可燃ごみ箱

#include <SPI.h>

// ピン設定 実際は高速処理するため該当レジスタを直接変更
const byte swPin = 2;  // タップスイッチ
const byte ledPin = 3; // PD3 周期表示用LED
const byte SS1 = 10;   // PB2 MCP4922 Low
const byte SS2 = 9;    // PB1 MCP4922 Mid
const byte SS3 = 8;    // PB0 MCP4922 Treble
const byte LDAC = 7;   // PD7 MCP4922 電圧出力作動ピン

// LFO1周期を500分割 0.002周期経過するごとに電圧値を変更する
volatile int pwmCount = 0;  // LFO用カウンタ  0〜499
volatile int waveCount = 0; // 波形用カウンタ 0～125

volatile unsigned long timeCount = 0; // タップ時間取得用カウンタ
unsigned long tapTime = 0;            // タップ間隔時間 us
unsigned long timeTemp = 0;           // タップ間隔時間一時保存用
unsigned long swCount = 0;            // タップスイッチ用カウンタ

byte adcNum = 0; // ADC番号（配列の添字）Bass0 Mid1 Tre2 Wave3 Div4 Rate5
const byte adcPinArray[6] = {16, 17, 18, 19, 14, 15}; // ADCピン設定
unsigned int oldAdcValue[6] = {2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005}; // 旧ADC値
unsigned int newAdcValue[6] = {1110, 1111, 1112, 1113, 1114, 1115}; // 新ADC値

unsigned int dacArray[626]; // 電圧値配列 626段階 セットアップ時計算
unsigned long dacDepth[3] = {0, 1, 2}; // 電圧値配列添字部分の倍率
volatile unsigned int dacValueA[3] = {4001, 4002, 4003}; // 出力電圧値 増幅側
volatile unsigned int dacValueB[3] = {4011, 4012, 4013}; // 出力電圧値 減衰側
byte waveAmp = 1;   // 三角波→矩形波変換 増幅率
const byte SQ = 12; // 上記増幅率設定値
byte tapDiv = 1;    // タップ時間分割値
//const float rateAdj = 1.000; // 周期補正 実測して設定→不要

const unsigned int ledOnTime = 40000; // 周期表示LED点灯時間設定値 us
unsigned int ledOffCount = 250;       // 上記LEDが消灯するカウンタ値

void setup() {
  TIMSK0 = 0; // Timer0割り込み停止 安定動作のため割り込みはTimer1のみ

  // 電圧値の配列を計算 指数カーブ
  for (int i = 0; i <= 625; i++) {
    dacArray[i] = 4141 - 46 * exp(0.0072 * i);
  }

  pinMode(swPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(SS1, OUTPUT);
  pinMode(SS2, OUTPUT);
  pinMode(SS3, OUTPUT);
  pinMode(LDAC, OUTPUT);

  SPI.begin();
  SPI.beginTransaction(SPISettings(8000000, MSBFIRST, SPI_MODE0)); // SPI 8MHz

  // Timer1 電圧値変更間隔時間管理・タップ時間計測
  TCCR1A = 0b00000000;     // Timer1 CTCモード
  TCCR1B = 0b00001010;     // Timer1 CTCモード クロック8分周
  OCR1A = 100;             // Timer1 比較Aの値 = 割り込み間隔 us
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // Timer1 比較A割り込み許可
}

// LFO（Timer1 比較A割り込み）-----------------------------------------------------
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  timeCount++; // タップ時間取得用カウンタ
  PORTD &= ~_BV(7); // LDAC LOW (最初に電圧出力)
  PORTD |= _BV(7);  // LDAC HIGH
  if (pwmCount == 500) pwmCount = 0; // 0〜499 ループ
  if (pwmCount <= 125) {         // 三角波 増幅側上昇
    waveCount = waveAmp * pwmCount;  // 三角波を増幅後、
    waveCount = min(waveCount, 125); // クリップし矩形波とする
    dacA(waveCount);
  } else if (pwmCount <= 250)  { // 三角波 増幅側下降
    waveCount = waveAmp * (250 - pwmCount);
    waveCount = min(waveCount, 125);
    dacA(waveCount);
  } else if  (pwmCount <= 375) { // 三角波 減衰側上昇
    waveCount = waveAmp * (pwmCount - 250);
    waveCount = min(waveCount, 125);
    dacB(waveCount);
  } else {                       // 三角波 減衰側下降
    waveCount = waveAmp * (500 - pwmCount);
    waveCount = min(waveCount, 125);
    dacB(waveCount);
  }
  if (pwmCount == 125) PORTD |= _BV(3); // 周期表示LED点灯
  if (pwmCount == ledOffCount) PORTD &= ~_BV(3); // 消灯
  pwmCount++;
}

void loop() {
  // タップテンポ -----------------------------------------------------------------
  if (digitalRead(swPin) == LOW) {
    swCount++;
    if (swCount == 50) { // チャタリング対策 数msスイッチ押下で検出
      // 前回スイッチ検出から経過した時間を記録
      tapTime = timeTemp + timeCount * OCR1A  + TCNT1;
      TCNT1 = 0; // 経過時間をリセット
      timeTemp = 0;
      timeCount = 0;
      pwmCount = 124; // 増幅最大の点にリセット
      if ( 200000 < tapTime && tapTime < 2100000) { // 周期制限 0.2秒～2.1秒
        // タップ間隔を電圧値変更間隔時間へ換算（Divスイッチ加味）
        OCR1A = tapTime * 0.002 / tapDiv;
        // どの周期でも周期表示LEDの点灯時間が同程度になるよう計算
        ledOffCount = 125 + ledOnTime / OCR1A;
      }
    }
  }
  else swCount = 0;

  // ADC --------------------------------------------------------------------------
  adcNum++;
  if (adcNum == 6) adcNum = 0; // 0〜5 ループ
  newAdcValue[adcNum] = analogRead(adcPinArray[adcNum]); // 読取値が4以上変化で変更
  if (abs(newAdcValue[adcNum] - oldAdcValue[adcNum]) >= 4) {
    if (adcNum <= 2) { // Depth 0〜640  160までは急な変化
      if (newAdcValue[adcNum] < 100) dacDepth[adcNum] = 1.6 * newAdcValue[adcNum];
      else dacDepth[adcNum] = 0.5201 * newAdcValue[adcNum] + 108;
    } else if (adcNum == 3) { // Wave 1 or SQ 矩形波変換増幅率
      if (newAdcValue[adcNum] < 500) waveAmp = 1;
      else waveAmp = SQ;
    } else if (adcNum == 4) { // Div 1〜3 タップ時間分割値
      tapDiv = 0.0029 * newAdcValue[adcNum] + 1;
    } else if (adcNum == 5) { // Rate 4004〜133 電圧値変更間隔時間
      // Rate変更前から経過した時間を記録
      timeTemp = timeTemp + timeCount * OCR1A  + TCNT1;
      TCNT1 = 0; // 経過時間をリセット
      timeCount = 0;
      // Rate計算 指数カーブ
      OCR1A = 73 * exp(0.0039 * (1023 - newAdcValue[adcNum])) + 60;
      // どの周期でも周期表示LEDの点灯時間が同程度になるよう計算
      ledOffCount = 125 + ledOnTime / OCR1A;
    }
    oldAdcValue[adcNum] = newAdcValue[adcNum];
  }
}

// 電圧値設定 A：増幅側 B：減衰側--------------------------------------------------
void dacA(int w) { // w：waveCount 波形用カウンタ
  // w(0〜125)にDepth(0〜640)をかけ128で割ったものが電圧値配列の添字(0〜625)
  dacValueA[0] = dacArray[(dacDepth[0] * w) >> 7];
  dacValueA[1] = dacArray[(dacDepth[1] * w) >> 7];
  dacValueA[2] = dacArray[(dacDepth[2] * w) >> 7];
  PORTB &= ~_BV(2); // SS1(PB2) LOW
  SPI.transfer((dacValueA[0] >> 8) | 0x30); // 0x30=0b00110000 A出力 バッファなし
  SPI.transfer(dacValueA[0] & 0xff);        // ゲイン1倍 シャットダウンなし
  PORTB |= _BV(2);  // SS1(PB2) HIGH
  PORTB &= ~_BV(1); // SS2(PB1)
  SPI.transfer((dacValueA[1] >> 8) | 0x30);
  SPI.transfer(dacValueA[1] & 0xff);
  PORTB |= _BV(1);
  PORTB &= ~_BV(0); // SS3(PB0)
  SPI.transfer((dacValueA[2] >> 8) | 0x30);
  SPI.transfer(dacValueA[2] & 0xff);
  PORTB |= _BV(0);
}

void dacB(int w) {
  dacValueB[0] = dacArray[(dacDepth[0] * w) >> 7];
  dacValueB[1] = dacArray[(dacDepth[1] * w) >> 7];
  dacValueB[2] = dacArray[(dacDepth[2] * w) >> 7];
  PORTB &= ~_BV(2);
  SPI.transfer((dacValueB[0] >> 8) | 0xb0); // 0xb0=0b10110000 B出力
  SPI.transfer(dacValueB[0] & 0xff);
  PORTB |= _BV(2);
  PORTB &= ~_BV(1);
  SPI.transfer((dacValueB[1] >> 8) | 0xb0);
  SPI.transfer(dacValueB[1] & 0xff);
  PORTB |= _BV(1);
  PORTB &= ~_BV(0);
  SPI.transfer((dacValueB[2] >> 8) | 0xb0);
  SPI.transfer(dacValueB[2] & 0xff);
  PORTB |= _BV(0);
}