1. はじめに
2. 概要
3. FreeRTOS
4. FFT
5. アナログ入力
   　　　ADコンバーター設定
   　　　ADコンバーター割り込み
6. PWM
7. UART
8. タイマー割り込み
9. ソースとプロジェクトファイル
10. 感想

#include <p24FJ128GA010.h>　を

#include <p24FJ64GA002.h>

• int変数はlong変数に読み替える。
• sinテーブルは限られたRAM上のデータセグメントに置くのはもったいないので、64kbもあるコードセグメントに置く。
  指定はProject => Build Options...=> Project => MPLAB C30 => Memory Model =>Location of Constant で　Constants in Code spaceを選択する
• FFTに限らないがsmallモデルでは6144バイトまでしか届かないので、それ以上は__attribute__((far)) をつけてデータエリアを定義しなければならない。
• なお、このfix_fftr()関数は未完成です、一見完成しているように見えますが余計な処理が入っている代わりに肝心の処理が入っていない。次の処理を加えなければならない。

  A[k] = X[k]-(1+i＊W(n)^k)/2*(X[k}-conjg(X[n/2-k]))
  A[n/2-k]=X[n/2-k]+conjg(1+i＊W(n)^k)/2*(X[k}-conjg(X[n/2-k]))

/* Short test program to accompany fix_fft.c */
/*-------- FreeRTOS defines ---------*/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "fft.h"

static void vFFTTask( void *pvParameters );
#define fftQUEUE_SIZE           3

extern xQueueHandle xFFTQueue;
__attribute__((far)) short x[N*2];

#define N         256      /* ( FFT_SIZE) */
#define log2N     8        /**/

xQueueHandle xStartFFTTask( void )
{
    xQueueHandle xFFTQueue;
    /* データ受信同期用待ち行列の生成 */
    xFFTQueue = xQueueCreate( fftQUEUE_SIZE, sizeof( xFFTMessage ) );
　　/* タスクの生成 */
    xTaskCreate( vFFTTask, ( signed portCHAR * ) "FFT",
           configMINIMAL_STACK_SIZE+100, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL );
    return xFFTQueue;
}
/*-------------------------------------*/
static void vFFTTask(void *pvParameters)
{
    xFFTMessage xFFT;
    static int i, j, scale;
    static unsigned diff;
    short *fx;
    /* プライベート・エリアからメモリを取得する　*/
    fx = pvPortMalloc(sizeof(short)*N);
    /* タスクループ */
    while(1){
        /* データの収集を待つ */
        xQueueReceive( xFFTQueue, &xFFT, portMAX_DELAY );
        /* ダブルバッファからデータを取得する */
        j = (xFFT.fftSel == 0)? 0 : 256;
        /*　実数変換用に並べ替える　*/
        /*　符号付き2進に変換し12288に正規化する　*/
        for (i=0; N; i++){
            if (i & 0x01))
                fx[(N+i)>>1] = (x[i+j]-512)*24;;
            elsee
                fx[i>>1] = (x[i+j]-512)*24;;
        }
        /* FFT変換 */
        fix_fftr(fx, log2N, 0);
#if SPECTRUM
        /* 各周波数領域の二乗総和を求める　*/
        for(i=0; i<4; i++) sp.spec[i] = 0;
        for (i= 1; i< 4; i++) sp.spec[0] += ((long)fx[i]*fx[i]+fx[i+N/2]*fx[i+N/2]);
        for (i= 4; i<16; i++) sp.spec[1] += ((long)fx[i]*fx[i]+fx[i+N/2]*fx[i+N/2]);
        for (i=16; i<32; i++) sp.spec[2] += ((long)fx[i]*fx[i]+fx[i+N/2]*fx[i+N/2]);
        for (i=32; i<64; i++) sp.spec[3] += ((long)fx[i]*fx[i]+fx[i+N/2]*fx[i+N/2]);
        /*　平均及び平方根（RMS)を求め明度表示するタスクへ渡す　*/
        xQueueSend( xFFTWQueue, &sp, portMAX_DELAY );
#endif
        /* 逆変換で元に戻す　*/
        scale = fix_fftr(fx, log2N, 1);
        /* 実数変換用のデータを並べ替えて元に戻す　
        正規化（12288）を戻し符号なし2進数に戻す　*/
        int k = (j == 0)? 512 : 768;
        for (i=0; i<N; i++) {
            if (i & 0x01)
               x[i+k] = (fx[(N+i)>>1] << scale)/24+512;
            else
               x[i+k] = (fx[   i >>1] << scale)/24+512;
        }
    }
}
/*
平均及び平方根（RMS)を求め明度表示するタスク
これは時間内に終わらない。そこで溜まったQUEUEを
間引き最新のデータに同期する。
*/
static void vPwrTask(void *pvParameters)
{
    Spectrum sp;

    while(1){
        if (xQueueReceive( xFFTWQueue, &sp, portMAX_DELAY) == pdTRUE){
           while( xQueueReceive( xFFTWQueue, &sp, 0) == pdTRUE);
           sp.spec[0] = sqrt(sp.spec[0] / 3);
           sp.spec[1] = sqrt(sp.spec[1] / 12);
           sp.spec[2] = sqrt(sp.spec[2] / 16);
           sp.spec[3] = sqrt(sp.spec[3] / 32);
           SetDCOC2PWM((long)(PR2+1)*(PR2-1-sp.spec[0])/160);      
           SetDCOC3PWM((long)(PR2+1)*(PR2-1-sp.spec[1])/160);      
           SetDCOC4PWM((long)(PR2+1)*(PR2-1-sp.spec[2])/160);
           SetDCOC5PWM((long)(PR2+1)*(PR2-1-sp.spec[3])/160);
        }
    }
}

int fix_fftr(short f[], int m, int inverse)
{
    int i, N = 1＜＜(m-1), scale = 0;
    short tt, *fr=&f[0], *fi=&f[N];
    short n, n2, tsin, tcos;
    short real1, imag1, real2, imag2; 
    long  tr, ti, sr, si;

    n = N*2;
    n2 = n/2;
    if (inverse){
        for(i=1; i＜n/4; i++){
            tsin = Sinewave[(1024/n)*i];
            tcos = Sinewave[(1024/n)*i+256];
            tr = fr[i]-fr[n2-i];
            ti = fi[i]+fi[n2-i];
            sr = ((tr*(32767-tsin)+ti*tcos)/2) >> 15;
            si = ((ti*(32767-tsin)-tr*tcos)/2) >> 15;
            real1 = fr[   i] - sr;
            imag1 = fi[   i] - si;
            real2 = fr[n2-i] + sr;
            imag2 = fi[n2-i] - si;
            fr[   i] = real1;
            fi[   i] = imag1;
            fr[n2-i] = real2;
            fi[n2-i] = imag2;
        }
        fr[0] = (fr[0] + fr[n2])/2;
        fi[0] = (fi[0] - fi[n2])/2;
        scale = fix_fft(fi, fr, m-1, inverse);
    }
    if (! inverse){
        scale = fix_fft(fi, fr, m-1, inverse);
        for(i=1; i＜n/4; i++){
            tsin = Sinewave[(1024/n)*i];
            tcos = Sinewave[(1024/n)*i+256];
            tr = fr[i]-fr[n2-i];
            ti = fi[i]+fi[n2-i];
            sr = ((tr*(32767-tsin)-ti*tcos)/2) >> 15;
            si = ((ti*(32767-tsin)+tr*tcos)/2) >> 15;
            real1 = fr[   i] - sr;
            imag1 = fi[   i] - si;
            real2 = fr[n2-i] + sr;
            imag2 = fi[n2-i] - si;
            fr[   i] = real1;
            fi[   i] = imag1;
            fr[n2-i] = real2;
            fi[n2-i] = imag2;
        }
        fr[n2] =  fr[0];
        fi[n2] = -fi[0];   
    }
    return scale;
}

#include "timer.h"
#include "outcompare.h"
/*
 パルス幅変調初期化設定関数
*/
int pwm_setup(void)
{
    /* タイマ2を内部クロック16MHz、プリスケーラ１、
        PWM周期160(=100khz)　PWM周期はPR2に記憶される
    */
    OpenTimer2(T2_ON | T2_PS_1_1 | T2_SOURCE_INT, 160-1);
    /* pin割付 */
    RPOR2bits.RP4R = 18; /*OC1 -> RP4*/
    /* OC1をPWMモードで初期化 */
    OpenOC1(OC_TIMER2_SRC | OC_PWM_FAULT_PIN_DISABLE, PR2+1, 0);

    RPOR2bits.RP5R = 19; /*OC2 -> RP5*/
    OpenOC2(OC_TIMER2_SRC | OC_PWM_FAULT_PIN_DISABLE, PR2+1, 0);
}

SetDCOC1PWM((long)(PR2+1)*ReadADC10(0)/1024);

タスク構成はデモプログラム(comtest.c）そのままです。これに送信用及び受信用待ち行列を付け加えて、送受信タスクとしています。

xQueueHandle xComTxQueue;
xQueueHandle xComRxQueue;
#define ComRxQUEUE_SIZE 16
#define ComTxQUEUE_SIZE 3
/*-----------------------------------------------------------*/

void vAltStartComTasks( unsigned portBASE_TYPE uxPriority, unsigned long ulBaudRate, 
                                         unsigned portBASE_TYPE uxLED )
{
        /* ポートの初期化 */
        xSerialPortInitMinimal( ulBaudRate, comBUFFER_LEN );
        xComTxQueue = xQueueCreate( ComTxQUEUE_SIZE, sizeof( xComTxMessage ) );
        xComRxQueue = xQueueCreate( ComRxQUEUE_SIZE, sizeof( xComRxMessage ) );

        /* タスクを生成する。Txの優先度はRxより低く設定する。 */
        xTaskCreate( vComTxTask, ( signed char * ) "COMTx", comSTACK_SIZE, 
                NULL, uxPriority - 1, ( xTaskHandle * ) NULL );
        xTaskCreate( vComRxTask, ( signed char * ) "COMRx", comSTACK_SIZE,
                NULL, uxPriority, ( xTaskHandle * ) NULL );
}
/*-----------------------------------------------------------*/
/*　UART送信タスク　*/
static portTASK_FUNCTION( vComTxTask, pvParameters )
{
        signed char     cByteToSend;
        portTickType    xTimeToWait;
        xComTxMessage   xMessage;
        portCHAR        *pcstring;

        for( ;; ){
                while( xQueueReceive( xComTxQueue, &xMessage, portMAX_DELAY ) != pdPASS );
                pcstring = xMessage.pcMessage;
                while(*pcstring){
                        xSerialPutChar( NULL/*xPort*/, *pcstring++, comNO_BLOCK );
                }
        }
} 
/*lint !e715 !e818 pvParameters is required for a task function */
/*                                even if it is not referenced. */
/*-----------------------------------------------------------*/
/*　UART受信タスク　*/
static portTASK_FUNCTION( vComRxTask, pvParameters )
{
        signed char cExpectedByte, cByteRxed;
        portBASE_TYPE xResyncRequired = pdFALSE, xErrorOccurred = pdFALSE;
        xComRxMessage   xMessage;

        for( ;; ){
                /*　１文字入力後無条件に待ち行列に出力する。受信タスクが無ければ、
                        このループはいずれブロックする。　*/
                xSerialGetChar( xPort, &cByteRxed, comRX_BLOCK_TIME );
                xMessage.pcMessage = &cByteRxed;
                xQueueSend( xComRxQueue, &xMessage, portMAX_DELAY );
        }
}

/**************************
* タイマー初期化設定関数
***************************/
int timer_setup(void)
{
/*　音声出力用　*/
/* タイマ4の初期設定　プリスケーラ1/8　内部クロック　16Mhz/8/50=40kc　*/
    OpenTimer4(T4_ON | T4_PS_1_8 | T4_SOURCE_INT, 50-1);
    ConfigIntTimer4(T4_INT_PRIOR_2 | T4_INT_ON);
}

/***************************
　 音声用timer割り込み処理       
****************************/
void __attribute__((interrupt, shadow)) _T4Interrupt(void)
{
    /*　追っかけるように再生するため、少し手前からスタートする*/
    static short PlayIdx=480;
    
    IFS1bits.T4IF = 0;    /* 割り込みクリア */ 
    PlayIdx &= 0x1ff;
    /* PWM出力を行う　*/
    SetDCOC1PWM((long)(PR2+1)*x[PlayIdx++]/1024);
}