setup diary

_ exfatをdebianで読むには

大容量のHDDを繋いだら、認識はするのだが、exfatは見つから無いというエラーが出て使えない。調べてみたら、exfat-fuseとexfat-utilsを入れれば使えるようになるようだ。実際aptitudeで入れたら、ファイラーからマウントして使えるようになった。

_ arduino UNOでI2C

I2Cを使うと，二本の信号線でアドレスの異なる128個のICと通信できる．AVRやESP8266でI2Cを使ったことはあったが，arduino UNOでI2Cをやろうとしたら，少し間違えたので，その仕組みを調べてみた．

初期化はWire.begin()で行なう．

ICに命令を送るときには，Wire.beginTransmission(adrs)とWire.write(data)とWire.endTransmission()を使う．ソースを見てみると，beginTransmissionではアドレスを定義するだけで，実際には通信は行なわず．writeではバッファに書き込んで，ここでも通信は行なわない．実際に通信が行なわれるのは，endTransmissionのときで，twi_writeToというコマンドを使って，アドレスやデータが送られる．

一方データを読み込むときには，Wire.requestFrom(adrs,bytes)とWire.read()を使うのだが，最初はbeginTransmissionとreadなどでやろうとしてしまった．読み込みでも，アドレスの送信を行なうので，そう考えてしまった．しかし，実際には，requestFromのときにtwi_readFromというコマンドを使って一気にバッファに読み込んでおり，このコマンドが無いと読み込みは行なわれない．その後で使うreadでは，バッファから読み込んでいるだけなのである．

書き込みの時はコマンドを三つ使って，読み込みの時は二つなのは，対称性が悪いなと思っていたが，このように，コマンドの内容を理解すると，そうなってしまう必然性が分かった．

_ アドレスの重複するデバイスとI2Cで通信

I2Cでは，複数のデバイスと二本の信号線だけで通信することができます．しかしそれには，アドレスが重複していないという条件が必要です．同じアドレスのデバイスが二個あり，これらと通信するためには，二系統のI2Cを使うか，切り替え機能のあるICを使って，通信を実現することができ，そうしている人が多いようである．

ICを使って切り替えるとしても，デバイスを選択するために信号線が必要なので，その信号線を使って通信を行なってしまえば，新たなICを使わないでも二個のデバイスと通信ができる．この際，SCLは共通に使って，SDAをそれぞれのデバイスに一本ずつ使えば，三本の信号線で二個のデバイスと通信できる．逆に，クロックが送られなければ通信は行なわれないと考えて，SDAを共通にして，SCLをそれぞれのデバイスに割り当てることもできるだろう．前者の場合には，クロックが共通なので，同時に二個のデバイスと，同じバイト数の通信を行なうことになる．後者の場合には，別々のタイミングで，それぞれのデバイスと通信することになる．

上記の考えを拡張すると，アドレスが重複しているn個のデバイスとの通信は，(n+1)本の信号線を使うと実現できることが分かる．ほぼ同じデータをやりとりする場合には，SCL共通の方が一度に通信できるという点で優れており，送受信するデータ数やタイミングがデバイス毎に違う場合には，SDA共通が良いだろう．

arduinoを使って，SCL共通でこれを実現するためのプログラムを試しに書いてみた．mulWireBegin()で初期化を行い，mulWireBeginTransmittion()とmulWireWrite()とmulWireEndTransmittion()を使って，デバイスに送信する．受信は，mulWireRequestFrom()とmulWireRead()とmulWireEndRequest()を使って行なう．バッファなどは無く，これらのコマンドの実行と同時に通信が行なわれるので，受信のときにもその終了操作を行なうコマンドが必要になる点が，通常のarduinoのI2Cのコマンドと異なる．参考にソースを載せておくが，まだ動作確認を行なっていないので，動作は保証できません．

#define MulWireDelay 6 // 6 micro second 100kHz
#define mwNUM 2
#define mwSCL A5
uint8_t mwSDA[mwNUM]={A4,A3};
uint8_t mwadrs[mwNUM]={0x68,0x68};
void mulWireBegin(){
  char i;
  pinMode(mwSCL,OUTPUT);
  for(i=0;i<mwNUM;i++){pinMode(mwSDA[i],OUTPUT);}
  digitalWrite(mwSCL,HIGH);
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],HIGH);}
  delay(10);
}
void mulWireBeginTransmission(uint8_t *adrs){
  char i;
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],LOW);}
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,LOW);
  mulWireData(2,adrs); //*2
}
void mulWireRequestFrom(uint8_t *adrs){
  char i;
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],LOW);}
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,LOW);
  mulWireData(3,adrs); //*2+1
}
void mulWireEndTransmission(){
  char i;
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],LOW);}
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,HIGH);
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],HIGH);}
}
void mulWireEndRequest(){
  mulWireEndTransmission();
}
uint8_t mulWireWrite(uint8_t *data){
  mulWireData(0,data);
}
uint8_t mulWireData(char mode,uint8_t *data){
// mode: 0:raw, 2:*2, 3:*2+1
  char i,m,a;
  uint8_t temp;
  m=(mode>1)?2:1;
  a=mode&1;
  for(temp=0x80; temp; temp>>=1){
    for(i=0;i<mwNUM;i++){
      digitalWrite(mwSDA[i],((data[i]*m+a) & temp)?HIGH:LOW);
    }
    delayMicroseconds(MulWireDelay);
    digitalWrite(mwSCL,HIGH);
    delayMicroseconds(MulWireDelay);
    digitalWrite(mwSCL,LOW);
  }
  for(i=0;i<mwNUM;i++){pinMode(mwSDA[i],INPUT_PULLUP);}
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,HIGH);
  temp=0;
  for(i=0;i<mwNUM;i++){
    temp<<1;
    if(digitalRead(mwSDA[i])){temp+=1;}
  }
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,LOW);
  for(i=0;i<mwNUM;i++){pinMode(mwSDA[i],OUTPUT);}
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],HIGH);}
  return temp;
}
void mulWireRead(uint8_t *data){
  char i;
  uint8_t temp;
  for(i=0;i<mwNUM;i++){data[i]=0;}
  for(i=0;i<mwNUM;i++){pinMode(mwSDA[i],INPUT_PULLUP);}
  for(temp=0x80; temp; temp>>=1){
    delayMicroseconds(MulWireDelay);
    digitalWrite(mwSCL,HIGH);
    for(i=0;i<mwNUM;i++){
      if(digitalRead(mwSDA[i])){data[i] |= temp;}
    }
    delayMicroseconds(MulWireDelay);
    digitalWrite(mwSCL,LOW);
  }
  for(i=0;i<mwNUM;i++){pinMode(mwSDA[i],OUTPUT);}
  for(i=0;i<mwNUM;i++){digitalWrite(mwSDA[i],LOW);} //ack
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,HIGH);
  delayMicroseconds(MulWireDelay);
  digitalWrite(mwSCL,LOW);
}

_ 2017/3/22追記

実際にarduino UNOで使ってみたら、無事に動いた。ただ、自分では理解しているつもりだったが、mulWireEndRequest()が必要なのを忘れていて、最初は失敗してしまった。