【Arduino】PINCとPINLの値について

Question

結論

PINAやPINCなるマクロは定数として数値を返すわけではなく、端子の入力を読み取って返してくれるため構造体のメンバとして持たせる発想が間違いでした。
ほかのアプローチでソースを作成します。

前提・実現したいこと

変数でPINA,PINC,PINLなどとして定義されている値を取得したい。

Arduinoの入力の取得を高速化する手法としてdigitalRead(22)のかわりにPINA&_BV(0)をスケッチに記述する方法をとろうとしています。
いま、構造体にPINAなどと定義されている値を格納して利用しようとしています。

// structs.h
struct PinPorts {
  char pinDivision;
  int pin;
};

volatile uint8_t InterpretPinDivision(PinPorts pinInfo);

しかし以下のコードのコメントのような現象が発生しており、どうすれば良いのかわからなくなっています。

const PinPorts info1 = {'a', 0},  //digitalRead(22)として
               info2 = {'a', 6},  //digitalRead(28)として
               info3 = {'c', 3},  //digitalRead(34)として
               info4 = {'g', 1},  //digitalRead(40)として
               info5 = {'l', 2};  //digitalRead(46)として

void setup() {
  // Arduinoセッティング
  DDRB = B11110001; //pinMode(50-53,13,OUTPUT);
  DDRA = B00000000; //pinMode(22-29,INPUT);
  DDRC = B00000000; //pinMode(30-37,INPUT);
  DDRL = B00000000; //pinMode(42-49,INPUT);
  DDRG = B00001000; //pinMode(39-41,4,OUTPUT);
  SD.begin(4);//SDカードモジュールのCS(Card Select)ピン // このデバイスはいまは使っていませんが端子を接続した状態で存在しています。
  Serial.begin(9600);//シリアル通信

  // 困っている部分
  Serial.println(PinDivisionString(InterpretPinDivision(info1)));
  // PINA　がシリアルモニタに出力される。問題なし。
  Serial.println(PinDivisionString(InterpretPinDivision(info2)));
  // PINA　がシリアルモニタに出力される。問題なし。
  Serial.println(PinDivisionString(InterpretPinDivision(info3)));
  // PINA　などがシリアルモニタに出力される。PINCを指定したつもりなので何か間違ってる。またPINCが出力される場合もあって値が不安定。
  Serial.println(PinDivisionString(InterpretPinDivision(info4)));
  // PING　などがシリアルモニタに出力される。問題なし。
  Serial.println(PinDivisionString(InterpretPinDivision(info5)));
  // PINC　がシリアルモニタに出力される。PINLを指定したつもりなので何か間違っている。
}

String PinDivisionString(uint8_t pinDiv)
{
  if( pinDiv == PINA)
  {
      return "PINA";
  }
  else if(pinDiv == PINC)
  {
      return "PINC";
  }
  else if(pinDiv == PING)
  {
      return "PING";
  }
  else if(pinDiv == PINL)
  {
      return "PINL";
  }
  else
  {
    return "PINX";
  }
}

volatile uint8_t InterpretPinDivision(PinPorts info)
{
  if( info.pinDivision == 'a')
  {
    return PINA;
  }
  else if( info.pinDivision == 'c')
  {
    return PINC;
  }
  else if( info.pinDivision == 'g')
  {
    return PING;
  }
  else if( info.pinDivision == 'l')
  {
    return PINL;
  }
}

マイコンなどの知識がないため適切な言葉を選択して質問できていないかもしれませんが、どうかご教授いただきたいです。宜しくお願いいたします。

発生している問題・エラーメッセージ

PINAなどと定義されている定数？が変数や構造体に思ったとおりに格納できていないように見える。

構造体にPINXのXとなる部分の1文字をchar型で持つ
↓
InterpretPinDivision関数の引数にcharを与え、内部で指定したかったPINXを選択してvolatile uint8_t型として返す処理を行う
↓
確認としてPinDivisionString関数の引数にuint8_t型としてInterpretPinDivision関数の戻り値を与え、実際に定数PINA,PINC...などと比較して合致したPINXがどれかを文字列にして返す

といった処理を行っているのですが、PinDivisionString関数の戻り値が指定したかったPINXと異なるPINXを指定してしまっているような結果にななります。
また、PINCを指定した場合に最終的にPINCと一致する場合があったりPINAと一致する場合があったりと、値が不安定になっているようにみえます。

• 値が変動する。
• 想定した値が入っていないようにみえる。

試したこと

volatile uint8_tはArduino1.8.9が型変換の例外が発生したことを通知したことがあり、その際に知りました。
volatile修飾子については調べても「ポインタの親戚かな？」くらいの認識しか持てていません。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

• Arduino MEGA
• Arduino 1.8.9
• Windows 7 64bit

Comments

[y_waiwai]

具体的にどういう不具合があるのかを説明してくれませんか
コードからそれを読み取れというのは面倒でやってられませんｗ

Answer 1

iomxx0_1.h にて

#define PINA    _SFR_IO8(0X00)
#define PINB    _SFR_IO8(0X03)
#define PINC    _SFR_IO8(0x06)
#define PIND    _SFR_IO8(0x09)
#define PINE    _SFR_IO8(0x0C)
#define PINF    _SFR_IO8(0x0F)
#define PING    _SFR_IO8(0x12)
#define PINH   _SFR_MEM8(0x100)
#define PINJ   _SFR_MEM8(0x103)
#define PINK   _SFR_MEM8(0x106)
#define PINL   _SFR_MEM8(0x109)

と定義されています、PINA は変数ではなく ポートA入力レジスタ です
PINA と比較は、ポートA を読みだして比較しているにすぎません

digitalRead 内部構造
https://garretlab.web.fc2.com/arduino/inside/hardware/arduino/avr/cores/arduino/wiring_digital.c/digitalRead.html

Comments

[退会済みユーザー]

PINAなどという値があるわけではなくPINAを参照することで直接レジスタの値を読み出す仕組みになっている･･･ということなのでしょうか。
提示していただいたサイトで勉強してみます。ありがとうございます！

Answer 2

ざっとみて気のついたところですが、
入力ポート設定のところで内蔵プルアップの設定をしていないように見えます。

そうだとすれば、オープンの端子のレベルは不定になりますんで、値が変動するようにも見えますね

Comments

[退会済みユーザー]

内臓プルアップどころかプルアップ抵抗のことも知りませんでした。
スイッチがある場合はマイコン側に優先して電力が流れ込みHIGH状態として入力されるような状態になる･･･といった説明のあるサイトを見つけました。
常にHIGH状態になるよう設定するものとして理解しました。
早速設定してみます、ありがとうございます！