VersaMCU – Architektur-Übersicht

Ziel-Hardware

Merkmal	Wert
MCU	ATSAMD21G17D (Cortex-M0+, 48 MHz)
Flash	128 KB (davon 512 B am Ende für NVM-Config reserviert)
RAM	16 KB
FPU	Keine – alle Berechnungen in Integer-Arithmetik
USB	Native USB, DFLL48M via USB-SOF-Kalibrierung (`-DCRYSTALLESS`)
Framework	Arduino + PlatformIO, kein Bootloader (Direktflash via SWD/Atmel-ICE)

Loop-Ablauf

setup()
  ├── macro_config_load()   – Makro-Tabelle aus NVM in RAM laden
  ├── init_buttons()        – CButton-Objekte aus NVM initialisieren
  ├── usb_hid_init()        – HID-Descriptor (No-Op, läuft via global ctor)
  ├── usb_serial_init()     – CDC Serial öffnen
  ├── matrix_init(cb)       – 5×5-Matrix + Debounce-Zustand
  └── encoder_init(cb)      – EIC-Interrupts für 4 Encoder

loop()  [~20 ms Iteration]
  ├── matrix_scan()         – Debounce-Zustand prüfen → Events in Queue
  ├── poll_vendor()         – CDC-Pakete vom PC verarbeiten (LED-Cmds, Config, Makros)
  ├── processEvents()       – Queue leeren: Aktionen ausführen, HOST_COMMAND melden
  └── updateLEDs()          – Dirty-CButtons → WS2812-Buffer → show() (nur wenn dirty)

Encoder-ISRs laufen asynchron (CHANGE-Interrupt auf A und B) und schreiben direkt in die Event-Queue. Die Queue ist interrupt-sicher (keine Locks nötig auf Single-Core-M0+).

Datenfluss

HAL-Callbacks (matrix_cb, encoder_cb)
  └─► CEventQueue (16 Slots, Ring-Buffer, kein Heap)
        └─► processEvents()
              ├─► CButton.on_press() / on_release()   [Hooks, aktuell leer]
              ├─► execute_action()  →  USB HID / Makro-Ablauf
              └─► usb_serial_send() →  HOST_COMMAND-Events an PC

SerialUSB (CDC, PC → Board)
  └─► poll_vendor()
        ├─► CButton.set_override() / clear_override() / set_base()
        └─► Config/Makro-Transfer (chunked, 6 B/Paket)

Komponenten-Übersicht

Datei	Verantwortung
`main.cpp`	`setup()` / `loop()` – ruft nur CMainController auf
`CMainController`	Zentraler Orchestrator, hält alle CButton-Instanzen
`CButton`	LED-Layering, Animations-Engine, Action-Referenz
`CEventQueue`	ISR-sicherer Ring-Buffer, 16 Events
`hal/matrix`	5×5-Matrix-Scan, 10 ms Debounce
`hal/encoder`	Quadratur-Dekodierung via EIC-ISR
`hal/ws2812`	Thin Wrapper um Adafruit NeoPixel (bit-bang)
`hal/usb_hid`	HID Keyboard + Consumer Control
`hal/usb_serial`	CDC bidirektional, 8-Byte-Pakete, Ring-Buffer
`config/nvm_config`	SDeviceConfig: laden, speichern, CRC16, Defaults
`config/macro_config`	SMacroTable: laden, speichern (NVM Row 1)
`config/action`	SAction-Struct + ActionType-Enum

Key-ID-Schema

key_id 0–3   : Encoder-SW-Buttons (COL_0 × ROW_0–3), kein LED
key_id 4     : nicht belegt (COL_0 × ROW_4)
key_id 5–24  : MX-Buttons (COL_1–4 × ROW_0–4), je ein WS2812-LED

LED-Index folgt serpentiner Verdrahtung: LED_INDEX(col, row).

Invarianten / Constraints

Kein Heap: kein new/malloc – alle Objekte statisch oder als Felder in CMainController.
Kein Float: Cortex-M0+ hat keine FPU; Float würde per Software emuliert (~10–20× langsamer).
Packed Structs: SAction und SDeviceConfig sind __attribute__((packed)) damit die Byte-Größen mit der C#-Serialisierung in VersaGUI übereinstimmen.
Aligned NVM-Writes: nvm_write_page castet Pointer zu uint32_t*; Puffer müssen vor dem Aufruf in __attribute__((aligned(4)))-Variablen kopiert werden (sonst HardFault auf M0+).
DTR-Check: usb_serial_send() prüft ob SerialUSB aktiv ist, bevor Bytes gesendet werden.

3.7 KiB Raw Blame History Unescape Escape