Kurs Raspberry Pi Pico – #12 – przygotowujemy bibliotekę dla cyfrowego czujnika światła 1/2

Wartość ta jest typu uint16_t, przez co tak naprawdę musimy podzielić ją na dwie 8 bitowe części. Do tego celu wykorzystamy sprytną konstrukcję, którą możecie zobaczyć na grafice powyżej. Chcąc wydzielić osiem młodszych bitów, musimy wykonać logiczną operację AND, czyli innymi słowy przemnożyć logicznie value, przez 0xFF, czyli 256. Taki proces nazywamy maskowaniem bitów i dość dobrze obrazuje go grafika, którą przygotowałem. Struktura 0xFF jest dość specyficzna, ponieważ osiem starszych bitów jest w tym przypadku zerami, pozwala to wyzerować również osiem starszych bitów zmiennej value, dzięki czemu w zmiennej wynikowej zawsze otrzymamy w tym miejscu zera. Z drugiej strony młodsza połowa 0xFF ma wartość jeden, przez co mamy pewność, że wartości value pozostaną w tym miejscu bez zmian. Maskowanie bitów jest prostym sposobem, w którym możemy zerować wybrane przez siebie bity. Dla przykładu moglibyśmy wykonać instrukcję value & 0x0000, w takim przypadku wszystkie bity drugiej zmiennej są zerami i tym sposobem, całość value zmieniłaby się w zero.

Być może zastanawiacie się, czy maskowanie bitów jest na pewno potrzebne i co by się stało, gdybyśmy do elementu tablicy uint8_t przypisali wartość spod uint16_t. W przypadku procesora RP2040 nie stałoby się nic, a lepszym określeniem jest, że stanie się to samo co w przypadku maskowania bitów. Niezależnie od sytuacji mikrokontroler przypisze do elementu tablicy osiem młodszych bitów zmiennej value. W takim razie, po co stosować maskowanie bitów? Musimy pamiętać, że programy w języku C uruchamiane mogą być na naprawdę sporej liczbie platform, jedną z nich są też procesory sygnałowe DSP, których działanie może być dość specyficzne. Sam standard języka C zasadniczo nie przewiduje, aby do mniejszej zmiennej przypisane zostało coś innego niż określona ilość młodszych bitów większej zmiennej, ale pewności czy tak będzie nigdy nie mamy, przez różnorodność sprzętowych rozwiązań we współczesnych jednostkach centralnych, dlatego warto się zabezpieczać i stosować maskowanie bitów.

Ostatni element tablicy powinien przechowywać osiem starszych bitów zmiennej value, dlatego dzięki operatorowi „>>” przesuwamy ją w prawo o osiem miejsc. Tym samym starsza część zmiennej zastępuje młodszy fragment, a puste miejsca wypełnione zostają zerami i nie ma potrzeby dodawania maskowania nowych bitów.

Tym sposobem przygotowaliśmy odpowiednią tablicę, w której umieszczone będą kolejno informacje o docelowym rejestrze oraz dane do wysłania rozdzielone na dwa mniejsze elementy. Tak przygotowane informacje możemy wysłać, stosując poznaną już wcześniej funkcję, realizującą to zadanie.

Drugą uniwersalną funkcją, którą trzeba przygotować, jest odczyt danych z czujnika. Nazwałem ją veml7700_read_register i jest to polecenie zwracające 16 bitów odczytanych z rejestru VEML7700. Poza tym w argumencie funkcji podawać będziemy też miejsce, z którego będziemy chcieli wyciągnąć informację.

Wewnątrz funkcji tworzymy dwuelementowy bufor, który przechowywać będzie odebrane informacje. Składa się on z dwóch elementów, ponieważ jak już wiecie, I2C operuje na 8 bitowych paczkach, a odebranych danych może być więcej. W kolejnym kroku wysyłamy do sensora informację o rejestrze, z którego za moment odczytamy dane, jak widać korzystamy tutaj ze wskaźnika, o czym wspominałem już w poprzednim artykule, ale dla przypomnienia jest tak, ponieważ przekazujemy tutaj pojedynczą zmienną, a funkcja i2c_write_blocking zawsze wymaga wskaźnika. W przypadku przekazywania do funkcji tablicy nie musimy stosować zapisu „&”, ponieważ tablica sama w sobie jest wskaźnikiem, pokazującym na swój pierwszy element.

Gdy czujnik otrzyma już informację o rejestrze, z którego chcemy odczytać dane, przechodzimy do samego odczytu. Stosujemy tutaj poznaną już wcześniej funkcję i2c_read_blocking, która zapisze w tablicy buffer. Warto wspomnieć, że instrukcja ta również wymaga wskaźnika, do docelowego miejsca dla danych, ale korzystając z tablicy, nie musimy się tym przejmować. Funkcja odczyta pierwsze osiem bitów i zapisze je w pierwszym elemencie tablicy, a następnie wyciągnie z czujnika kolejne dane i wrzuci je do kolejnego elementu tablicy.

Gdy dane są już odebrane, możemy je zwrócić dzięki poleceniu return. Jako że są one zapisane w dwuelementowej tablicy, a nasza funkcja zwraca pojedynczą zmienną w formacie uint16_t stosujemy poznaną już wcześniej konstrukcję, która przesuwa o osiem miejsc w lewo drugi element tablicy i dzięki logicznemu OR „|” łączy ją z pierwszym elementem.