78K0で無線通信(2)
前回の続きです。なので前回の記事を読んでおられない方は
なんのことやら、ということになると思いますので、
前回の78K0で無線通信(1)を読んでから、今回の記事を
読んでいただければいいと思います。
また、今回の記事はC言語のプログラムが出てきますので、
C言語がまったくわからない方にはまったくわからないと思います。
そのような方には、何らかの形でC言語のプログラムを書いて
動作されてから読まれるといいと思います。
では予告どおり今回は微弱無線通信実験の結果の詳細、
通信の具体的な方法・プログラムの解説をお送りします！！！
一つお詫びしなければなりません。結局前回HEXファイルを
アップロードできずに今回の投稿をむかえてしまいました。
前回アップロード予定だった
送信側78K0用HEXファイル・受信側78K0用HEXファイル
は記事の長さの関係で今回も掲載できません。申し訳ありません。
次回公開しますのでもう少しお待ちください。
■■実験の結果・ちょっとの工夫でお手軽に通信できた！■■
実は今回使用した微弱無線モジュールは、そのままUARTにつないだだけでは
動作してくれません！でもルールを守ればUART同士で通信するのと変わりなく、
無線通信できるようになります！大丈夫です、難しくないのでご心配なく！！
●受信モジュールは無信号時ランダムデータを受信する●
受信モジュールはキャリア（搬送波）を検出していない間はDATA端子が
0Vと電源電圧のどちらにも安定せず、ランダムにばたついています。
なので78K0のUARTにつないだだけでは、DATA端子の立ち下がりをスタートビットと
誤解し、ストップビットを受信するタイミングでタイミングよく電源電圧
だったりすると、無信号時でも変なデータを受信し続けることになります。
タイミングが悪く、ストップビットのときに電源電圧でなければ
フレーミングエラーになってしまいます。まずここに対策が必要です。
●送信モジュールは送信し始めるときちょっと工夫がいる●
送信モジュールはDATA端子に一定時間（約35ms）以上立ち上がりも立ち下がりも
ないと省電力モードに入るのか、搬送波の出力がとまってしまいます。
省電力モードの状態から搬送波を再び出力させるには何回か立ち上がり・
立ち下がりをDATA端子に入力してやる必要があります。
しかも送信し始めの1バイトはスタートビットから送信されるのではなく、
データビットの途中から送信し始められるので、そのままただデータを
送信しようとしただけでは、受信側がスタートビットを正しく検出できずに
変なデータを受信するか、受信エラーが起きることになります。
（連続して送信する場合2バイト目以後はスタートビットから送信される）
■■実際に通信する・送受信部分のプログラムの解説■■
結論から言うと、前回の送信終了から約35ms以上経過後は0x55送信、0xFF送信、
その直後に1バイト送信時間分よりちょっと長い（約1.2倍）ウェイトを入れる
ことによって、送信モジュールも受信モジュールも正しくデータを送受信する
準備ができるということになります。
この送受信準備後はストップビットとスタートビットの間が約35ms以上あかない
限り、連続してデータを送信できるということです。
ここからは実際に送信側のプログラムを見ながら説明していきます。
このプログラムはターミナルソフトからキーを何か打つと、
0x55・0xFF・ウェイト・0x02・0x0A打たれた一文字のASCIIデータを連続して
送信し、次にキーが打たれるのを待つ、というものです。
送信側メインプログラム wireless_test.c
/*
■トラ技78K0付録基板
■uPD78F0730
■wireless_test.c
■315MHz微弱無線モジュールのテスト(トラ技基板:送信側 エレキジャック基板:受信側)
2008.12.10作成
*/
#pragma sfr /* プログラム上で直接SFR名でSFRを操作できるようにする */
#include "trgbios.h” /* トラ技CDのUSBの関数を使用するためにトラ技BIOSをインクルード */
#include "wireless_test.h”
/*
****************************************
main USB-UART6間通信テスト
****************************************
*/
void main( void )
{
/* クロックは内部発振 16 MHz */
/* 関数の宣言 */
unsigned char temp; /* データ一時保存 */
/* 入出力ポートの初期化(0:出力,1:入力) */
PM0.0 = 0;
PM0.1 = 0;
PM1 = 0b00010000;
/* P13 TxD
P14 RxD
*/
PM3.0 = 0;
PM3.1 = 0;
PM6.0 = 0;
PM6.1 = 0;
PM12.0 = 1; /* プログラム終了用 +5V:リセット GND:動作 */
P6.1 = 0;/* 起動中青消灯 */
/* 通信ポートの初期化 */
UART6_INIT( 0x09 , 13 , 0x04 ); /* UART6初期化(1200bps,8bit,none CPUユーザーズマニュアル参照) */
UART6_MANEGE( 1 ); /* UART6動作開始 */
/* タイマH1初期化 */
TMHMD1 = 0b01000000; /* タイマーH1クロックは3906.25Hz (周期0.256mS) インターバル */
/* USB-UART6間の通信 */
while( temp != 0x20 ) /* P12.0がGND電位ならトラ技BIOSへ戻る */
{
temp = (unsigned char)trg_getc();/* USBから読み込み */
trg_senddata( &temp,1 ); /* USBへ出力 */
P6.1 = 0; /* 無線送信中青点灯 */
UART6_TX( 0x55 ); /* スタートビットのみ送る */
UART6_TX( 0xff ); /* スタートビットのみ送る */
WAIT256U( 0x26 ); /* 1バイト送信時間分待つ */
UART6_TX( 0x02 ); /* ヘッダ */
UART6_TX( 0x0A ); /* ヘッダ */
UART6_TX( temp ); /* 無線で出力(UART6) */
UART6_TX( 0x03 ); /* フッタ */
P6.1 = 1;
}
P6.1 = 1;/* 終了後青消灯 */
}
/*
****************************************
タイマーH1を使った待ち時間生成
****************************************
*/
void WAIT256U( unsigned char c )
{
CMP01 = c; /* タイマーH1リセット周期は c * 256uS */
TMHMD1.7 = 1; /* タイマーH1動作開始 */
IF0H.3 = 0;
while( IF0H.3 != 1 ); /* タイマーH1リセットかかったらタイムアウト */
TMHMD1.7 = 0; /* タイマーH1動作停止 */
}
上で説明したとおり、
・受信モジュールは搬送波を検出していない間はH,Lをランダムに出力する
・送信モジュールは省電力状態から抜け出すために何回か立ち上がり・下がりが必要
・省電力状態から抜け出した直後はデータビットの途中から送信を始めてしまう
この三つの理由から通信開始時に受信側が正しくスタートビットと
ストップビットを検出できるように工夫が必要です。
またこれらに加えて
・受信したランダムデータの並びが、たまたま受信したいデータの並びと一致して
しまった場合、送信側が送信をしていないのに受信側が勝手に変な受信をしてしまう
という現象が起きます。これにも対策が必要です。
��まず、0x55を送信して立ち上がり・下がりを送信モジュールに加えて
寝ている送信モジュールを起こします。0x55は2進数では01010101なので
これにスタートビットとストップビットがつくと0101010101の順で送信側78K0から
送信モジュールに送信されることになり、寝ている送信モジュールを
激しく揺さぶることになります。
ですが、送信モジュールは寝起きが悪く、ちゃんとはじめのスタートビットからは
送信してはくれず、データビットの途中から送信し始めることになり、
受信モジュールが0を受信したときに受信側78K0はスタートビットと認識して
しまいます。このはじめに送信する0x55は送信モジュールを起こすための
ダミーのデータなので、受信側には受信してほしくないのです。
��そこで、0x55のあとに0xFFというデータを送信、直後に1バイト送信時間分より
ちょっと長い（約1.2倍）ウェイトを入れます。0xFFはスタートビットとストップ
ビットがつくと0111111111の順で送信されることになり、その後もウェイトを
入れている間はHの状態が維持されます。この約2バイト送信時間分連続してHを
出力することで受信側が0x55・0xFFの中のどのLをスタートビットと認識されても
必ずストップビットを正しく検出できることになります。また、同様にして
0x55が送信され始める前のどのタイミングでランダムデータを受信していても、
ウェイトが終わるまでにはそのランダムデータの受信を無効化できます。
��そして、受信側が受信したいデータとランダムデータを見分けられるように、
送信時には決まって0x55・0xFF・ウェイトのあとに0x02・0x0Aを連続して送信し、
そのあとにはじめて送りたいデータを送信します。受信側では連続して0x02・0x0A
が受信できたあとのデータ以外は受信しても無視するようにプログラムしています。
（補足：送信してないデータを勝手に受信するのを防止するために、今回は
0x02・0x0Aというヘッダがあるかどうかを判定するようにしました。しかし実は
それでもやっぱりそれを抜けてしまうランダムデータが実験では数十秒から
数分に1回ほどあります。これ以上の対策としては、データの送信の最後にCRCを
つけて受信側でそれをチェックする、フッタをつける等の方法が考えられます。）
受信側のプログラムは連続して0x02・0x0Aを受信した場合のみその次に受信した
データをターミナルソフトに送信し、その後はまた0x02・0x0Aの受信を待つ、
というものです。
受信側メインプログラム wireless_test.c
/*
■エレキジャック78K0付録基板
■uPD78F0503DA
■wireless_test.c
■315MHz微弱無線モジュールのテスト(エレキジャック基板:受信側 トラ技基板:送信側)
2008.12.10作成
*/
#pragma sfr /* プログラム上で直接SFR名でSFRを操作できるようにする */
#include "wireless_test.h”
/*
****************************************
ハードウェアの初期化
****************************************
*/
void INIT( void )
{
/* クリスタルは 10 MHz */
/* メモリ・クロック初期化 */
IMS = MEMORY_IMS_SET; /* 内部RAM,内部ROMのメモリサイズ設定 */
AMPH = OSC_FREQ_CONT; /* 発振周波数範囲の設定 */
OSCCTL = CLOCK_MODE; /* クロック動作モード設定 */
MOC = 0x00; /* X1発振回路の発振開始 */
while( OSTC != 0x1f ); /* X1入力クロック発振安定待ち（6.55ms以上） */
MCM = SYSTEM_CLOCK_SELECT; /* システムクロック供給選択 */
PCC = 0x00; /* CPU動作クロック：fx（10MHz）に設定 */
/* 入出力ポートの初期化(0:出力,1:入力) */
/* PORT0 */
PM0.0 = 0;
PM0.1 = 0;
/* PORT1 */
PM1.0 = 0;/* TxD0 */
PM1.1 = 1;/* RxD0 */
PM1.2 = 0;
PM1.3 = 0;/* TxD6 */
PM1.4 = 1;/* RxD6 */
PM1.5 = 0;
PM1.6 = 0;
PM1.7 = 0;
/* PORT2 A/D兼用 */
PM2.0 = 0;
PM2.1 = 0;
PM2.2 = 0;
PM2.3 = 0;
/* PORT3 割り込み兼用 */
PM3.0 = 0;
PM3.1 = 0;
PM3.2 = 0;
PM3.3 = 0;
/* PORT6 I2C */
PM6.0 = 0;
PM6.1 = 0;
/* PORT12.0 割り込み兼用 */
PM12.0 = 0;
P1.7 = 0;
/* UART初期化・動作開始 */
UART6_INIT( 0x06 , 0x41 , 0x04 ); /* UART6初期化(1200bps,8bit,none CPUユーザーズマニュアル参照) */
UART6_MANEGE( 1 ); /* UART6動作開始 */
UART0_INIT( 0xC8 , 0x05 ); /* UART0初期化(C8で19.2kbps,8bit,none 56で115.2kbps D0で9600 CPUユーザーズマニュアル参照) */
UART0_MANEGE( 1 ); /* UART0動作開始 */
/* タイマH1初期化 */
TMHMD1 = 0b01100000; /* タイマーH1クロックは470Hz (周期2.1276mS) */
CMP01 = 0xFF; /* タイマーH1リセット周期は 0xFF = 約0.5S */
}
/*
****************************************
main 315MHz微弱無線モジュールのテスト
****************************************
*/
void main( void )
{
/* 変数の宣言 */
unsigned char temp;
/* ハードウェアの初期化 */
INIT(); /* メモリ・クロック初期化、入出力設定 */
/* 無線受信→UART送信 */
while( 1 )
{
temp = UART6_RX();
if( temp == 0x02 )
{
temp = UART6_RX();
if( temp == 0x0A ) /* 連続で0x20,0x0Aを受信したときのみ
そのあとの1文字を送信 */
{
temp = UART6_RX();
UART0_TX( temp );
}
}
}
}
■■次回予告！！！■■
実は今回実験の手順も書こうと思っていたのですが、長くなってしまったので
次回ご紹介したいと思います！乞うご期待！！！
あと、今回掲載したプログラムだけでは動作しません。他にUARTの制御をする
プログラム、ヘッダファイル、プログラムの開始番地の指定ファイル等も
必要ですが、これらの必要なファイルも次回公開します！それではまた！！！
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