しゅうの自作マウス研修
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コーディングpart2 各種動作確認 – しゅうの自作マウス研修 part42

しゅうの自作マウス研修

こんにちは、しゅうです。
前回は、プログラムの書き込みができることを確認しました。
今回は各種センサやLEDなどの動作確認を行なっていきます。

LED

まずは基本のLED点灯。基本ですが、素子の取り付け向きが逆だったり、マイコンのピン配置を間違えていると動作しません。
プログラムには以下のように、STM32CubeIDEで生成したmain.cを編集して、新たにstatic_parameters.hを追加します。
こうすることで、main.cが長いものにならず、可読性が上がります。

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include static_parameters.h
/* USER CODE END Includes */
-- 中略 --
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while(1)
{
    TOGGLE_LED0;    // Turns on and off the LED
    HAL_Delay(500); // Waits 500ms
}

static_parameters.hで使っているHAL関数はHAL_GPIO_TogglePin関数です。
設定したGPIOピンに対して、0と1を交互に出力します。第一引数にピンのグループ（A,B,Cなど）を指定して、第二引数にピン番号を指定します。
こうすると、TOGGLE_LED0を呼び出すたびに、LEDが点灯・消灯を繰り返します。

#include "stm32f1xx_hal.h"

// LEDs
#define TOGGLE_LED0 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_10);


残りのLEDも同様に確認していきます。ここまでは特に問題なく進んでいるので、次に行きます。

スイッチ

スイッチが押されたかを認識する部分は、Pi:Coの実装方法を採用しています。LEDの動作確認時に作ったファイルをそのまま使います。
ここでは、HAL関数のHAL_GPIO_ReadPin関数を使って。スイッチの状態を読み取ります。

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
    // チャタリング防止用に
    HAL_Delay(CHATTERING_WAIT);
    while(!(READ_SW0 & READ_SW1 & READ_SW2));

    // いずれかのスイッチが押されるまで待つ
    HAL_Delay(CHATTERING_WAIT);
    while((READ_SW0 & READ_SW1 & READ_SW2));

    if(READ_SW0 == SW_ON){
        TOGGLE_LED0;
    }else if(READ_SW1 == SW_ON){
        TOGGLE_LED1;
        TOGGLE_LED2;
    }else if(READ_SW2 == SW_ON{
        TOGGLE_LED3;
    }
}

// Switch related
#define CHATTERING_WAIT (50)    // in ms

// Switches
#define READ_SW0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_7);
#define READ_SW1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_8);
#define READ_SW2 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_9);

TOGGLE_LED1から3は、TOGGLE_LED0と同様のものを定義しています。上記のプログラムでは、スイッチを押すたびに、該当するLEDの点灯・消灯を行います。

こちらも特に問題なく動作したので、次に進んでいきます。

赤外線センサ

Pi:Coで使っていたものと違い、可視光線はあまりでないものを採用しています。電流を流した時に、正面から見ると光っているのが見れるようにはなっています。
なので、スマホのカメラを利用して、確認する必要があります。
赤外線センサの発光はとても簡単です。LEDを点灯した時と同じで、該当のピンの出力を切り替えれば点灯します。
ここでは、点灯具合を確認するので、付けっぱなしにします。

// main関数の中でwhile文の手前に書く
SENSOR_OUT_R_ON;

// Light sensor - Emmit
#define SENSOR_OUT_R_ON HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, 1);
#define SENSOR_OUT_R_OFF HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, 0);

上記のプログラムの場合、右端のセンサが点灯します。下記画像では、LEDの先端が薄ら光っているのが確認できます。隣のLEDは光らせていないので、そちらと比較するとわかりやすいと思います。

もし、LEDが点いていなさそうだったら、オシロスコープを当てて波形を確認したり、素子の取り付け方向が正しいか確認してみましょう。
ちなみに僕は最初逆につけていました（笑）

赤外線受光センサ

こちらはPi:Coと同じものを採用しています。
AD変換を行なって、センサの値を取得します。タイマー関数のほうに組み込むのは、まだ先になります。
STM32CubeIDEの設定はこちらの記事を参考にしてください。
デバッグをしやすくするために、スイッチの動作確認をした時のプログラムを流用します。
printデバッグを行うので、こちらの記事で紹介した設定を忘れずに行いましょう。下記プログラムの方にも書いておきます。
AD変換などの処理はハイライト部分になります。

/* USER CODE BEGIN 0 */
int __io_putchar(int ch) {
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 100);
    return ch;
}
/* USER CODE END 0 */
-- 中略 --
/* USER CODE BEGIN 2 */
// Printf thing
setbuf(stdout, NULL);
/* USER CODE BEGIN WHILE */
double s_r_val = 0;
while (1)
{
-- 中略 --
    if(READ_SW0 == SW_ON){
        // LEDが完全に点灯するまで少し待ちます
        SENSOR_OUT_R_ON;
        for (int i=0; i<30; i++);

        // AD変換を行う
        HAL_ADC_Start(&hadc1);
        HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 1);
        // センサの値を読み取とって、値を保管する
        s_r_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1)

        SENSOR_OUT_R_OFF;
    }else if(READ_SW1 == SW_ON{
-- 中略 --
    print("SENSOR_R value : %d \n\r", s_r_val);
}

これで、ボタンを押す度にセンサの値を取得できます。以下のスクショは、4つのセンサ値を取得したときの実行例です。

ここで右のセンサ値だけ、他のセンサに対して変化が少ない（6→28）ですね？実は右側の赤外線LEDだけ上向いちゃってました。センサの向きを固定する、ということの重要さがわかりますね。

ブザー… 🙁

ブザーに関しては、マイコンからの電流量が足りていないからか、思ったように鳴らすことができませんでした…
こちらの記事で、ブザー用に設定したPA4をHiに設定したら高い音、PA5をHiに設定したら低い音、が鳴らせるような回路設計をしています。ですが、こちらは唯一、ブレッドボードなどを使ったテストを行なっていません。余裕ができたら、こちらの発振回路のデバッグなどを行いたいと思います。
ひとまずは無くても動かせるので、このまま実装を進めていきます。

まとめ

今回は、LED、スイッチ、赤外線センサ、受光センサの動作確認を行なっていきました。

次回はモータとエンコーダの動作確認を行います！

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