m5stickcplus/_build/html/_sources/week1.rst.txt at 0330354b7320986e5625ff27c94140eb838328a8

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m5stickcplus / _build / html / _sources / week1.rst.txt
Motoki Miura on 4 Mar 2021 16 KB ir
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1週目
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.. note:: 以下の項目について、全員がすべてを試す必要はありません。役割分担をして、確認と理解をすすめてください。

電源の切り方・入れ方
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- 電源を切るには、電源ボタン（M5と書かれたAボタンの左側面）を、6秒間長押しします。
- 電源を入れるには、電源ボタンを、2秒間長押しします。
- `M5StickCガイド <https://m5stack.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/resource/docs/M5StickC_Guide_Japanese.pdf>`_ の、4ページ目、ハードウェアの概要が参考になります。 


プログラムの書き込み方
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:ref:`writetom5` を参照してください。


コードを書くときのヒントと注意
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- 以下のソースコード例は、右上のボタンを押すと、クリップボードに簡単にコピーできます。
- ソースコードのインデントは、CTRL+T （Macの場合はCommand+T）キーで、自動整形できます。
- ``#include <M5StickC.h>``  は、M5StickC用のコードです。 **M5StickCPlus** では、``#include <M5StickCPlus.h>`` に変更しないと、表示がおかしくなることがあります。
- 大文字と小文字は厳密に区別されます。
- 画面をつかうプログラムを書き込んだあと、画面を使わないプログラムを書き込むと、前のプログラムの画面が残ることがあります。

Serial通信
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:numref:`serial01` は、シリアルモニタへ文字列を出力するシンプルな例です。グローバル変数 num を 0 に設定したうえで、setup()関数が1回実行されます。その後、loop()関数が繰り返し実行されます。
プログラムの出力をみるには、Arduino IDEで「シリアルモニタ」をひらいてください。コードエディタ右上の虫眼鏡アイコンボタンをおします。
Serialクラスには、print()関数、println()関数、 printf()関数があります。Serial通信を用いると、デバイス側の変数の値や状況を、PC側で確認するプログラムを書くことができます。

.. literalinclude:: src/serial01.ino
  :caption: 
  :name: serial01
  :language: arduino
  :emphasize-lines: 2
  :linenos:

シリアルモニタは、デバイスからの出力を確認するだけではなく、デバイスに文字を送信することもできます。:numref:`serial02` は、シリアルモニタを介して、PCからデバイスに文字を送信する例です。シリアルモニタ上部のテキストエリアから 0 を送信すると、カウンタ num をリセットします。10〜14行目で、PCから送信された文字を、1文字ずつ ``Serial.read()`` で読み取って、配列 ``buf`` に格納しています。PCから複数の文字を1回で送信すると、 ``Serial.available()`` は連続して 1 (=true) を返しますので、1回に送信された文字をすべて ``buf`` に格納することができます。ちなみに、シリアルモニタで送信された文字列の最後は、改行コード(10)が付与されます。

.. literalinclude:: src/serial02.ino
  :caption: 
  :name: serial02
  :language: arduino
  :emphasize-lines: 10-14
  :linenos:

.. note:: 16行目の処理を忘れると、どうなるでしょうか？ また、buf が溢れると、なにが起きるでしょうか？プログラムを書くときは、常に例外的な事象がおきる可能性を考えておきましょう。ただし、全ての例外的な事象に対処するのは困難な場合が多いです。


本体の液晶ディスプレイ(LCD)
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- M5StickCのDisplay周り解析 <https://lang-ship.com/blog/work/m5stickc-display> が詳しいです。
- :numref:`lcd01` のサンプルでは、外側から内側に向かって、10ピクセルずつ余白を残しながら、色を変えて塗りつぶしています。その後、8,16,26ピクセルフォント（それぞれ1,2,4番）をsetCursor()関数で指定して、print()関数で文字列を描画しています。
- M5StickCPlusの機能である液晶ディスプレイ(LCD)を使用するため、 ``#include <M5StickCPlus.h>`` を指定し、``M5.begin()`` を呼び出しています。

.. literalinclude:: src/lcd01.ino
  :caption: 
  :name: lcd01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 10-14

画面の向きは、setRotation() 関数で、設定します。0〜3までの整数で、指定します。

.. figure:: images/setRotation.gif
   :scale: 100%

.. note:: フォントの種類を設定するときは、setTextFont() や、setCursor()の第3引数をつかいます。setTextSize()は、指定したフォントを何倍に引き伸ばして表示するか？なので、基本は1を指定することが多いです。倍率を増やすと、ギザギザが目立ちます。


本体のボタン
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本体には、3つのボタンがあります。
（参考：`M5StickCガイド <https://m5stack.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/resource/docs/M5StickC_Guide_Japanese.pdf>`_ の、4ページ目、ハードウェアの概要）

:numref:`button01` に、ボタンをおしたらシリアルモニタに表示する例を示します。ボタンも、M5StickC/CPlusの機能なので、 ``#include <M5StickCPlus.h>`` を指定し、``M5.begin()`` を呼び出しておく必要があります。また、ボタンの状態を読み出して、ボタンオブジェクト(BtnA,BtnB）に設定するために、 ``M5.update()`` を、ループのなかに入れておく必要があります（ `update()の定義 <https://github.com/m5stack/M5StickC-Plus/blob/master/src/M5StickCPlus.cpp>`_ ）。長押しと普通押しを区別したい場合は、ifで確認する順番（長押しを先に判定する）が重要です。

.. literalinclude:: src/button01.ino
  :caption: 
  :name: button01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 10-14

.. note:: `非公式リファレンスの「ボタン管理(Button)」 <https://lang-ship.com/reference/unofficial/M5StickC/Class/Button>`_ も参考になります。


文字列の扱い、16進数や10進数の変換
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:numref:`str01` に、文字列から整数に変換したり、16進数表現の文字列を10進数に変換する例を示します。
Stringクラスを用いると、char配列 / byte配列 / 小文字変換や、空白改行の削除（ただし文字列の前後のみ）、部分文字列の取得などができます。
元のデータが保持されるメソッドと、破壊されるメソッドがあることに注意しましょう。
M5系デバイスのLCDでは、色を16ビット値（赤5bit/緑6bit/青5bit）で表現しています。 ``M5.Lcd.color565()`` という関数もありますが、ここではビット演算の理解を深めるため、関数を定義しています。
C言語のポインタや、シフト演算などを理解していると、このような処理を円滑に記述できるようになります。

.. literalinclude:: src/str01.ino
  :caption: 
  :name: str01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 10-14

.. note:: 参考：https://qiita.com/nnn112358/items/ea6b5e81623ba690343c


ブザー(Beep)
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:numref:`sound01` は、内蔵Beepを鳴らすサンプルです。音の周波数は、最初の1オクターブ (f[0]〜f[6]) のみを配列宣言時に指定し、残りの3オクターブはsetup()内で、倍数を計算して配列に設定しています。

``setBeep()`` と ``beep()`` を使うと、同じビープ音を使い回すときは記述が短くて便利ですが、通常は ``tone()`` のほうが簡潔です。
どちらの記法でも、命令実行のあと、音の停止を待たずに、すぐに次の処理に移行します（ノンブロッキング）。
継続ミリ秒数(ms)は、 ``M5.Beep.update()`` が周期的に呼び出せるときに指定し、それ以外は省略するとよいでしょう。（結局、 ``delay()`` と ``mute()`` が必要になるため） 

.. literalinclude:: src/sound01.ino
  :caption: 
  :name: sound01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 10-14


内蔵LED（赤・赤外） 
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M5StickCPlusには、2つのLEDランプが内蔵されています。GPIO(General Purpose I/O)10 には、赤色LED、GPIO9 には、赤外LEDが接続されています。
場所は、USBケーブルを挿す面の反対側の面にある、小さな穴2つの内側です。

:numref:`led01` は、赤色LEDを点滅させるシンプルなプログラムです。

.. literalinclude:: src/led01.ino
  :caption: 
  :name: led01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 10-14


外部のLED等を接続
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外部のLED等は、 G0, G25, G26 に接続します。
サンプルプログラムは、:numref:`led01` と同様です。PIN 番号を、0 / 25 / 26 に変更してください。

ブレッドボードに、抵抗とLEDを直列に接続します。
LEDの長い足のほうに、G0 (or G25 or G26) をジャンパワイヤで接続し、反対側（短い足）のほうを、GND （グランド）に接続します。
ポートを「HIGH」にすると、3.3Vの電圧がかかります。

.. figure:: images/SimpleLED_m5s.png
   :scale: 60%

.. warning:: LEDのみで回路を構成しないよう注意！一般に、LEDは抵抗をつないで使用しないと、故障したり、最悪の場合破裂したりして危険です。ただし、抵抗入りLEDであれば問題ありません。

PWM (Pulse Width Modulation)
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パルス幅変調とは、信号の周期Tに対する、パルスの幅を変化させる方法です。
直流モータの速度制御や、サーボモータの制御、LEDの明度調整などに使われます。

:numref:`pwm01` は、赤色LEDを点滅させるシンプルなプログラムです。 ``ledcSetup(チャンネル, 周波数, 分解能)`` で、PWMチャンネル（0〜3）に対する周波数と分解能設定をし、 ``lecAttachPin(ピン番号, チャンネル)`` で、PWMチャンネルを適用する出力ピンを選択します。そのあと、 ``ledcWrite(チャンネル, 値)`` で、分解能で設定したビットで表現できる最大値+1以下の値を指定することで、デューティー比を設定します。:numref:`pwm01` の場合、分解能で8bitを指定したので、0〜256 の値が、デューティー比 0〜1 のパルス生成に対応します。

.. literalinclude:: src/pwm01.ino
  :caption: 
  :name: pwm01
  :language: arduino
  :linenos:
  :emphasize-lines: 6-7, 15,19

.. note:: ソースコードのコメントにも書いていますが、周波数を小さくする(20〜30程度)と、どうなるでしょうか？ぜひやってみてください。

サーボモータ（サーボハット利用）
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:numref:`servohat01` は、`サーボハット <https://www.switch-science.com/catalog/6076/>`_ のサーボモータを動かすサンプルです。サーボモータの制御はPWMですので、基本的に、上のPWMとやっていることは同じです。おまけとして、LEDも点灯させました。``map関数`` は、Arduinoで使える関数で、範囲に対応する値を変換するときに使います。ここでは、サーボ制御で用いる5〜33の値を、LED制御の値0〜256に変換しています。

.. literalinclude:: src/servohat01.ino
  :caption: 
  :name: servohat01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 6-7, 15,19



外部のセンサを接続 (ADC)
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ADCは、Analog to Digital Converter の意味です。
``analogRead(PIN)`` は、PIN番ピンの電圧(0~3.3V)を、0〜4095 の値で返します。一般に、抵抗値が変化するタイプのセンサは、この方法をつかって、読み取ることができます。

.. warning:: `ADC <https://lang-ship.com/reference/unofficial/M5StickC/Peripherals/ADC/>`_ にかいてあるように、G26, G32, G33, G36のみ使えます。G26は、無線利用時には使えません。

:numref:`cds01` はCdSセル(照度センサ) の値を読み取るサンプルです。

.. literalinclude:: src/cds01.ino
  :caption: 
  :name: cds01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 6-7, 15,19


圧力センサや、曲げセンサも、同様の方法で利用することができます。


加速度センサ
-----------------------------------------

:numref:`accgyro01` は、内蔵されている加速度センサ(MPU6886) の値を表示するサンプルです。ちなみに、IMUとは、Inertial Measurement Unit: 慣性計測装置 の略です。
「ツール」→「シリアルプロッタ」をひらくと、値をグラフでみることができます。
ジャイロセンサの値も取得可能です。


.. literalinclude:: src/accgyro.ino
  :caption: 
  :name: accgyro01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 6-7, 15,19


赤外(InfraRed)リモコン
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信号の読み取り
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

赤外線リモコン受信モジュールが必要です。ここでは、`GP1UXC41QS <https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06487/>`_ を前提に、話をすすめます。

また、準備として、ライブラリマネージャにて、IRremoteESP8266 をインストールします。ちなみに、テストしたバージョンは2.7.15でした。

ファイルメニュー → スケッチ例 → IRremoteESP8266 → IRrecvDumpV2 を選択します。

ブレッドボードに、以下の図のように配線します。Pとかいてある面が、受光器が出っ張っている面です。47Ωの抵抗を、5Vとの間に入れます。
赤外線リモコン受信モジュールに接続したピンを ``const uint16_t kRecvPin = 36;`` として設定します。
受光器にリモコンを向けて、ボタンを押すと、シリアルモニタに情報が表示されます。ここでは、Protocol : NEC , Code 0x2FD48B7 (32 Bits) と表示されたとします。

.. figure:: images/ir_sensor_47owm.png
   :scale: 60%


信号の送信
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

内蔵の赤外LEDを用いて、信号を送信する例を :numref:`irsend01` に示します。
赤外光が弱いため、かなり近づかないと（50cm程度）反応しない場合があります。
外部の赤外LEDを用いると、距離を伸ばすことができます。

.. literalinclude:: src/irsend01.ino
  :caption: 
  :name: irsend01
  :language: arduino
  :linenos:
..  :emphasize-lines: 6-7, 15,19




スプライト
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画面のちらつき防止






Wifi 接続
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NTPサーバ (Network Time Protocol) と時刻の取得
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WebClient
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WebServer
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Bluetooth Low Energy
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アドバータイズ


Bluetooth Serial Protocol Profile (SPP)
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Preference
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電力制御
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その他
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- CO2 (CCS811)
- RCS-620S (Felica)
- JJYClock
- RTC(BM8563)
- OTA

参考リンク
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- M5StickC非公式日本語リファレンス <https://lang-ship.com/reference/unofficial/M5StickC></https:>