아두이노의 TWI로 한 바이트나 문자열을 주고 받는 것은 Wire.read(), Wire.write() 함수를 사용하면 쉽게 수행할 수 있으므로 전혀 문제가 없다. 문제는 멀티 바이트로 구성된 short, long, float 등의 데이터를 주고 받는 것이다. 예를 들어서 signed short형 (아두이노에서는 2 bytes임) 데이터를 전송하려고 하면 바이트로 쪼개서 보낸 다음, 받는 곳에서 다시 이를 조합해서 원래의 데이터로 복구시켜야 하는데 무척 번거롭다.


 이런 경우에 union 이라는 자료형을 사용하면 문제를 쉽게 해결할 수 있다. 예를 들어서 다음과 같이 (signed) short 형 데이터를 저장하기 위한 union을 정의한다. volatile 은 인터럽트 루틴 안에서 사용되기 때문에 붙인 것이다.


union UShort{
   volatile short sVal;
   volatile byte byArr[2];
};


union자료형은 포함된 변수의 메모리를 공유하기 때문에 여기서 보면 byArr[0]은 short형 sVal 변수의 하위바이트를, byArr[1]은 상위 바이트를 가진다.


이제 이것을 이용해서 변수를 생성한다. volatile 을 붙인 이유는 이전과 같다.


volatile UShort uMtr; // pwm value to motor
volatile UShort usv; // encoder value


그러면 usv.sVal 변수를 보통의 short형 변수처럼 사용하다가 TWI로 전송할 때는 usv.byArr[0]과 usv.byArr[1] 두 바이트를 차례로 보내주면 된다. 예를 들어서 슬레이브의 TWI 전송함수는 다음과 같다.


void requestEvent()
{
   Wire.write( (const byte *)usv.byArr, 2);
   usv.sVal = 0;
}


주의할 것은 usv.byArr 을 반드시 (const byte *) 형으로 캐스트해줘야 한다는 점이다. 그렇지 않으면 컴파일 시에 에러가 발생한다.


 수신단에서도 동일한 union을 정의해 놓고, 받은 데이터를 바이트 배열 byArr 에 차례로 넣어주면 곧바로 sVal 변수를 통해서 short형 변수 값을 쓸 수 있다.


void receiveEvent(int howMany)
{
   uMtr.byArr[0] = Wire.read(); // 하위바이트 받음
   uMtr.byArr[1] = Wire.read(); // 상위 바이트 받음
   MotorInput( uMtr.sVal ); // 받은 short형 데이터를 바로 사용한다.
}


이 함수에서 보면 uMtr.byArr[0] 과 uMtr.byArr[1] 을 차례로 전송받은 후 바로 uMtr.sVal 변수값을 사용하였다. 이렇게 별도로 원래 데이터를 쪼개서 보내고, 받은 후에 (비트 연산자 같은 것을 사용해서)복구하는 과정이 전혀 필요가 없는 것이다.



Posted by 살레시오

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 다음 사진에서 보면 좌측의 모터부가 DC모터-모토쉴드R3-아두이노우노 이렇게 연결되어 있고, 우측의 아두이노프로미니와 TWI로 연결되어 있다. 프로미니에서 모터의 PWM값을 전송하면 그것을 우노가 받아서 모터를 회전시키고 발생하는 엔코더 신호를 우노에서 프로미니로 전송하는데 이 값들이 모두 signed short 형이다.

[그림 1] TWI 통신 실험 세팅


 다음은 아두이노 우노의 전체 소스코드이다. _DEBUG 상수값을 정의시키면 디버그를 위한 시리얼 통신부가 컴파일 되고, 디비깅이 끝났다면 이것을 comment-out 시켜 시리얼 통신부를 컴파일에서 제외시키면 된다.


//#define _DEBUG
#include <PWM.h>
#include <Wire.h>
union UShort{
   volatile short sVal;
   volatile byte byArr[2]; //uint8_t
};
#define ID_TWI 2
// motor shield constants
#define PWM_A 3
#define DIR_A 12
#define BRAKE_A 9
#define SNS_A A0 // current sening pin
// encoder constants
#define phaseA 0 // phase-A of rotary encoder to *INT0*
#define phaseB 7 // phase-B of rotary encoder to D7
volatile UShort usv; // encoder value
volatile UShort uMtr; // pwm value to motor
int32_t frequency = 120000; // PWN frequency in [Hz], maximum: 2,000,000
void setup() {
//(pwm.h)initialize all timers except for 0, to save time keeping functions
InitTimersSafe();
//(pwm.h)sets the frequency for the specified pin
bool success = SetPinFrequencySafe(PWM_A, frequency);
// Configure the motorshield A output
pinMode(BRAKE_A, OUTPUT); // Brake pin on channel A
pinMode(DIR_A, OUTPUT); // Direction pin on channel A
// set ISR for encoder
attachInterrupt(phaseA, EncoderCount, FALLING);
pinMode(phaseB, INPUT);
usv.sVal = 0;
uMtr.sVal = 0;
// TWI setup
Wire.begin(ID_TWI); // join i2c bus as SLAVE with address #4
Wire.onRequest(requestEvent); // register event to send sensor value
Wire.onReceive(receiveEvent); // register event to receive motor pwm value
MotorForcedStop();
#ifdef _DEBUG //////////////////////////////////////////////////////
Serial.begin(115200); // working!!! others: 115200, 250000, 460800
#endif //////////////////////////////////////////////////////////////
}
#ifdef _DEBUG
void ReadEncoder()
{
   Serial.print("en:");
   Serial.println(usv.sVal);
   usv.sVal = 0;
}
#endif
void loop() {
#ifdef _DEBUG /////////////////////////////////////////////////
short sTmp = 0;
if (Serial.available())
{
   sTmp = Serial.parseInt();
   while(Serial.available()) Serial.read(); // empty buffer
   Serial.print("Received: ");
   Serial.println(sTmp);
   MotorInput(sTmp);
}
delay(50);
ReadEncoder();
#endif /////////////////////////////////////////////////////////
}
void EncoderCount() {
   usv.sVal += (1 - digitalRead(phaseB)*2); // LOW: +1, HIGH: -1
}
void MotorInput(short sIn)
{
   if (digitalRead(BRAKE_A) == HIGH)
       digitalWrite(BRAKE_A, LOW); // setting brake LOW disable motor brake
   if (sIn >= 0) {
       digitalWrite(DIR_A, HIGH);
       pwmWrite(PWM_A, sIn); // pwm.h
   } else if (sIn < 0) {
       digitalWrite(DIR_A, LOW);
       pwmWrite(PWM_A, -sIn); // pwm.h
   }
}

void MotorForcedStop()
{
digitalWrite(BRAKE_A, HIGH); // setting brake LOW disable motor brake
// pwmWrite(PWM_A, 0); // pwm.h <- this HINDERS motor from forcing stop
}
void requestEvent()
{
Wire.write((const byte *)usv.byArr, 2);
#ifdef _DEBUG ////////////////////////////////////////////////////
Serial.print("enc : ");
Serial.println(usv.sVal);
#endif ///////////////////////////////////////////////////////////
usv.sVal = 0;
}
void receiveEvent(int howMany)
{
uMtr.byArr[0] = Wire.read();
uMtr.byArr[1] = Wire.read();
#ifdef _DEBUG ///////////////////////////////////////////////////
Serial.print("TWI reads: ");
Serial.println(uMtr.sVal);
#endif //////////////////////////////////////////////////////////
MotorInput(uMtr.sVal);
}



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