1 機能概要複数ペリフェラル ( デバイスと呼びます ) を並行動作させてその IO 完了などのイベントを1カ所で待ち合わせてイベントドリブン処理を可能にしますイベントは16 個を扱えますシーケンス処理を組めるように特定のイベントだけ選別して待ち合わせる機能があります待ち合わせるときに

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ゆあほうねん
5 years ago
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1 MSP430 複数ペリフェラルを並行動作させる方式 [ マルチ IO システム ] Version PIC 山内一男この方式では複数の IO 処理を並行して実行できますので MSP430 を幅広く利用できます OS を使用せずに複数ペリフェラルを並行動作させて IO 完了やソフトイベントなどを複数管理して通知することができますこれによりイベントドリブン型の並行処理システムを構築できますこの方式のライブラリ自体はデバイスシリーズに依存していませんドライバーと ISR に特別なマクロコールを組み込んでライブラリと連携して実現しますドライバーと ISR はデバイスシリーズに依存します現在は MSP430G2553 と MSP430FR5969 に実装してあります別途マルチ IO システムとして example を提供いたします内容 1 機能概要従来方式との違い改善点方式概要イベント定義テーブル ( the table of events ) IO 制御テーブル (The common table for IO control) IO 制御テーブルにアクセスするマクロ LPM mode control IO status and IO completed Event Manager の動作 Event Manager の関数例ドライバーと ISR へのインプリメントドライバー ISR アプリケーションでのイベント処理例イベントハンドリングリトライ例

1 機能概要複数ペリフェラル ( デバイスと呼びます ) を並行動作させてその IO 完了などのイベントを1カ所で待ち合わせてイベントドリブン処理を可能にしますイベントは16 個を扱えますシーケンス処理を組めるように特定のイベントだけ選別して待ち合わせる機能があります待ち合わせるときに適切な LPM0 LPM3 LPM4 を選んで wait します delay

2 1 機能概要複数ペリフェラル ( デバイスと呼びます ) を並行動作させてその IO 完了などのイベントを1カ所で待ち合わせてイベントドリブン処理を可能にしますイベントは16 個を扱えますシーケンス処理を組めるように特定のイベントだけ選別して待ち合わせる機能があります待ち合わせるときに適切な LPM0 LPM3 LPM4 を選んで wait します delay イベントを起こすことでタイムアウト監視やリトライが可能です 1.1 従来方式との違い改善点複数のデバイスを動作させたとき従来の bis_sr_register(lpmx_bits+gie); で待ち合わせる方法は wait が解除されたのはどのデバイスが完了したのか判断ができません LPM0/LPM3/LPM4 どれで待つかはアプリケーションが適切に判断する必要があります ISR が先に wait 解除しアプリケーションが後から wait するクロス状態が起きると永遠に wait することになります今回提案する方式はドライバーと ISR に所定の手続きを追加することで複数のペリフェラル IO の待ち合わせを可能にします複数同時の IO 完了も IOctl 領域の bit にプールされますので取りこぼしがありません ISR の wait 解除とアプリケーションの IO 完了のタイミングがクロスしても正常に判定できます特定のペリフェラル IO 完了だけ選別することができますので A->B->C のように IO 完了をシーケンスに組むこともできますドライバーが必要な LPMx を設定しますのでアプリケーションは LPM 制御の意識が不要になります 2 方式概要下記の構成要素が連携して動作します 2

3 driver( デバイスに必要な初期設定をして ISR を呼ぶもの ) と ISR は IO 情報を IOctl に書き込んで wait と event を管理する event manager と相互連携して動きます AP は IO 要求 ( サイズバッファアドレス ) を IO_req にセットして driver を呼びます driver は device に必要な設定をして IO を開始します ISR は device からの割り込みを処理して IO 完了したら AP を active にします driver と ISR は IO 情報を IOctl に書き込んで event manager に通知します event manager は IO 中の LPMx wait の制御と AP へ IO 完了の device_id を通知します 2.1 イベント定義テーブル ( the table of events ) IO 要求や完了などのイベントは device ID で識別しますこれはユーザが再定義可能ですイベントは下記のように bit 対応で定義します max16 個です Driver.h で定義します /* ======== device ID(uint16_t), user need to define ============== */ // the fixed ID #define Interval 0x01 // interval timer, timera1 #define DelayMs 0x02 // for delay_ms, ACLK(LPM3)-> WDT // user need to define following IDs #define Timer0 0x04 // ACLK,LPM3 //#define Timer1 0x08 // SMCLK,LPM0 #define SPI4 0x20 // SMCLK,LPM0 rev2.0 #define ADC 0x40 // ADC #define UartA0 0x80 // SMCLK,LPM0 #define PIO1 0x0100 // Port 1,LPM4 #define PIO2 0x0200 // 2 #define PIO3 0x0400 // 3 #define PIO4 0x0800 // IO 制御テーブル (The common table for IO control) 下記の構造体が Driver.h で定義されており実体は IOctl_driver.c にあります driver と ISR がこのテーブルの device ID に該当する bit を on/off して制御します // common control structure for drivers and check_iowait() struct IO_ctl uint16_t Rq_LPM0; // requested LPM0 uint16_t Rq_LPM3; // LPM3 uint16_t St_busy; // under IO executing uint16_t St_endMK; // IO end mark ; extern struct IO_ctl IOctl; // defined in IOctl_driver.c IO 制御テーブルにアクセスするマクロアクセスの間違い防止と拡張性のため下記のようなマクロを DriverG.h に用意してありますドライバーと ISR はこのマクロを使用して IOctl table にアクセスします dev は device ID を表します例 IOctl_start(UartA0); /* Macro define */ #define IOctl_LPM0on(dev) IOctl.Rq_LPM0 = dev 3

4 #define IOctl_LPM0off(dev) IOctl.Rq_LPM0 &= ~dev #define IOctl_LPM3on(dev) IOctl.Rq_LPM3 = dev #define IOctl_LPM3off(dev) IOctl.Rq_LPM3 &= ~dev #define IOctl_start(dev) IOctl.St_busy =dev; IOctl.St_endMK &= ~dev; #define IOctl_stop(dev) IOctl.St_busy &=~dev; IOctl.St_endMK = dev; LPM mode control LPM0 の wait を必要なデバイスは Rq_LPM0 の対応 bit を on にします IO 完了で off します LPM3 の wait を必要なデバイスは Rq_LPM3 の対応 bit を on にします IO 完了で off します Event Manager は wait するとき Rq_LPM0 と Rq_LPM3 を見て LPMx を判断して wait します IO status and IO completed driver は IO 開始するとき St_busy の device ID bit を on します IO 中か否かの識別に使います ISR は IO 完了 (IO_completed) のとき St_endMK の該当 bit を on にして Active mode に復帰しますこの後 event manager が wake-up して St_endMK: on の device ID を event として AP に返します 2.3 Event Manager の動作アプリケーションは bis_sr_register(lpm0_bits+gie); の代わりに Check_IOwait(); で IO 完了を待ちます event manager は IO 完了デバイスを IOctl の St_endMK(LSB first) の on bit を探して見つけだしその device ID(uint16_t) を返しますその時 St_endMK の device ID の bit は off します複数 IO 完了しているときはこの IOctl:St_endMK にプールされていますので Check_IOwait(); を呼ぶことで順次処理することができますもし IO 完了しているものがなければ (St_endMK=0) Rq_LPM0 Rq_LPM3 の bit が on の device がある場合は LPM0( 優先 ) か LPM3 で無ければ LPM4 で wait します 2.4 Event Manager の関数例 1) uint16_t Check_IOwait(uint8_t wait_type) 戻り値 dv_id IO 完了したデバイス識別子 (Device ID) が戻ります wait_type: IOnowait wait しません IO 完了なしは dv_id=0 で戻ります IOwait wait しますタイムアウトなしです 2) uint16_t Check_onlyDEV(uint16_t dv_id, uint8_t wait_type) 指定の dv-id イベントが起きるのを待ちます 4

5 3 ドライバーと ISR へのインプリメントこの方式ではドライバーと ISR は IOctl を制御する所定の手続きの追加が必要です 3.1 ドライバードライバーは wait するときに必要な LPM0/LPM3 を設定し IO の開始を設定します下記 2 行追加します IOctl_LPM3on(UartA0); IOctl_start(UartA0); 3.2 ISR ISR は IO 完了時には LPMx 解除と IO 終了を設定して active に復帰します IOctl_LPM3off(UartA0); IOctl_stop(UartA0); bic_sr_register_on_exit(lpm_all); LPM_all = LPM4_bits+GIE ISR は IO_req の U_status にエラー情報や IO 情報を返すことができます下記は timer が割り込み CCR 種別を返す例ですまた timer のように連続動作しながら CCR 割り込みを通知する場合は IOctl_stop(dev) ではなく IOctl_Mark_end(dev) により割り込みイベントの通知だけをすることができます switch ( _even_in_range( TA1IV, 0x0A) ) case 0x02: P_tm1->U_status = 0x02; case 0x0A: P_tm1->U_status = 0x01; default: IOctl_Mark_end(Timer1); bic_sr_register_on_exit(lpm_all); // CCR1 // CCR1 interrupt // TAIFG // set active 4 アプリケーションでのイベント処理例 4.1 イベントハンドリング下記は SPI スレーブのイベントドリブン処理の抜粋です前半 while までは必要なデバイス (PIO ADC Timer0 SPI) の IO を開始しています while の中で各イベントの処理をしています switch(dev_id) 部分でイベント (Dev_ID=PIO1 ADC SPI4) を case に区分して個別の処理をしています // enable interrupt of P1.3, SW2 PIOx_IntEnable_HtoL( Pio1, &SW_req ); Interval_set( &Interval_req ); // start ADCtemp and timer0->ta0.0->adc 5

6 // get my temperature TLV data ADCtemp_getTLV( ADC_data ); ADCtemp_start( ); ADCtemp_IO_NoWait( &IO_ADC ); // enable ADC timera0_io_nowait( &IO_timer0 ); // timer0 trigger ADC /* waiting event, endless loop */ /* exit by SPI received start command, _cmd_start */ while(1) uint8_t text, status; /* SPI transferring */ // sending RQSS if some messages leaved SPI_receive(); Dev_ID = Check_IOwait( IOwait ); switch ( Dev_ID ) /* PIO1: SW2-> P1.3 interrupt */ case PIO1: // P1.3: SW2 interrupt if( SW_req.U_status & SWbit ) LEDstatus ^= 0x00FF; // toggle if( LEDstatus ) P1OUT = BIT0; // LED on else P1OUT &= ~BIT0; // start interval to prevent from chattering of switchs Interval_CCRx_start( _ccr1 ); Mess_set_cmdDATA( s_id, Pio_ID, &PIO_event ); // send PIO event case Interval: // protecting from chattering if( Interval_req.U_status == fg_ccr1 ) Interval_CCRx_stop( _ccr1 ); PIOx_ReEnable_HtoL ( Pio1, SWbit ); /* ADC */ case ADC: Mess_set_cmdDATA( s_id, ADC_ID, &ADC_str ); // send ADC data ADCtemp_IO_NoWait( &IO_ADC ); // restart ADC /* SPI */ case SPI4: status = Mess_get_CMD( &R_mess ); SPIs_stop(); if ( status!= IO_completed ) // IO error P1OUT = BIT0; // LED on else // IO completed Mess_release_BUF(); // releasing the used buffer switch ( R_mess.M_cmd ) case _cmd_start: // restart goto Start; case _cmd_pio: Mess_get_DATA( 2, &LEDstatus ); 6

7 // LED on/off if( LEDstatus ) P1OUT = BIT0; // LED on else P1OUT &= ~BIT0; case _cmd_test: status = 0; for(cnt=4; cnt< R_mess.size_DT; cnt++) text = rvbuf[cnt] +1; if ( text!= rvbuf[cnt+1] ) status++; if ( status ) Mess_set_CMD( s_id, sdbuf_id, &NAK_str ); else Mess_set_CMD( s_id, sdbuf_id, &ACK_str ); default: // end of SPI4 switch default: /* switch end */ 4.2 リトライ例 IO エラーが起きた時などリトライしたいときは下記ように関数を呼ぶと 5ms 後に DelayMs イベントを起こすことができます時間選択は Timer_driverG.h/Timer_driverFR.h に説明がありますこの関数は WDT をカウンタモードで利用しています msdelay_nowait( _V5ms ); 以上 7

1 装置構成 1.1 実験装置下記写真が検証用に組み上げた装置外観ですマスター 1 台とスレーブ 6 台で構成してあります Figure 1: Boards configuration master:msp-ts430rgz48c+fr5969 中央の黒いボード slave :MSP-EXP43

1 装置構成 1.1 実験装置下記写真が検証用に組み上げた装置外観ですマスター 1 台とスレーブ 6 台で構成してあります Figure 1: Boards configuration master:msp-ts430rgz48c+fr5969 中央の黒いボード slave :MSP-EXP43 MSP430 SPI マルチスレーブシステム Version3.0 2014/12/16 PIC 山内一男この資料では SS(Slave Select) 信号線を使用して SPI のマルチスレーブシステムを MSP430 で構築する具体的な方法を説明します一般的には master から slave に SS 信号を出して SPI 通信を行いますこれに加えて slave から master