hobbylab.jp 部品プロセッサー他 CH32V 203_test

今回は1-Wireと言うことで CH32V203系では I²C の様なインターフェースが無いので、GPIOの内1個を1-Wireのマスター端子として使用します。
なお 1-Wire に接続するスレーブは DS18B20 と言う温度素子です。
プログラムで制御するものはGPIOとTIMEを使用しますので、先にそのテスト記事を確認ください。
プログラムの作り方はについては 1-Wire プロトコル、やDS18B20を確認すればわかります。
ページ右側に 1-Wire 関係以下にリンク先が有るので確認ください。

1.1　プログラム概要

作成したプログラム　1-Wireプロトコルで言う、
　(1)初期化 RESET AND PRESENCE PULSES部
　(2)コマンド送信 Write Time Slot
　(3)データ受信 Read Time Slot
の部分を作成する。
ボタンを押すことにより 1-Wire の動作確認プログラムが動作するようにする。
データを受信したものをUSARTで送信する。

1.2　MPUと接続Pin

端子	接続相手	備考
PB1	DQ	1-WireのBus
PB3	PBSW	スイッチはGNDに接続
PA9 (TX)	RX	PC側のシリアル RXに接続

2　プログラム

2.1　プログラム内容

#include "debug.h"
#include <stdlib.h>  // malloc, free に必要
// Software/Protocol 1-Wireについて 5項参照
#define T0 500       // リセット信号
#define T1 90        // プレゼンス信号確認時間
#define T3 410       // 次信号までの待ち時間
#define TS0 2        // データ送信開始信号
#define TS5 60       // マスターのデータ送信
#define TREC 2       // 次信号までの待ち時間
#define TR0 2        // データ受信開始信号
#define TR3 6        // スレーブデータ信号確認時間
#define TR4 56       // 読み込みデータ待ち時間

void GPIO_INIT (void) {

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    // PB0 1-Wire Bus
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0}; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    // PB3 Bt　SWボタン
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

void Timer_Init(void) {
    RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    // プリスケーラ設定 =  システムクロック(Hz→1MHz(1us周期) で/1000000)-1
    uint16_t PrescalerValue = (uint16_t)(SystemCoreClock / 1000000) - 1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;  // 任意 (オーバーフローまでカウント)
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit (TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    // 3. 割り込みは使用しないため設定しない
}
// 1-Wireの端子を出力モードに設定
void Wire_out(void){
    GPIOB->CFGLR |= 0b00000000000000000000000000000011;  // 出力モードの高速50MHz
}

// 1-Wire の端子を入力モードに設定
void Wire_in(void){
    GPIOB->CFGLR &= 0b11111111111111111111111111111100;  // 入力モード
}

// 1-Wire の RESET AND PRESENCE 処理
uint8_t Reset_Presence(void) {
    uint8_t fg1 = 0;
    Wire_out();
    GPIOB->OUTDR &= 0b11111111111111111111111111111110;  // データを0にする。
    Delay_Us (T0);                                       // リセット信号
    GPIOB->OUTDR |= 0b00000000000000000000000000000001;  // データを1にする。
    Wire_in();
    Delay_Us (T1);                                       // レゼンス信号確認時間
    fg1 = !(GPIOB->INDR & 0x00000001);                   // Presence検出結果を代入
    Delay_Us (T3);  // tRSTH
    return fg1;
}

// データ送信
// RESET AND PRESENCE 処理付き WriteTimeSlot
// 戻り値はスレーブが接続されている場合は 1 無接続の場合 0
uint8_t Reset_WriteTimeSlot(uint8_t txdarr[], uint8_t size) {
    uint8_t DByte, DBit, lop1, lop2;

if (Reset_Presence()) {  // Reset＆Presence
         Wire_out();
         for (lop2 = 0; lop2 < size; lop2++) {
             DByte = txdarr[lop2];
             // printf ("TXData:%X\r\n",DByte);
             //1Byte 分の WriteTimeSlot処理
             for (lop1 = 0; lop1 < 8; lop1++) {
                 //1bit 分の WriteTimeSlot処理
                 //送信スタート信号送信
                 GPIOB->OUTDR &= 0b11111111111111111111111111111110;  // データを0にする。
                 DBit = DByte & 0b00000001;                           //
                 Delay_Us (TS0);                                      // データ送信開始信号
                 if (DBit == 1) { // bit値 1 の処理
                     GPIOB->OUTDR |= 0b00000000000000000000000000000001;  // データを1にする。
                     Delay_Us (TS5);                                      // マスターのデータ送信
                 } else {          // bit値 0 の処理
                     Delay_Us (TS5);                                      // マスターのデータ送信
                     GPIOB->OUTDR |= 0b00000000000000000000000000000001;  // データを1にする。
                     //  printf (" TXbit 0\r\n");
                 }
                 DByte >>= 1;
                 Delay_Us (TREC);
                 //1bit 分の WriteTimeSlot処理 END
             }
             //1Byte 分の WriteTimeSlot処理 END
         }
         return 1; //Presence Pulse OK
     } else {
         return 0; //Presence Pulse NG
     }
 }

/**
 CRC計算2  CRC計算1のサブルーチン
 1バイトのデータに対するCRC-8計算を更新する
 crc 現在のCRC値（初期値は0）
 data 計算対象のデータバイト
 return 更新されたCRC値
 */
uint8_t crc8_byte (uint8_t crc, uint8_t data) {
    crc ^= data;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        if (crc & 0x01) {
            // 最下位ビットが1の場合、多項式0x8C (x^8 + x^5 + x^4 + 1) で割る
            // 反転した表現では 0x8C となる (LSB first)
            crc = (crc >> 1) ^ 0x8C;
        } else {
            crc >>= 1;
        }
    }
    return crc;
}

/*
 CRC計算1
 複数バイトのバッファに対するCRC-8計算
 data バッファへのポインタ
 バッファの長さ
 最終的なCRC値
 */
uint8_t crc8_calculate (uint8_t *data, int len) {
    uint8_t crc = 0;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        crc = crc8_byte (crc, data[i]);
    }
    return crc;
}

// 受信する数を入力して呼び出す
uint8_t *ReadTimeSlot(int RxDArrSize);

uint8_t *ReadTimeSlot(int RxDArrSize) {
    uint8_t vL1, Lop1, Lop2;
    uint8_t *RxDArr = (uint8_t *)malloc (RxDArrSize * sizeof (uint8_t));  // 動的にメモリを確保
    for (Lop1 = 0; Lop1 < RxDArrSize; Lop1++) {
        vL1 = 0;                                                          // byteデータメモリ
        for (Lop2 = 0; Lop2 < 8; Lop2++) {
            Wire_out();                                                   // 読み取りタイムスロット
            GPIOB->OUTDR &= 0b11111111111111111111111111111110;           // データを0にする。
            Delay_Us (TR0);                                               // データ受信開始信号
            GPIOB->OUTDR |= 0b00000000000000000000000000000001;           // データを1にする。
            Wire_in();
            Delay_Us (TR3);                                           // スレーブデータ信号確認時間
            if (GPIOB->INDR & 0x00000001) {             // 1-Wire Bus = 1 => val=1 //データ読み込み
                vL1 |= 0x01 << Lop2;
            }
            Delay_Us (TR4);   // 読み込みデータ待ち時間
            Delay_Us (TREC);  // 次信号までの待ち時間
        }
        RxDArr[Lop1] = vL1;
    }

///*
    //CRCチェック
    uint8_t ckval = Lop1 - 1; // CRC値を除きチェックする数を指定
    uint8_t calculated_crc = crc8_calculate (RxDArr, ckval);
    uint8_t device_crc = RxDArr[ckval];
      printf ("CRC VAL %d\r\n", ckval);
      printf ("Calculated CRC: 0x%02X\r\n", calculated_crc);
      printf ("Device CRC:     0x%02X\r\n", device_crc);
      if (calculated_crc == device_crc) {
        printf ("CRC Check: OK\r\n");
      } else {
        printf ("CRC Check: Error\r\n");
      }
    RxDArr[Lop1] = calculated_crc;
    //*/
    return RxDArr;
}

int main (void) {
    uint32_t Bt;  // ボタン
    uint8_t i;           // ループ用
    uint8_t *RxDArr;     // 受信配列データ
    uint8_t RxDArrSize;  // 受信配列要素数
    uint8_t TxDArrSize;  // 送信配列要素数

NVIC_PriorityGroupConfig (NVIC_PriorityGroup_1);
    GPIO_INIT();
    Timer_Init();
    SystemCoreClockUpdate();
    Delay_Init();
    USART_Printf_Init (115200);   //TX = PA9 
    printf ("SystemClk:%d\r\n", SystemCoreClock);
    printf ("ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID());
    printf ("This is printf example\r\n");
    printf ("\r\n");

while (1) {

Bt = (GPIOB->INDR & 0b00000000000000000000000000001000);  // PB3 ボタン押したか
        if (Bt == 0) {
    //*①
                 //WRITE SCRATCHPAD {0xcc,0x4e,0x4B,0x46,0x7F}{0xcc,0x4e,0x4B,0x46,0x5F}
                 //上記データは前半2Byteがコマンド,後半3Byteが修正できる
                 //CONVERT T        {0xcc,0x44}
                 //COPY SCRATCHPAD  {0xcc,0x48}
                 //RECALL E2        {0xcc,0xB8}
             uint8_t STxDArr[] = {0xcc,0x44};  // ②
             // 関数内で要素数を出せないため、配列の要素数を引数で渡す。
             TxDArrSize = sizeof (STxDArr); 
             if( Reset_WriteTimeSlot(STxDArr, TxDArrSize)){
                 printf("  OK Presence Pulse\r\n");
             }else{
                  printf("  NG Presence Pulse\r\n");
             }
             Delay_Ms (1000);    // ③変換時間
    //①*/  
    //*⑪
                 //READ ROM         {0x33}       RxDArrSize = 8;
                 //READ SCRATCHPAD  {0xcc,0xbe}  RxDArrSize = 9;
             uint8_t STDArr[]= {0x33};   //⑫
             // 関数内で要素数を出せないため、配列の要素数を引数で渡す。
             TxDArrSize = sizeof (STDArr);
                 printf(" COMND SIZE %d\r\n",TxDArrSize);
             if( Reset_WriteTimeSlot(STDArr, TxDArrSize)){
                 printf(" Presence Pulse OK\r\n");
             }else{
                  printf(" Presence Pulse NG\r\n");
             }

//受信用
            //ROMコードは8 
            //スクラッチパッドは9
            RxDArrSize = 9;    // ⑬ 
            RxDArr = ReadTimeSlot(RxDArrSize);  // 受信したデータを配列に入力　
            //RxDArr には受信したデータを CRC した値が最後に格納されている。 
            //RxDArr[RxDArrSize] まで配列に入っている。
            if (RxDArr != NULL) {
                printf ("Created array in main \r\n");
                for (i = 0; i < RxDArrSize+1; i++) {
                    printf ("%d", i);
                    printf (" Data 0x%X\r\n", RxDArr[i]);  // 16進で表示
                }
                free (RxDArr);  // 使い終わったらメモリを解放する
            } else {
                printf ("Err 受信データがありません\r\n");
            }
    //⑪*/

printf ("\r\n");
            Delay_Ms (500);
        }
    }
}

2.2　補足説明

2.2.1　作成関数リスト

No	名前	備　　考
(1)	void GPIO_INIT (void)	GPIOの初期化
(2)	void Timer_Init(void)	TIMEの初期化
(3)	void Wire_out(void)	GPIOの1-Wire端子を出力に切り替え
(4)	void Wire_in(void)	GPIOの1-Wire端子を入力に切り替え
(5)	uint8_t Reset_Presence(void)	1-Wire の初期化
(6)	uint8_t Reset_WriteTimeSlot(uint8_t txdarr[], uint8_t size)	(3)(4)(5)を含めたデータ書き込み
(7)	uint8_t crc8_byte (uint8_t crc, uint8_t data)	1Byte分のCRC
(8)	uint8_t crc8_calculate (uint8_t *data, int len)	(7)を含めた複数ByteのCRC
(9)	uint8_t *ReadTimeSlot(int RxDArrSize)	(3)(4)(8)を含んだデータ受信

2.2.2　メイン補足

プログラムはそのまま実行すると、１個のDS18B20を接続した場合の温度を取得します。

①の部分は書き込みだけのプログラム
使用しないのであれば、①の部分のコメントアウトを外しプログラムをコメントアウトする
使用するとすれば、下記の内容で、結果も確認するため、⑪部も使用して必要な設定をする。
　　//WRITE SCRATCHPAD {0xcc,0x4e,0x4B,0x46,0x7F}または{0xcc,0x4e,0x4B,0x46,0x5F}
　　//CONVERT T {0xcc,0x44}
　　//COPY SCRATCHPAD {0xcc,0x48}
　　//RECALL E2 {0xcc,0xB8}
　　で実験する{　}部分を②にコピーする
　②の変数にコマンドや64bitROMコードなどを入れる
　③タイマー値については必要な時間に変更すること

⑪の部分は書き込みおよび読み込みのプログラム
使用しないのであれば、⑪の部分のコメントアウトを外してプログラムをコメントアウトする
使用するとすれば、下記の内容で、結果も確認するため、①部も使用して必要な設定をする。
　　//READ ROM {0x33} RxDArrSize = 8;
　　//READ SCRATCHPAD {0xcc,0xbe} RxDArrSize = 9;
　　で実験する{　}部分を⑫、サイズ部分の値を⑬にコピーする
　⑫の変数にコマンドや64bitROMコードなどを入れる
　⑬の変数には読み込みバイト数を入れる。

2.3　動作確認

実験状況

2.3.1　準備

温度の測定を実施する。なお温度分解能は11bitで先に設定している。
①は使用
②はCONVERT T なので {0xcc,0x44} を代入する。
③は分解能が11bitなので 380(ms)を代入する。
⑪は使用
⑫READ SCRATCHPAD なので {0xcc,0xbe} を代入する。
⑬は READ SCRATCHPAD なので 9 を代入する。