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M5STACK WiFiAnalyzer

ESP8266WiFiAnalyzer を M5STACK に移植しました。　　　　 2018.04.30

ORIGINALは moononournation/ESP8266WiFiAnalyzer です。
instructables : 陳亮氏の記事：ESP8266WiFiAnalyzer
moononournation、陳亮氏に感謝致します。

オリジナルのディスプレーは 2.4 inch 320×240 です。
M5STACK も 320×200 ですが 2.0 inch の為文字が小さく見づらいですが良しとします。

Free_Fonts.h は M5STACK Library の中にあります。

SD にアプリを入れて起動する為に SD Update のスケッチが入っています。

スケッチ：

// ESP8266 WiFi Analyzer
// Revise from ESP8266WiFi WiFiScan example.
// Require ESP8266 board support, Adafruit GFX and ILI9341 library.
// http://www.instructables.com/id/ESP8266-WiFi-Analyzer/
// moononournation/ESP8266WiFiAnalyzer
// https://github.com/moononournation/ESP8266WiFiAnalyzer
// Github:https://macsbug.wordpress.com/2018/04/30/m5stack-wifianalyzer/
#include "WiFi.h"
#include <M5Stack.h>
#include "M5StackUpdater.h"                          // SD Update
#include "Free_Fonts.h"
#define RSSI_CEILING -40                             // Graph constant
#define RSSI_FLOOR -100
#define GRAPH_BASELINE 222
#define GRAPH_HEIGHT 188
#define CHANNEL_WIDTH 20
#define NEAR_CHANNEL_RSSI_ALLOW -70
// Channel color mapping from channel 1 to 14
uint16_t channel_color[] = {RED,ORANGE,YELLOW,GREEN,CYAN,
  MAGENTA,RED,ORANGE,YELLOW,GREEN,CYAN,MAGENTA,RED,ORANGE
};

void setup() {
  Serial.begin(115200);delay(500);
  M5.begin();
  Wire.begin(); 
  if(digitalRead(BUTTON_A_PIN) == 0){                // SD Update
     updateFromFS(SD); ESP.restart();                // SD Update
  }                                                  // SD Update
  M5.Lcd.setTextColor(TFT_BLACK, TFT_WHITE);
  M5.Lcd.fillScreen(TFT_WHITE);
  //M5.Lcd.setFreeFont(FSSB12);                      // FreeMono18pt7b
  //M5.Lcd.setFreeFont(FSS9);                        // FreeSans9pt7b
  M5.Lcd.fillScreen(BLUE);                           // init banner
  //M5.Lcd.setTextSize(1);
  M5.Lcd.setTextColor(WHITE, RED);
  M5.Lcd.setCursor(0, 0);
  M5.Lcd.print("  M5");
  M5.Lcd.setTextColor(WHITE, ORANGE);
  M5.Lcd.print("STACK ");
  M5.Lcd.setTextColor(WHITE, GREEN);
  M5.Lcd.print(" WiFi ");
  M5.Lcd.setTextColor(WHITE, BLUE);
  M5.Lcd.print(" Analyzer");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.disconnect();
  delay(100);
}

void loop() { 
  uint8_t ap_count[] = {0,0,0,0,0,0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
  int32_t max_rssi[] = {-100,-100,-100,-100,-100,-100,-100,
                        -100,-100,-100,-100,-100,-100,-100};
  int n = WiFi.scanNetworks();
  M5.Lcd.fillRect(0, 16, 320, 224, BLACK);           // clear old graph
  M5.Lcd.setTextSize(1);
  if (n == 0) {
    M5.Lcd.setTextColor(BLACK);
    M5.Lcd.setCursor(0, 16);
    M5.Lcd.println("no networks found");
  } else {
    for (int i = 0; i < n; i++) {                    // plot found WiFi info
      int32_t channel = WiFi.channel(i);
      int32_t rssi = WiFi.RSSI(i);
      uint16_t color = channel_color[channel - 1];
      int height = constrain(map(rssi, RSSI_FLOOR, 
                   RSSI_CEILING, 1, GRAPH_HEIGHT), 
                   1, GRAPH_HEIGHT);
      ap_count[channel - 1]++;                       // channel stat
      if (rssi > max_rssi[channel - 1]) {
        max_rssi[channel - 1] = rssi;
      }
      M5.Lcd.drawLine(channel * CHANNEL_WIDTH, GRAPH_BASELINE - height, 
             (channel - 1) * CHANNEL_WIDTH, GRAPH_BASELINE + 1, color);
      M5.Lcd.drawLine(channel * CHANNEL_WIDTH, GRAPH_BASELINE - height, 
             (channel + 1) * CHANNEL_WIDTH, GRAPH_BASELINE + 1, color);
      M5.Lcd.setTextColor(color); // SSID, signal strengh and if not encrypted
      M5.Lcd.setCursor((channel - 1) * CHANNEL_WIDTH, GRAPH_BASELINE - 10 - height);
      M5.Lcd.print(WiFi.SSID(i));
      M5.Lcd.print('(');
      M5.Lcd.print(rssi);
      M5.Lcd.print(')');
      //if (WiFi.encryptionType(i) == ENC_TYPE_NONE) {
      //  M5.Lcd.print('*');
      //}
      delay(10);
    }
  }
  M5.Lcd.setTextColor(WHITE);                         // print WiFi stat
  M5.Lcd.setCursor(0, 16);
  M5.Lcd.print(n);
  M5.Lcd.print(" networks found, suggested channels: ");
  bool listed_first_channel = false;
  for (int i = 1; i <= 11; i++) { // channels 12-14 may not available
    // check previous channel signal strengh
    if ((i == 1) || (max_rssi[i - 2] < NEAR_CHANNEL_RSSI_ALLOW)) {
      // check next channel signal strengh
      if ((i == sizeof(channel_color)) || (max_rssi[i] < 
                              NEAR_CHANNEL_RSSI_ALLOW)) {
        if (ap_count[i - 1] == 0) { // check no AP exists in same channel
          if (!listed_first_channel) {
            listed_first_channel = true;
          } else {M5.Lcd.print(", ");}
          M5.Lcd.print(i);
        }
      }
    }
  }
  // draw graph base axle
  M5.Lcd.drawFastHLine(0, GRAPH_BASELINE, 320, WHITE);
  for (int i = 1; i <= 14; i++) {
    M5.Lcd.setTextColor(channel_color[i - 1]);
    M5.Lcd.setCursor((i * CHANNEL_WIDTH) - 
            ((i < 10)?3:6), GRAPH_BASELINE + 2);
    M5.Lcd.print(i);
    if (ap_count[i - 1] > 0) {
      M5.Lcd.setCursor((i * CHANNEL_WIDTH) - 
           ((ap_count[i - 1] < 10)?9:12), GRAPH_BASELINE + 11);
      M5.Lcd.print('(');
      M5.Lcd.print(ap_count[i - 1]);
      M5.Lcd.print(')');
    }
  }
  delay(5000);  // Wait a bit before scanning again
}

Written by macsbug

4月 30, 2018 at 6:00 pm

カテゴリー: ESP32, M5STACK

TFT_eSPI Library supports M5STACK

with 3 comments

TFT_eSPI Library は M5STACK の Display をサポートしました。　　2018.04.17

TFT Display と Library：
＿　TFT Display の Library は幾つかありますがその中で
＿　TFT_eSPI Library は速度、機能、多種対応でナンバーワンとも言えます。
＿　M5STACK(Custom ILI9341), Raspberry Pi用TFT(ILI9486) を含めて８種の
＿　SPI TFT や Parallel interface TFT, ePaper の多種対応、高速化、スプライト、
＿　アンチエイリアスフォント機能が実施されています。
＿　詳細は eSPI Library に記載されており読み応えがあります。

主題の前に M5STACKの解説を致します。( 少し長いです )

M5STACK の TFT Display：
TFT Driver は 320×240 ILI9341 です。ただし「Custom ILI9341」です。
m5stack/M5Stack_TFT_ILI9341 には「Custom ILI9341」と書かれています。
低価格で販売されている 2.4 inch TFT SPI 320×240 ILI9341 とは異なる点が
あります。MISOの配線は無し。 2 inch で人によっては小さいです。

2 inch M5STACK Display	2.4 inch 320×240 TFT Display Module

1. 色の配置：BGR
＿　ハード的に異なります。RGB ( ILI9341 Data Sheet ) が BGR に
＿　なっています。つまり R(赤) と B(青) が逆になっています。
＿　これは RGB Color Codes Chart が使用できない事を示しています。
＿　bin タイプの画像やデーターは互換性が無くなります。

2. 表示の向き：鏡面反転表示
＿　鏡面反転表示 (左右反転)します。これもハードの構成による物と思われます。

M5STACK の現象：
1. M5STACK の Display Library で外部に接続した市販の TFT を表示すると
＿　色ずれと鏡面反転し正常に表示しません。
2. 従来の TFT Library で M5STACK の TFT を表示すると同様に色ずれと
＿　鏡面反転し正常に表示しません。
理由は解りませんが私はプロテクションと判断しています。
＿　昔 aitendo の TFT でこの方法を使用した TFT Display があり不便でした。

M5STACK の現状と対策：
＿　TFT Driver IC に対しカスタムの配線は従来の TFT Library を使用した
＿　スケッチの活用が出来なくなります。
＿　スケッチの移植が困難になり先人の資産を有効活用できません。
＿　従来の TFT とは異なる設計は大変不便です。
＿　その中で、 Tetris, spaceShooter, Pacman 等の移植を実施しました。
＿　例として Tetris はこれまでの画像を使用できず新たにM5STACK用の
＿　画像を作りました。調査と作成に大変時間を要しました。

＿　SOKOBAN を移植された robo8080氏も左右反転に気がつきスケッチの
＿　サブプログラムで処理をされ動作しています。
＿　robo8080氏の対応策は素晴らしく、感謝致します。

robo8080氏のプログラム：左右反転。

void fillImage(void *image, int x, int y, int w, int h) {
 uint16_t* p = (uint16_t*)image;
 M5.Lcd.startWrite(); // Requires start/end transaction now
 M5.Lcd.setAddrWindow(x, y, x+w-1, y+h-1);
 for ( int i = 0; i < h; i++) {
   for (int j = 0; j < w; j++) {
     M5.Lcd.writePixel(p[i*w+j]);
   }
 }
 M5.Lcd.endWrite(); // End last TFT transaction 
}

robo8080氏のプログラムを基に

FACES version of M5Stack_sokoban

を作らせて頂きました。

色の対策： RGB -> GBR
＿　Kongduino / M5-Colors-Demo：デモは RGBを BGR に変換しています。
＿　Kongduino氏は Colours.h で RGB の定義をし void demoColour で
＿　GBR に変換した 5-Colors-Demo を作成しています。

＿　M5CheatSheet にも Color の定義が記載されています。

例：Tetris：make_block( 3, 0xFF00); // D__,DDD BLUE
＿　Colours.h：TFT_BLUE 0x001F /* 0, 0, 255 */　： Color の定義
＿　void demoColour(char *colourName, uint16_t clr) {
＿　　uint16_t reverse = clr ^ 0xFFFF;　// Color の反転

M5STACK Display Library の詳細：
TFT 左右表示：アドレスは 0x36 で名称は ILI9341_MADCTL です。
＿　M5 Display.h に定義されています。
＿　Memory Access Control : MADCTL : 左右表示
＿　M5 Display.h：#define ILI9341_MADCTL 0x36

設定：M5 Display.cpp で以下の様に 0x08 です。
＿　　　本来は 0x48 で行われています。

writecommand(ILI9341_MADCTL); // Memory Access Control
writedata(0x08);　　// writedata(0x48);

追記：2018.05.02
M5STACK Community ：メモ：transparency 。
＿　M5STACK の TFT LCD の呼び出しにはアルファ値
＿　(透明性：transparent)がありません。
＿　透明色を渡すには TFT_eSPI Library のスプライト関数を使用します。
＿　例：pushSprite(int32_t x, int32_t y, uint16_t transparent);

.
=== [ 主題 ] SUBJECT === eSPI Library supports M5STACK =========

eSPI Library の M5STACK対応：
M5STACK 販売当初、eSPI Library は M5 に正しく表示できませんでしたが
2018.04 (Update 2nd April 2018) にて M5STACK 対応が実施され
表示が可能になりました。 Bodmer氏に感謝致します。

対応ディスプレー：８種類のTFT と ePaper 対応。
＿　ILI9341, ILI9163, ST7735, S6D02A1, ILI9481, ILI9488,ILI9486, HX8357
＿　ePaper display

eSPI Library と多種TFTの記述方法：User_Setups
TFTの設定は通常スケッチの宣言部と setup で行いますが eSPI Library は
User_Setups に記載された内容で行なわれます。
TFT_eSPI/User_Setups/Setup12_M5Stack.h

TFTの宣言と設定を User_Setups に集約する事で便利になっています。
既に対応する TFT の User_Setups も用意されています。
多種類の TFT 対応が可能である事とプログラムが簡単です。

これにより従来の eSPI のスケッチがそのまま動作します。
SPI FREQUENCY は 40MHz で動作します。

例：User_Setups：M5STACK の設定：

#define ILI9341_DRIVER
#define M5STACK
#define TFT_MISO  -1
#define TFT_MOSI  23
#define TFT_SCLK  18
#define TFT_CS    14  // Chip select control pin
#define TFT_DC    27  // Data Command control pin
#define TFT_RST   33  // Reset pin (could connect to Arduino RESET pin)
#define TFT_BL    32  // LED back-light
#define SPI_FREQUENCY  40000000

鏡面反転表示 (左右反転) から正しい表示：

サンプル：多数のサンプルがあります。
＿　具体的な画像は TFT display for Raspberry pi with ESP32 を参照ください。

注目する機能：
1. Sprite ：スプライト
＿　複雑なグラフィックにてフリッカーの無い表示が可能です。
＿　スクロール機能のサンプルもあり参考になります。

2. ESP32_PARALLEL
＿　User_Setups の中に #define ESP32_PARALLEL の設定があります。
＿　Control pin 3つ、R/W 2つ、DATA 8つ計 13本でパラレル操作が可能です。
＿　TFT は ILI9481 and ILI9341 で PARALLEL 方式の TFT を入手できますと
＿　ESP32 で PARALLEL 操作が可能になり高速表示を期待する事が出来ます。
＿　対応するボードは 8 bit parallel interface TFT ILI9341 が販売されています。
3. M5STACK 内蔵の Display や M5STACKに外部接続した Display も表示が
＿　可能です。

M5STACK TFT Driver ILI9341：
更に詳しい TFT Driver の中味は TFT_Driver Folder の中に
＿　ILI9341_Defines.h, ILI9341_init.h, ILI9341_Rotation.h があります。

ILI9341_init.h には M5STACK用の設定が宣言されています。

#ifdef M5STACK
  writedata(0xA8); // Rotation 0 (portrait mode)
#else
  writedata(0x48); // Rotation 0 (portrait mode)
#endif

#ifdef M5STACK
  // Turn on the back-light LED
  digitalWrite(TFT_BL, HIGH);
  pinMode(TFT_BL, OUTPUT);
#endif

ILI9341_Rotation.h にも M5STACK の設定が多数宣言されています。

 
#ifdef M5STACK 
  writedata(TFT_MAD_MY | TFT_MAD_MV | TFT_MAD_BGR); 
#else 
  writedata(TFT_MAD_MX | TFT_MAD_BGR); 
#endif

この内容を見ると eSPI Library の著者である Bodmer氏は M5STACK を解析し
丁寧に作られており驚くばかりです。

速度：
M5STACK での M5 Display Library と eSPI Library の速度を比較しました。
速度はほぼ同じです。恐らく内部の CODE は同じ構成だと想像します。

eSPI の bug：バグと修正方法。
3.5 ” 480×320 SPI TFT ILI9486 RPi touch Display を使用する場合、ここに
示されたVersion では表示しません。ブログにコメントされた ohno氏が
発見し解析により解決方法が判明致しました。
詳細は TFT display for Raspberry pi with ESP32 を参照ください。
ohno氏に感謝致します。
変更内容：以下の eSPI.cpp を eSPI.h の先頭に移動。

#ifdef RPI_ILI9486_DRIVER
  #define CMD_BITS 16-1
#else
  #define CMD_BITS 8-1
#endif

他、Parallel interface TFT に於いて TFT_CS が出力されない不具合があり、
eSPI.h の TFT_CS の変更が必要です。

参考：
mgo-tec電子工作：mgo-tec氏が解析され RGB -> BGR の詳細が記載されています。
＿　M5stack(ESP32搭載)の液晶ディスプレイ ILI9341 をちょっと解明してみた
＿　M5STACK発売当時からの疑問が同様である事が解りました。
＿　詳細な分析と解説をありがとうございました。mgo-tec 氏に感謝致します。
TFT display for Raspberry pi with ESP32：ラズベリーパイ用 3.5 inch 480×320
Mini Grafx Library : Daniel Eichhorn：高度な命令がある TFT Library
Arduino Library List：ライブラリー集
instructable：ARDUINO TFT DISPLAY AND FONT LIBRARY：Arduino by Bodmer

感想：
eSPI Library ( version 0.20.10 ) 2018.04 Version：
＿　M5STACK で使用できなく困っていましたが使用できる様になり便利に
＿　なりました。M5STACK や e-Paper に対する対応をされ Bodmer氏に
＿　感謝致します。

eSPI Library：
＿　rev : 0.20.10
＿　rev : 0.20.13 : 2013.04.21 : TFT_DC , TFT_CS
＿　rev : 0.20.14 : 2013.04.24 : ePaper, SD, drawXBitmap, Fix111(not font)
＿　Bug : TST_CS does not output in ESP32_PARALLEL : 2018.04.24

M5STACK のサンプル：
＿　M5STACK発売後に M5の全サンプルを画像表示しようかと思いましたが
＿　既にある eSPI Library と同じである為 M5の紹介では表示しませんでした。
＿　時期的に eSPI Library の方が早く M5のサンプルは eSPI Library の
＿　サンプルを使用した物と思われます。

Written by macsbug

4月 17, 2018 at 3:00 pm

カテゴリー: ESP32, M5STACK

Make a battery module for M5STACK

Make a case of M5STACK ESP32 Oscilloscope

with 4 comments

M5STACK ESP32 Oscilloscope のケースを作りました。　　　　　　2018.04.03
rev 1. 2018.08.01

botofan calin氏作成の「M5Stack-ESP32-Oscilloscope」が
2018年3月31日に公開されました。待ち望んだアプリの公開です。
botofan calin氏に感謝致します。

費用：1196円。大きな費用は BNC コネクター４個で400円です。

Input は 2CH ( GPIO 35, 36) で Output は 2CH ( GPIO 2, 5 )です。

仕様：メニューは以下の項目があり SELECT で詳細な設定ができます。

Run/Stop
Channel 1 range : 1, 0.5, 0.2, 0.1V, 50mV
Channel 2 range : 1, 0.5, 0.2, 0.1V, 50mV
Channel 1 and 2 rate : 5, 10, 20ms/DIV
Channel 1 mode (Normal, Inverted, Off)
Channel 2 mode (Normal, Inverted, Off)
Channel 1 Offset
Channel 2 Offset
Trigger Channel : 1 or 2
Trigger mode Auto, Normal, Scan
Trigger Level
Trigger Edge: Rising (UP) or Falling (DN)

追記：2018.04.06 「M5Stack-ESP32-Oscilloscope」のアップデートがありました。
＿　　 MENU が追加され操作しやすくなりました。
＿　　

使用例：左は INPUT。右下は OUTPUT です。

準備：

No	NOMEN	販売店	価格	Note
1	OscilloScope PROT Frame (高さ 15mm)	自作(59分)	19円	OBJET
1	OscilloScope PROT Frame (高さ 15mm)	自作(73分)	11円	uPrint
1	OscilloScope PROT Frame (高さ 15mm)	自作(48分)	0円	Replicator
2	Battery PROT Frame (高さ 6.5mm)	自作(31分)	11円	OBJET
3	Rear Cover PROT Frame (高さ 4mm)	自作(42分)	55円	OBJET
4	0.3mm厚基板 C Type 72x47mm	秋月電子通商	120円	0.3mm厚
5	1.0mm厚基板 C Type 72x47mm	秋月電子通商	120円	1.0mm厚
6	ピンヘッダ (オス) 2×30 (60P)	秋月電子通商	25円
7	ロープロファイルピンソケット 2×15, 30P	秋月電子通商	40円
8	ピンソケット 2×20 40P	秋月電子通商	150円
9	BNC コネクタ ( 1個 100円) 4 個	秋月電子通商	400円
10	M2 Hex Head Tapping Screw (8 ea )	ebay	56円
11	BATTERY NP-40 3.7V 1300mA	杉元ガレージ	200円	秋葉原
12	RF ケーブル, ワイヤー等	在庫品	0円
–	—————————————	—————-	——-	———–
–	TOTAL		1196円	OBJET

他の部品：

No	NOMEN	販売店	価格	Note
1	オシロスコープケーブル	CompuAce		秋葉原
1	BNC コネクター	ラジオストアー2F 山本電機	150円	秋葉原
1	BNC SMA 変換コネクター	ラジオストアー2F 山本電機	250円	秋葉原
1	BNC SMA 変換コネクター	CompuAce	124円	秋葉原
2	RFコネクターケーブル	CompuAce		秋葉原

部品の入手方法：
コネクター：
＿　一番安い店は地下鉄「末広町駅」近く、秋葉原の「CompuAce」です。
バッテリー：
＿　カメラ用の四角いものが最適です。ただし通常は高いです。
＿　秋葉原の杉元ビルの杉元ガレージ (中古品)で 200〜300円で入手できます。
＿　このバッテリーは M5STACK の PROT Module の大きさに入ります。
＿　容量のあるバッテリーを使用すると便利になります。バッテリーは価格が高い為
＿　　事前に品質良く、安い製品を探しておくと良いです。新品で購入しやすい製品は
＿　　ロワ・ジャパン　ROWA @ JAPAN の NP-70 1250mAh Li-ion です。

組み立て：
＿　INPUT は GPIO 35, 36 へ配線します。OUTPUT は GPIO 2, 5 へ配線します。

メモ：
コネクターの高さ：
＿　スタック構造ですのでコネクターの高さが重要です。
＿　接続コネクターによって高さが異なることやインターフェースの高さも影響します。
＿　これらを考慮して幾つかの FRAME やコネクターを用意して高さを調整します。
＿　基板の厚さも重要です。使用しているのは 1mm厚と 0.3mm厚の基板です。

＿　SG = 1KHz の例：twitter：周波数範囲を理解して使用します。
＿　

再設計：2018.08.01
M5STACK OSCILLOSCOPE PROTO ：
部品は全て国内部品を使用し再設計しました。
ケース高 15mm + ピンソケット2×15 5.7mm x 2個でスタック可能です。

感想：
botofan calin氏作成の「M5Stack-ESP32-Oscilloscope」は多数の項目があり
＿　それぞれの項目で電圧やレンジを変更できます。操作してその出来具合に
＿　感心しています。
＿　M5SATCK の目的の１つにオシロスコープの製作がありますが
＿　botofan calin氏により作成されました。私の自作案より遥かに完成度が高く
＿　感激しています。botofan calin氏に感謝致します。
＿　公開当初、スピーカーから異音がでる不具合がありましたがその後他の件
＿　も含め Revision が実施されています。commit には多数の Revision があり
＿　敬服致します。
＿　M5STACK はケースに入っているので使用しています。それに合わせて
＿　　綺麗なケースを作りたくなります。

Written by macsbug

4月 3, 2018 at 11:38 am

カテゴリー: ESP32, M5STACK, Make

1050 mAh ( 567円 )	1300 mAh ( 567円 )

2600 mAh ( 786円 )　要注意！	Connector Side

macsbug

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M5STACK WiFiAnalyzer

TFT_eSPI Library supports M5STACK

Make a battery module for M5STACK

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