STM32F103ZET的板子AD7705模塊及相關代碼

ID:279951 · 發表于 2018-1-27 12:46

  某寶老板給的代碼，經過我稍加修改，使之更適合于STM32F103ZET的板子。很不錯的代碼，值得收藏。

#include "AD7705.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

#define SOFT_SPI       /* 定義此行表示使用GPIO模擬SPI接口 */
//#define HARD_SPI       /* 定義此行表示使用CPU的硬件SPI接口 */

/* 通道1和通道2的增益,輸入緩沖，極性 */
#define __CH1_GAIN_BIPOLAR_BUF (GAIN_1 | UNIPOLAR | BUF_EN)
#define __CH2_GAIN_BIPOLAR_BUF (GAIN_1 | UNIPOLAR | BUF_EN)

/*
TM7705模塊可以直接插到STM32-V5開發板nRF24L01模塊的排母接口上。

TM7705模塊 STM32F407開發板
   SCK ------  PB13/SPI2_SCK
   DOUT  ------  PB14/SPI2_MISO
   DIN ------  PB15/SPI2_MOSI
   CS ------  PB12/NRF24L01_CSN
   DRDY  ------  PD8/NRF24L01_IRQ
   RST ------  PD9/NRF905_TX_EN/NRF24L01_CE/DAC1_OUT (復位 RESET)
*/

#if !defined(SOFT_SPI) && !defined(HARD_SPI)
   #error "Please define SPI Interface mode : SOFT_SPI or HARD_SPI"
#endif

#ifdef SOFT_SPI       /* 軟件SPI */
/* 定義GPIO端口 */
#define RCC_SCK    RCC_APB2Periph_GPIOB
#define PORT_SCK GPIOB
#define PIN_SCK       GPIO_Pin_13

#define RCC_DIN    RCC_APB2Periph_GPIOB
#define PORT_DIN GPIOB
#define PIN_DIN       GPIO_Pin_15

#define RCC_DOUT    RCC_APB2Periph_GPIOB
#define PORT_DOUT GPIOB
#define PIN_DOUT GPIO_Pin_14

#define RCC_CS       RCC_APB2Periph_GPIOB
#define PORT_CS       GPIOB
#define PIN_CS       GPIO_Pin_12

#define RCC_DRDY    RCC_APB2Periph_GPIOC
#define PORT_DRDY GPIOC
#define PIN_DRDY GPIO_Pin_7

#define RCC_RESET    RCC_APB2Periph_GPIOC
#define PORT_RESET GPIOC
#define PIN_RESET GPIO_Pin_6

/* 定義口線置0和置1的宏 */
#define RESET_0() GPIO_ResetBits(PORT_RESET, PIN_RESET)
#define RESET_1() GPIO_SetBits(PORT_RESET, PIN_RESET)

#define CS_0()       GPIO_ResetBits(PORT_CS, PIN_CS)
#define CS_1()       GPIO_SetBits(PORT_CS, PIN_CS)

#define SCK_0()       GPIO_ResetBits(PORT_SCK, PIN_SCK)
#define SCK_1()       GPIO_SetBits(PORT_SCK, PIN_SCK)

#define DI_0()       GPIO_ResetBits(PORT_DIN, PIN_DIN)
#define DI_1()       GPIO_SetBits(PORT_DIN, PIN_DIN)

#define DO_IS_HIGH() (GPIO_ReadInputDataBit(PORT_DOUT, PIN_DOUT) == Bit_SET)

#define DRDY_IS_LOW() (GPIO_ReadInputDataBit(PORT_DRDY, PIN_DRDY) == Bit_RESET)
#endif

#ifdef HARD_SPI       /* 硬件SPI */
;
#endif

/* 通信寄存器bit定義 */
enum
{
/* 寄存器選擇  RS2 RS1 RS0  */
REG_COMM = 0x00, /* 通信寄存器 */
REG_SETUP = 0x10, /* 設置寄存器 */
REG_CLOCK = 0x20, /* 時鐘寄存器 */
REG_DATA = 0x30, /* 數據寄存器 */
REG_ZERO_CH1 = 0x60, /* CH1 偏移寄存器 */
REG_FULL_CH1 = 0x70, /* CH1 滿量程寄存器 */
REG_ZERO_CH2 = 0x61, /* CH2 偏移寄存器 */
REG_FULL_CH2 = 0x71, /* CH2 滿量程寄存器 */

/* 讀寫操作 */
WRITE       = 0x00, /* 寫操作 */
READ       = 0x08, /* 讀操作 */

/* 通道 */
CH_1       = 0, /* AIN1+  AIN1- */
CH_2       = 1, /* AIN2+  AIN2- */
CH_3       = 2, /* AIN1-  AIN1- */
CH_4       = 3       /* AIN1-  AIN2- */
};

/* 設置寄存器bit定義 */
enum
{
MD_NORMAL       = (0 << 6), /* 正常模式 */
MD_CAL_SELF       = (1 << 6), /* 自校準模式 */
MD_CAL_ZERO       = (2 << 6), /* 校準0刻度模式 */
MD_CAL_FULL       = (3 << 6), /* 校準滿刻度模式 */

GAIN_1          = (0 << 3), /* 增益 */
GAIN_2          = (1 << 3), /* 增益 */
GAIN_4          = (2 << 3), /* 增益 */
GAIN_8          = (3 << 3), /* 增益 */
GAIN_16          = (4 << 3), /* 增益 */
GAIN_32          = (5 << 3), /* 增益 */
GAIN_64          = (6 << 3), /* 增益 */
GAIN_128       = (7 << 3), /* 增益 */

/* 無論雙極性還是單極性都不改變任何輸入信號的狀態，它只改變輸出數據的代碼和轉換函數上的校準點 */
BIPOLAR          = (0 << 2), /* 雙極性輸入 */
UNIPOLAR       = (1 << 2), /* 單極性輸入 */

BUF_NO          = (0 << 1), /* 輸入無緩沖（內部緩沖器不啟用) */
BUF_EN          = (1 << 1), /* 輸入有緩沖 (啟用內部緩沖器) */

FSYNC_0          = 0,
FSYNC_1          = 1       /* 不啟用 */
};

/* 時鐘寄存器bit定義 */
enum
{
CLKDIS_0 = 0x00,       /* 時鐘輸出使能（當外接晶振時，必須使能才能振蕩） */
CLKDIS_1 = 0x10,       /* 時鐘禁止（當外部提供時鐘時，設置該位可以禁止MCK_OUT引腳輸出時鐘以省電 */

/*
      2.4576MHz（CLKDIV=0 ）或為 4.9152MHz （CLKDIV=1 ），CLK 應置 “0”。
      1MHz （CLKDIV=0 ）或 2MHz （CLKDIV=1 ），CLK 該位應置  “1”
*/
CLK_4_9152M = 0x08,
CLK_2_4576M = 0x00,
CLK_1M       = 0x04,
CLK_2M       = 0x0C,

FS_50HZ       = 0x00,
FS_60HZ       = 0x01,
FS_250HZ = 0x02,
FS_500HZ = 0x04,

/*
      四十九、電子秤應用中提高TM7705 精度的方法
         當使用主時鐘為 2.4576MHz 時，強烈建議將時鐘寄存器設為 84H,此時數據輸出更新率為10Hz,即每0.1S 輸出一個新數據。
         當使用主時鐘為 1MHz 時，強烈建議將時鐘寄存器設為80H, 此時數據輸出更新率為4Hz, 即每0.25S 輸出一個新數據
*/
ZERO_0       = 0x00,
ZERO_1       = 0x80
};

static void TM7705_SyncSPI(void);
static void TM7705_Send8Bit(uint8_t _data);
static uint8_t TM7705_Recive8Bit(void);
static void TM7705_WriteByte(uint8_t _data);
static void TM7705_Write3Byte(uint32_t _data);
static uint8_t TM7705_ReadByte(void);
static uint16_t TM7705_Read2Byte(void);
static uint32_t TM7705_Read3Byte(void);
static void TM7705_WaitDRDY(void);
static void TM7705_ResetHard(void);
static void TM7705_Delay(void);

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: bsp_InitTM7705
* 功能說明: 配置STM32的GPIO和SPI接口，用于連接 TM7705
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitTM7705(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

#ifdef SOFT_SPI       /* 軟件SPI */
CS_1();
SCK_1();
DI_1();

/* 打開GPIO時鐘 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_SCK | RCC_DIN | RCC_DOUT | RCC_CS | RCC_DRDY | RCC_RESET, ENABLE);

/* 配置幾個推完輸出IO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       /* 設為輸出口 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /* IO口最大速度 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SCK;
GPIO_Init(PORT_SCK, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_DIN;
GPIO_Init(PORT_DIN, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_CS;
GPIO_Init(PORT_CS, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_RESET;
GPIO_Init(PORT_RESET, &GPIO_InitStructure);

/* 配置GPIO為浮動輸入模式(實際上CPU復位后就是輸入狀態) */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;       /* 設為輸入口 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /* IO口最大速度 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_DOUT;
GPIO_Init(PORT_DOUT, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_DRDY;
GPIO_Init(PORT_DRDY, &GPIO_InitStructure);

#endif

delay_ms(10);

TM7705_ResetHard();       /* 硬件復位 */

/*
      在接口序列丟失的情況下，如果在DIN 高電平的寫操作持續了足夠長的時間（至少 32個串行時鐘周期），
      TM7705 將會回到默認狀態。
*/
delay_ms(5);

TM7705_SyncSPI();       /* 同步SPI接口時序 */

delay_ms(5);

/* 配置時鐘寄存器 */
TM7705_WriteByte(REG_CLOCK | WRITE | CH_1);          /* 先寫通信寄存器，下一步是寫時鐘寄存器 */

TM7705_WriteByte(CLKDIS_0 | CLK_4_9152M | FS_50HZ); /* 刷新速率50Hz */
//TM7705_WriteByte(CLKDIS_0 | CLK_4_9152M | FS_500HZ); /* 刷新速率500Hz */

/* 每次上電進行一次自校準 */
TM7705_CalibSelf(1); /* 內部自校準 CH1 */
delay_ms(5);
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_Delay
* 功能說明: CLK之間的延遲，時序延遲. 用于STM32F407  168M主頻
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_Delay(void)
{
uint16_t i;

for (i = 0; i < 5; i++);
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_ResetHard
* 功能說明: 硬件復位 TM7705芯片
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_ResetHard(void)
{
RESET_1();
delay_ms(1);
RESET_0();
delay_ms(2);
RESET_1();
delay_ms(1);
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_SyncSPI
* 功能說明: 同步TM7705芯片SPI接口時序
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_SyncSPI(void)
{
/* AD7705串行接口失步后將其復位。復位后要延時500us再訪問 */
CS_0();
TM7705_Send8Bit(0xFF);
TM7705_Send8Bit(0xFF);
TM7705_Send8Bit(0xFF);
TM7705_Send8Bit(0xFF);
CS_1();
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_Send8Bit
* 功能說明: 向SPI總線發送8個bit數據。不帶CS控制。
* 形參: _data : 數據
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_Send8Bit(uint8_t _data)
{
uint8_t i;

for(i = 0; i < 8; i++)
{
      if (_data & 0x80)
      {
         DI_1();
      }
      else
      {
         DI_0();
      }
      SCK_0();
      _data <<= 1;
      TM7705_Delay();
      SCK_1();
      TM7705_Delay();
}
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_Recive8Bit
* 功能說明: 從SPI總線接收8個bit數據。不帶CS控制。
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static uint8_t TM7705_Recive8Bit(void)
{
uint8_t i;
uint8_t read = 0;

for (i = 0; i < 8; i++)
{
      SCK_0();
      TM7705_Delay();
      read = read<<1;
      if (DO_IS_HIGH())
      {
         read++;
      }
      SCK_1();
      TM7705_Delay();
}
return read;
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_WriteByte
* 功能說明: 寫入1個字節。帶CS控制
* 形參: _data ：將要寫入的數據
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_WriteByte(uint8_t _data)
{
CS_0();
TM7705_Send8Bit(_data);
CS_1();
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_Write3Byte
* 功能說明: 寫入3個字節。帶CS控制
* 形參: _data ：將要寫入的數據
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_Write3Byte(uint32_t _data)
{
CS_0();
TM7705_Send8Bit((_data >> 16) & 0xFF);
TM7705_Send8Bit((_data >> 8) & 0xFF);
TM7705_Send8Bit(_data);
CS_1();
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_ReadByte
* 功能說明: 從AD芯片讀取一個字（16位）
* 形參: 無
* 返回值: 讀取的字（16位）
*********************************************************************************************************
*/
static uint8_t TM7705_ReadByte(void)
{
uint8_t read;

CS_0();
read = TM7705_Recive8Bit();
CS_1();

return read;
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_Read2Byte
* 功能說明: 讀2字節數據
* 形參: 無
* 返回值: 讀取的數據（16位）
*********************************************************************************************************
*/
static uint16_t TM7705_Read2Byte(void)
{
uint16_t read;

CS_0();
read = TM7705_Recive8Bit();
read <<= 8;
read += TM7705_Recive8Bit();
CS_1();

return read;
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_Read3Byte
* 功能說明: 讀3字節數據
* 形參: 無
* 返回值: 讀取到的數據（24bit) 高8位固定為0.
*********************************************************************************************************
*/
static uint32_t TM7705_Read3Byte(void)
{
uint32_t read;

CS_0();
read = TM7705_Recive8Bit();
read <<= 8;
read += TM7705_Recive8Bit();
read <<= 8;
read += TM7705_Recive8Bit();
CS_1();
return read;
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_WaitDRDY
* 功能說明: 等待內部操作完成。自校準時間較長，需要等待。
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
static void TM7705_WaitDRDY(void)
{
uint32_t i;

for (i = 0; i < 4000000; i++)
{
      if (DRDY_IS_LOW())
      {
         break;
      }
}
if (i >= 4000000)
{
      printf("TM7705_WaitDRDY() Time Out ...\r\n");       /* 調試語句. 用語排錯 */
}
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_WriteReg
* 功能說明: 寫指定的寄存器
* 形參:  _RegID : 寄存器ID
*             _RegValue : 寄存器值。對于8位的寄存器，取32位形參的低8bit
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void TM7705_WriteReg(uint8_t _RegID, uint32_t _RegValue)
{
uint8_t bits;

switch (_RegID)
{
      case REG_COMM:       /* 通信寄存器 */
      case REG_SETUP:       /* 設置寄存器 8bit */
      case REG_CLOCK:       /* 時鐘寄存器 8bit */
         bits = 8;
         break;

      case REG_ZERO_CH1: /* CH1 偏移寄存器 24bit */
      case REG_FULL_CH1: /* CH1 滿量程寄存器 24bit */
      case REG_ZERO_CH2: /* CH2 偏移寄存器 24bit */
      case REG_FULL_CH2: /* CH2 滿量程寄存器 24bit*/
         bits = 24;
         break;

      case REG_DATA:       /* 數據寄存器 16bit */
      default:
         return;
}

TM7705_WriteByte(_RegID | WRITE); /* 寫通信寄存器, 指定下一步是寫操作，并指定寫哪個寄存器 */

if (bits == 8)
{
      TM7705_WriteByte((uint8_t)_RegValue);
}
else /* 24bit */
{
      TM7705_Write3Byte(_RegValue);
}
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_ReadReg
* 功能說明: 寫指定的寄存器
* 形參:  _RegID : 寄存器ID
*             _RegValue : 寄存器值。對于8位的寄存器，取32位形參的低8bit
* 返回值: 讀到的寄存器值。對于8位的寄存器，取32位形參的低8bit
*********************************************************************************************************
*/
uint32_t TM7705_ReadReg(uint8_t _RegID)
{
uint8_t bits;
uint32_t read;

switch (_RegID)
{
      case REG_COMM:       /* 通信寄存器 */
      case REG_SETUP:       /* 設置寄存器 8bit */
      case REG_CLOCK:       /* 時鐘寄存器 8bit */
         bits = 8;
         break;

      case REG_ZERO_CH1: /* CH1 偏移寄存器 24bit */
      case REG_FULL_CH1: /* CH1 滿量程寄存器 24bit */
      case REG_ZERO_CH2: /* CH2 偏移寄存器 24bit */
      case REG_FULL_CH2: /* CH2 滿量程寄存器 24bit*/
         bits = 24;
         break;

      case REG_DATA:       /* 數據寄存器 16bit */
      default:
         return 0xFFFFFFFF;
}

TM7705_WriteByte(_RegID | READ); /* 寫通信寄存器, 指定下一步是寫操作，并指定寫哪個寄存器 */

if (bits == 16)
{
      read = TM7705_Read2Byte();
}
else if (bits == 8)
{
      read = TM7705_ReadByte();
}
else /* 24bit */
{
      read = TM7705_Read3Byte();
}
return read;
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_CalibSelf
* 功能說明: 啟動自校準. 內部自動短接AIN+ AIN-校準0位，內部短接到Vref 校準滿位。此函數執行過程較長，
*             實測約 180ms
* 形參:  _ch : ADC通道，1或2
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void TM7705_CalibSelf(uint8_t _ch)
{
if (_ch == 1)
{
      /* 自校準CH1 */
      TM7705_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_1); /* 寫通信寄存器，下一步是寫設置寄存器，通道1 */
      TM7705_WriteByte(MD_CAL_SELF | __CH1_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0);/* 啟動自校準 */
      TM7705_WaitDRDY(); /* 等待內部操作完成 --- 時間較長，約180ms */
}
else if (_ch == 2)
{
      /* 自校準CH2 */
      TM7705_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_2); /* 寫通信寄存器，下一步是寫設置寄存器，通道2 */
      TM7705_WriteByte(MD_CAL_SELF | __CH2_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0); /* 啟動自校準 */
      TM7705_WaitDRDY(); /* 等待內部操作完成  --- 時間較長，約180ms */
}
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_SytemCalibZero
* 功能說明: 啟動系統校準零位. 請將AIN+ AIN-短接后，執行該函數。校準應該由主程序控制并保存校準參數。
*          執行完畢后。可以通過 TM7705_ReadReg(REG_ZERO_CH1) 和  TM7705_ReadReg(REG_ZERO_CH2) 讀取校準參數。
* 形參: _ch : ADC通道，1或2
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void TM7705_SytemCalibZero(uint8_t _ch)
{
if (_ch == 1)
{
      /* 校準CH1 */
      TM7705_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_1); /* 寫通信寄存器，下一步是寫設置寄存器，通道1 */
      TM7705_WriteByte(MD_CAL_ZERO | __CH1_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0);/* 啟動自校準 */
      TM7705_WaitDRDY(); /* 等待內部操作完成 */
}
else if (_ch == 2)
{
      /* 校準CH2 */
      TM7705_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_2); /* 寫通信寄存器，下一步是寫設置寄存器，通道1 */
      TM7705_WriteByte(MD_CAL_ZERO | __CH2_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0); /* 啟動自校準 */
      TM7705_WaitDRDY(); /* 等待內部操作完成 */
}
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_SytemCalibFull
* 功能說明: 啟動系統校準滿位. 請將AIN+ AIN-接最大輸入電壓源，執行該函數。校準應該由主程序控制并保存校準參數。
*          執行完畢后。可以通過 TM7705_ReadReg(REG_FULL_CH1) 和  TM7705_ReadReg(REG_FULL_CH2) 讀取校準參數。
* 形參:  _ch : ADC通道，1或2
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
void TM7705_SytemCalibFull(uint8_t _ch)
{
if (_ch == 1)
{
      /* 校準CH1 */
      TM7705_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_1); /* 寫通信寄存器，下一步是寫設置寄存器，通道1 */
      TM7705_WriteByte(MD_CAL_FULL | __CH1_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0);/* 啟動自校準 */
      TM7705_WaitDRDY(); /* 等待內部操作完成 */
}
else if (_ch == 2)
{
      /* 校準CH2 */
      TM7705_WriteByte(REG_SETUP | WRITE | CH_2); /* 寫通信寄存器，下一步是寫設置寄存器，通道1 */
      TM7705_WriteByte(MD_CAL_FULL | __CH2_GAIN_BIPOLAR_BUF | FSYNC_0); /* 啟動自校準 */
      TM7705_WaitDRDY(); /* 等待內部操作完成 */
}
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函數名: TM7705_ReadAdc1
* 功能說明: 讀通道1或2的ADC數據
* 形參: 無
* 返回值: 無
*********************************************************************************************************
*/
uint16_t TM7705_ReadAdc(uint8_t _ch)
{
uint8_t i;
uint16_t read = 0;

/* 為了避免通道切換造成讀數失效，讀2次 */
for (i = 0; i < 2; i++)
{
      TM7705_WaitDRDY();       /* 等待DRDY口線為0 */

      if (_ch == 1)
      {
         TM7705_WriteByte(0x38);
      }
      else if (_ch == 2)
      {
         TM7705_WriteByte(0x39);
      }

      read = TM7705_Read2Byte();
}
return read;
}

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頭文件
#ifndef __AD7705_H
#define __AD7705_H
#include "sys.h"
void bsp_InitTM7705(void);
void TM7705_CalibSelf(uint8_t _ch);
void TM7705_SytemCalibZero(uint8_t _ch);
void TM7705_SytemCalibFull(uint8_t _ch);
uint16_t TM7705_ReadAdc(uint8_t _ch);

void TM7705_WriteReg(uint8_t _RegID, uint32_t _RegValue);
uint32_t TM7705_ReadReg(uint8_t _RegID);

#endif