昨日書いた以下の話。
＞…１ミリ秒単位で指定できるのかな？指定できる
＞範囲がどこからどこまでなのかがイマイチ判らない
＞なぁ。あとでまた調べておこう…。
ライブラリの中身を覗いて見ました。判りました。
結論から言うと、最小単位1ミリ秒で正確に割り込みを
生じさせることが可能です。
しかもその時間はunsigned long int で定義されて
いるので、32ビット幅（ミリ秒単位）で時刻指定できる
ようです。
さすがにそんな長い周期で割り込みかける用途はないと
思うので、事実上どんな周期でも正確に設定可能と
考えて良さそうです。
（補記：内部では、１ミリ秒毎に毎回毎回割り込みが
発生しているんですが、指定したミリ秒分だけ
カウントをしていて、その回数に至って初めて
関数の呼び出しが行われます。例えば５００ミリ秒
と指定した場合、内部では１ミリ秒毎に割り込み処理が
発生しているんですが、それが５００回繰り返されて
初めて自作の関数がコールされることになります。
内部ではそういう仕組みです。１回１回は１クロック単位
で正確に１ミリ秒なので、５００ミリ秒と設定して
おけば、正確に５００ミリ秒毎に関数が呼び出されます）
ライブラリの中身をのぞいていて違和感を感じた部分が一点。
↓こんな記述のところです。
tcnt2 = 256 - (int)((float)F_CPU * 0.001 / prescaler);
この0.001という中途半端な数値で掛け算をしているところ。
1000で割り算をするのなら整数値だけで済むので正確な
答が出ると思うのですが、0.001は内部の2進数では
正確な表現は出来ないような…。丸め誤差出ませんか？
（いやまてよ、浮動少数だから内部では１．０×１０＾－３
なんて表現になってるのかな？うーん、よくわからん）
一応、サンプルプログラムをフリーランさせていた範囲では
時計との誤差らしいモノは生じてないようなのですが…。
とにかく、整数値で計算したいのに０．００１って、
なんだか気持ち悪いなぁ。
なお、このライブラリを眺めていたら、arduinoが
バージョンアップしてもなぜずっと16MHzなのかが
判ったような気がします。
もし20MHzにしちゃうと、timer0やtimer2の8ビット幅
（とプリスケーラ）では厳密に1ミリ秒という正確な
割り込みが出来なくなっちゃうからだろうと…。
timer0はmillis()関数でバリバリ使ってますからね。
8ビット幅ではミリ秒単位の割り込みが出来なくなるのは
timer2同様です。
まぁ、16MHzでも全然困らないのでこのままで充分満足です。
シンプルが一番でしょう。
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引き続き、arduinoのライブラリ関係を調査しています。
SPIを使いたかったんですが、Official Librariesは
おろかContributed Librariesにもそれっぽいもの無し。
先人のSPI関係のスケッチを探してみたんですが、
めぼしい感じのものがヒットせず。
（↓これはちょっと長すぎるよね…）
http://www.arduino.cc/en/Tutorial/SPIEEPROM
なので、I2C（TWI）i/fについて調べました。これも
SPI同様に「バスｉ／ｆ」として簡単に使えるので。
I2C（TWI）については、Official Librariesで
しっかり対応されてました。
サンプルスケッチなどを眺めてみましたが、
使い方も超シンプル。I2C対応のＩＣとなら、
取り交わすコマンド類さえ判れば簡単にスケッチ
が可能かと。
凝り性なもので、ライブラリの内部を眺めてみました。
特に気になっているのは通信速度のこと。
（ピン配置などは標準のピン以外に割り当てのしようが
ないはずなので）
MEGA168の内部レジスタでは、プリスケーラとビットレート
を決めるのは、ＴＷＳＲレジスタ内のＴＷＰＳ１、ＴＷＰＳ０の
２ビットと、ＴＷＢＲレジスタの全８ビット、計１０ビット。
これらが内部でどう設定されてるのか、なのですが…
残念ながら、ざっと眺めた程度ではこれらのレジスタに
設定している処理までは追いきれませんでした…。
ただ、Wire.cpp 内のbegin()関数から呼び出される
twi.h 内のtwi_init() 関数の中で、
#define TWI_FREQ 100000L
と言う具合にTWIの周波数を100KHzに設定している
ところがあり、それ以外の周波数に設定している
所はないようなので、多分100KHz（＝低速モード）
に固定で設定されていると考えて間違えないでしょう。
きっと、下手に速い速度で固定すると古い周辺ＩＣ
とかでは対応されない場合があるから遅い方に
あわせてあるのでしょう。
逆に受信速度自体はMEGA168ならもともと400KHz対応だし。
どちらかというと、速い通信速度（400KHz）固定の
ほうが個人的には困ってしまうところなので、
100KHzは歓迎です。
その他興味をひいたライブラリとしてはグラフィックＬＣＤ
の表示ライブラリとか、ＰＳ２キーボードライブラリとか、
サーボモーターライブラリあたりですね。
この辺はあとで時間があるときにでもじっくり見て
みたいと思います。
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makeのブログ経由で、
http://www.instructables.com/id/DIY-3D-Controller/
こんなシンプルな３Ｄ入力デバイスの記事を知りました。
抵抗数本、アルミ箔、配線、そしてarduino。
それだけ。
すごいねぇ！
多分arduinoはこのアルミ箔の静電容量をもとに
充電時間を計って距離を求め、それをＰＣに
送信、ＰＣ側で３Ｄグラフィック（Direct-Xか
open-GLか多分どっちか）でスクリーンに
描き出している様子。
Ｃｈａｎさんのサイトなどでも、ＰＣＢの
銅箔と人体の間の静電容量をつかったタッチセンサー
が公開されてましたが、それにしてもアルミ箔
からこんなに離れていてもちゃんと計れるんですねぇ。
どういう計算するとこういうものが設計できる
のかなぁ？
ムービーを見ていると、カーソル（？）の移動速度が
比較的ゆったりなので、速い動きには追従が難しい
のかな？
それにしても、これはいいなぁ。
今後、何か製品とかにも応用されたりするんじゃ
ないかなぁ。
そういえば、１つだけ難点が。
ポインティングデバイスとして使うのであれば、
位置情報だけでなく、マウスで言うところの
クリックが必要になるはず。
静電容量を使った距離計測機能のほかに、
「クリック」に相当する操作が出来ないと
応用範囲が限られるかな。
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さて、arduinoのtimer機能ばかりズラズラッと
書いてきましたが、もう一つだけ。
なぜ、arduino用のスケッチやライブラリでは
timer0やtimer1ではなくtimer2を使うものが
多いのかについてです。
arduinoの各timerがどのように使われているか
について検索してみました。
こちらがとっても纏まった情報になってます。↓
http://www.uchobby.com/index.php/2007/11/24/arduino-interrupts/
このページの上から１／４くらいのところ。
「Timers on the Arduino」というタイトル部分
のところに書いてあることを簡単に和訳してみますと…
・timer0：
millis()関数、及びデジタル５ピン６ピンへの
PWM出力用として使います。
・timer1：
デジタル９ピン１０ピンへのPWM出力として使います。
・timer2:
デジタル３ピン１１ピンへのPWM出力として使います。
ということらしいです。（ちなみにPWM出力って
いうのはarduinoでいうanalogWrite関数のこと）
そして、
・（システムが）使用しているタイマー機能はすべて
timer0にアサインされているので、timer1とtimer2は
乗っ取ることができます。（筆者注：もちろんtimer1,2を
ＰＷＭでも使ってない場合ですよ）
と書かれています。
それに加え、timer1は１６ビットカウンターなので、
８ビットで済んじゃう程度ならtimer2を使えば
いいんでしょ！ということだろうと思います。
（そう理解しました）
あと、タイマー割り込み機能として使うだけなら
カウンターのビット幅だけで考えても良いんですが、
PWMとして使う場合は出力端子が各タイマー毎に固定
されているので、その点も考慮して選ぶ必要があるかと
思います。
私の持ってるボード”reduino-nano”の場合は
ラッキーなことにデジタル３ピンがＬＥＤに
繋がっているので、ＬＥＤにアナログ出力
（PWMで）するにはもってこい。実験に最適。
ノーマルなarduinoなら１３ピンにＬＥＤが
ついてますが、１３ピンにアナログ出力
するタイマーは無いですからね。残念でした。
外付けのＬＥＤと抵抗を用意しましょう。
一方、タイマー機能とPWMを混在させて使う
としたら、ライブラリーの標準機能では
難しいんじゃないかな？
（そもそもPWM出力させながらCTCで割り込み
かけることって出来たんだったっけ？？？
山根さん本を読んでみる…特に出来ない
理由は見当たらないな…多分可能でしょう）
いずれにしても上記のリンクサイト。
全部目を通したわけじゃありませんが、AVRの
割り込み関係についてarduinoも絡めて
超詳しく書いてあるので、ご興味のある方は
是非ご一読を。
（後日追記：タイマー割り込み関係の話を
文章に纏めてサイトにアップしておきました。
↓こちら）
http://nekosan0.bake-neko.net/library_timer.html
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timer割り込みの話です。arduinoのサイトの
libraryのページ
http://www.arduino.cc/en/Reference/Libraries
に置かれていたtimer用のライブラリ、
”MsTimer2”
を使ってみたので、その話をします。超かんたんだー！
まずはダウンロードしたｚｉｐファイルを解凍します。
で、出てきたフォルダを丸ごとコピーします。
コピー先は…
arduino-0011\hardware\libraries
↑ここ。
ちなみにarduino-0011の部分は、arduinoIDEをどこに
インストールしているかによって当然変わりますので
適宜読み替えてください。
コピーしてからarduinoIDEを起動すると、メニューの
sketch - import libraryで「MsTimer2」が選べるように
なります。
そしたら以下のスケッチを入力します。
入力といっても、ダウンロードしたフォルダの中に
exampleフォルダというのが含まれていて、
そのスケッチを殆どそのまま使っています。
#include ＜MsTimer2.h＞
// Switch on LED on pin 13 each second
void flash() {
static boolean output = HIGH;
digitalWrite(3, output);
output = !output;
}
void setup() {
pinMode(3, OUTPUT);
MsTimer2::set(500, flash); // 500ms period
MsTimer2::start();
}
void loop() {
}
変えたのは２箇所：digitalWriteとpinModeのところ。
reduino-nanoは３ピンにＬＥＤが繋がっているので、
１３ピンから３ピンに変更しました。
（あと、#include文のところは不等号を全角文字に
しておきました。半角に書き換えて使うか、
ライブラリのｚｉｐファイルを解凍したフォルダ
からサンプルソースを取り出して使ってください）
書き込むと、ＬＥＤが１秒に１回点滅します。
いやぁ！ それにしても短くなりましたなぁ！！！！
内部レジスタ類を触らなくて良いっていうのが
ラクチンでサイコーです。（≧ｖ≦）σ
まぁ、シリアルポート出力とかの処理がない分
短いってのもありますが。
このライブラリ、Official Librariesに組み込まれない
かなぁ？使いやすくていい！
ＰＷＭ機能（とうか、analogWrite関数という方が
arduino的には正しいかな？）も３つの各タイマー
機能を使用しているので、そこらへんとの整合性確保
とか、あとはタイマー関係の機能ってこれで十分
なのかなどという機能定義に関する議論などがあるんで
しょうね。きっと。
もしかしたら今後機能変更が入る可能性もありますね。
ま、いずれにしても１ミリ秒単位で割り込み周期を
指定して、正確で定期的な処理をするのが簡単に
できそうです。
カスタム機能満載の超多機能時計なんかも簡単に
できちゃいそう。
…１ミリ秒単位で指定できるのかな？指定できる
範囲がどこからどこまでなのかがイマイチ判らない
なぁ。あとでまた調べておこう…。
この辺は、内部レジスタを直接触らなくてもいい
という便利さとのトレードオフだな。
さて、ひとまず簡単にタイマー割り込みが使えるように
なったところで、arduino用スケッチではなぜtimer2ばかり
多用されているのかについて調べたので、別途まとめて
記載します。しばしおまちを。
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