ワンコインデコーダX（WCH CH32V003マイコン搭載）のファームウェア内部構造と、ソースコードのアーキテクチャに関する技術解説ページです。
本デコーダは、限られたメモリとリソースの中で「取りこぼしの許されないDCC信号の受信」と「滑らかなモーター・ライト制御」を両立するため、高精度な割り込み処理とステートマシン（状態遷移）を駆使して設計されています。
ファームウェアのソースコードは、機能ごとに明確にモジュール化されています。主要なファイルの役割は以下の通りです
- main.c（メインエントリ） システム初期化（クロック、GPIO、タイマー等の設定）を行った後、メインループでDCCパケットの解釈や、各種タスクのスケジューリングを行います。
- dcc_core.c / dcc_core.h（DCC信号・パケット処理） 本デコーダの心臓部です。線路からのDCC信号（パルス幅の違い）を外部割り込み（EXTI）でキャッチし、1ビットずつパケットとして組み立てるステートマシンが実装されています。
- motor_ctrl.c / motor_ctrl.h（出力・モーター駆動・BEMF） タイマーを用いたPWMによるモーター駆動、キックスタートの制御、および20ピン版でのBEMF（逆起電力）測定とPID定速制御アルゴリズムを担当します。また、1msごとの定期タスクもここで処理されます。
- cv_manager.c / cv_manager.h（CV値管理・Flash読み書き） デコーダの設定値（CV値）を管理します。CH32V003の内部Flashメモリの一部をEEPROMのように扱い、電源を切ってもCV値が保持される仕組み（Flashエミュレーション）を提供します。
- decoder_config.h（条件付きコンパイル設定） 書き込むターゲット（8ピン車載、20ピン車載、8ピンファンクション、8ピンポイント）や、使用するモータードライバIC（TB67H450やBD6231など）の切り替えをマクロ定義で一括管理します。
本デコーダは、実質的に「超軽量なリアルタイムOS」のような2大駆動アーキテクチャで動いています。
DCC信号の1ビット受信（外部割り込み）と解析処理
① EXTI 割り込みハンドラ (最高優先度)
– パルスの時間を計測 → 1 / 0 判定
– パケット組み立てステートマシン
② main() メインループ
– 完成したDCCパケットの解析
– CV値のフラッシュへの読み書き処理
タイマー割り込み (1ms 定期タスク)
タイマー割り込み (1ms 定期タスク)
– 加減速 (モメンタム) の細かな演算
– キックスタート時間 / ポイント保護タイマーのカウントダウン
- 最優先：DCC信号の1ビット受信（外部割り込み）
DCC信号は1辺が数10〜100マイクロ秒という非常に高速な矩形波です。ワンコインデコーダXでは、DCC信号の立ち上がり・立ち下がりをマイコンの外部割り込み（EXTI）で捉え、タイマーのカウンタ値から「1」か「0」かを完全にリアルタイムで判別しています。 この処理はマイコン内で最高の優先度（WCHマイコン独自のFast Interrupt機能など）が与えられており、他のどんな処理をしていても、パルスを取りこぼさない設計になっています。 - 制御の要：1msの定期タイマータスク
モーターの速度を滑らかに変える（モメンタム）、キックスタートを一瞬だけ効かせる、ポイントマシンの通電時間を正確に測る、といった「時間管理」が必要な処理は、1msごとに正確に発生するタイマー割り込みタスク（Process_1ms_Timer_Tasks）に集約されています。 メインループ内で他の処理が走っていても、この1msタスクが割り込んでモーターの速度出力を滑らかに更新し続けます。
外部割り込みによって切り出された「1」と「0」のビット列は、dcc_core.c 内のステートマシンによってパケットへと組み立てられます。
DCCパケットは常に以下の順番で流れてくるため、プログラムはビットを読み進めながら状態（ステート）を遷移させていきます。
- PREAMBLE（プリアンブル）状態: 「1」が10回以上連続して届くのを待ち、パケットの開始を検出します。
- START_BIT（スタートビット）状態: プリアンブルの後に届く「0」を見つけ、ここからデータが始まることを認識します。
- DATA_BYTE（データバイト）状態: 8ビットのデータを取得します。データが終わると、次に「データが続くか（0）」「パケットの終了か（1）」を判定するデータスタートビットをチェックします。
- CHECKSUM（チェックサム）状態: 最後に届くエラーチェック用のバイトと、それまでに受信した全データのXOR（排他的論理和）を計算し、パケットがノイズで化けていないかを検証します。正常であれば、メインループに処理を引き渡します。
