出力から入力へでつくろう
先週は、動作仕様を決め、具体的なフローまで作成した哲さん
でしたが、プログラマの経験から、啓二さんに聞きたいことが
出てきたようです。そこで、今日は、疑問に思っていることを
まず聞いてみることにしました。
哲 ：押忍！今日は、聞きたいことがあるから、それからだ。
啓二：ほほう、何かな。
哲 ：コンピュータの基本動作は、入力、処理、出力だよな。
マイコンのプログラムは、どの部分からつくるのかなと思ってさ。
啓二：たいていは、出力から作っていくなあ。
哲 ：どうしてかな。
啓二：マイコンでは、はじめてプログラムをつくると、大抵動かない。
Windowsマシンのように、動作保証がないんで、簡単なプログラム
を使い、出力できるかどうかを確認するんだ。
哲 ：その出力だけのプログラムって、どういうのかな。
イメージがわかないんだ。
啓二：簡単だよ。特定のビットを出力に設定して、０と１を交互に出す。
これで、クロックで動作していることがわかるし、配線ミスがない
と確信できる。
哲 ：外界に対して、何かできれば、動きがわかるっていうことか。
啓二：そう。よくやる手は、Knight2000のノーズエンブレムにある
ＬＥＤのように、左右に点灯させていく。
哲 ：そんな簡単なので、いいのか。
啓二：テストだけならば、これで充分さ。０と１を交互に出している
から、こんなツールで音でマイコンが動いているか判断できる。
哲 ：これは、どういう原理なんだ。
啓二：０と１を交互に出しているということは、クロック出力に相当する。
クロックは周波数をもつ。そこで分周して、可聴領域まで周波数を
落として、耳で０と１が出ていることを確認できるようにする。
ピンヘッダで、どれくらい分周するかは、指定しないと駄目だが。
哲 ：音でどの程度で動いているのかがわかるのか。こりゃ、便利だ。
啓二：このツールの回路は、これ。
単純に、クロックを分周して、圧電ブザーを鳴らしているだけ。
さて、スイッチの処理を作ろうか。
スイッチが押されたなら、フラグをセットする。
哲 ：こんな風にだな。
swi_flg = ON ;
スイッチが押されているか、どうかは、割込みの中で
ポートの値を見ればいいんだな。だとすると、こうだ。
unsigend char tmp ;
sw_state = P4 & 0x07 ;
２つを合体させて、完成だ。
unsigend char tmp ;
sw_state = P4 & 0x07 ;
swi_flg = ON ;
if ( sw_state == 7 ) swi_flg = OFF ;
啓二：変数sw_stateには、どのスイッチが押されたかを、情報として
保存するのか。うまいじゃないか。やっぱ、ソフト屋だ。
哲 ：あったり前田のクラッカーってね。
この段階で、変更できる変数があるよな。indexだ。
if ( (sw_state & 1) == 0 ) {
index++ ;
index %= 4 ;
}
とすればいいなあ。
他は、数値の更新と確定か。この２つは、少し考えないとな。
この処理の中で、数値の更新をして、確定したならば、該当
の時、分を更新するのが、いいなあ。
啓二：処理がだんだん、複雑になってきているぞ。一度、変数その他
まとめて整理しよう。ソフト屋は、構造を考えないで、一気に
書く人間が多いのか、バグ発生を調べていったら、構造欠陥と
ということも、よく経験させられる。全部がそうだとは、言わ
ないが、結構多いな。
哲 ：ならば、変数を整理してみるか。
時計動作の時分は、hour、minuteで、確定してある。
タイマー動作開始時刻と終了時刻が必要だな。
簡単に、begin_hour、begin_minute、finish_hour、finish_minuteと
しておくか。動作用のフラグが必要だよな。スイッチ入力とタイマー
割込みがあったことを示すフラグが。これらを、swi_flg、tim_flgと
しておこう。
ブリンクするかどうかのフラグもあったなあ。blk_flgにするか。
啓二：これまで出た変数で、どのくらいのバイト数かというと、９バイト。
スタック処理に１０２４バイト取られても、まだ１０００バイトも
余裕がある。
哲 ：この他にも、表示処理のために８バイト必要だ。
digit、pdigitが配列で４バイトずつあるからなあ。
あれ、qdigitの４バイトが漏れている。
啓二：その４バイトは、カウントしないでいい。レジスタを利用して
動かしてしまえば、メモリは食わない。
哲 ：よし、ここまでの変数は、グローバルだな。他にグローバルに
しなければならないのは、index、sw_stateがあるな。
ところで、グローバル変数は、あまり使うなと言うけれど、
マイコンのプログラムでは、どうなんだ。
啓二：場合にもよるけれど、減らすようにはする。が、それで開発効率
が落ちたり、動作スピードが落ちるならば、使うさ。
重要なのは、動くプログラムを作ることだから。
動けば、徐々に減らして、テスト、デバッグ、メンテナンスを
しやすようにする。
哲 ：やっぱり、そうだよなあ。じゃあ、変数の整理、整頓を続けるか。
時計処理を除く、３つのモードのときは、７セグメントＬＥＤ
に転送するビットパターンを、一度取り出さないといけないな。
時刻設定のときは、hourとminute。タイマー動作開始時刻と終了時刻
では、begin_hourとbegin_minute、finish_hourとfinish_minute。
啓二：出力するのは、これらの値だから、メイン処理の中で、モードを
判断し、digitに入れてやればいい。
哲 ：こうして見ると、出力する内容を考えて、それに対して、入力は
どうすればよいかを考えているな。お前の言うとおり、出力から
入力へになっている。
啓二：実際にコードを考えてみると、よくわかるだろう。
哲 ：うん。
時計動作を考えると、次のシーケンスになる。
hourの１０の位、１の位を、digit[0]、digit[1]に転送。
minuteの１０の位、１の位を、digit[2]、digit[3]に転送。
残りは、他の処理がやってくれる。
啓二：そうそう。それでいいなあ。他の３つの処理も考えてみようぜ。
他の３つの処理は、数値の更新だから、じっくりやろう。
哲 ：そうだな、このプログラムの中で、大きな部分だな。
時刻設定を考えると、まずは、数値を転送だ。
hourの１０の位、１の位を、now[0]、now[1]に転送。
minuteの１０の位、１の位を、now[2]、now[3]に転送。
けた移動のときは、変数indexだけの処理だから、何もせずに
配列nowの内容を、表示処理に渡す。
確定のときは、配列nowからの算出値を、hour、minuteに戻すのか。
hour = 10 * now[0] + now[1] ;
minute = 10 * now[2] + now[3] ;
モードによって、配列nowからの算出値を、格納する変数が違うな。
それならば、これでどうだ。
tmpH = 10 * now[0] + now[1] ;
tmpL = 10 * now[2] + now[3] ;
switch ( mode ) {
case 1 :
hour = tmpH ;
minute = tmpL ;
break ;
case 2 :
begin_hour = tmpH ;
begin_minute = tmpL ;
break ;
case 3 :
begin_hour = tmpH ;
begin_minute = tmpL ;
break ;
default :
break ;
}
数値を＋１するときには、少し工夫が必要だな。
けたによって、０に戻す境界値が異なる。
啓二：そうだなあ。ところで、時計は２４時間、１２時間表示の
どっちかに、決めていなかったな。
２４時間表示でいくか。
哲 ：そうなると、配列nowの値は、次のように剰余系を変えないとな。
now[0] -> ０、１、２なので、３の剰余系
now[1] -> ０から９なので、１０の剰余系
now[2] -> ０から５なので、６の剰余系
now[3] -> ０から９なので、１０の剰余系
ここまで突き詰めれば、後はコードにするだけだ。
数値を＋１する指令が来たときは、次のようにする。
switch ( index ) {
case 0 : now[0]++ ; now[0] %= 3 ; break ;
case 1 : now[1]++ ; now[1] %= 10 ; break ;
case 2 : now[2]++ ; now[2] %= 6 ; break ;
case 3 : now[3]++ ; now[3] %= 10 ; break ;
default : break ;
}
冗長だなあ。計算は、なるべくやりたくない。
少し、変えてみるか。
switch ( index ) {
case 0 : div = 3 ; break ;
case 2 : div = 6 ; break ;
default : div = 10 ; break ;
}
now[index]++ ;
now[index] %= div ;
こんなもんか。
啓二：どうやら、大変な内容も、コードに出来たようだ。
続きは、来週にするか。
哲 ：そうしよう。でも、一応スイッチ処理のコードを
まとめておくか。
void proc_switch_handling(void)
{
UBYTE mode,now[4] ;
/* モード入力 */
mode = get_mode();
/* 時、分を、４けたの数字に分解 */
transfer_digit(now,mode);
/* シフトボタン処理 */
if ( (sw_state & 1) == 0 ) update_digit_logation();
/* ＋１ボタン処理 */
if ( (sw_state & 2) == 0 ) increment_digit(&now[index]);
/* 確定 */
if ( (sw_state & 4) == 0 ) confirm_digit(now,mode);
}
/* 時、分を、４けたの数字に分解 */
void transfer_digit(UBYTE *x,UBYTE md)
{
blk_flg = ON ;
switch ( md ) {
case 1 : /* 時刻 */
divide(x,hour,minute);
break ;
case 2 : /* タイマー開始時刻 */
divide(x,begin_hour,begin_minute);
break ;
case 3 : /* タイマー終了時刻 */
divide(x,finish_hour,finish_minute);
break ;
default : /* */
blk_flg = OFF ;
break ;
}
}
void divide(UBYTE *x,UBYTE y0,UBYTE y1)
{
*(x+0) = y0 / 10 ;
*(x+1) = y0 % 10 ;
*(x+2) = y1 / 10 ;
*(x+3) = y1 % 10 ;
}
/* シフトボタン処理 */
void update_digit_logation(void)
{
index++ ;
index %= 4 ;
}
/* ＋１ボタン処理 */
void increment_digit(UBYTE *x)
{
UBYTE div,tmp ;
switch ( index ) {
case 0 : div = 3 ; break ;
case 2 : div = 6 ; break ;
default : div = 10 ; break ;
}
tmp = *x ;
tmp++ ;
tmp %= div ;
*x = tmp ;
}
/* 確定 */
void confirm_digit(UBYTE *x,UBYTE md)
{
UBYTE tmpH,tmpL ;
tmpH = 10 * (*x) ;
x++ ;
tmpH += (*x) ;
x++ ;
tmpL = 10 * (*x) ;
x++ ;
tmpL += (*x) ;
blk_flg = OFF ;
switch ( md ) {
case 1 :
hour = tmpH ;
minute = tmpL ;
break ;
case 2 :
begin_hour = tmpH ;
begin_minute = tmpL ;
break ;
case 3 :
finish_hour = tmpH ;
finish_minute = tmpL ;
break ;
default :
blk_flg = ON ;
break ;
}
}
啓二：マネージャーレベルから、ブレークダウンしているなあ。
これぞ、トップダウンというところか。