4-1 ．超音波センサタスク
-
- 本モジュールの動作の流れを示した図を以下に示す。
- FIFO1にコマンドが書き込まれると、コマンドハンドラが起動する。コマンドハンドラでタイムアウト監視タスクを生成し、周期タスクとして0.1秒後に起動するよう設定する。また、FIFO1に書き込まれたコマンドを読み取り、超音波送信関数に引数として渡す。
- 超音波送信関数は、引数で与えられた番号に対応する超音波センサのアドレスにコマンドを書き込む。（＝超音波センサ回路部に超音波送信の指示を出す。）また、その時刻をシステムカウンタから記憶し、割込み許可の状態にする。
- 割込み信号が入った場合 ： 割込み信号が入ると、割込みハンドラが起動する。割込みハンドラはその時刻を記憶し、タイムアウト監視タスクを削除する。その後、送信時の時刻データと先程の受信時の時刻データから距離を換算する。その換算式を以下に示す。
距離 ＝ （受信時の時間 － 送信時の時間） ＊ （３３１．５ ＋ ０．６１ｔ） / （１０００００ ＊ ２）
ここでｔは摂氏温度であり、本モジュールではこれを２０℃としている。
- 0.1秒たっても割込み信号が入らなかった場合 ： タイムアウト監視タスクが起動する。Linuxカーネルを割込み拒否の状態にし、FIFO1、FIFO2にエラー値を書き込む。その後、タイムアウト監視タスクを削除する。
- 割込み信号が入った場合 ： 割込み信号が入ると、割込みハンドラが起動する。割込みハンドラはその時刻を記憶し、タイムアウト監視タスクを削除する。その後、送信時の時刻データと先程の受信時の時刻データから距離を換算する。その換算式を以下に示す。
- FIFO2に値が書き込まれると、この一連の動作は終了する。（ユーザプログラムで、FIFO2に値が入るまで待つような設定をする。）
Fig.1 超音波センサタスク制御フローチャート
4-2 ．ロータリーエンコーダ･PWMタスク
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- ユーザプログラムから送られてくるFIFO5からSTARTの指令とタスクの実行周期をハンドラーで読み込む。
※用いる関数：rtf_get()
- STARTの指令をうけたら、左右のカウンタにリセットをかける。次にタスクが指定した周期ごとに実行されるようにする。
※用いる関数：pthread_make_periodic_np() - RT-タスクが実行を指示されたら・・・・
- ① カウント値をラッチ(保持)する。
- ② 左右のカウンタをリセットする。（リセット信号を関数outb()を使ってIOポート120Hへ送る。）
- ③ 左のタイヤのカウント値の上位4ビットと下位8ビットを、IOポートの122Hから関数inb()を用いて、分けて持ってくる。
- ④ 次に右のタイヤのカウント値の上位4ビットと下位8ビットを、IOポートの122Hから関数inb()を用いて、分けて持ってくる。
- ⑤ 左右それぞれのカウント値の、上位4ビットと下位8ビットを結合させて12ビットのデータにする。
- ⑥ カウント値をFIFO3へと書き込んで、上位のプログラムへと送る。
※用いる関数：rtf_put() - ⑦ FIFO4よりPWMの速度データを読み込む。
※用いる関数：rtf_get() - ⑧ 読み込んだ速度データを、関数outw()を用いてIOポートの110H(左速度)、112H(右速度)に送る。
新しい速度データがFIFO4に書き込まれていなかった場合は現在の速度を保持する。 - この3.の動作がサスペンドをかけられるまで繰り返される。
- FIFO5にSTOPの指令が書き込まれて来たらハンドラーは周期タスクを停止させる。
※用いる関数：pthread_suspend_np()
- ハンドラーによってRESTARTがかけられるまで待機。
※用いる関数：pthread_wakeup_np()
RT-タスクの実行周期の下限は、FPGAボードから左右のそれぞれのカウント値を下位8ビット、上位4ビットとわけてよみこんできて、それを結合させて12ビットのデータにするのにどれだけの時間がかかるかによって決まってくる。
また、上限は最高速でMIRSを走らせた場合にカウント用のICμPD4701Aの中に組み込まれているカウンタが一周するのにどれだけの時間がかかるかによって決まってくる。 本ソフトウェアの制御フロー図を下に示す。 - ユーザプログラムから送られてくるFIFO5からSTARTの指令とタスクの実行周期をハンドラーで読み込む。
Fig.4 ハンドラの動作
Fig.5 RT-タスクの動作
4-3 ．タッチセンサ・赤外線センサドライバ
- デバイスを登録し、file構造体を呼び出す。タッチセンサ・赤外線センサドライバプログラムのopenメソッド等の関数をこのfile構造体に定義する。
以下にそのfile構造体を示す。
static struct file_operations irs_ts_fops = { NULL, /* irs_ts_llseek */ irs_ts_read, NULL, /* irs_ts_write */ NULL, /* irs_ts_readdir */ NULL, /* irs_ts_poll */ irs_ts_ioctl, NULL, /* irs_ts_mmap */ irs_ts_open, NULL, /* irs_ts_flush */ irs_ts_release, NULL, /* irs_ts_fsync */ NULL, /* irs_ts_fasync */ NULL, /* irs_ts_check_media_change */ NULL, /* irs_ts_revalidate */ NULL, /* irs_ts_lock */ };
- 2-1 ．オープン(irs_ts_open)
- I/Oポートアドレスが使用中かどうかチェックを行い、登録する。
◎用いる関数：check_region(from,extent):チェック、request_region(from,extent,driver name):登録
- ①タッチセンサ・赤外線センサ・パワーオン信号処理モジュール(I/Oポート)からデータをint型で読み込む。
◎用いる関数：inw(port)
②メソッドの引数の関係上、int型のデータをchar型に変換し、char型一次元配列に格納する。
変換の仕方は、800Aといったデータから1000 0000 0000 1010 という文字を作成し、これを順にchar型配列dataに格納(data[0]=0,data[1]=1,etc)することによって行う。ただし、1：ON、0：OFFである。
③変換したデータをユーザ空間に書き込む。
◎用いる関数：copy_to_user(user,data,lenge)
- ①タッチセンサ・赤外線センサ・パワーオン信号処理モジュール(I/Oポート)からデータをint型で読み込む。
◎用いる関数：inw(port)
②このメソッド内に定義したコマンドに応じて、タッチセンサ・赤外線センサ・パワーオン信号をそれぞれ分けてユーザ空間に書き込む。
定義したコマンドを以下に示す。
- IRS_READ：赤外線センサ信号読み出し
TS_READ：タッチセンサ信号読み出し
PO_READ：パワーオン信号読み出し
IRS_TS_HARDRESET：ドライバ利用度数リセット(いざというときドライバをアンロードできるようにしておく)
- I/Oポートアドレスを開放する。
◎用いる関数：release_region(from,extent)
◎用いる関数：unregister_chrdev (mejor_number,"driver_name") ※タッチセンサ・赤外線センサデバイスドライバを扱う上での注意：
- 現プログラムでは、ソフト的な割り込みは用意されていないので、タッチセンサ、赤外線センサ・パワーオン信号を調べたい場合は、ユーザプログラムの方で見にいく必要がある。(もし赤外線センサやタッチセンサに反応があっても、このプログラムでは割り込み信号を生成しないため、ユーザが定期的に調べるようにしていないとわからない。)
Fig.5 タッチセンサ・赤外線センサドライバ制御フローチャート
4-4 ．LCDドライバ
- デバイスを登録し、file構造体を呼び出す。LCDドライバプログラムのopenメソッド等の関数をこのfile構造体に定義する。
以下にそのfile構造体を示す。
static struct file_operations lcd_fops = { lcd_llseek, lcd_read, lcd_write, NULL, /* lcd_readdir */ NULL, /* lcd_poll */ lcd_ioctl, NULL, /* lcd_mmap */ lcd_open, NULL, /* lcd_flush */ lcd_release, NULL, /* lcd_fsync */ NULL, /* lcd_fasync */ NULL, /* check_media_change */ NULL, /* revalidate */ NULL, /* lock */ };
- 2-1 ．オープン(lcd_open)
- I/Oポートアドレスが使用中かどうかチェックを行い、登録する。
最初にopenメソッドを呼び出したときのみ、LCDモジュールの最低限の初期設定を行う。
◎用いる関数：check_region(from,extent):チェック、request_region(from,extent,driver name):登録
- ①LCDモジュール(I/Oポート)から文字データを読み出す。
◎用いる関数：inb(port)
②その情報を文字型1次元配列として格納する。
③このデータをユーザ空間に書き込む。
◎用いる関数：copy_to_user(user,data,lenge)
- ①バッファに格納されているデータを読み込む。
②LCDモジュール(I/Oポート)に文字データを書き込む。
◎用いる関数：outb(char,port)
- このメソッドは、LCDモジュールの初期設定を行う。コマンドを複数用意し、それによって表示クリアやカーソル位置などを設定する。(詳しくは取扱い説明書＆単体試験仕様書に記載する。)
定義したコマンドを以下に示す。
- LCD_CLEAR：表示クリア
LCD_ADD_ZERO：表示内容を変えずにアドレスを0番地にセット
LCD_CURSOR_SHIFT：カーソルの進行方向＆表示シフト設定
LCD_ON-OFF：全表示のON/OFF＆カーソルのON/OFF＆文字のブリンク設定
LCD_LIST_OR_CURSOR：表示シフトorカーソル移動(表示不変化)設定
LCD_TWO_SET：アドレスを2行目0番地にセット
LCD_ADD_SET：表示文字のアドレスセット
LCD_BF_ADD：ビジーフラグ＆表示アドレスの読み出し
- I/Oポートアドレスを開放する。
◎用いる関数：release_region(from,extent)
◎用いる関数：unregister_chrdev (mejor_number,"driver_name") ※LCDデバイスドライバを扱う上での注意：
- 以下のアプリケーションインターフェースに、LCDデバイスドライバの文字変換表を示す。LCDモジュールは、カタカナやギリシャ文字なども表示できるが、MIRSATLMプロジェクトでは表示の必要性がないので、LCDデバイスドライバはそれらの文字を表示する機能を有しない。よって、LCDデバイスドライバに書き込める文字はアスキーコード表に記されているもののみとする。
