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IO-Jack — PORT Mode

IO-Jack im PORT-Modus – digitale Ein-/Ausgabe von 4 Bit.

Funktionsweise

Im PORT Mode liest und schreibt ein IO-Jack 4 Bit (Pin3 · Pin2 · Pin1 · Pin0).

Jedes Kommando ist ein einziges, zusammengesetztes Byte: Bit 7 = fester Marker 0, Bits 6–4 = Kommando (C2 C1 C0), Bits 3–0 = Daten (Pin3…Pin0):

Bit-Position 7 6 5 4 3 2 1 0
Feld Marker C2 C1 C0 Pin3 Pin2 Pin1 Pin0
0 Kommando Kommando Kommando Daten Daten Daten Daten

Daraus ergeben sich die Operationen und die Quittung – jeweils als ein Byte:

Operation 7 6 5 4 3 2 1 0 = Byte
Write – 4 Bit schreiben 0 0 0 0 P3 P2 P1 P0 0000 PPPP
Read – Leseanforderung 0 0 0 1 f f f f 0001 ffff
Read-Antwort – 4 Bit gelesen 0 0 0 1 P3 P2 P1 P0 0001 PPPP
Set Bit – Pins auf High 0 0 1 0 M3 M2 M1 M0 0010 MMMM
Clear Bit – Pins auf Low 0 0 1 1 M3 M2 M1 M0 0011 MMMM
Toggle Bit – Pins invertieren 0 1 0 0 M3 M2 M1 M0 0100 MMMM
Return Code – Quittung (nach Write) 0 1 1 1 0 0 0 0 0x70 = No Error
  • P3…P0 = Zustand von Pin3…Pin0 (Daten-Nibble, D3…D0)
  • f = Read-Frequencies (Daten-Nibble bei Read): 0 = einmalig, 1–15 = Sekunden, >16 = Millisekunden
  • M3…M0 = Bit-Maske: 1 = Pin wird verändert, 0 = Pin bleibt unverändert
  • Kommandocodes: 000 = Write/Value, 001 = Read, 010 = Set Bit, 011 = Clear Bit, 100 = Toggle Bit, 111 = Return Code

Befehlsdetails

Alle drei Operationen folgen dem 4-Bit-Data-Frame 0CCCDDDD (1 Byte).

Write — Read/Write Value (Code 0)

0 CCC DDDD  =  0 000 <Pin3 Pin2 Pin1 Pin0>
  • CCC = 000 → Kommando 0 (Read/Write Value)
  • DDDD = die 4 Pin-Zustände (PAD-Daten)

Read — Read-Command (Code 1)

0 CCC DDDD  =  0 001 <Read-Frequencies>
  • CCC = 001 → Kommando 1 (Read-Command)
  • DDDD = Read-Frequencies: 0 = einmalig, 1–15 = Sekunden, >16 = Millisekunden (periodisches Lesen)
  • Die Antwort nutzt denselben Read-Code 001 mit den 4 gelesenen Bit im Datennibble → 0001 PPPP.

Set Bit (Code 2)

0 CCC DDDD  =  0 010 <Bit-Maske>
  • CCC = 010 → Kommando 2 (Set Bit)
  • DDDD = Bit-Maske: alle mit 1 markierten Pins werden auf High gesetzt, die übrigen bleiben unverändert.

Clear Bit (Code 3)

0 CCC DDDD  =  0 011 <Bit-Maske>
  • CCC = 011 → Kommando 3 (Clear Bit)
  • DDDD = Bit-Maske: alle mit 1 markierten Pins werden auf Low gesetzt, die übrigen bleiben unverändert.

Toggle Bit (Code 4)

0 CCC DDDD  =  0 100 <Bit-Maske>
  • CCC = 100 → Kommando 4 (Toggle Bit)
  • DDDD = Bit-Maske: alle mit 1 markierten Pins werden invertiert, die übrigen bleiben unverändert.

Set/Clear/Toggle Bit wirken selektiv über die Maske – im Gegensatz zu Write, das immer alle 4 Pins auf einmal überschreibt.

Return Code (Code 7)

0 CCC DDDD  =  0 111 0000  =  0x70   → No Error
  • CCC = 111 → Kommando 7 (Return Code)
  • DDDD = 0000 → Error-Code 0 = No Error
Return Code (Byte) Bedeutung
0x70 No Error
0x71 Bad Request
0x72 Not Found
0x73 Request Timeout

Mehr als 4 Pins

Der 4-Bit-Frame adressiert 4 PADs. Für breitere Ports werden dieselben Befehle im 8- oder 16-Bit-Frame verwendet (PAD-Maske entsprechend 8/16 Bit).

Port-Konfiguration

Für portweite Einstellungen (jenseits einzelner Pin-Operationen) gibt es den Befehl Config Port (Code 28, nur im 16-Bit-Frame) – analog zu Config UART/SPI/I²C. Die konkreten Konfigurationsinhalte sind aktuell nicht spezifiziert.

LED-Steuerung

Zusätzlich zu den Pins lassen sich die Modul-LEDs ansprechen. Das läuft nicht über die 4-Bit-Basic-Kommandos der Pins, sondern über eigene Befehle (Set LED Code 16, Clear LED Code 17, Toggle LED Code 18) mit breiterem Frame (16 Bit statt 1 Byte):

Code Funktion Daten Wirkung
16 Set LED LED-Maske selektierte LEDs einschalten
17 Clear LED LED-Maske selektierte LEDs ausschalten
18 Toggle LED LED-Maske selektierte LEDs umschalten
  • LED-Maske: Bitfeld, ein Bit pro LED (1 = LED wird verändert, 0 = LED bleibt unverändert).
  • Die LED-Operationen sind unabhängig vom aktuellen Betriebsmodus des Jacks (PORT/I²C/UART/SPI) nutzbar – anders als die Pin-Kommandos, die nur im PORT Mode gelten.

Beispiel: LED 1 (rot) und LED 2 (grün)

Bit-Position 7 6 5 4 3 2 1 0
LED – – – – – – LED2 (grün) LED1 (rot)
Aktion Bit 1 (grün) Bit 0 (rot) LED-Maske
Set LED – nur LED 1 (rot) einschalten 0 1 0x01
Set LED – nur LED 2 (grün) einschalten 1 0 0x02
Set LED – beide LEDs einschalten 1 1 0x03
Clear LED – nur LED 1 (rot) ausschalten 0 1 0x01
Toggle LED – beide LEDs umschalten 1 1 0x03

Die LED-Befehle (Code 16–18) gehören zur selben Gruppe von 16-Bit-Befehlen wie die Config-Befehle (Code 25–30) – erkennbar am größeren Frame, nicht am 1-Byte-Format der Pin-Operationen.

Übertragung: 4 Bytes für 16 Bit Daten

Die LED-Maske wird als 16-Bit-Datenwort übertragen, aber nicht als 2 rohe Bytes gesendet – das komplette Kommando (Code + Maske) belegt 4 Bytes (1 Lead-Byte + 3 Folge-Bytes), da jedes Byte 2 Kennungsbits für die Selbstsynchronisation reserviert:

Byte Inhalt
0 (Lead) Frame-Kennung + Kommandocode (High-Teil)
1 Kommandocode (Rest) + Datenbits 15–12
2 Datenbits 11–6
3 Datenbits 5–0

Vollständige Frames für unser Beispiel (LED 1 = rot, LED 2 = grün):

Aktion LED-Maske = 4-Byte-Frame
Set LED – LED 1 (rot) an 0x0001 E4 80 80 81
Set LED – beide LEDs an 0x0003 E4 80 80 83
Clear LED – LED 1 (rot) aus 0x0001 E4 90 80 81
Toggle LED – beide LEDs umschalten 0x0003 E4 A0 80 83

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