【マイコン】Serial通信のハードFlow制御の基礎実験＜制御動作目視できた＞

パワーメーター２０１９で初めてＦＬＯＷ制御をいじってみました。しかし、本当の意味を理解していないためＸｂｅｅとマイコン間ではＦＬＯＷ制御が不要な点に気づかずに、無駄なことをずいぶんしてしまいました。そこで、ＦＬＯＷ制御の基礎実験をして理解を深めました。

●ＦＬＯＷ制御の基礎実験（Nucleo L432KC 同士で通信）
仕入れたばかりのNucleo L432KC　2個間をシリアル接続します。
ＳＴＭ３２マイコンのハードウェアＦＬＯＷ制御の実験です。
１１５２００ｂｐｓで通信します。
●やり方
「データの送信間隔をどんどん短くしていって制御がどうなるか実験」

使うピン名	ピンの役割	送り側L432KC	クロス結線	受け側L432KC
ＴＸピン	データを送る出口	PA_2(UART2_TX)	X	PA_2(UART2_TX)
ＲＸピン	データを受ける入口	PA_3(UART2_RX)	X	PA_3(UART2_RX)
ＲＴＳピン	Request To Send　送信要求	PA_1(UART2_RTS)	X	PA_1(UART2_RTS)
ＣＴＳピン	Clear To Send 　　送信許可	PA_0(UART2_CTS)	X	PA_0(UART2_CTS)

ピン名称の参照記事：http://www.sacom.co.jp/lecture/rs232c.html

　　　ＦＬＯＷ制御解説記事：
https://www.contec.com/jp/support/basic-knowledge/daq-control/serial-communicatin/
https://japan.moxa.com/upload/2010011907011614.pdf

➁プログラム
送り側　　Ｘｂｅｅ名でマイコン間シリアル接続します　ＡＳＣＩＩで０ｘ３１＝’１’　1バイトを送信します

include “mbed.h”

DigitalOut myled(LED1);
Serial pc(USBTX,USBRX);
Serial xbee(PA_9,PA_10);//TX RX
int n=0;
char c;
int main() {
pc.baud(115200);
xbee.baud(115200);
//xbee.set_flow_control(Serial :: RTSCTS,PA_12,PA_11);//rts、cts
while(1) {
c=0x31;
n++;
pc.printf(“%d\n\r”,n);
xbee.printf(“%d\n\r”,n);
wait_ms(2);
//xbee.putc(c);
// pc.putc(c);
//xbee.putc(c);
//wait_us(100);
}
}

受け側　受けたバイトをＰＣへ表示させている

#include “mbed.h”

DigitalOut myled(LED1);
Serial pc(USBTX,USBRX);
Serial xbee(PA_9,PA_10);//Tx RX
int n=0;
int main() {
pc.baud(115200);
xbee.baud(19200);
//xbee.set_flow_control(Serial :: RTSCTS,PA_12,PA_11);//rts、cts
while(1) {
//n++;
//pc.printf(“n=%d\n\r”,n);
//xbee.printf(“n=%d\n\r”,n);
// wait_ms(10);
if (xbee.readable()){
pc.putc(xbee.getc());
}
}
}

●実験結果
①オシロ測定設定時　送信周期74μsec
送り側マイコンのＴＸ（データ送信線）：水色
受け側マイコンのＣＴＳ（データ
データは、下位4ビット上位4ビットの順で送信されてます
下位100011000上位＝＞逆に並べて0011 0001=>0x31となります

黄色のＣＴＳの挙動はストップビット時にＨＩになって、一定時間で
ＬＯＷになります。ＬＯＷの時は通信許可なのか？ＨＩの時に通信ＯＫなのか？この時点ではまだわかりません。黄色で送信ＯＫと書いてありますが、ＯＫ？なのかわからないということです。

➁送信周期を５４μsecに短くすると

・ＣＴＳの立ち上がりエッジと下がりエッジがデータのスタートビットとストップビットが同期している

・ＣＴＳの周期が１１４５６Ｈｚまで高速化している115600bpsに接近
＝＞これをみるとストップビットを見てＣＴＳがＨＩになって、ＨＩの間にスタートビットが始まってスタートビットーストップビット間はＣＴＳがＬＯＷとなって送信禁止となっていると解釈できるのでＣＴＳは、ＨＩで送信許容状態である

③送信周期４９μsecにしたらＦＬＯＷ制御の動作が見えた

・➁の54μsecで１１５２００ｂｐｓ直近で、ぎりぎりだったのを少し早くした場合の現象
・最初は、ＣＴＳ　ＬＯＷなのにスタートビットが始まってしまって
制御ができてない状況が発生しました。（上のグラフ）
・数秒間みてると徐々にＣＴＳの幅が広がってきて下のグラフの
ようになりました。これはＳＴ３２の制御が動作しているのが目視
できたようです。
・結果として、ストップビットが過ぎてからＣＴＳ立ち上がりエッジになってスタートビット開始でＣＴＳ立下りエッジが同期して制御的には
通信中は、ＣＴＳ　ＬＯＷで送信禁止となって制御状態となってます

③送信周期３０μsecにしてみた。
・ＣＴＳが逆転していて通信中にＨＩになってしまって制御不能になったようです。制御アルゴリズムが１１５２００Ｈｚ基準に動作しているためだと思います。

④この制御不能状態からボーレートを２３０４００ｂｐｓにあげると
・送信周期３０μsecでは、制御不能に陥ってしまったので
送信速度を上げたらどうなるか実験すると
・①と同じ状態に戻りました。（オシロのＤＩＶは10μsecになってます）
・この状態では、ストップビットとともＣＴＳが立ち上がって、ＨＩが5μsecつづいて勝手に下がってしまってますが、禁止状態のはずだけどスタートビットが入ってしまっているので制御ルールからはずれてますが、
制御アルゴリズム的には、余裕があるときは制御してないのかな？
と理解すれば①～④の挙動は理解できると思います。