPIのセレクトピンを解除します。

transfer(), transfer16(), transfer32()

バスの読み書きを行います。trasnfer()は8bit、transfer16()は16bit、transfer32()は32bitの転送を行います。

TickTimerはTWENETの内部制御用に利用され、暗黙に実行されています。タイマーの周期は1msです。loop()中でTickTimerイベントにより1msごとの処理を記述する目的でavailable()メソッドのみを定義しています。

メソッド

available()

TickTimer割り込み発生後にセットされ、その直後のloop()でtrueになります。loop()終了後にクリアされます。

MWXライブラリを用いてアプリケーションを記述するには以下が必要です。

• MWSDK(ソフトウェア開発環境)

• 開発用エディタ(Microsoft社のVisualStudio Codeを紹介します)

Windows

コンパイラのツールチェインなどは比較的環境への依存度が低いため、多くの環境で動作することが期待できますが、現在サポート中のWindows10,11バージョンを推奨します。動作環境の差異により動作しないような場合は、当社で確認している環境を参考に別途環境を用意してください。

以下、開発で使用しているバージョンを挙げます。

• Windows11 21H2 (Visual Studio 2019)

• FTDI社のドライバが動作していること (MONOSTICK, TWELITE Rを動作させるため)

コンパイラのツールチェインなどは比較的環境への依存度が低いため、多くの環境で動作することが期待できますが、現在サポート中のディストリビューションを推奨します。動作環境の差異により動作しないような場合は、当社で確認している環境を参考に別途環境を用意してください。

以下、開発で使用しているバージョンを挙げます。

• Ubuntu 18.04 LTS 64bit

• Ubuntu 20.04 LTS 64bit

＊32bitのシステムはサポートしません。

macOS

コンパイラのツールチェインなどは比較的環境への依存度が低いため、多くの環境で動作することが期待できますが、現在サポート中のディストリビューションを推奨します。動作環境の差異により動作しないような場合は、当社で確認している環境を参考に別途環境を用意してください。

以下、開発で使用しているバージョンを挙げます。

• macOS 10.14.6 (Mojave Intel)

• macOS 12.4 (Monterey Apple Silicon)

Visual Studio Code など開発環境について

開発環境を動作させるための環境や使用方法については、その開発元やコミュニティの情報を参照ください。

ビルド環境による差異

TwePacketAppUartクラスは、App_UARTの拡張書式を親機・中継器アプリApp_Wingsで受信したときの形式です。

class TwePacketAppUART : public TwePacket, public DataAppUART

パケットデータ内の諸情報はparse<TwePacketUART>()実行後にDataAppUARTに格納されます。

DataAppUART構造体

struct DataAppUART {
		/**
		 * source address (Serial ID)
		 */
		uint32_t u32addr_src;

		/**
		 * source address (Serial ID)
		 */
		uint32_t u32addr_dst;

		/**
		 * source address (logical ID)
		 */
		uint8_t u8addr_src;

		/**
		 * destination address (logical ID)
		 */
		uint8_t u8addr_dst;

		/**
		 * LQI value
		 */
		uint8_t u8lqi;

		/**
		 * Response ID
		 */
		uint8_t u8response_id;

		/**
		 * Payload length
		 */
		uint16_t u16paylen;

		/**
		 * payload
		 */
#if MWX_PARSER_PKT_APPUART_FIXED_BUF == 0
		mwx::smplbuf_u8_attach payload;
#else
		mwx::smplbuf_u8<MWX_PARSER_PKT_APPUART_FIXED_BUF> payload;
#endif
	};

payloadはデータ部分ですが、マクロ定義によってデータ格納の方法が変わります。

MWX_PARSER_PKT_APPUART_FIXED_BUFの値が0としてコンパイルした場合は、payloadはパケット解析を行うバイト列を直接参照します。元のバイト列の値が変更されるとpayload中のデータは破壊されます。

MWX_PARSER_PKT_APPUART_FIXED_BUFの値を0より大きい値として定義した場合は、payloadにはその値（バイト数）のバッファが確保されます。ただしシリアル電文のデータがバッファサイズを超えた場合はparse<TwePacketAppUART>()は失敗しE_PKT::PKT_ERRORを戻します。

TwePacketTweliteクラスは、標準アプリApp_Tweliteの0x81コマンドを解釈したものです。

class TwePacketTwelite : public TwePacket, public DataTwelite { ... };

パケットデータ内の諸情報はparse<TwePacketTwelite>()実行後にパケット情報がDataTweliteに格納されます。

DataTwelite構造体

struct DataTwelite {
		//送信元のシリアル#
		uint32_t u32addr_src;
		
		// 送信元の論理ID
		uint8_t u8addr_src;

		// 宛先の論理ID
		uint8_t u8addr_dst;

		// 送信時のタイムスタンプ
		uint16_t u16timestamp;

		// 低レイテンシ送信時のフラグ
		bool b_lowlatency_tx;

		// リピート中継回数
		uint16_t u8rpt_cnt;

		// LQI値
		uint16_t u8lqi;

		// DIの状態 (true がアクティブ Lo,GND)
		bool DI1, DI2, DI3, DI4;
		// DIの状態ビットマップ (LSBから順にDI1,2,3,4)
		uint8_t DI_mask;

		// DIアクティブならtrue (過去にアクティブになったことがある)
		bool DI1_active, DI2_active, DI3_active, DI4_active;
		// DIのアクティブビットマップ(LSBから順にDI1,2,3,4)
		uint8_t DI_active_mask;

		// モジュールの電源電圧[mV]
		uint16_t u16Volt;

		// AD値 [mV]
		uint16_t u16Adc1, u16Adc2, u16Adc3, u16Adc4;
		// ADがアクティブ（有効）なら 1 になるビットマップ (LSBから順にAD1,2,3,4)
		uint8_t Adc_active_mask;
};

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]

• 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。

パルスカウンタは、マイコンのCPUが稼働していない時もパルスを読み取り計数する回路です。パルスカウンターは２系統あります。PC0はPulseCounter0, PC1はPulseCounter1に割り当てられます。

また**PulseCounterはPulseCounter1**の別名です。

メソッド

begin()

void begin(uint16_t refct = 0, 
           E_PIN_INT_MODE edge = PIN_INT_MODE::FALLING,
           uint8_t debounce = 0)

オブジェクトを初期化し、計数を開始します。１番目のパラメータrefctは割り込みやavailable判定の基準となるカウント数です。この数を超えたときにアプリケーションに報告されます。またrefctには0を指定することもできます。この場合は、スリープ起床要因にはなりません。

２番目のパラメータedgeは割り込みが立ち会がり(PIN_INT_MODE::RISING)か立下り(PIN_INT_MODE::FALLING)を指定します。

３番目のdebounceは、0,1,2,3の値をとります。1,2,3の設定はノイズの影響を小さくするため値の変化の検出に連続した同じ値を要する設定です。

end()

void end()

検出を中止します。

available()

inline bool available()

指定カウント数(begin()のrefct)が０の場合は、カウントが１以上でtrueを返します。

指定カウント数(begin()のrefct)が1以上の場合は、検出回数が指定カウント数を超えた場合にtrueとなります。

read()

uint16_t read()

カウント値を読み出します。読み出し後にカウント値を０にリセットします。

アプリケーションのメインループです。ループ終了後はCPUがDOZEモードに遷移し低消費電流で次の割り込みを待ちます。

アクトの記述では、ほとんどの処理がこのループ内に記述されます。

以下のパケットに対応します。

MWX ライブラリは、TWELITE モジュールのプログラムをより容易にかつ拡張性を高めるために設計されています。これまでMWSDKで利用していた TWENET C ライブラリを基本とし、MWXライブラリはアプリケーション開発層のライブラリとして開発しております。

MWX ライブラリの名称は Mono Wireless C++ Library for TWELITE です。MW は MonoWireless から、また C++ -> CXX -> double X -> WX。この MW と WX を重ねて MWX になりました。

このライブラリを用いて記述したコードを「アクト(act)」と呼びます。

表記等について

本解説での表記について記載します。

auto&&

ユニバーサル参照と呼ばれ、標準ライブラリなどで良く用いられます。当ライブラリでもほとんどの場合auto&& と記載します。

名前空間について

namespace, inline namespace, using を用いて、名前の再定義などを行っています。解説中でも一部省略して記載しています。

制限事項 (TWENET)

MWXライブラリは、下層に位置する各ライブラリ・機能（TWNET Cライブラリでの機能、また半導体ベンダが提供するマイコン・ペリフェラル機能、IEEE802.15.4の機能）について、その全てに対応する目的では開発しておりません。

制限事項 (C++の利用)

MWXライブラリはC++言語で記述されておりアクトの記述においても C++ での記述を行うことになります。しかしながらC++言語であってもすべての機能が使えるわけではありません。特に以下の点に注意してください。

• new, new[] 演算子でのメモリ確保は行えますが、確保したメモリを破棄することはできません。C++ライブラリで動的メモリ確保をするものは殆どが事実上利用不可能です。

• グローバルオブジェクトのコンストラクタが呼び出されません。 参考：必要な場合は、初期化関数(setup()) で new ((void*)&obj_global) class_foo(); のように初期化することでコンストラクタの呼び出しを含めた初期化を行えます。

• 例外 exceptionが使用できません。

• 仮想関数 virtual が使用できません。

• 上記の制約があるためSTLなどC++標準ライブラリの一部のみの利用となります。

※ 当社で把握しているものについての記載です。

ライブラリのソースコードについて

ソースコードは以下から参照できます。

• {MWSDKインストールフォルダ}/TWENET/current/src/mwx

TWELITE STAGE SDK 配布アーカイブ(ZIPなど)をダウンロードし、適切なフォルダに展開します。

環境変数の設定

MWSDK_ROOT, MWSDK_ROOT_WINNAME(Windows10のみ) の設定が必要です。

Windows

ここでは展開後のフォルダ名を C:\MWSTAGE とします。別のフォルダにインストールした場合は、読み替えてください。

C:\MWSTAGE\Tools\SET_ENV.CMD を実行してください。以下の環境変数を設定します。

• MWSDK_ROOT

• MWSDK_ROOT_WINNAME

例えば以下のような設定になります。

Linux

開発環境やシェルに MWX_ROOT環境変数を反映されるように設定してください。

方法はいくつかありますが、ホームフォルダの.profile（ファイルがなければ新しく作成してください）に以下の設定を追加します。この設定でVSCodeのビルドまで可能です。

MWSDK_ROOT=/foo/bar/MWSTAGE/MWSDK/ export MWSDK_ROOT

エディタを使用せずに追加するには以下のようにコマンド入力します。$はプロンプトで環境によって表示が違います。/foo/bar/MSWSDKの部分はインストールしたフォルダに応じて書き換えてください。

macOS

開発環境やシェルに MWX_ROOT環境変数を反映されるように設定してください。

方法はいくつかありますが、ホームフォルダの.profile（ファイルがなければ新しく作成してください）に以下の設定を追加します。この設定でVSCodeのビルドまで可能です。

MWSDK_ROOT=/foo/bar/MWSTAGE/MWSDK/ export MWSDK_ROOT

エディタを使用せずに追加するには以下のようにコマンド入力します。$はプロンプトで環境によって表示が違います。/foo/bar/MSWSDKの部分はインストールしたフォルダに応じて書き換えてください。

ディジタル入力の変化を検出します。このクラスは、同じ検出値が複数回得られたときに変化を検出します。メカ式のボタンのチャタリングの影響を小さくするのに有効です。

メソッド

setup()

パラメータのmax_historyは、begin()で設定可能な参照回数の最大値です。ここではメモリーの確保と初期化を行います。

begin()

Buttonsの動作を開始します。１番目のパラメータbmPortMaskは監視対象のディジタル入力のビットマップを指定します。bit 0がDIO 0, ... , bit N がDIO Nに対応します。複数指定することができます。２番目のu8HistoryCountは値の確定をするのに必要な回数です。３番目のtick_deltaは値の確認を行う間隔をmsで指定します。

値の確定にはu8HistoryCount*tick_delta[ms]かかることになります。例えばu8HistoryCount=5, tick_delta=4の場合は、状態の確定に最低約20msかかります。

確認はTickTimerのイベントハンドラで行っています。割り込みハンドラではないので、処理等の遅延の影響を受けますが、メカ式ボタン等のチャタリング抑制には十分です。

end()

Buttonsの動作を終了します。

available()

変化が検出されたときにtrueを返します。read()を実行するとクリアされます。

read()

availableになったとき呼び出します。u32portは現在の入力DIOのビットマップ、u32changedは変化が検出されたDIOのビットマップです。

Buttonsが動作していない場合はfalseを返します。

動作について

初回の値確定

Buttonsが動作を開始した時点では、DIOの入力状態は未確定です。値が確定した時点でavailableになります。このときread()で読み出すビットマップのMSB(bit31)が１にセットされます。

動作確定を要するため、入力値が定常的に変化するポートを監視する目的では利用できません。

スリープ

スリープ前にButtonsが稼働状態であれば、復帰後に再開します。再開後、初回確定を行います。

SPIバス (Controller) の読み書きを行います。

注意事項

定数

初期化と終了

SPIバスの利用手続きはbegin()メソッドによります。

begin()

ハードウェアの初期化を行います。

例

end()

SPIのハードウェアの利用を終了します。

読み書き

読み書きの手続きは、以下の2種類あります。いずれかを選択して利用します。

システム時刻[ms]を得ます。

システム時刻はTickTimerの割り込みで更新されます。

ライブラリ中で共通的に読み込まれる定義について、定義内容を引用します。

mwx_common.h

特定のパケットであると解釈できなかった場合はE_PKT::PKT_ERRORが戻ります。

乱数を生成します。

１行目は0..(maxval-1)の値を戻します。maxvalの値が最大値ではないことに注意してください。

２行目はminval..maxval-1の値を戻します。

割り込みハンドラの登録を解除します。

TWELITE 無線マイコンの内蔵EEPROMに対して読み書きを実行します。

内蔵EEPROMはアドレス0x000～0xEFFまでの3480バイトが利用可能です。

先頭部分は設定（インタラクティブモード）に利用されるため、併用する場合は後半のアドレスの利用を推奨します。設定（インタラクティブモード）でどの程度の領域を消費するかは、その実装に依存します。最小限度の設定であっても先頭から256バイトまでは利用されるため、それ以降の利用を推奨します。

メソッド

read()

uint8_t read(uint16_t address)

EEPROMからaddressに対応するデータを読み出します。

write()

void write(uint16_t address, uint8_t value)

EEPROMからaddressに対してvalueを書き込みます。

update()

void update(uint16_t address, uint8_t value)

write()と同じく書き込みを行いますが、先にaddressにあるデータを読み出してvalueと違う場合のみ、書き込みを行います。EEPROMの書き換え寿命を考慮し、書換回数を減らしたいときに用います。

get_stream_helper()

auto&& get_stream_helper()
// 戻り値型は長くなるためauto&&と省略しています。

後述のmwx::streamを用いた読み書きを行うために、ヘルパーオブジェクトを取得します。

mwx::streamインタフェースを用いた入出力

stream_helper ヘルパーオブジェクトを経由して、mwx::streamによる演算子やメソッドを用います。mwx::streamを用いるとuint16_tやuint32_t型といった整数型の読み書き、uint8_tの固定長配列型の読み書き、format()オブジェクトによる書式整形などが可能になります。

auto&& strm = EEPROM.get_stream_helper();
// ヘルパーオブジェクトの型名は長くなるためauto&&により解決しています。

このオブジェクトに対して<<演算子などmwx::streamで定義されたインタフェースを利用できます。

strm.seek(1024); // 1024バイト目に移動

strm << format("%08x", 12345678); // 12345678を16進数の8文字で記録
strm << uint32_t(0x12ab34cd);     // 0x12ab34cd の4バイトを記録
uint8_t msg_hello[16] = "HELLO WORLD!";
strm << msg_hello;                // バイト列 "HELLO WORLD!" を記録(終端なし)

// 結果
// 0400: 30 30 62 63 36 31 34 65 12 ab 34 cd 48 45 4c 4c
//        0  0  b  c  6  1  4  e  0x12ab34cd  H  E  L  L
// 0410: 4f 20 57 4f 52 4c 44 21 00 00 00 00 ff ff ff ff
//        O SP  W  O  R  L  D  ! 

.seek()を用いてEEPROMのアドレスを1024に移動しています。

上記では８バイト文字列(00bc614e)、４バイト整数(0x12ab34cd)、16バイトバイト列(HELLO WORLD!...)、1バイト終端文字を書き込んでいます。

strm.seek(1024);

uint8_t msg1[8];
strm >> msg1;
Serial << crlf << "MSG1=" << msg1;
// MSG1=00bc614e

uint32_t var1;
strm >> var1;
Serial << crlf << "VAR1=" << format("%08x", var1);
// VAR1=12ab34cd

uint8_t msg2[16]; // "HELLO WORLD!"の文字数
strm >> msg2;
Serial << crlf << "MSG2=" << msg2;
// MSG2=HELLO WORLD!

.seek()を用いてEEPROMのアドレスを1024に移動しています。

先ほど書き出したデータ列を読み出します。順番に8バイト文字、4バイト整数、16バイト文字列を>>演算子を用いて読み出します。

３軸の加速度センサーの値を格納するための構造体ですが、コンテナクラスに格納したときの利便性を上げるための手続きを追加しています。

struct axis_xyzt {
    int16_t x;
    int16_t y;
    int16_t z;
    uint16_t t;
};

get_axis_{x,y,z}_iter()

/*戻り型は長いテンプレート型名なのでauto&&と記載します*/
auto&& get_axis_x_iter(Iter p)
auto&& get_axis_y_iter(Iter p)
auto&& get_axis_z_iter(Iter p)

axis_xyztを格納したコンテナクラスのイテレータをパラメータとして、X, Y, Z 軸のいずれかの要素にアクセスするイテレータを生成します。

以下の例では、buf.begin(), buf.end()をX軸用のイテレータとしてアルゴリズムstd::minmax_elementに用いています。

#include <algorithm>

void myfunc() {  
  // コンテナクラス
  smplbuf_local<axis_xyzt, 10> buf;
  
  // テスト用にデータを投入
  buf[0] = { 1, 2, 3, 4 };
  buf[1] = { 2, 3, 4, 5 };
  ...
  
  // 最大、最小値を得るアルゴリズム
  auto&& minmax = std::minmax_element(
    get_axis_x_iter(buf.begin()),
    get_axis_x_iter(buf.end()));
  
  Serial << "min=" << int(*minmax.first)
        << ",max=" << int(*minmax.second) << mwx::crlf;
}

get_axis_{x,y,z}()

/*戻り型は長いテンプレート型名なのでauto&&と記載します*/
auto&& get_axis_x(T& c)
auto&& get_axis_y(T& c)
auto&& get_axis_z(T& c)

axis_xyztを格納したコンテナクラスのXYZ軸のいずれかの軸を取り出した仮想的なコンテナクラスを生成する関数です。この生成したクラスにはbegin()とend()メソッドのみ実装されています。このbegin()とend()メソッドで取得できるイテレータは前節get_axis_{x,y,z}_iter()のイテレータと同じものになります。

#include <algorithm>

void myfunc() {
  // コンテナクラス
  smplbuf_local<axis_xyzt, 10> buf;
  
  // テスト用にデータを投入
  buf[0] = { 1, 2, 3, 4 };
  buf[1] = { 2, 3, 4, 5 };
  ...
  
  // キューの中の X 軸を取り出す
  auto&& vx = get_axis_x(que);
  
  // 範囲for文の利用
  for (auto&& e : vx) { Serial << int(e) << ','; }
  
  // 最大、最小値を得るアルゴリズム
  auto&& minmax = std::minmax_element(
      vx.begin(), vx.end());
                          
  Serial << "min=" << int(*minmax.first)
        << ",max=" << int(*minmax.second) << mwx::crlf;
}

アプリケーションの記述を行うコールバック関数です。コールバックはシステム（ライブラリ）から呼び出されるという意味です。ユーザがいくつかのコールバック関数を定義することでシステムの振る舞いを記述します。

以下のコールバック関数は必須定義です。

• setup()

• loop()

それ以外の関数は定義しない場合は、何も実行しない空の関数が替わりにリンクされます。

通常のコールバック呼び出し順序

init_coldboot()
  ↓ (TWENET内部処理:初期化1)
setup()
  ↓（TWENET内部処理:初期化2)
begin() --- 初回のみ
  ↓
loop() <--+
  ↓       |イベント処理、ビヘイビア処理
CPU DOZE -+

スリープ復帰時のコールバック呼び出し順序

the_twelite.sleep()
  ↓ sleeping...
 
 
init_warmboot()
  ↓ (TWENET内部処理:初期化3)
wakeup()
  ↓（TWENET内部処理:初期化4)
loop() <--+
  ↓       |イベント処理、ビヘイビア処理
CPU DOZE -+

コード実行の初期に呼び出され、初期化コードを記述します。

static inline void delay(uint32_t ms) {
		volatile uint32_t ct = ms * 4096;
		while (ct > 0) {
			--ct;
		}
}

送信完了時に呼び出されます。

void on_tx_comp(mwx::packet_ev_tx& ev, bool_t &b_handled) 

無線パケットの送信が終了したときにpacket_ev_txとして ev にデータが格納された状態で、本関数が MWX ライブラリ内から呼び出されます。アプリケーション中で本関数が定義されない場合は何もしない weak 関数がリンクされます。

ev.u8CbIdは送信時のID、ev.bStatusは送信の成功（1）または失敗（0）を示すフラグです。

本関数中で b_handled に true をセットすると、MWX ライブラリに受信パケットがアプリケーション内で処理されたことを伝達します。処理済みとした場合、不要な処理を抑制します。（the_twelite.app, .board, .settings に対してはイベントコールバック関数を呼び出さない）

ポーリングによる時間待ちを行います。

void delay(uint32_t ms)

msにて与えられた期間待ち処理を行います。

時間の計測はTickTimerのカウントによって行っています。また長い時間待ちを行う場合はCPUのクロックを低下してポーリング処理を行います。

uint8_t型のsmplbuf_strm_u8???はストリーム(stream)インタフェースも有しているため、いくつかのストリーム用のメソッドを使用することができます。

// smplbuf_strm_u8<N> : ローカル確保
template <int N> using smplbuf_strm_u8 
  = _smplbuf_stream<uint8_t, mwx::alloc_local<uint8_t, N>>;

// smplbuf_strm_u8_attach : 既存バッファへのアタッチ版
using smplbuf_strm_u8_attach 
  = mwx::_smplbuf_stream<uint8_t, mwx::alloc_attach<uint8_t>>;

// smplbuf_strm_u8_heap : HEAP確保
using smplbuf_strm_u8_heap 
  = mwx::_smplbuf_stream<uint8_t, mwx::alloc_heap<uint8_t>>;

// << 演算子の定義
template <class L_STRM, class ALOC>
mwx::stream<L_STRM>& operator << (
        mwx::stream<L_STRM>& lhs, 
        mwx::_smplbuf_stream<uint8_t, ALOC>& rhs)
{
		lhs << rhs.to_stream();
		return lhs;
}

例

smplbuf_strm_u8<128> sb1;

sb1 << "hello";
sb1 << uint32_t(0x30313233);
sb1 << format("world%d",99);
sb1.printfmt("Z!");

Serial << sb1;
// hello0123world99Z!

ポーリングによる時間待ちを行います（μ秒指定）。

void delayMicroseconds(uint32_t microsec)

microsecにて与えられた期間待ち処理を行います。

時間の計測はTickTimerのカウントによって行っています。また長い時間待ちを行う場合はCPUのクロックを低下してポーリング処理を行います。

DIO(汎用ディジタルIO)ピンの設定を行います。

void pinMode(uint8_t u8pin, E_PIN_MODE mode)

この関数では DIO0..19 と、DO0,1のピンの状態を変更できます。設定内容は E_PIN_MODE の列挙値のDIOの解説とDOの解説を参照してください。

ディジタル出力ピンの設定を変更します。

static inline void digitalWrite(uint8_t u8pin, E_PIN_STATE ulVal)

事前にpinMode()にて設定対象のピンを出力用に設定しておきます。１番目のパラメータは、設定対象のピン番号を指定します。２番目のパラメータはHIGHかLOWのいずれかを指定します。

入力設定のポートの値を読み出す。

static inline E_PIN_STATE digitalRead(uint8_t u8pin)

事前に入力に設定したピンの入力値をLOWまたはHIGHで得ます。

パルスカウンターを用いたアクト例です。

パルスカウンターは、マイコンを介在せず信号の立ち上がりまたは立ち下りの回数を計数するものです。不定期のパルスを計数し一定回数までカウントが進んだ時点で無線パケットで回数を送信するといった使用方法が考えられます。

アクトの機能

• 子機側のDIO8に接続したパルスを計数し、一定時間経過後または一定数のカウントを検出した時点で無線送信する。

• 子機側はスリープしながら動作する。\

アクトの使い方

必要なTWELITE

アクトの解説

setup()

// Pulse Counter setup
PulseCounter.setup();

パルスカウンターの初期化を行います。

begin()

void begin() {
	// start the pulse counter capturing
	PulseCounter.begin(
		  100 // 100 count to wakeup
		, PIN_INT_MODE::FALLING // falling edge
		);

	sleepNow();
}

パルスカウンターの動作を開始し、初回スリープを実行します。PulseCounter.begin()の最初のパラメータは、起床割り込みを発生させるためのカウント数100で、２番目は立ち下がり検出PIN_INT_MODE::FALLINGを指定しています。

wakeup()

void wakeup() {
	Serial	<< mwx::crlf
			<< "--- Pulse Counter:" << FOURCHARS << " wake up ---"
			<< mwx::crlf;

	if (!PulseCounter.available()) {
		Serial << "..pulse counter does not reach the reference value." << mwx::crlf;
		sleepNow();
	}
}

起床時にPulseCounter.available()を確認しています。availableつまりtrueになっていると、指定したカウント数以上のカウントになっていることを示します。ここではfalseの場合再スリープしています。

カウント数が指定以上の場合はloop()で送信処理と送信完了待ちを行います。

loop()

uint16_t u16ct = PulseCounter.read();

パルスカウント値の読み出しを行います。読み出した後カウンタはリセットされます。

二線シリアル(I2C) master の読み書きを行います。

別名定義

mwx::periph_wire<MWX_TWOWIRE_RCVBUFF>はTwoWireとして参照可能です。

型定義

以下の定義型で引数や戻り値の型を記載します。

注意事項

初期化と終了

Wire インスタンスの生成

ライブラリ内でインスタンスの生成と必要な初期化は行われます。ユーザコードでは Wire.begin() を呼び出すことで利用可能となります。

requestFrom() メソッドを用いる場合、データを一時保管するための FIFO キューのサイズを指定できます。コンパイル時にマクロMWX_TWOWIRE_BUFF に必要なバイト数を指定してコンパイルする。デフォルトは 32 バイトです。

例： -DMWX_TWOWIRE_BUFF=16

begin()

ハードウェアの初期化を行います。

例

読み書き

読み書きの手続きは、以下の2種類あります。いずれかを選択して利用します。

その他

プローブ（デバイスの存在判定)

address で指定したデバイスが応答するかを確認します。デバイスが存在する場合は true が戻ります。

setClock()

本来はバス周波数を変更するための手続きですが、何も処理をしません。

アクトの解説

begin()

begin()関数はsetup()関数を終了し(そのあとTWENETの初期化が行われる)一番最初のloop()の直前で呼ばれます。

setup()終了後に初回スリープを実行します。setup()中にセンサーデータ取得を開始していますが、この結果は評価せず、センサーを事前に一度は動かしておくという意味あいで、必ずしも必要な手続きではありません。

wakeup()

起床後の手続きです。以下の処理を行います。

• まだセンサーデータの取得開始をしていない場合、センサーデータ取得を行い、短いスリープに入る。

• 直前にセンサーデータ取得開始を行ったので、データを確認して無線送信する。

上記の分岐をグローバル変数のb_sensor_startedにより制御しています。!b_sensor_startedの場合はセンサー取得開始(startSensorCapture())を行い、napNow()により短いスリープに入ります。時間は100msです。

napNow()によるスリープ復帰後、b_sensor_started==trueの節が実行されます。ここでは、2つのセンサーに対してE_EVENT_START_UPイベントを通知しています。このイベントは、センサーの取得が終了するのに十分な時間が経過したことを意味します。この通知をもとにsns_LTR308ALSとsns_SHTC3はavailableになります。この後loop()に移行し、無線パケットが送信されます。

napNow()

ごく短いスリープを実行する。

sleepのパラメータの2番目をtrueにすると前回のスリープ復帰時刻をもとに次の復帰時間を調整します。常に5秒おきに起床したいような場合設定します。

3番目をtrueにするとメモリーを保持しないスリープになります。復帰後はwakup()は呼び出されじ、電源再投入と同じ処理になります。

4番目はウェイクアップタイマーの2番目を使う指定です。ここでは1番目は通常のスリープに使用して、2番目を短いスリープに用いています。このアクトでは2番目を使う強い理由はありませんが、例えば上述の5秒おきに起床したいような場合、短いスリープに1番目のタイマーを用いてしまうとカウンター値がリセットされてしまい、経過時間の補正計算が煩雑になるため2番目のタイマーを使用します。

オブジェクトの生成

ネットワークビヘイビアの .prepare_tx_packet() によって行います。

上記の例ではthe_twelite.network.use<NWK_SIMPLE>()によってネットワークビヘイビアのオブジェクトを取り出します。このオブジェクトの.prepare_tx_packet() によってオブジェクトpktが生成されます。型名はauto&&で推論されていますがpacket_txの派生クラスになります。

このpktオブジェクトは、まず、()内の条件判定にてtrueかfalseを返します。falseが返ってくるのは、送信用のキューが一杯でこれ以上要求が追加できない時です。

送信設定

無線パケットには宛先情報など相手に届けるための様々な設定を行います。設定には設定内容を含むオブジェクトを<<演算子の右辺値に与えます。

以下に設定に用いるオブジェクトについて記載します。

tx_addr

宛先アドレスaddrを指定します。宛先アドレスの値については、ネットワークビヘイビアの仕様を参照してください。

• <NWK_SIMPLE> MSB(bit31=0x80000000)がセットされるアドレスは、無線モジュールのシリアル番号宛という意味になります。 0x00..0xEFは、8bitの論理IDを意味します。0xFEは子機宛(0x01..0xEF)の同報通信（ブロードキャスト）、0xFFは親機子機関係なく同報通信（ブロードキャスト）します。

tx_retry

再送回数の指定を行います。再送回数はu8countで指定します。force_retryは、送信が成功しようがしまいが、指定回数の再送を行う設定です。

• <NWK_SIMPLE> ネットワークビヘイビア<NWK_SIMPLE>では、同じ内容のパケットをu8count+1回送信します。 force_retryの設定は無視されます。

tx_packet_delay

パケットを送信するまでの遅延と再送間隔を設定します。u16DelayMinとu16DelayMaxの２つの値をミリ秒[ms]で指定します。送信要求をしてからこの間のどこかのタイミングで送信を開始します。再送間隔をu16RetryDurの値[ms]で指定します。再送間隔は一定です。

• <NWK_SIMPLE> この指定は有効です。 最初の送信から１秒を超えて再送され到達した同一パケットについては、新たなパケットが到達したとして重複除外が為されません。再送間隔を長く設定したり、中継でのパケット到達遅延により１秒を超えて同じパケットを受信する場合があります。 重複パケットの処理の設定は<NWK_SIMPLE>ビヘイビアの初期化で設定できます。

tx_process_immediate

パケット送信を「できるだけ速やかに」実行するように要求する設定です。TWENETでのパケット送信処理は、1msごとに動作するTickTimer起点で行われています。この設定をすることで、要求後速やかにパケット送信要求が処理されます。もちろん、tx_packet_delay(0,0,0)以外の設定では意味がない指定になります。

他のパケット送信処理が行われている場合は、通常の処理になります。

• <NWK_SIMPLE> この指定は有効です。

tx_ack_required

無線パケット通信では、送信完了後、送信相手先からACK（アック）という短い無線電文を得て、送信成功とする送信方法があります。このオプションを設定することで、ACK付き送信を行います。

• <NWK_SIMPLE> <NWK_SIMPLE>では、この指定は無効です。コンパイルエラーになります。 <NWK_SIMPLE>は、シンプルに動作する中継ネットワークの実装を目的としており、ACK付きの通信は行いません。

tx_addr_broadcast

ブロードキャストの指定を行います。

• <NWK_SIMPLE> <NWK_SIMPLE>では、この指定は無効です。コンパイルエラーになります。 替わりに宛先アドレスtx_addr(0xFF) （ブロードキャスト）またはtx_addr(0xFE)（子機宛のブロードキャスト）を指定します。

tx_packet_type_id

0..7の指定ができるTWENET無線パケットのタイプIDを指定します。

• <NWK_SIMPLE> <NWK_SIMPLE>では、この指定は無効です。コンパイルエラーになります。 <NWK_SIMPLE>ではタイプIDを内部的に使用しています。ユーザは使用できません。

このクラスはTWENETのtsRxDataApp構造体のラッパークラスです。

packet_rxでは、特にパケットのデータペイロードをsmplbufコンテナで取り扱えるようにし、expand_bytes()などのユーティリティ関数によりペイロードの解釈記述を簡素化しています。

メソッド

get_payload()

パケットのデータペイロードを取得する。

get_psRxDataApp()

TWENET Cライブラリの受信構造体を得る。

get_length()

ペイロードのデータ長を返す。.get_payload().size()と同じ値になる。

get_lqi()

LQI値 (Link Quality Indicator)を得る。

get_addr_src_long(), get_addr_src_lid()

送信元のアドレスを得る。

get_addr_src_long()は送信元のシリアル番号で、MSB(bit31)が必ず１になります。

get_addr_src_lid()は送信元の論理IDで0x00-0xFEまでの値をとります（<NWK_SIMPLE>で指定する論理IDです）。

get_addr_dst()

宛先アドレスを得ます。

宛先アドレスは、送信元で指定され、宛先の種別によって値の範囲が変わります。

is_secure_pkt()

暗号化パケットの場合は true を返し、平文の時はfalse を返します。

get_network_type()

ネットワークビヘイビアで識別されるパケットのネットワークタイプを返す。

32bit型をラップしたAPI戻り値クラス。MSB(bit31)は失敗、成功のフラグ。bit0..30は戻り値を格納するために使用します。

コンストラクタ

デフォルトコンストラクタはfalse,0の組み合わせで構築します。

またbool型とuint32_t型をパラメータとする明示的な構築も可能です。

bool型のコンストラクタを実装しているため、以下のようにtrue/falseを用いることができます。

メソッド

is_success(), operator bool()

MSBに1がセットされていればtrueを返す。

MSBが0の場合にtrueを返す。

bit0..30の値部を取得する。

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。

コンストラクタ

ヘルパーオブジェクトの型名は長くなるためauto&&により解決しています。このオブジェクトに対して<<演算子などmwx::streamで定義されたインタフェースを利用できます。

生成されたヘルパーオブジェクトbsは生成時に大本の配列bの先頭位置から読み書きを始めます。配列の末尾の場合はappend()によりデータを追加します。読み書きを行うたびに位置は次に移動していきます

ヘルパー関数では読み出し用の>>演算子が利用できます。

パケット型の基底クラスですが、メンバー構造体commonにはアドレス情報など共通情報が含まれます。

コンテナクラス(smplbuf, smplque)のテンプレート引数として指定し、内部で利用するメモリの確保または領域指定します。

alloc_attachやalloc_heapではメモリ確保クラスに応じた初期化メソッド (init_???())を実行する必要があります。

初期化

バッファーp・サイズnで初期化します。

メソッド

alloc_size()

バッファのサイズを返す。

_is_attach(), _is_local(), _is_heap()

想定したallocクラスと違うメソッド呼び出し記述に対して、static_assertのように、コンパイルエラーを発生させるためのメソッドです。

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。

• 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）

Analogueは、ADCの実行と値の取得を行います。一度に複数のチャネルを連続取得でき、またこれをタイマーなどの周期に合わせて逐次実行可能です。

定数

ピンの定義

pinMode(PIN_DIGITAL::DIO0, PIN_MODE::INPUT); 
pinMode(PIN_DIGITAL::DIO1, PIN_MODE::INPUT);

メソッド

setup()

void setup(
        bool bWaitInit = false,
        uint8_t kick_ev = E_AHI_DEVICE_TICK_TIMER,
        void (*fp_on_finish)() = nullptr) 

ADCの初期化を行います。setup()では、半導体内部のレギュレータの始動、周期実行するためのタイマーデバイスの指定、指定チャネルすべてのADCが終了したときに呼び出されるコールバック関数の指定します。

begin()

void begin(uint8_t bmPorts, uint8_t capt_tick = 1)

１番目のパラメータにはADCを行いたいポートを指定します。ポートの指定はピンの定義で述べたポート番号に対応するビットをセットしたビットマップになります。例えば PIN_ANALOGUE::A2とPIN_ANALOGUE::VCCの２つのピンの値を得たい場合は (1 <<PIN_ANALOGUE::A1 | 1<<PIN_ANALOGUE::VCC )を指定します。pack_bitsを用いpack_bits(PIN_ANALOGUE::A1,PIN_ANALOGUE::VCC)のように記述することもできます。

begin()の呼び出し後、速やかに最初のADC処理が開始され、その終了割り込から次のピンの処理を開始します。すべての処理が終われば(指定されている場合）コールバック関数が呼び出されます。次のタイマー割り込みが発生まで待ってから新たなADC処理を開始します。

２番目のパラメータは、ACを開始するまでのタイマー割り込みの回数を指定します。例えばTickTimerは1msごとに呼び出されますが、パラメータに16を指定すれば 16msごとの処理になります。

void begin()

デフォルトのADCピン(PIN_ANALOGUE::A1,PIN_ANALOGUE::A2)を指定してADC処理を開始します。end()では中断したADC処理を再開します。

end()

void end()

ADC処理を終了し、半導体内部のレギュレータを停止します。

available()

inline bool available()

ADCの値が取得後にtrueになります。本関数により確認した後は次のADC完了まではfalseです。

read(), read_raw()

inline int16_t read(uint8_t s)
inline int16_t read_raw(uint8_t s)

ADC値を読み出します。パラメータには読み出したいADCピンを指定します。read()はmVに変換した読み値、read_raw()はADCの値(0..1023)を戻します。

ADC割り込みハンドラ

ADCの割り込みハンドラはsetup()の呼び出し時にperiph_analogue::ADC_handler()に設定されます。

半導体のペリフェラルライブラリで別途ハンドラを指定すると正常に動作しなくなります。

スリープ時の振る舞い

ADCがbegin()により周期実行状態であれば、スリープ復帰後もADC処理を再開します。

メンバ関数を利用した方法は、抽象度が比較的低く、C言語ライブラリで提供されるような一般的なAPI体系に倣っています。二線シリアルバスの操作手続きがより直感的です。

ただしバスの利用の開始と終了を明示的に意識して記述する必要があります。

読み込み

requestFrom()

size_type requestFrom(
    uint8_t u8address,
    size_type length,
    bool b_send_stop = true)

指定バイト数分を一括で読み出します。読みだした結果はキューに保存されるため、直後にキューが空になるまで .read() メソッドを呼び出すようにしてください。

コード例

int len = Wire.requestFrom(0x70, 6);
for (int i = 0; i < 6; i++) {
  if (Wire.available()) {
		  au8data[i] = Wire.read();
    Serial.print(buff[i], HEX);
  }
}
// skip the rest (just in case)
// while (Wire.available()) Wire.read(); // normally, not necessary.

書き出し

書き出し処理は、beginTransmission() を実行後、write() メソッドにより行います。一連の書き出しが終了したら endTranmission() を呼びます。

	#define DEV_ADDR (0x70)
	const uint8_t msg[2] = 
	  {SHTC3_SOFT_RST_H, SHTC3_SOFT_RST_L};

	Wire.beginTransmission(DEV_ADDR);
	Wire.write(msg, sizeof(msg));
	Wire.endTransmission();

beginTransmission()

void beginTransmission(uint8_t address)

書き出しの転送を初期化する。書き出し処理終了後、速やかに endTransmission() を呼び出す。

write(value)

size_type write(const value_type value)

１バイトの書き出しを行う。

write(*value, quantity)

size_type write(
  const value_type* value,
  size_type quantity)

バイト列の書き出しを行います。

endTransmission()

uint8_t endTransmission(bool sendStop = true)

書き出しの終了処理を行います。

``mwx::stream を実装し TWELITE の UART0 で入出力する。

• Serialオブジェクトはシステム起動時に UART0, 115200 bps で初期化され、ライブラリ内で初期化処理が行われます。ユーザコード上は、setup()から利用できます。

• Serial1オブジェクトは、ライブラリ内で用意されていますが、初期化処理は行っていません。UART1を有効化するためには、必要な初期化手続き Serial1.setup(), Serial1.begin() を行ってください。

setup()

void setup(uint16_t buf_tx, uint16_t buf_rx)

オブジェクトの初期化を行う。

• TX/RX用のFIFOバッファのメモリ確保

• TWE_tsFILE 構造体のメモリ確保

begin()

void begin(unsigned long speed = 115200, uint8_t config = 0x06)

ハードウェアの初期化を行う。

end()

（未実装）ハードウェアの使用を停止する。

get_tsFile()

TWE_tsFILE* get_tsFile();

Cライブラリで利用する TWE_tsFILE* 形式での構造体を得る。

タイマーでは、指定周期でのソフトウェア割り込みを発生させる目的、指定周期でPWM出力を行う２つの機能があります。TWELITE無線モジュールには0..4まで合計５つのタイマーが利用可能です。

組み込みオブジェクト名は Timer0..4 ですが、このページでは TimerXと記載します。

メソッド

setup()

void setup()

タイマーを初期化します。この呼び出しにより必要なメモリ領域の確保を行います。

begin()

void begin(uint16_t u16Hz, bool b_sw_int = true, bool b_pwm_out = false)

タイマーを開始します。１番目のパラメータは、タイマーの周期でHzで指定します。２番目のパラメータをtrueにするとソフトウェア割り込みが有効になります。３番目のパラメータをtrueにするとPWM出力を有効にします。

end()

void end()

タイマーの動作を停止します。

available()

inline bool available()

タイマー割り込みが発生した直後のloop()でtrueになり、loop()が終了すればfalseになります。

change_duty()

void change_duty(uint16_t duty, uint16_t duty_max = 1024)

デューティー比の設定を行う。１番目のパラメータにデューティ比を指定します（小さい値を指定すると波形の平均はGNDレベルに近づき、大きい値を指定するとVccレベルに近づく）。２番目のパラメータはデューティ比の最大値を指定します。

change_hz()

void change_hz(uint16_t hz, uint16_t mil = 0) 

タイマーの周波数を設定します。２番目のパラメータは周波数の小数点３桁分の値を整数で指定します。例えば 10.4 Hz としたい場合は hz=10, mil=400 と指定します。

pktparser(parser_packet)は、serparserで変換したバイト列に対して、内容の解釈を行います。

serparser_heap parser_ser;

void setup() {
    // init ser parser (heap alloc)
    parser_ser.begin(PARSER::ASCII, 256);
}

void loop() {
    int c;
    while ((c = Serial.read()) >= 0) {
        parser_ser.parse(c);
        if (parser_ser.available()) {
            // get buffer object
            auto&& payl = parser_ser.get_buf();
            // identify packet type
            auto&& typ = identify_packet_type(payl.begin(), payl.end());
            
            // if packet type is TWELITE standard 0x81 message
            if (typ == E_PKT::PKT_TWELITE) {
                pktparser pkt; // packet parser object
                // analyze packet data
                typ = pkt.parse<TwePacketTwelite>(payl.begin(), payl.end());
                
                if (typ != E_PKT::PKT_ERROR) { // success!
                    // get data object
                    auto&& atw = pkt.use<TwePacketTwelite>();
                    
                    // display packet inforamtion
                    Serial << crlf << format("TWELITE: SRC=%08X LQI=%03d "
                        , app.u32addr_src, app.u8lqi);
	                  Serial << " DI1..4="
	                      << atw.DI1 ? 'L' : 'H' << atw.DI2 ? 'L' : 'H' 
                        << atw.DI3 ? 'L' : 'H' << atw.DI4 ? 'L' : 'H';
                }
            }
        }
    }
}

上記の例は、標準アプリケーションの0x81メッセージの解釈を行っています。parser_serオブジェクトによりSerialより入力された電文をバイト列に変換します。このバイト列をまずidentify_packet_type()により電文の種別E_PKTを特定します。電文の種別が判定できたら次に.parse<TwePacketTwelite>()により電文を解析します。解析結果はTwePacketTwelite型になりますが、このオブジェクトを取り出す手続きが.use<TwePacketTwelite>()です。TwePacketTwelite型はクラスですが構造体として直接メンバー変数を参照します。

parse<T>

template <class T>
E_PKT parse(const uint8_t* p, const uint8_t* e)

バイト列を解析します。

Tには解析対象のパケット型を指定します。例えば標準アプリケーションの0x81メッセージならTwePacketTweliteを指定します。

pとeはバイト列の先頭と終端の次を指定します。

戻り値はE_PKT型です。エラーの場合はE_PKT::PKT_ERRORが戻ります。

user<T>

template <class T> 
T& use()

解釈したバイト列に対応するパケット型に対応するオブジェクトの参照を返します。事前にparse<T>を実行しエラーがなかった場合に呼び出すせます。

Tはparse<T>で実行した型と同じもの、または基本的な情報のみ取得できるTwePacketを指定します。

受信パケットを受け取ります。

void on_rx_packet(mwx::packet_rx& pkt, bool_t &b_handled) 

無線パケットを受信したときにpacket_rxとして pkt にデータが格納された状態で、本関数が MWX ライブラリ内から呼び出されます。アプリケーション中で本関数が定義されない場合は何もしない weak 関数がリンクされます。

本関数中で b_handled に true をセットすると、MWX ライブラリに受信パケットがアプリケーション内で処理されたことを伝達します。処理済みとした場合、不要な処理を抑制します。（the_twelite.receiver の処理を行わない）

DIO割り込みを有効にします。

void attachIntDio(uint8_t u8pin, E_PIN_INT_MODE mode)

事前に入力設定したピンに対して、１番目のパラメータは割り込みを有効にしたいピン番号で、２番目は割り込み方向（立ち上がり、立ち下がり）を指定します。

例

DIO5のピンがHIGHからLOWに変化したときに割り込みが発生する設定を行う。

void setup() {
  the_twelite.app.use<myAppClass>();
  
  pinMode(PIN_DIGITAL::DIO5, PIN_MODE::INPUT_PULLUP);
  attachIntDio(PIN_DIGITAL::DIO5, PIN_INT_MODE::FALLING);
}

void loop() {
  ;
}

myAppClass.hpp

class myAppClass: public mwx::BrdPal, MWX_APPDEFS_CRTP(myAppClasslMot)
{

};

アプリケーションビヘイビアmyAppClassの基本定義。詳細は省略している。

myAppClass.cpp

/*****************************************************************/
// MUST DEFINE CLASS NAME HERE
#define __MWX_APP_CLASS_NAME myAppClass
#include "_mwx_cbs_cpphead.hpp"
/*****************************************************************/

MWX_DIO_INT(PIN_DIGITAL::DIO5, uint32_t arg, uint8_t& handled) {
  static uint8_t ct;
  digitalWrite(PIN_DIGITAL::DIO12, (++ct & 1) ? HIGH : LOW);
	handled = false; // if true, no further event.
}

MWX_DIO_EVENT(PIN_DIGITAL::DIO5, uint32_t arg) {
  Serial << '*';	
}

/*****************************************************************/
// common procedure (DO NOT REMOVE)
#include "_mwx_cbs_cpptail.cpp"
// MUST UNDEF CLASS NAME HERE
#undef __MWX_APP_CLASS_NAME
} // mwx
/*****************************************************************/

アプリケーションビヘイビアmyAppClassの割り込みハンドラの記述。DIO5の割り込み発生時にDIO12の出力設定を反転させ、割り込みハンドラが終了してから発生するイベントではシリアルポートSerialに*を表示する。

Unit_で始まるアクト(Act)は、ごく単機能の記述や動作を確認するためのものです。

TWELTIE STAGE SDK では、アクト（ソースコード）記述をより容易に行うため、VisualStudio Code(VSCode)を紹介しています。添付のアクトには、VSCodeで適切にコード解釈が行われるように設定したファイルが含まれます。

ソースコードの解析や VSCode からのビルドを行うために、ライブラリソースコードが格納されるフォルダの情報などの情報が必要になります。これらの情報は TWELITE STAGE アプリから VSCode を呼び出すことによって反映されます。（具体的には適切な環境変数を設定して VSCode を始動します。プロジェクトの設定は環境変数を参照しています）

VSCode のインストール

VSCode では、以下のことができます。

• ソースコードの編集

• ソースコード解釈に基づく intellisense（＊全ての定義が正確に解釈されることを保証するわけではありません）

VSCode はリンク先より入手してください。

プラグインの導入

Visual Studio Code が C/C++ 言語の記述を解釈できるようにするために、プラグインをインストールします。

• C/C++ for Visual Studio Code

各OSでの特記事項

TWELITE STAGE から VSCode を呼び出すために、code コマンドが有効になっている必要があります。

以下は code.visualstudio.com の情報です。

• macOS - code コマンドを実行できるように PATH 設定が必要です。

• Windows

• Linux

注記事項

WirelessUARTはシリアル通信を行います。

アクトの機能

• ２台のUART接続のTWELITE同士をアスキー書式で通信する。

アクトの使い方

必要なTWELITE

PCにシリアル接続されている以下のデバイスを2台。

アクトの解説

setup()

インタラクティブモードを初期化しています。このサンプルでは互いに論理デバイスID(LID)が異なるデバイスを2台以上用意します。

loop()

シリアルからのデータ入力があった時点で、シリアルパーサーに１バイト入力します。アスキー形式が最後まで受け付けられた時点でSerialParser.parse()はtrueを戻します。

SerialParserは内部バッファに対してsmplbufでアクセスできます。上の例ではバッファの１バイト目を送信先のアドレスとして取り出し、２バイト目から末尾までをtransmit()関数に渡します。

on_rx_packet()

パケットを受信したときには、送信元を先頭バイトにし続くペイロードを格納したバッファsmplbuf_u8<128> bufを生成し、出力用のシリアルパーサーserparser_attach poutからシリアルに出力しています。

テスト用のコマンド

例

任意の子機宛に00112233を送付します。

例

子機３番に対してAABBCC00112233を送付します。

例

任意の親機または子機宛(0xFF)、親機宛(0x00)に送付します。

Makefileはbuild/Makefileに格納されています。makeコマンドを実行することで、アクトをビルドするよう予め定義されています。

makeのパラメータ

TWELITE=

ビルド対象をBLUEまたはREDで指定します。TWELITE BLUEならmake TWELITE=BLUEと指定します。

all

ビルドを実行します。通常は省略してmake TWELITE=BLUEのように実行します。

clean

ビルドの中間ファイルを削除します。make TWELITE=BLUE cleanのように実行します。

cleanall

すべての中間ファイルを削除します。make cleanallのように実行します。buildフォルダのobjs_???フォルダをすべて削除するのと同じです。

USE_APPDEPS=0 または 1

1 (デフォルト) を設定すると、ファイルの依存関係をもとに、ビルドファイルを決定します。例えば、ヘッダファイルに変更があった場合に関連するソースファイルが再コンパイル対象となります。

0 では依存関係を評価しません。0 に設定した場合、矛盾ある中間ファイルが残っていても makefile がエラーになりません。

Makefile 定義

アクトの規模に応じて、また、ビヘイビアの定義をする場合には、通常はソースファイルを分割してビルドします。

ビルドファイルの一つは{プロジェクトフォルダ名.cpp}です。

他にファイルを定義する場合は、プロジェクトフォルダのbuild/Makefileを編集します。

VERSION_???

バージョン番号を指定します。ビルド結果ファイル名に反映されます。

コンパイル中は -DVERSION_MAIN=0 -DVERSION_SUB=1 -DVERSION_VAR=0のように定義として渡されます。

ソースファイルの追加

ソースファイルを追加する際に必要なのはAPPSRC_CXXとAPP_COMMON_SRC_DIR_ADD?です。

ソースファイル名をAPPSRC_CXXに追記します。このファイル名にはフォルダ名が含まれてはいけません。サブフォルダにあるものもフォルダなしで指定します（つまり同じファイル名がサブフォルダにある場合は、ビルドが失敗します）

次にソースファイルがプロジェクトフォルダ以外の場所に格納されている場合の検索パスを指定します。最大４つまで設定できます。

フォルダの指定はMakefileからの相対パスになります。

コンパイル・リンカオプション

その他にもいくつかのオプションをコンパイラ・リンカに渡すことができます。

スリープ復帰後、ペリフェラルAPIが初期化されない再初期に呼び出されます。

アクトの動作を理解するため、いくつかのサンプルを用意しています。

サンプルアクトの紹介

以下には、目的別のアクトを紹介します。

無線通信を行わなず、マイコン機能のみの短いアクト

• act0..4は、無線機能などを使わないごくシンプルな例です。Actの基本構造が理解できます。

I2C センサーを用いたアクトの記述例

I2Cセンサーを接続し、スリープによる簡潔動作を行いながら無線パケットを送信する、無線センサーの実装例です。比較的簡潔、かつ、代表的な構造ですので、act0～act4を確認後に参照することを推奨します。

• BRD_I2C_TEMPHUMID

TWELITE で無線センサーを実装するための代表的な要素（シンプル中継ネット <NWK_SIMPLE> の利用・インタラクティブモード <STG_STD>、I2Cセンサーの取り扱い Wire、スリープによる間欠動作など）が含まれます。

無線通信を行う基本的なアクト

無線パケットを送信、または送受信するサンプルですが、各々少し違った視点で実装されています。

• Scratch は、UARTから１バイトコマンドを受けて、送信などを行うシンプルなコードです。

• Slp_Wk_and_Txは、ステートマシンを用い、スリープを用いた間欠動作で、スリープ復帰→無線送信→スリープを繰り返します。

• PingPongは、一方から他方にパケットを送信し、受信した他方がパケットを送り返すサンプルです。送信と受信についての基本的な手続きが含まれます。

• WirelessUARTは、UART入力をserparserを用いアスキー形式を解釈し、これを送信します。

親機側のアクト

独自の受信側親機アプリケーションを実装するときに参照してください。

• Parent_MONOSTICKは、専ら受信のみを行い、シリアルポートへ受信結果を出力します。このサンプルの無線パケットで、親機向け(0x00)や子機ブロードキャスト(0xFE)とアドレス設定しているものは受信できます。またインタラクティブモード<STG_STD>をActに追加するための手続きが含まれます。

• Rcv_Univsl はユニバーサルパケットレシーバ (TWENETレイヤーツリーネットワーク, App_Twelite, Act, ... など) のサンプルコードです。また、コンテナやアルゴリズムにEASTLライブラリを使用しています。

インタラクティブモードを追加するためのアクト

インタラクティブモードを使用するアクトの解説には大まかな流れを記しています（ここでは上述の BRD_I2C_TEMPHUMID を引用します）。どのサンプルの解説も大きな差はありません。

• BRD_I2C_TEMPHUMIDは、I2Cセンサーデバイスの読み書きコマンドを実行し I2C センサーから得られた計測値を無線送信します。またインタラクティブモード<STG_STD>をActに追加するための手続きが含まれます。

• Settings は、インタラクティブモード<STG_STD>のより高度なカスタマイズを行います。詳細はコードを参照ください。

センサーなどのデバイスを動作させるためのアクト

内蔵ペリフェラルや外部センサーデバイスからセンサー情報を得るサンプルです。

• BRD_APPTWELITEはディジタル入力、アナログ入力、ディジタル出力、アナログ出力を用いた双方向通信を行っています。またインタラクティブモード<STG_STD>をActに追加するための手続きが含まれます。

• BRD_I2C_TEMPHUMIDは、I2Cセンサーデバイスの読み書きコマンドを実行し I2C センサーから得られた計測値を無線送信します。またインタラクティブモード<STG_STD>をActに追加するための手続きが含まれます。

• PulseCounter は、パルスカウンター機能を用い、スリープ中も含め入力ポートで検出したパルス数を計数し、これを無線送信します。

• PAL_AMB_behavior は、ビヘイビアを用いた例です。PAL_AMBでは温湿度センサーはライブラリ内部のコードが呼ばれますが、このサンプルでは温湿度センサーのアクセスのための独自の手続きも含まれます。

TWELITE PAL を使用するためのアクト

TWELITE PAL には標準的なPALアプリが書き込まれていますが、PALアプリを用いずアクトによる記述を行うことができます。MWXライブラリには、PALで使用するセンサーを動作させるための標準的な手続きが用意されています。

各種PAL基板用のサンプルです。PAL基板上のセンサー値を取得し、送信し、スリープします。

• PAL_AMB

• PAL_MOT-single

• PAL_MAG

以下は応用例で、上記のアクトより少し複雑な記述になっています。

• PAL_AMB_usenap は、数十msかかるセンサーの動作時間にTWELITEマイコンを短くスリープさせ、より省電力を目指すサンプルです。

• PAL_AMB_behavior は、ビヘイビアを用いた例です。PAL_AMBでは温湿度センサーはライブラリ内部のコードが呼ばれますが、このサンプルでは温湿度センサーのアクセスのための独自の手続きも含まれます。

• PAL_MOT_fifo は、加速度センサーのFIFOおよびFIFOの割り込みを用いて、サンプルを中断することなく、連続的に取得し無線送信するためのサンプルです。

TWELITE CUE を使用するためのアクト

PAL_MOT 用のアクトが利用できます。小修整が必要な場合があります。

• PAL_MOT-single

• PAL_MOT_fifo は、加速度センサーのFIFOおよびFIFOの割り込みを用いて、サンプルを中断することなく、連続的に取得し無線送信するためのサンプルです。

TWELITE ARIA を使用するためのアクト

• [BRD_ARIA] は、TWELITE ARIA を動作させるためのアクトです。

• BRD_I2C_TEMPHUMID は、I2C センサー利用のためのテンプレートですが、実装例として TWELITE ARIA で利用する SHT40 センサー用のコードが含まれます。

• PAL_AMB 用のアクトを小修整することで利用可能です。

単体機能を紹介したAct

Unitから始まる名前のActは機能やAPIの紹介を目的としています。

最新版の入手

共通の記述

アクトのサンプル中で以下の項目は共通の設定項目になり、以下で解説します。

const uint32_t APP_ID = 0x1234abcd;
const uint8_t CHANNEL = 13;
const char APP_FOURCHAR[] = "BAT1";

ヘルパークラス版はより抽象度が高い実装です。読み書きに対応するオブジェクト reader, writer を生成することがバスの利用開始となり、オブジェクトを破棄するとバス利用の終了手続きを行います。

if文の判定式内でオブジェクトの生成を行うことで、オブジェクトの有効期間はif節内のスコープに限定され、if節を抜けた時点でオブジェクトは破棄され、その時点でバスの利用終了の手続きを行います。

if (auto&& wrt = Wire.get_writer(...)) { // オブジェクトの生成とデバイスの通信判定
   // このスコープ(波かっこ)内が wrt の有効期間。
   wrt << 0x00; // 0x00 を mwx::stream インタフェースで書き出し
} 
// if 節を抜けるところで wrt は破棄され、バスの利用終了

また読み書きオブジェクトはmwx::streamインタフェースを実装しているため<<演算子などを利用することができます。

• バスの利用開始と終了をオブジェクトの有効期間と一致させることで、ソースコードの見通しを良くし、また終了手続きの記述漏れなどを防ぐ

• mwx::streamインタフェースによる読み書き手続きの統一

読み込み

読み込み処理とその終了手続きをスコープ内 if() { ... } で行うためのヘルパークラスを用いた読み込み方法です。

const uint8_t DEV_ADDR = 0x70;
uint8_t au8data[6];
if (auto&& rdr = Wire.get_reader(DEV_ADDR, 6)) {
		for (auto&& c: au8data) {
			c = rdr();
		}
}

// same above
uint16_t u16temp, u16humd;
uint8_t u8temp_csum, u8humd_csum;
if (auto&& rdr = Wire.get_reader(SHTC3_ADDRESS, 6)) {
		rdr >> u16temp;
		rdr >> u8temp_csum;
		rdr >> u16humd;
		rdr >> u8humd_csum;
}

上記では get_readr() メソッドにより生成された rdr オブジェクトを用いて１バイトずつ読み出しします。 メソッドのパラメータには読み込みたい二線シリアル ID を指定します。

1. if(...) 内で rdr オブジェクトを生成。（型は、型推論によるユニバーサル参照 auto&& で解決しています。）

2. 生成した rdr オブジェクトには operator bool () が定義されており、判定式の評価として利用される。指定された ID により通信が可能であれば true となる。

3. rdr オブジェクトには int operator () (void) 演算子が定義されていて、これを呼び出すことで２線シリアルバスから１バイトのデータを読み出す。読み込みに失敗したときは -1 が戻り、成功した場合は読み込んだバイト値が戻る。

4. if() { ... } スコープの末尾で rdr のデストラクタが呼び出され、二線シリアルバスの STOP を行う。

get_reader(addr, read_count=0)

periphe_wire::reader
get_reader(uint8_t addr, uint8_t read_count = 0)

I2C 読み出しに用いるワーカーオブジェクトを取得します。

書き出し (writer)

書き出し処理とその終了手続きをスコープ内 if() { ... } で行うためのヘルパークラスを用いた読み込み方法です。

const uint8_t DEV_ADDR = 0x70;
if (auto&& wrt = Wire.get_writer(DEV_ADDR)) {
	wrt(SHTC3_TRIG_H);
	wrt(SHTC3_TRIG_L);
}

// same above
if (auto&& wrt = Wire.get_writer(DEV_ADDR)) {
	wrt << SHTC3_TRIG_H; // int type is handled as uint8_t
	wrt << SHTC3_TRIG_L;
}

上記では get_writer() メソッドにより生成された wrt オブジェクトを用いて１バイトずつ書き出す。 メソッドのパラメータには読み出したい二線シリアル ID を指定します。

1. if(...) 内で wrt オブジェクトを生成する。（型名は長くなるため auto で解決）

2. 生成した wrt オブジェクトには operator bool () が定義されており、判定式の評価として利用される。指定された ID により通信が可能であれば true となる。

3. wrt オブジェクトには int operator () (void) 演算子が定義されていて、これを呼び出すことで２線シリアルバスに１バイトのデータを書き出しす。失敗したときは -1 が戻り、成功した場合は書き込んだバイト値が戻る。

4. if() { ... } スコープの末尾で wrt のデストラクタが呼び出され、二線シリアルバスの STOP を行う。

get_writer()

periph_wire::writer
get_writer(uint8_t addr)

I2C書き出しに用いるワーカーオブジェクトを取得します。

ワーカーオブジェクト (writer)

<<演算子

operator << (int c)
operator << (uint8_t c)
operator << (uint16_t c) 
operator << (uint32_t c)

int型,uint8_t型は8bitの転送を行います。データ並び順はビッグエンディアン形式（上位バイトが先に転送される）です。

()演算子

operator() (uint8_t val)
operator() (int val)

１バイト書き出す。

ワーカーオブジェクト (reader)

>>演算子

operator >> (uint8_t& c)
operator >> (uint16_t& c)
operator >> (uint32_t& c)
operator >> (uint8_t(&c)[N]) // Nバイトの固定配列

それぞれのデータ型のサイズ分だけ読み出します。データ並び順はビッグエンディアン形式（先に転送されたほうが上位バイトに格納される）です。

()演算子

int operator() (bool b_stop = false)

//例
uint8_t dat[6];
if (auto&& rdr = Wire.get_reader(0x70)) {
  for(uint8_t& x : dat) {
    x = rdr();
  }
}

１バイト読み出します。エラーがある場合は-1を戻し、正常時は読み出したバイト値を戻します。

b_stopをtrueにすると、その読み出しにおいてSTOPビットを発行します。

例

以下の例は、環境センサーパルの温湿度センサーSHTC3の計測例です。

Wire.begin();
// reset (may not necessary...)
if (auto&& wrt = Wire.get_writer(0x70)) {
	wrt << 0x80; // SHTC3_SOFT_RST_H
	wrt << 0x05; // SHTC3_SOFT_RST_L
}

delay(5); // wait some

// start read
if (auto&& wrt = Wire.get_writer(0x70)) {
	wrt << 0x60; // SHTC3_TRIG_H
	wrt << 0x9C; // SHTC3_TRIG_L
}

delay(10); // wait some

// read result
uint16_t u16temp, u16humd;
uint8_t u8temp_csum, u8humd_csum;
if (auto&& rdr = Wire.get_reader(0x70, 6)) {
	rdr >> u16temp;
	rdr >> u8temp_csum;
	rdr >> u16humd;
	rdr >> u8humd_csum;
}

// checksum 0x31, init=0xFF
if (CRC8_u8CalcU16(u16temp, 0xff) != u8temp_csum) {
	Serial << format("{SHTC3 T CKSUM %x}", u8temp_csum); }
if (CRC8_u8CalcU16(u16humd, 0xff) != u8humd_csum) {
	Serial << format("{SHTC3 H CKSUM %x}", u8humd_csum); }

// calc temp/humid (degC x 100, % x 100)
int16_t i16Temp = (int16_t)(-4500 + ((17500 * int32_t(u16temp)) >> 16));
int16_t i16Humd = (int16_t)((int32_t(u16humd) * 10000) >> 16);

Serial << "temp=" << int(i16Temp) 
	   << ",humid=" << int(i16Humd) << mwx::crlf;

ヘルパークラス版はより抽象度が高い実装です。読み書きを行うオブジェクト transceiver を生成することが、バスの利用開始となり、オブジェクトを破棄するとバス利用の終了手続きを行います。

if文の判定式内でオブジェクトの生成を行うことで、オブジェクトの有効期間はif節内のスコープに限定され、if節を抜けた時点でオブジェクトは破棄され、その時点でバスの利用終了の手続きを行います。

uint8_t c;
if (auto&& trs = SPI.get_rwer()) { // オブジェクトの生成とデバイスの通信判定
   // このスコープ(波かっこ)内が trs の有効期間。
   trs << 0x00; // 0x00 を mwx::stream インタフェースで書き出し
   trs >> c;    // 読み出したデータをcに格納。
} 
// if 節を抜けるところで wrt は破棄され、バスの利用終了

また、読み書きオブジェクトは、mwx::streamインタフェースを実装しているため<<演算子などを利用することができます。

• バスの利用開始と終了をオブジェクトの有効期間と一致させることで、ソースコードの見通しを良くし、また終了手続きの記述漏れなどを防ぎます

• mwx::streamインタフェースによる読み書き手続きを統一します

読み書き

読み込み処理とその終了手続きをスコープ内 if() { ... } で行うためのヘルパークラスを用いた読み込み方法。