เป้าหมาย

เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณจะ

1. ทดสอบขา I/O บน header ครบทุกชนิดด้วยโปรแกรม diagnostic และอ่านผลจากคอนโซลบนจอ
2. ยืนยันสัญญาณอย่างน้อยหนึ่งชนิดด้วย logic analyzer หรือออสซิลโลสโคป

ก่อนเริ่ม

• ผ่านบทเรียนก่อนหน้ามาแล้ว: fw-stack.m01.l01
• บอร์ด: TESAIoT Dev Kit
• แพลตฟอร์ม: PSoC Edge E84 · ModusToolbox
• เวลาโดยประมาณ: เนื้อหา 10 + ฝึกตาม 25 + แล็บ 30 + เช็กความเข้าใจ 5 = 70 นาที

ดูของจริงก่อน

แบบฝึกของ Developer Hub ที่เขียนไว้สำหรับบอร์ดฐาน QWA309 โดยตรง — เปิดบน Developer Hub แล้ว flash เฟิร์มแวร์สำเร็จรูปดูก่อนว่าหน้าจอเป็นอย่างไร

• QWA309 — Header I/O Test — diagnostic: ทดสอบ Arduino header I/O ครบ (I2C 3V3, UART SCB9, SPI bit-bang, GPIO P13, PWM, ADC net, 4000T EZI2C) พร้อม console UI
  README · โค้ด · Developer Hub

แนวคิด — บอร์ดฐาน QWA309 มีอะไรให้ฝึก

header ของ QWA309 เป็นเครื่องมือ diagnostic ตรวจ I/O ทุกแบบในโปรแกรมเดียว: I2C, UART, SPI, GPIO, PWM, ADC/PWM3

การทดสอบส่วนใหญ่ต้องต่อสายไปยังบอร์ด ESP32-S3 companion ที่รันเฟิร์มแวร์ simulator

แนวคิด — ทดสอบอะไรบ้าง ผ่านขาไหน

Scan/I2C ESP32 (0x30) · UART Echo (SCB9, P15.0/1, 115200) · SPI ESP32 (bit-bang P9.0-3)

GPIO In/Out (P13.0,3-7) · PWM Out (P13.3/4) · ADC In/PWM3 Out (P15.2/3) — ปุ่มละหนึ่งบัส

แนวคิด — ยืนยันคำตอบด้วย magic + counter + checksum

แพ็กเก็ต: magic คงที่ (0xA5 คำขอ / 0x5A คำตอบ) + command + counter + xor_checksum()

PASS ยืนยันเฉพาะเส้นทางที่ทดสอบ ไม่ได้แปลว่าขาอื่นใช้งานได้ด้วย

แนวคิด — สแกน I2C เฉพาะช่วงที่มาตรฐานสงวนไว้

I2C_SCAN_MIN_ADDR=0x08 ถึง MAX_ADDR=0x77 ไม่ใช่เต็ม 0x00–0x7F

0x00–0x07 และ 0x78–0x7F สงวนไว้ (general call, 10-bit addressing) probe เข้าไปอาจกระตุ้นพฤติกรรมพิเศษ

แนวคิด — SPI bit-bang: CPU สลับขาเองทีละบิต

Cy_GPIO_Write/Read() ธรรมดาบน P9.0-3 แทนฮาร์ดแวร์ SCB — mode 0, delay 5 µs ต่อขอบ

ยืดหยุ่นเรื่องขาแต่ช้ากว่า และ clock แกว่งได้เมื่อมี interrupt แทรก

แนวคิด — PWM รายงาน "SENT" ไม่ใช่ "PASS"

Cy_GPIO_Write() สลับ P13.3/P13.4 ตรง ๆ (25 Hz, 50 รอบ) ไม่ใช้ PWM peripheral

บอร์ดสั่งออกได้แต่ตรวจเองไม่ได้ว่าถึงปลายทาง — ต้องยืนยันด้วยเครื่องมือวัดแยก

แนวคิด — เครื่องมือวัดกับผลซอฟต์แวร์ขัดกัน เชื่ออะไรก่อน

ตรวจการตั้งค่าเครื่องมือวัดเอง (สาย กราวด์ threshold sample rate trigger) ก่อน

วัดสัญญาณที่รู้ผลแน่นอนก่อนเปรียบเทียบ — validate เครื่องมือก่อนเชื่อตัวเลข

แนวคิด — ทักษะที่ฝึกในบทเรียนนี้

บทเรียนนี้พัฒนาทักษะต่อไปนี้ (ตามระดับ 1–5 ของหลักสูตร)

• proto.uart (ระดับ 2)
• proto.spi (ระดับ 1)
• proto.i2c (ระดับ 2)
• mcu.pwm (ระดับ 1)
• meas.logic-analyzer (ระดับ 1)

ตัวอย่างสมบูรณ์ — สแกน I2C เฉพาะช่วงมาตรฐาน

header_tester_ui.c

for (uint8_t row = 0U; row < 8U; row++) {
    for (uint8_t col = 0U; col < 16U; col++) {
        uint8_t address = (uint8_t)(row * 16U + col);

        if ((address < I2C_SCAN_MIN_ADDR) ||
            (address > I2C_SCAN_MAX_ADDR)) {
            continue;   /* reserved range */
        }
        bool device_found = probe_i2c_address(address, NULL);
        /* ... record + print ... */
    }
}

ตัวอย่างสมบูรณ์ — SPI bit-bang ทีละบิต

header_tester_ui.c

for (int8_t bit = 7; bit >= 0; bit--)
{
    uint32_t tx_bit = ((tx[byte_index] >> (uint8_t)bit) & 0x01U);
    Cy_GPIO_Write(HEADER_SPI_MOSI_PORT, HEADER_SPI_MOSI_PIN, tx_bit);
    Cy_SysLib_DelayUs(5U);
    Cy_GPIO_Write(HEADER_SPI_CLK_PORT, HEADER_SPI_CLK_PIN, 1U);
    Cy_SysLib_DelayUs(5U);
    if (Cy_GPIO_Read(HEADER_SPI_MISO_PORT, HEADER_SPI_MISO_PIN) != 0U) {
        rx_byte |= (uint8_t)(1U << (uint8_t)bit);
    }
    Cy_GPIO_Write(HEADER_SPI_CLK_PORT, HEADER_SPI_CLK_PIN, 0U);
    Cy_SysLib_DelayUs(5U);
}

จุดที่มักพลาด

• PASS ของเส้นทางหนึ่ง ≠ ขาอื่นบน header ใช้งานได้ด้วย — โปรโตคอลยืนยันแค่เส้นทางที่ทดสอบ
• สแกน I2C เต็ม 0x00–0x7F — ช่วงต้น/ท้ายสงวนไว้ อาจกระตุ้นพฤติกรรมพิเศษ
• คิดว่า SPI bit-bang เหมือน SPI ฮาร์ดแวร์ทุกด้าน — ช้ากว่าและ clock แกว่งได้
• เห็น "SENT" ของ PWM แล้วสรุปว่าผ่าน — บอร์ดตรวจเองไม่ได้ว่าถึงปลายทาง
• เครื่องมือวัดกับซอฟต์แวร์ขัดกันแล้วเชื่อเครื่องมือทันที — ตรวจการตั้งค่าเครื่องมือเองก่อน

ตัวอย่างสมบูรณ์ — build และ flash

แบบฝึกชุด QWA309 ของ Developer Hub (อ้างอิงที่ commit e5c7722) รันบน TESAIoT Dev Kit เท่านั้น เพราะใช้อุปกรณ์บนบอร์ดฐาน

# ในโฟลเดอร์ master template (ดูบทเรียน 1.1)
# 1) ลบไฟล์ของ episode เก่าใน proj_cm55/apps/
# 2) คัดลอกไฟล์ทั้งหมดของ episode นี้ลงใน proj_cm55/apps/
make build
make program     # flash ผ่าน KitProg3

ฝึกเติม / แล็บ

1. ทาย ก่อนแก้: เลือกค่าหนึ่งค่าที่ README ของตัวอย่างอธิบายไว้ในส่วน How แล้วเขียนว่าจะเห็นอะไรเปลี่ยนบนจอหรือใน log
2. แก้และรัน build + flash แล้วเทียบกับที่ทายไว้ ถ้าไม่ตรง ให้หาว่าเข้าใจส่วนไหนผิด
3. ทำเพิ่ม ต่อยอดหนึ่งอย่างที่ตัวอย่างยังไม่มี แล้วเก็บภาพหรือวิดีโอไว้ใน portfolio

เช็กความเข้าใจ

• SPI แบบ bit-bang ต่างจาก SPI ด้วยฮาร์ดแวร์อย่างไร
• ถ้าโปรแกรมรายงานว่า UART ผ่าน แต่ logic analyzer ไม่เห็นสัญญาณ เชื่ออะไร

คำตอบอยู่ใน README ของตัวอย่างและในโค้ด ถ้าตอบข้อใดไม่ได้ ให้กลับไปอ่านส่วน Why / What / How อีกครั้ง

ไปต่อ

• ทบทวนเป้าหมายทั้ง 2 ข้อของบทเรียนนี้ก่อนไปต่อ
• ถ้าตอบคำถามหน้าที่แล้วไม่ได้ครบ กลับไปอ่าน README ของตัวอย่างส่วน Why / What / How อีกครั้ง
• พร้อมแล้วไปเปิดบทเรียนถัดไปในโมดูลเดียวกัน

แหล่งอ้างอิง

• แบบฝึกทั้งหมดของ TESAIoT Dev Kit · commit e5c7722
• โค้ดเป็นของ Developer Hub และอ้างอิงด้วยลิงก์ ไม่ได้คัดลอกเข้าคลังนี้

เครดิต

"TESAIoT Firmware Stack: เฟิร์มแวร์ภาษา C บน TESAIoT Dev Kit" จาก TESA Open Knowledge โดยสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (Thai Embedded Systems Association: TESA) https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program สัญญาอนุญาต CC BY-NC 4.0

ตัวอย่างโค้ดเป็นผลงานของ TESAIoT Firmware Stack โดยสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (TESA) ใน tesaiot/developer-hub รายละเอียดการให้เครดิตอยู่ที่ ATTRIBUTION.md