電装工芸日記
- 舞台照明機器の製作とか -
2022年3月9日の投稿［3件］
Art-Netを受信した後、送信元別だった受信値をミックス(HTP)する方法。
numpy.maxを用いれば簡単
受信値を３次元のnumpy.arrayで保存します。
３次元のnumpy.arrayはエクセルでイメージするとわかりやすいかなと。
１スロットの受信値は0-255の数値で、これが横方向(行)に512個並んだ状態をユニバースとします。
これをルート別に縦方向(列)で並べます。ここまでは縦横の１枚のシートです。
この１枚を送信元別のシートとし、レイヤーとして重ねます。もちろん、スロットアドレスとルートは同様にします。
あとはレイヤーを串刺しで最大値を得ればHTPでミックスしたルートとスロットの２次元のnumpu.arrayを得られます。
numpyをnpの名前でimportし、３次元のnumpy.arrayをan_cache_senders_route、最大値の２次元のnumpy.arrayをan_cache_htpとすると次の様になります。
an_cache_htp = np.max( an_cache_senders_route, axis=0 )
こんな感じの１行で計算出来ます。axis=0は最大値を得る次元方向の指示です。３次元なら、axis=2は横で、axis=1は縦で、axis=0は奥行という指示です。
以下、ちょいとオレメモ
受信値、付随するデータ
an_bytes 受信したArt-Netパケットのデータ(type=bytes、別途デコード必要)
an_sender_ipaddress 受信したArt-Netパケットの送信元IPアドレス(type=string、４つのドット切り10進数 IPv4の一般的な表記)
an_received_datetime 受信された時点でdatetime.datetime.now()により取得した日時(type=datetime.datetime)
処理の処理を指示するデータ
an_universes2route 対象ユニバースの１次元配列 ( Net, Subnet, Universe )[ ルート ]
受信値を処理、管理するデータ
an_ipaddress_senders 送信元のIPアドレスの１次元配列 IPアドレス [ 送信元 ]
an_datetime_senders 送信元ごとの最終受信日時の１次元配列 最終受信日時 [ 送信元 ]
an_datetime_senders_route 送信元ごとにルートの最終受信日時の２次元配列 最終受信日時 [ 送信元, ルート ]
an_cache_senders_route 送信元とルートごとに受信値を保存する３次元配列 受信値 [ 送信元, ルート, スロットアドレス ]
an_cache_htp 次の処理へ渡す処理済み受信値の２次元配列 受信値 [ ルート, スロットアドレス ]
※ [ ]内はインデックスの要素([３次元目,２次元目,１次元目])
※ 同名のindexは同じ値になるように設定
＃an_ipaddress_senders から an_sender_ipaddress と同じIPアドレスを持つ[ 送信元 ]のindex配列を得る
list( zip( *np.where( an_ipaddress_senders == an_sender_ipaddress ) ) )
※ 受信した際に重複しない様に送信元情報を保存してインデックスを発行し、送信元別に日時と受信値を保存するために使う。
※ ただし、対象のユニバースを送って来ない送信元は無いものとする。早い段階でフィルタしないと後が面倒。
＃an_datetime_senders から現在日時より１秒以上前の日時を持つ[ 送信元 ]のindexの配列を得る
list( zip( *np.where( an_datetime_senders < ( datetime.datetime.now() - datetime.timedelta( seconds=1 ) ) ) ) )
※ 送信元の存在を確認するために使う。１秒間受信が無い送信元は無いものとする。
＃an_datetime_senders_route から現在日時より１秒以上前の日時を持つ[ 送信元, ルート ]のindexの配列を得る
list( zip( *np.where( an_datetime_senders_route < ( datetime.datetime.now() - datetime.timedelta( seconds=1 ) ) ) ) )
※ ユニバースの存在を確認するために使う。１秒間受信が無いユニバース(=送信元,ルート)はゼロデータにする。
#Python #[Art-Net]
numpy.maxを用いれば簡単
受信値を３次元のnumpy.arrayで保存します。
３次元のnumpy.arrayはエクセルでイメージするとわかりやすいかなと。
１スロットの受信値は0-255の数値で、これが横方向(行)に512個並んだ状態をユニバースとします。
これをルート別に縦方向(列)で並べます。ここまでは縦横の１枚のシートです。
この１枚を送信元別のシートとし、レイヤーとして重ねます。もちろん、スロットアドレスとルートは同様にします。
あとはレイヤーを串刺しで最大値を得ればHTPでミックスしたルートとスロットの２次元のnumpu.arrayを得られます。
numpyをnpの名前でimportし、３次元のnumpy.arrayをan_cache_senders_route、最大値の２次元のnumpy.arrayをan_cache_htpとすると次の様になります。
an_cache_htp = np.max( an_cache_senders_route, axis=0 )
こんな感じの１行で計算出来ます。axis=0は最大値を得る次元方向の指示です。３次元なら、axis=2は横で、axis=1は縦で、axis=0は奥行という指示です。
以下、ちょいとオレメモ
受信値、付随するデータ
an_bytes 受信したArt-Netパケットのデータ(type=bytes、別途デコード必要)
an_sender_ipaddress 受信したArt-Netパケットの送信元IPアドレス(type=string、４つのドット切り10進数 IPv4の一般的な表記)
an_received_datetime 受信された時点でdatetime.datetime.now()により取得した日時(type=datetime.datetime)
処理の処理を指示するデータ
an_universes2route 対象ユニバースの１次元配列 ( Net, Subnet, Universe )[ ルート ]
受信値を処理、管理するデータ
an_ipaddress_senders 送信元のIPアドレスの１次元配列 IPアドレス [ 送信元 ]
an_datetime_senders 送信元ごとの最終受信日時の１次元配列 最終受信日時 [ 送信元 ]
an_datetime_senders_route 送信元ごとにルートの最終受信日時の２次元配列 最終受信日時 [ 送信元, ルート ]
an_cache_senders_route 送信元とルートごとに受信値を保存する３次元配列 受信値 [ 送信元, ルート, スロットアドレス ]
an_cache_htp 次の処理へ渡す処理済み受信値の２次元配列 受信値 [ ルート, スロットアドレス ]
※ [ ]内はインデックスの要素([３次元目,２次元目,１次元目])
※ 同名のindexは同じ値になるように設定
＃an_ipaddress_senders から an_sender_ipaddress と同じIPアドレスを持つ[ 送信元 ]のindex配列を得る
list( zip( *np.where( an_ipaddress_senders == an_sender_ipaddress ) ) )
※ 受信した際に重複しない様に送信元情報を保存してインデックスを発行し、送信元別に日時と受信値を保存するために使う。
※ ただし、対象のユニバースを送って来ない送信元は無いものとする。早い段階でフィルタしないと後が面倒。
＃an_datetime_senders から現在日時より１秒以上前の日時を持つ[ 送信元 ]のindexの配列を得る
list( zip( *np.where( an_datetime_senders < ( datetime.datetime.now() - datetime.timedelta( seconds=1 ) ) ) ) )
※ 送信元の存在を確認するために使う。１秒間受信が無い送信元は無いものとする。
＃an_datetime_senders_route から現在日時より１秒以上前の日時を持つ[ 送信元, ルート ]のindexの配列を得る
list( zip( *np.where( an_datetime_senders_route < ( datetime.datetime.now() - datetime.timedelta( seconds=1 ) ) ) ) )
※ ユニバースの存在を確認するために使う。１秒間受信が無いユニバース(=送信元,ルート)はゼロデータにする。
#Python #[Art-Net]
PICでDMX512を出力する際、面倒なのがBreakTimeです。
一般的なUARTでDMX512の様に長いBreakTimeが使われることは無いためか、PICにはそのような機能がありません。何らかのチカラ技で作らないといけません。
私が最終的にたどり着いた方法は、
１）USARTが出力されるI/Oピンをプルダウンしてアイドル・ローにしておく。
２）BreakTimeは0x00の空送信で作る。ただし、0x00送信でもStopBit(H)が発生するので、以下(3)の方法で消す。
３）BreakTimeの空送信が始まってからStopBitが始まるまでの間(Lが続く間)にTRIS(I/Oピンの入出力方向を決めるフラグ)を入力に切り替える。入力にするとI/Oピンがハイインピーダンス(Z)になり、プルダウンされているためRS485ドライバに届く信号はLを維持する。
４）BreakTimeの時間に相当する空送信する。
５）BreakTimeの終わりというか次のフレームの送信開始前に0x00を送信してTRISを出力に切り替える。0x00送信のStopBitがMarkAfterBreakとなる。ただ、MarkAfterBreakは少し長い方が安定するので、0xCO(b11000000)などのMSB詰めの数値を使ってMarkAfterBreakを長くしてもいい。
といった内容です。
これならタイマー処理をせずにBreakTimeを作れます。
BreakTimeを表すデータをBreakTimeZero、BreakTimeZeroの始まりのバイトをBreakTimeNose、最後をBreakTimeTailと勝手に呼んでますが、RaspberryPiからのSPIデータをBreakTimeTailから始まるモノにしておけばPIC側の処理は凄く簡単です。
０）RaspberryPiからRESET信号(実際にはCSを用いる)をPICに送り、PICはこれを見て送信カウンタをクリアしてUSART.TXピンのTRISを入力に切り替えておく。アイドル・ロー。
１）SPIの最初のバイト(BreakTimeTail)を受信したら、USARTに渡して送信し、3bit分待ってからUSART.TXピンのTRISを出力に切り替える。以下、受信値を１バイト送信するごとに送信カウンタをインクリメントする。
２）512スロットを送信した後のバイトはBreakTimeNoseになる。ただ、PICのUSARTは1ワード分のキャッシュを持っているので、BreakTimeZeroの２バイト目をUSARTに渡した後(BreakTimeNoseが送信開始された後)、3bit分待ってからTRISを入力に切り替えてBrakTimeとする。送信制御は送信カウンタを用いる。
３）以下、SPIのデータが終了(RaspberryPiからのCSで確認)したら、送信カウンタをクリアしてSPIを受信待機にする。=>(1)に戻る。
４）BreakTimeZeroを送信する前にSPIが終わってしまったらエラー。TRISを入力に切り替えてBrakTimeにしておくなど、エラー処理を行う。
５）TRISの切り替えの前に3bit分待つのは、次の送信バイトの受け入れがStopBit中に可能になるからです。
こんな感じかな。
#電子工作
一般的なUARTでDMX512の様に長いBreakTimeが使われることは無いためか、PICにはそのような機能がありません。何らかのチカラ技で作らないといけません。
私が最終的にたどり着いた方法は、
１）USARTが出力されるI/Oピンをプルダウンしてアイドル・ローにしておく。
２）BreakTimeは0x00の空送信で作る。ただし、0x00送信でもStopBit(H)が発生するので、以下(3)の方法で消す。
３）BreakTimeの空送信が始まってからStopBitが始まるまでの間(Lが続く間)にTRIS(I/Oピンの入出力方向を決めるフラグ)を入力に切り替える。入力にするとI/Oピンがハイインピーダンス(Z)になり、プルダウンされているためRS485ドライバに届く信号はLを維持する。
４）BreakTimeの時間に相当する空送信する。
５）BreakTimeの終わりというか次のフレームの送信開始前に0x00を送信してTRISを出力に切り替える。0x00送信のStopBitがMarkAfterBreakとなる。ただ、MarkAfterBreakは少し長い方が安定するので、0xCO(b11000000)などのMSB詰めの数値を使ってMarkAfterBreakを長くしてもいい。
といった内容です。
これならタイマー処理をせずにBreakTimeを作れます。
BreakTimeを表すデータをBreakTimeZero、BreakTimeZeroの始まりのバイトをBreakTimeNose、最後をBreakTimeTailと勝手に呼んでますが、RaspberryPiからのSPIデータをBreakTimeTailから始まるモノにしておけばPIC側の処理は凄く簡単です。
０）RaspberryPiからRESET信号(実際にはCSを用いる)をPICに送り、PICはこれを見て送信カウンタをクリアしてUSART.TXピンのTRISを入力に切り替えておく。アイドル・ロー。
１）SPIの最初のバイト(BreakTimeTail)を受信したら、USARTに渡して送信し、3bit分待ってからUSART.TXピンのTRISを出力に切り替える。以下、受信値を１バイト送信するごとに送信カウンタをインクリメントする。
２）512スロットを送信した後のバイトはBreakTimeNoseになる。ただ、PICのUSARTは1ワード分のキャッシュを持っているので、BreakTimeZeroの２バイト目をUSARTに渡した後(BreakTimeNoseが送信開始された後)、3bit分待ってからTRISを入力に切り替えてBrakTimeとする。送信制御は送信カウンタを用いる。
３）以下、SPIのデータが終了(RaspberryPiからのCSで確認)したら、送信カウンタをクリアしてSPIを受信待機にする。=>(1)に戻る。
４）BreakTimeZeroを送信する前にSPIが終わってしまったらエラー。TRISを入力に切り替えてBrakTimeにしておくなど、エラー処理を行う。
５）TRISの切り替えの前に3bit分待つのは、次の送信バイトの受け入れがStopBit中に可能になるからです。
こんな感じかな。
#電子工作
SPIでレガシーDMXを出力する回路の基本要素は揃いました。PICをプログラムして実験する段階です。
本業が忙しくなってしまったので棚上げですが、PICの基本設計は進めましょう。
PICは12F1822を使います。PIC12とありますが、PIC16系の８ピン版と思っていい製品です。
ピンアサインは次の通りです。
拡張ミッドレンジPICにはモジュールのアサインピンをある程度切り替えられる機能があります。
TRISとはI/Oピンの入出力方向を設定する要素です。
VDD
VSS(GND)
RA0 TX_Pilot_LED TRIS-OUTPUT（汎用I/Oとして使い、送信が行われるとLEDを点灯させます）
RA1 SPI.SCK TRIS-INPUT
RA2 SPI.SDI TRIS-INPUT
RA3 DMX.RESET TRIS-INPUT
RA4 USART.TX TRIS-OUTPUT（ただし、BreakTimeを作るためにINPUTにすることがあります）
RA5 CSC1 TRIS-INPUT（クロックの設定は優先順位が高いので、TRISはどちらでも機能します）
これには隠れたコツがあります。
SPIを使うならSPI.SDOがあります。使わないI/Oですがどこかにアサインしなければなりませんので、USART.TXと同じRA4にアサインします。被って出力がおかしくなりそうですが、SPIよりも優先順位が高いUSART.TXが出力されますから大丈夫。逆だったら困りましたけどね。
クロック発信子にはクリスタルオシレータ（８ＭＨｚ）ＳＧ－８００２ＤＣ（３．３Ｖ）を使います。普段はPIC１個に対し水晶発振子を１個使うのですが、今回は同じクロックレートで動く複数のPICを１枚の基板に載せますので、部品点数を減らす意味も含めてこれを使います。PICのI/Oピンも減るし。
#電子工作
本業が忙しくなってしまったので棚上げですが、PICの基本設計は進めましょう。
PICは12F1822を使います。PIC12とありますが、PIC16系の８ピン版と思っていい製品です。
ピンアサインは次の通りです。
拡張ミッドレンジPICにはモジュールのアサインピンをある程度切り替えられる機能があります。
TRISとはI/Oピンの入出力方向を設定する要素です。
VDD
VSS(GND)
RA0 TX_Pilot_LED TRIS-OUTPUT（汎用I/Oとして使い、送信が行われるとLEDを点灯させます）
RA1 SPI.SCK TRIS-INPUT
RA2 SPI.SDI TRIS-INPUT
RA3 DMX.RESET TRIS-INPUT
RA4 USART.TX TRIS-OUTPUT（ただし、BreakTimeを作るためにINPUTにすることがあります）
RA5 CSC1 TRIS-INPUT（クロックの設定は優先順位が高いので、TRISはどちらでも機能します）
これには隠れたコツがあります。
SPIを使うならSPI.SDOがあります。使わないI/Oですがどこかにアサインしなければなりませんので、USART.TXと同じRA4にアサインします。被って出力がおかしくなりそうですが、SPIよりも優先順位が高いUSART.TXが出力されますから大丈夫。逆だったら困りましたけどね。
クロック発信子にはクリスタルオシレータ（８ＭＨｚ）ＳＧ－８００２ＤＣ（３．３Ｖ）を使います。普段はPIC１個に対し水晶発振子を１個使うのですが、今回は同じクロックレートで動く複数のPICを１枚の基板に載せますので、部品点数を減らす意味も含めてこれを使います。PICのI/Oピンも減るし。
#電子工作