　PIC電子工作ブログ: 5月 2020

2020年5月30日土曜日

XIAOでペントミノ(超小型カラー液晶表示)

テレワークが始まり2ヶ月弱になりました。在宅でのルーティーン(と世間では発音するらしいけど、プログラマ的にはルーチン)も定まってきて、仕事のやり方としてこのままでもよいのではないかと思ってきています。

とりあえず緊急事態宣言は解除されましたが、まだまだリスクがあるので出勤率を抑えるためにテレワークも継続予定です。私はひとまず6月一杯出勤しないことになりました。心配なのは、暑くなってきて毎朝の散歩がきつくなり運動不足になる事と、長時間座りっぱなしのために腰痛が出やすくなっている事です。

10万円の給付金で良い椅子を買おうかと思っています。ただ実際に座って自分に合うか確認しないとわからないので悩ましい。リスクの中で家具店などにできるだけ出かけたくないし。そもそも給付金はいつ振り込まれるのか？申請してから間もなくひと月。

さて、ペントミノをseeeduino XIAOで解いて、超小型カラー液晶に表示してみました。他にネタはないのか？！タクトスイッチも繋いでいて、ボードサイズも選べるようにしました。

8x8の真ん中4つが抜けたドーナツ型に詰めた解です。130となっていますが、90度回転で重複があるので正解数は65個です。
肉眼だともっとハッキリくっきり見えるのですが、iPhoneのカメラの限界でしょうか。これでもかみさんのiPhone11を借りて撮ってみたのですが。最後の1枚のみ自分のiPhone6sです。

これは20x3の細長い詰め方です。正解数はたったの2個です。表示が4になっているのはアルゴリズムの都合でボードを裏返したときに同じ詰め方になるケースを除外できておらず2倍の解が求まっているためです。

定番の10x6の解は、正解数の2339個が求まっています。この写真だけ自分のiPhone6sです。暗いしフォーカスも合ってない。

計算途中で止めたり、ステップ実行したり、実行制御機能を追加するつもりなのでもう少し遊べます。さらに秋月でseeeduino XIAO を追加購入したので他にも遊んでみるつもりです。Aliexpressで購入した液晶は、まだ全く届く気配がない(発送すらされない。大丈夫か？)。

2020年5月26日火曜日

XIAOでのネギ振りのスケッチと画像ファイルアップ

昨日アップしたネギ振りのスケッチと画像ファイルをご参考（にする人はいるかな）までにアップします。無保証です。スケッチを見ていただくと分かりますが、とても簡単です。

ライブラリは、Adafruit ImageReader Library (V2.3.5) を使っています。ここに書いたように一部手直ししています。

スケッチを貼るときに < > & " などを書き換えなくてはいけなくて面倒ですね。書き換えずに貼る方法はあるのかな？なんか書き換えるとミスとかありそうで心配なので。

//                                                   2020.05.26 naka
// Reference : "Arafruit ImageReader Library breakoutST7735-160x80"
//
#include <Adafruit_GFX.h>         // Core graphics library
#include <Adafruit_ST7735.h>      // Hardware-specific library
#include <SdFat.h>                // SD card & FAT filesystem library
#include <Adafruit_SPIFlash.h>    // SPI / QSPI flash library
#include <Adafruit_ImageReader.h> // Image-reading functions

#define SD_CS    7 // SD card chip select
#define TFT_CS   4 // TFT select pin
#define TFT_DC   6 // TFT data/command pin
#define TFT_RST  5 // Or set to -1 and connect TFT RST to Arduino reset pin

SdFat                SD;         // SD card filesystem
Adafruit_ImageReader reader(SD); // Image-reader object, pass in SD filesys

Adafruit_ST7735      tft    = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
#define WHITE    0xFFFFFF
#define IMG_NUM  3
Adafruit_Image       img[IMG_NUM];     // An image loaded into RAM
char                *img_file[IMG_NUM] = {"negi0.bmp","negi1.bmp","negi2.bmp"};
int                  img_count;
         
void setup(void) {
  ImageReturnCode stat;        // Status from image-reading functions
  tft.initR(INITR_MINI160x80); // Initialize screen
  tft.setRotation(3);

  // SD card is pretty straightforward, a single call...
  if(!SD.begin(SD_CS, SD_SCK_MHZ(10))) { // Breakouts require 10 MHz limit due to longer wires
    Serial.println(F("SD begin() failed"));
    for(;;); // Fatal error, do not continue
  }
  tft.fillScreen(WHITE);     // Clear screen
  stat = reader.drawBMP("miku-logoL.bmp", tft, 0, 10);
  delay(2000);

  for (int i=0;i<IMG_NUM;i++) {
    stat = reader.loadBMP(img_file[i], img[i]);
  }
  tft.fillScreen(WHITE);     // Clear screen
  stat = reader.drawBMP("miku-logo.bmp", tft, 0, 4);
  stat = reader.drawBMP("miku.bmp", tft, 66, 0);
  img_count = 0;
}

void loop() {
  img[img_count].draw(tft,66,0);
  img_count++;
  img_count &= 0x3;
  delay(100);
}

下記は使用している画像ファイル群(.bmp)をzipで固めて、Windowsのcertutilでエンコードしたデータです。バイナリデータをblogに置く方法が分からず、このようにしました。

以下のようにtxtファイルとして保存したのち、zipファイルにdecode してください。zipを展開したbmpファイルをmicroSDカードのルートディレクトリに置きます。microSDには他のファイルが入っていても大丈夫でした（アクセス速度に影響するかも）。

C:\Users\naka>certutil -decode C:\Users\naka\Desktop\bitmap.txt C:\Users\naka\Desktop\bitmap.zip
入力長 = 56730
出力長 = 41217
CertUtil: -decode コマンドは正常に完了しました。

2020年5月25日月曜日

seeeduino XIAO と microSD、超小型液晶ST7735を使った画像表示でもう少し遊んでみました。まずは、前回、microSDから読みつつ表示していましたが、一旦メモリに読み込んでから一気に表示するのでどのくらいの速度差があるのか定量的に確認してみました。

以下、160x80の24ビットBMPファイル（約38KB）で確認。スケッチ内でmillis()関数を使って測定し、10回表示したときの平均値です。

読み込みと表示：308.8ms/画像 ... （毎秒3枚）
読み込んだ後に表示のみ：76.2ms/画像 ... （毎秒13枚）

当たり前ですが、表示のみの方が高速(約4倍)に表示できています。見た目でも瞬時に切り替わるのが見て取れます。XIAOのRAMが少ないので、液晶1画面分しか画像を読み込んでおけないのが難点です。ちなみに、違うmicroSDで試したら読み込みと表示が313msと若干遅くなりました。microSDのアクセス速度も効いているのが分かります。

というわけで、160x80サイズだと1枚分しか記憶できませんが、小さい画像なら複数枚を記憶でき、高速に表示の切り替えができるだろうと、以下を試してみました。

本体の他に、ネギ＋腕＋ツインテール左側部分のみの小さい矩形画像で構成されています。初音ミクのロゴも別画像。本体とロゴはmicroSDから読み込みつつ表示し（XIAOのRAMに記憶しない）、ネギの画像3枚はRAMに記憶して、表示を順次表示しています（delayを入れて速度を調整してます）。画像を小さくしても3枚がメモリの限界でした。

まあ、この程度のことはできるということがわかりました。何か面白いアプリケーションを思いつけるとよいのですが。ちなみに、全体的に暗いのは、iPhoneのカメラの露出調整があまりうまく行かず、全体を明るく撮ると液晶画面が白飛びしてしまうため、液晶画面に露出を合わせた結果です。露出をマニュアル設定できるカメラならもう少しなんとかなるのか!?

2020年5月23日土曜日

microSDの画像を超小型カラー液晶パネルに表示

ちょっと苦労しましたが、seeeduino XIAOを使ってmicroSDに入れたBMP画像を超小型カラー液晶パネルに表示できました。microSDのソケットは秋月のDIP化キットを使っています。こんな感じで160x80のBMP画像(24bit)を表示できました。

Adafruit ImageReader Library (V2.3.5) というライブラリが、SDカードの読み込みと表示をサポートしていたので、安直にこれを使いました。160x80の液晶もサポートしています。スケッチのサンプルは以下にあり、これを流用してみました。

ファイル > スケッチ例 > Adafruit ImageReader Library > breakoutST7735-160x80

しかし、当初は下記写真のように変なネガのような色の表示となってしまい、BMPファイルフォーマットの違いか、作り方が悪いのか昨夜、3時間程悩みました。RGBカラーのRedとBlueが逆転しているようです。

ライブラリの初期化のときに下記のように "INITR_MINI160x80" というオプションを使うのですが、試しに元々このライブラリが作られたときの "INITR_GREENTAB" というオプションらしきものを指定したら、色が正しく表示されました。ただ、液晶サイズが異なるので斜め、かつ欠けて表示されます。

tft.initR(INITR_MINI160x80); // Initialize screen

しかし、これでBMPファイルの作り方の問題ではなかったことが分かったので、ライブラリの中身(Adafruit_ST7735.cpp)を見てみることに。 GREENTAB と MINI160x80 で何が変わるのか見てみると tabcolorなるものの値が変わることが分かりました。そこでこのtabcolor値をGREENTAB と同じにしたら、無事に色問題が解決しました。

以下、反転している箇所が追加したソースです。この修正方法が妥当なのか分かりませんが、結果オーライとします（もっと正しい修正方法があるかも。あるいはライブラリの使い方の問題かも）。

seeeduino XIAO , microSD, ColorLCD の接続は以下です。前回のグラフィック表示のときと変えています。microSDアクセスは、SPI通信用ピンが固定のようなので。

スケッチ内でのピンアサイン定義は以下のみで済みました。

#define SD_CS 7 // SD card chip select
#define TFT_CS 4 // TFT select pin
#define TFT_DC 6 // TFT data/command pin
#define TFT_RST 5 // Or set to -1 and connect TFT RST to Arduino reset pin

使ったmicroSDカードは以下です。FAT32でフォーマット（してあった）、ルートディレクトリ直下にBMPファイルを置きました。

以下、動画です。動画前半は、microSDから読んで表示、というのを繰り返しています。まずまずの速さで表示が書き換えられています。後半は１画像表示したら2秒待って、次の画像を読み・表示を繰り返しています。

メモリ内に複数の画像を読み込んでから、切り替えようとしてみましたがうまく行きません。１枚だけならできました。XIAOはSRAMが32KBで、160x80のBMPサイズは単純計算で160x80x3(24bit)=38KBなのでメモリ不足だと思う。その割には1枚がちゃんと処理できたのはすごいな。

2020年5月20日水曜日

seeeduino XIAOに超小型カラー液晶を繋ぐ

週明けから梅雨入りしたかのような天候が続いていて、気持ちも低迷気味です。テレワークの運動不足解消のための散歩も曇天だと気分転換になりませんね。

電子工作で気分転換しようと、seeeduino XIAOで小型カラー液晶パネルを動かしてみました。アマゾンで売っているのを見つけて思わずポチってしまいました。0.96インチ IPS 液晶ディスプレイ SPI 80x160ピクセル 65 k フルカラーモジュール ST7735 というモノです。アマゾンでは1,000円弱、Aliexpress だと$2〜3で売られていましたが、直ぐに試してみたくてアマゾンでお買い上げです。

届いた商品に付いていたピンヘッダが5ピンでした。返品•交換も面倒なのでそのままです。

手持ちのピンヘッダを付けて使うことにしました。

seeeduino XIAOとはこんな感じで接続します。VCCは3.3Vです。無事に表示できました。

使ったライブラリは以下の2つ。
Adafruit GFX Library 1.8.3
Adafruit ST7735 and ST7789 Library 1.5.15

試したスケッチは以下です。
スケッチ例 > Adafruit ST7735 and ST7789 Library > graphicstest

ピンアサインは以下にしました。
#define TFT_CS 2
#define TFT_DC 3
#define TFT_SDA 4
#define TFT_SCL 5
#define TFT_RST 6
#define INITR_BLACKTAB INITR_MINI160x80

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_SDA, TFT_SCL, TFT_RST);

void setup(void) の始めの方
tft.initR(INITR_BLACKTAB);
tft.setRotation(3);

以下、サンプルスケッチの表示です。

結構簡単で高速な描画ができました。気を良くししてAliexpress でも注文してしまいました。届くまで30〜50日とのことで、忘れた頃に届きそうです。それまでにSDメモリに入れた画像表示をしたいと思っています。実現できるか!?

以下、サンプルスケッチの動画です。

2020年5月14日木曜日

ヒートガンでSMDを外してみた

中華なヒートガン？が安かったので試しに購入してみました。目的はSMD部品の半田付けや取り外しです。半田付けにはメタルマスクやペースト半田が必要なので、取りあえずSMDの取り外しを試してみました。

試したのは、ジャンクなDVDドライブに入っていた基板。

一応、使えました。ただ、温度がよくわからないので基板や部品へのダメージは気になるところです。今回外した部品ですがコンデンサの容量はちゃんとありました。また、LEDも発光しました。寿命は不明ですが。

2020年5月10日日曜日

Seeeduino XIAOでペントミノ

XIAOでペントミノを解いてみました。元ネタは、ペントミノを解くページのソースです。高速化のためにメモリを使う設計になっていてArduino UNO,Nanoでは動きませんでしたが、XIAOだとメモリには余裕があります。

結果表示はシリアル出力をArduino IDEのシリアルモニタで表示しているので、パソコンで解いているのと見た目は変わりません。6x10の詰め方で全解2339通りを約74秒で解けました。シリアル出力を止めると10%程度短縮されます。

8x8の真ん中４つが抜けているタイプで~~全解130通り~~ 全解は65ですが130個求めて約13秒です。ピースを並べる盤が正方形なので90度回転で同じ解となるので、2倍の130個が求まっています。

Arduinoのテレビ出力で試したライブラリを使ってテレビに表示しようと思いましたが、TVout が XIAO ではビルドできませんでした。残念。誰か対応してくれないかな、と他力本願。

2020年5月9日土曜日

Seeeduino XIAO 認識しなくなったが、解決しました。

Seeeduino XIAOですが、スケッチを書きこんでいるときに書き込みエラーが発生し、その後XIAOを認識しなくなってしまいました。USBケーブルを抜き差しし、PCを再起動したり、WindowsUpdateを行いましたが、現象は変わらず。他のPCでも試しましたがダメでした。

死んでしまったのか？ググっても同様の事象は見つかりません。週末に遊ぼうと思っていたのに残念です。

デバイス記述子要求の失敗というエラーが出ています。デバイスドライバを更新しようとしましたが、最新のようで、更新できませんでした。

再度、新しいものを購入しないとダメかな。でも原因が分からないと怖いですね。

-- 追記(2020.5.9)

SeeeduinoのWiki にリセット方法が載っていたので試してみたら認識される様になりました。よかったです。

PCに繋いだ状態で、以下の写真の2つの小さな丸いランドをチョンチョンと2回ショートするとリセットがかかり、オレンジ色のLEDが点滅します。これでチップ内の領域がブートローダに切り替わるようです。

リセット後に再度スケッチを書き込んだら再び認識しなくなりました。どうやらスケッチに致命的なバグがあって領域を壊しているような気がします。少しづつ動かしてデバッグしましょう。

何はともあれデバイスが壊れていなくてよかった。

2020年5月6日水曜日

小さなArduino互換機seeeduino XIAO

秋月で取り扱いが始まったとても小さなArduino互換機 seeeduino XIAO(秋月のサイト) を購入してみました。シャオと読むのでしょうか？小さいという意味だったような。本当に小さいのと、580円という価格が嬉しいです。機器に組み込んで使うことも容易かと思います。

USBシリアル変換も入っていて、USB Type-C ケーブルでパソコンと繋ぎ、Arduino IDEで開発、書き込みができます。Arduino IDEにサードパーティボードを組み込む方法などは seeeduinoのwikiページに書かれているので、その通りにしたら使えました。

最初は定番のLチカです。オンボードのLEDが点滅します。

次に、小型LCDにI2C接続して表示してみました。無事に表示できました。

さて何を作ろうか？小さい事を活かした面白いモノができるとよいのですが思いつくか?!

Dead Man's Switch 動画アップ

ゴールデンウィークの最終日、ぼちぼちやっています。確定申告のために作ったマイナンバーカードを使って特別定額給付金の申請を行いました。いつ振り込まれるのか期待しています。テレワークのために無線LAN中継機を購入したので、これで賄えます。また、パソコンを2台も使っているので電気代とかの補塡にも。あと在宅仕事のおやつ代とかもかかるし。

デッドマンスイッチの動画編集はWindows10に付いてきたビデオエディターを使っています。給付金で買ってもいいけど、まぁこれでいいかな。

2020年5月5日火曜日

Dead Man's Switch完成、ソースアップ

ゴールデンウィークも残すところあと1日です。5連休にはあれこれしたいと思っていましたが、意外とできません。あっという間ですね。

切り忘れセーフティスイッチ(デッドマンスイッチ)が一応完成しました。ManではなくMan'sなのですね。

昨日の回路図に書き漏れがあったので修正しました。通電モニタ用のLEDの記載が抜けてましたので追記。また、AC100Vが1A流れる配線を二重線にしました。この配線は太い線材で配線下さい。

ケースに収める前に動作確認を行い、ケースに収めてから最終的な100V系の配線を行います。コネクタは使ってないので、組み込み後の修正は面倒です。PICのプログラム書き換えは、書き換え用に5ピンのソケットを付けました。写真では100Vアウトレットの陰で見えません。

適宜熱収縮チューブで絶縁、またホットボンドで固定します。SSRは両面テープでケース内側に貼り付けて、ホットボンドでも固定しました。圧電ブザーはケース側面に小さな穴を開けて両面テープとホットボンドで固定してます。

外観はこんな感じになりました。7セグLED前には視認性を上げるためのスモーク塩ビ板を付けてます。見にくいですが7セグLEDの右側に時間設定のタクトスイッチがあります。普段はあまり時間変更しない想定なので、少々押しにくくしてます。

時間のデフォルトは15分で、スイッチを押すたびに5分ずつカウントアップしていきます。最大95分。設定値はPIC内のEEPROMに記憶するので、次回はその値になります。

赤いハートビートスイッチ(利用者が生きてることを通知)を押すと通電してカウントダウンが始まります。カウントダウン中にスイッチを押すと設定時間に戻り、通電とカウントダウンを継続します。

残り1分でピッというアラームが鳴り、間も無くオフになる事を知らせてくれます。

時間切れ3秒前から1秒毎にピッというアラームが鳴り、オフと同時にピッピッピッというアラームが鳴ります。安全のためにオフになったらハートビートスイッチを押しても復帰しません。電源スイッチを入れ直して、最初からです。

ソースコードとHEXファイルです。無保証です。バグあるかも知れません。著作権は留保しますが、改変などはご自由にどうぞ。ブログにコードを貼ると見にくいので、上記はPIC電子工作ホームページへのリンクです。製作記事は未だです。

昨日の記事にも書きましたが、参考にして作られる場合は、AC100Vを扱う工作ですので自己責任でくれぐれもご注意下さい。

2020年5月4日月曜日

Dead Man Switch再び

久しぶりのPIC工作です。以前、半田ごて切り忘れセーフティスイッチを作り、現在も利用しています。しかし最近、普段使いの半田ごて以外にも発熱する道具(半田ごて系とグルーガン)をよく使う様になってきて心配になったので、もう1台作ることにしました。

下記の写真は以前作ったこて台に仕込んだもの。一定時間毎にスイッチを押さないと(ハートビートと呼ばれる「生きてるよ」という信号を送らないと) 電源が自動的にオフになります。万が一私が工作中に突然死しても火災などの重大な被害を抑制できます(オフになり冷めるまでタイムラグがあるので完全には防げません)。

今回は汎用的にするために普通のケースに入れる事にします。回路やプログラムは前回ほぼ同じですが、アラーム音をPWMで出す様にしました。以前はプログラムで音を出していたので、音が出ると7セグLEDがチラチラしました(ダイナミック点灯の割り込みタイミングが遅れるため)。PWMモジュールが入ったPIC16F1827を使います。たまたま手持ちだったためで、他に理由はありません。もっと安いPICがあるかも。

回路の特徴は、普通7セグLEDは桁毎のダイナミック点灯にしますが、これはセグメント毎のダイナミック点灯です。ドットも含めて8個×2桁、計16個のLEDを順次発光させます。デューティ1/16です。これにより消費電力を抑えられると共に、電流制限抵抗を2個に減らせます。