I2Cキーボード（FreeRTOS理解:番外編1）

I2Cキーボードを試す

スイッチサイエンスなどで入手できるI2Cキーボードを試した。M5Stack用、、と記載されているが、I2C制御できるものであれば、どんなものにでも接続できる。

今回は、Arduinoに接続した。

ハードウェア

ATmega328p U-THにより制御されている。

ピン配置は異なるが、Arduino搭載のマイコンと基本的には同じ。

参考ソースコード

Arduino IDE上で利用できるソースコードは、ここに見つかる。

テスト用ソースコード

FreeRTOSを使って、キーボード入力を行うタスクを設け、改行コードが入力されたら、それまでに入力された内容を別タスクに伝えることとした。

定義

# include <Arduino_FreeRTOS.h>
# include <queue.h>
# include <Wire.h>

# define CARDKB_ADDR   0x5F    // I2C slave address
# define KBD_BUF_SIZE  32
# define NL            0x0d
# define BS            0x08

TaskHandle_t xKbd, xRecv;
QueueHandle_t qMsg;

• ArduinoでFreeRTOSの利用
• FreeRTOSでのQueueの利用
• I2Cアドレス
• キーボードバッファサイズおよび特殊コード（改行およびバックスペース）
• タスクハンドラ及びキューの定義

キーボード入力タスク（行入力）

void TaskOneLine(void *arg) {
  char      key[KBD_BUF_SIZE];
  uint16_t  i = 0;
  for (;;) {  
    Wire.requestFrom(CARDKB_ADDR, 1);
    while (Wire.available()) {
      char c = Wire.read();   // receive a byte
      if (c != 0) {
        if (c == BS) {        // Back space
          if (i != 0) {
            i--;
          }          
        } else {              // Store input data in buffer
          key[i++] = c;       // Not consider KBD_BUF_SIZE for input
          if (c == NL) {      // Read until new line and Send data to queue
            key[i] = 0;
            xQueueSend(qMsg, key, portMAX_DELAY);
            i = 0;
          }
        }
      }
    }
    vTaskDelay(1);
  }  
}

• 1バイト入力およびキーボードバッファへの格納
• バックスペース入力時にはキーボードバッファで1バイト分戻る
• 改行入力時にはQueueにキーボードバッファをつむ

キーボードバッファを受けるタスク

ここでは、数値を受信することを想定して、数値分、LEDの点灯を繰り返すこととした。なお、数値以外のコード入力時のエラー処理は考慮していない。

void TaskDataRecv(void *arg) {
  char      buf[KBD_BUF_SIZE];
  
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  for (;;) {
    if (xQueueReceive(qMsg, buf, portMAX_DELAY) == pdPASS) {
      //Serial.println(buf);
      uint16_t n = atoi(buf);
      for (int i=0; i<n; i++) {
        digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
        delay(300);
        digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
        delay(300);
      }
    }  
    vTaskDelay(1);
  }
}

実用では、バッファ受信側で、自由なコードを作ればよい。

Arduinoお決まり部分

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  qMsg = xQueueCreate(1, KBD_BUF_SIZE);
  xTaskCreate(TaskOneLine, "TaskOneLine", 128, NULL, 1, &xKbd);
  xTaskCreate(TaskDataRecv, "TaskDataRecv", 128, NULL, 1, &xRecv);
  vTaskStartScheduler();
}

void loop() {
  // Nothing in Arduino
}

• I2C初期化
• キュー初期化
• タスク生成
• タスクスケジューリング

最後に

執筆時点で1111円。自明であるが、キーボードはマイコン制御に便利である。