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Weather meter on iPad

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iPad を気象計にしました。                                                         2017.01.29
構成は ESP8266 + BME280 + iPad Pro + TouchOSC です。


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費用は 既に ハードをお持ちでしたら TouchOSC アプリのみで 600円 です。
構成は ESP8266(881円) + BME280(442円) + TouchOSC(600円) で総計1923円です。
ESP8266 に接続した BME280 温度、湿度、気圧センサーの値を iPad へ表示します。

左上:緑のLEDは TouchOSC が受信し処理中を示しています。
右上:時刻表示。その左:バッテリー量。その左:表示装置のテストボタン。
左下:スライドバーで ESP8266 に接続している LEDランプの明るさを変えます。
_  下にあるトグルスイッチは 出力を スライドバーか温度に切り換えます。
_  温度の場合は ESP8266 に接続している LED の明るさが温度で変化します。
中央:温度、湿度、気圧は デジタル表示とロータリーのアナログ表示にしました。


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TouchOSC
iPad や iPhone , Android のタッチインターフェースを利用して トグルスイッチ、
プッシュスイッチ、フェーダー、ロータリーフェーダー、XYパッド、ラベル、LED
などを、様々な大きさで、いくらでも画面に配置し、ESP8266 と連携させ 表示装置
や コントロール装置を 楽しく容易に作る事ができます。
双方向通信: iPad Wifi と ESP8266 Wifi 間で 双方向通信 が可能です。
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TouchOSC Editor:iPad の画面作りをします。
ご自身のデザインで「世界で1つだけのパネル」が作れます。
画面のデザインは iMac の TouchOSC Editor で行います。( Win, Linux 用もあります)
以下の画面にある部品が用意されておりドラッグ&ドロップで作ります。
「部品配置」と「部品名称」と「動作数値」を入力するのみで「プログラムは不要」。
ESP8266 は今回のサンプルで短時間に作り、デザインに時間をかけると見事なパネル
が出来ます。奇麗な仕上がりは 楽しく美しさが出てきます。
素敵な「上島珈琲」や「スタバ」で 優雅な気分で過ごせます。


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準備:ESP8266 + BME280 + TouchOSC で 1923円。
1. ESP8266 with TELEC:881 円。
2. BME280センサー:ebay で 442円。
3. LED:必要に応じて装着。D1 mini は 本体に LED が着いています。
4. iPad pro, iPad, iPhone, Androide:既にお持ちの物を使用します。0円。
5. github:CNMAT / OSC:ダウンロードしライブラリーへ入れる。Adrian Freed氏に感謝。
6. iPad アプリ:TouchOSC:600円。
7. TouchOSC Editor:Mac OS X。0円。マックの編集アプリです。上記 TouchOSCに記載。
_  
ESP8266 + BME280 のハードの構成は 以下を参照ください。
macsbug:ESP8266+BME280+OLED+BOX
macsbug:ESP8266 + AE-BME280 + ThingSpeak
macsbug:ESP8266+BME280+IR LED+Air Con+ThigSpeak
macsbug:Environmental Sensor (環境センサー)


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TouchOSC Editor:
参考:hexler.net:TouchOSC | Editing layouts
_  YouTube:OSC Tutorial #1
iMac TouchOSC Editor で作成した レイアウト は WiFi (LAN経由) で iPad ( Layout, add )
_  へ 即 転送できます。


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信号の流れ:

①:I2C で計測を要求。 ②:計測。 ③:計測値を I2C で送る。
④:ESP8266でOSC信号に変換する。 ⑤:WiFi UDP で直接通信する。
⑥:OSC:名前から Control interface を選択し 数量表示 又は 文字表示する。

UDP通信: ESP8266 と iPad 間の 直接通信を 行います。
_ macsbug:Communicate ESP8266 and iPad directly with UDP を参照してください。

ライブラリー:

#include <OSCMessage.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUDP.h>

TouchOSC:受信する方法。
_ 1. OSCMessage mIN
_ 2. udp.parsePacket())>0 で受信。
_ 3. mIN.route ( 部品名, サブルーチン);
_ 4. 部品毎の操作を行う。 トグルスイッチ や LEDの操作方法 を参照の事。

#include <OSCMessage.h> 

OSCMessage mIN;
int size;
if((size = udp.parsePacket())>0){
 while(size--)
  mIN.fill(udp.read());
   if(!mIN.hasError()){
    mIN.route("/1/push1", test);              // ** iPad -> ESP8266 **
    mIN.route("/1/fader", led_fade);          // ** iPad -> ESP8266 **
    mIN.route("/1/toggle",led_temp);          // ** iPad -> ESP8266 **
   } 
} 

TouchOSC:送信する方法。
_ 1. OSCMessage msg ( 部品の名前 );
_ 2. msg.add ( 数値 又は 文字 );
_ 3. UDP 送信。

OSCMessage msg(c);                             // c = name
msg.add(d);                                    // d = value
udp.beginPacket(udp.remoteIP(),txp);           // udp
msg.send(udp);                                 // udp
udp.endPacket();                               // udp end 
msg.empty();                                   // OSC end

トグルスイッチの操作方法:

mIN.route("/1/toggle",led_temp); 

void led_temp(OSCMessage &msg, int addrOffset){  // toggle
  int ledState = (boolean) msg.getFloat(0);      // get state of toggle
  if ( ledState == 1 ){ ind = 1;}                // fader switch on
  if ( ledState == 0 ){ ind = 0;}                // fader switch off
}                                                //

フェーダーの操作方法:

mIN.route("/1/fader", led_fade); 

void led_fade(OSCMessage &msg, int addrOffset){  // fader
  ledValue = msg.getFloat(0);                    // get value of fader
  if (ind == 1){analogWrite(led, ledValue);}     // BUILTIN_LED controll
}                                                //

LEDの操作方法:

led_sw( "/OnOff/led9", "ON");

void led_sw(char led[], String sw){
  float v;
  if ( sw == "ON" ){ v = 1.0 ;}
  if ( sw == "OF" ){ v = 0.0 ;}
  OSCMessage msg(led);
  msg.add(v);
  Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(),txp);
  msg.send(Udp);
  Udp.endPacket();
  msg.empty();
}

ESP8266 スケッチ:
上記の様に モジュールを コピー&ペースト すると 短時間に簡単 に出来ます。


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参考:
1. h e x l e r . n e t | TouchOSC:TouchOSC の 本家です。
2. github:CNMAT / OSC:OSCライブラリーがあります。
3. facebook:TouchOSCでプロジェクションマッピングもできています。
4. TouchOSCとOSCuino:丁寧に説明しているサイト。
5. YouTube:Controlling a dc motor with ESP8266-12E + TouchOSC:リスト未公開。
_  ESP8266 でモーターコントロール:今回の送受信の方法で可能です。
6. YouTube:esp8266 OSC spotlight:リスト未公開。
_  ESP8266 でロボットコントロール:今回の送受信の方法で可能です。
7. YouTube:controlling an Arduino with an iPad:Fader が高速で動き
_  アナログアナライザーが出来ています。
8. fabifiess / NodeMCU_OSC
9. Tuna Knobs
_ 


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感想:
1. 過去の記事:以下では TouchOSCでの 受信方法が不明で 出来ませんでした。
_  macsbug:ESP8266 for Arduino ことはじめ。
_   ESP8266 で受信方法を公開されているサイトは見つかりませんでした。
_   YouTube:受信し画面表示している例があり可能な事が判明しました。
_   ただし YouTube では リストは公開されていません。
_   最も丁寧に説明されているサイトがありました。TouchOSCとOSCuino
_  この記事を基に 林 伸夫氏が UDP方式変換とOSCを連結し動作が可能になりました。
_  林 伸夫氏に感謝!
2. 表示装置:現在 ESP8266で実現している TFT解像度は 340×240 が限界です。
_   iPad Proなら 2048×2732 の高解像度を電子工作で利用できる訳です。
3. 工作時間:パネルのデザインをするだけで表示装置が完成します。
_  これをHTMLで記述する事は恐らく無理です。
4. メモ:BME280 ライブラリー:
_   BME280_MOD_1022.h と BME280_MOD-1022.h とがあり注意が必要。
_   – が使用され Arduino IDE のバージョンによりエラーが出る時があります。
5. ライブラリー:受信の メッセージ ライブラリーを作り始めました。
_   少し出来て動き始めましたが、これではダメな事に気づきました。
_   ライブラリーは OSCMessage だけでは無く 他の機能も必要です。
_   実際 github:CNMAT / OSCを見ると OSCBundle, OSCData, OSCMatch, OSCTiming 等
_  の機能が必要である事。よって 上記のOSCライブラリを使いこなす事ですね。
6. 事例:ESP8266 に接続している LED を PWM コントロールできる装置、
_   XL4001(387円)。秋月:LEDドライバモジュール (140円) を使用して 部屋
_  のライト等をコントロールする事ができます。
7. UDP直接通信:
_   照明器具をネット経由で操作するものがありますが ふと疑問に思います。
_   「何故 目の前のライトをネット経由で操作する必要があるのか」
_   手で直接操作するか UDPで直接通信すれば良いのではと思っています。
_   温度変化をネット経由でグラフ化できる ThingSpeak も経験してみました
_   が 日常生活では さほどグラフを見る必要性が無い事を体験しています。
8. 美しさ:
_  電子工作の完成品は 見た目 奇麗でない場合が多いですが、表示を iPad や
_  iPhone にして素敵なデザインをすると 見事に奇麗なものが出来ます。
_  機能も大切ですが デザインはそれ以上に大切かと思っています。 


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TouchOSC のリスト:GitHub を使用していない為、リストアップできません。
以下を参考に「素敵なデザイン」を組み上げてください。
右上の Tx は TouchOSC の送信ランプ、Rx は受信ランプです。
Tx は送信時「緑」に点灯、Rx は受信時「赤」に点灯します。

左上から右下に Control interface の内容を列記します。

LED:led,0,1
Label V:Color=Brown,Text="Temp,,,",Size=32
Push Button:Name=push1,Color=Gray,Value Range=0 To 1
Battery V:Color=Green,Outline,Size=24
Time V:Color=Orange,Outline,Size=24
Label V:Name=disp,Color=Gray,Size=24
fader V:NAme=fader,Color=Brown,Value Range=1023 To 0
Toggle Button:Color=Brown
Rotary V:Name=tr,Color=Red,Value Range=0 to 40
Label V:Text="Temp,,",Color=Brown,Size=32
Label V:Name=t,Color=Red,Text=88,Size=66
Label V:Text="Humi,,",Color=Brown,Size=32
Rotary V:Name=hr,Color=Green,Value Range=20 to 60
Label V:Name=h,Color=Green,Text=88,Size=66
Label V:Text="Pres,,",Color=Brown,Size=32
Rotary V:Name=pr,Color=Blue,Value Range=990 to 1030
Label V:Name=p,Color=Blue,Text=88,Size=66
Label V:Color=red,Text=0,Size=24

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ESP8266 スケッチ:
1. SSID は各自好みの名前にしてください。
2. ESP8266 に接続する LED のピン番号は 各自の使用GPIOにしてください。
_  int led = BUILTIN_LED;
3. ESP8266 に接続する BME280 のピン番号は 各自の使用GPIOにしてください。
_  Wire.begin(SDA, SCL);
_  5sec 毎に送信します。必要に応じて 初期値の rm = 5000 を変えてください。
4. UDP送受信の PORT 番号は好みの数値に変更可能です。
_  ESP8266 と iPad TouchOSC の outgoing と incoming を合わせてください。
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// ESP8266 + BME280 + TouchOSC + iPad            // 2017.01.29 macsbug
// BME280 : Temperature,Humidity,Pressure Sensor //
// UDP communication
// ESP8266(ip:192.168.4.1,port:9000) transmit ---|
// ipad   (ip:192.168.4.2,port:9000) receive  <--|
// ipad   (ip:192.168.4.2,port:8000) transmit ---|
// ESP8266(ip:192.168.4.1,port:8000) receive  <--|
#include <BME280_MOD_1022.h>                     // BME280_MOD-1022.h
#include <Wire.h>                                //
#include <OSCMessage.h>                          //
#include <ESP8266WiFi.h>                         //
#include <WiFiUDP.h>                             //
static WiFiUDP udp;                              //
const char *ssid = "a10";                        // SSID
const char *pass = "";                           // password
#define rxp 8000                                 // ESP Rx Port:TouchOSC=outgoing
#define txp 9000                                 // ESP Tx Port:TouchOSC=incoming
IPAddress ESP8266_IP;                            // ESP8266 IP = 192.168.4.1
IPAddress ipad_RX_IP;                            // iPhone  IP = 192.168.4.2
long ta =  -5.3;                                 // temperatue adjust
long ha = +16.7;                                 // humidity   adjust
long pa =  +3.5;                                 // press      adjust
int rt,count,rm = 5000,ind = 0;                  // time count, 5sec
int led = BUILTIN_LED;                           // 15 BUILTIN_LED
float ledValue = 1023;                           // led fader

void setup(){                                    //
  pinMode(led, OUTPUT);                          // GPIO Conttroll
  analogWrite(led, 1023);                        // LED Illuminance OFF
  Serial.begin(115200);Serial.println();         //
  //---------------------------------------------// BME280 setup
  Wire.begin(D6, D7); delay(10);                 // SDA, SCL 12,13
  BME280.readCompensationParams();               // read the NVM param
  BME280.writeOversamplingTemperature(os1x);     // 1x over sampling
  BME280.writeOversamplingHumidity(os1x);        // 1x over sampling
  BME280.writeOversamplingPressure(os1x);        // 1x over sampling
  //---------------------------------------------// WiFi setup
  WiFi.mode(WIFI_AP);                            // AP setup
  WiFi.softAP(ssid, pass);                       //
  ESP8266_IP = WiFi.softAPIP();                  // 192.168.4.1  localIP
  udp.begin(rxp);                                // iPad -> ESP8266 Rx Port
  rt = millis();                                 // save time
}                                                //
 
void loop(){                                     //
  OSCMessage mIN;                                //
  int size;                                      //
  if((size = udp.parsePacket())>0){              //
   while(size--)                                 //
    mIN.fill(udp.read());                        //
     if(!mIN.hasError()){                        //
      mIN.route("/1/push1", test);               // ** iPad -> ESP8266 **
      mIN.route("/1/fader", led_fade);           // ** iPad -> ESP8266 **
      mIN.route("/1/toggle",led_temp);           // ** iPad -> ESP8266 **
     }                                           //
  }                                              //
  count = int( millis() - rt );                  // read time
  if ( count > rm ){                             // time check
    sensor();                                    // ** ESP8266 -> iPad **
    count = 0; rt = millis();                    // reset time
  }                                              //
}                                                // 

void tx(String s, float f, int t ){              // OSCMessage + UDP
  char c[12];                                    // char
  int len = s.length() + 1;                      // string length
  s.toCharArray(c, len);                         // c = string to char 
  OSCMessage msg(c);                             // name
  msg.add(f);                                    // value
  udp.beginPacket(udp.remoteIP(),txp);           // udp
  msg.send(udp);                                 // udp
  udp.endPacket();                               // udp end 
  msg.empty();                                   // OSC end
  if ( t != 0 ){ delay(t);}                      // delay
}                                                //

void txchr(String s, String f, int t ){          // OSCMessage + UDP
  char c[12], d[40];                             // char
  int len = s.length() + 1;                      // string length
  s.toCharArray(c, len);                         // c = string to char 
  len = f.length() + 1;                          // string length
  f.toCharArray(d, len);                         // c = string to char 
  OSCMessage msg(c);                             // name
  msg.add(d);                                    // value
  udp.beginPacket(udp.remoteIP(),txp);           // udp
  msg.send(udp);                                 // udp
  udp.endPacket();                               // udp end 
  msg.empty();                                   // OSC end
  if ( t != 0 ){ delay(t);}                      // delay
}                                                //

void sensor(){                                   //
  //---------------------------------------------// BME280 sensor
  BME280.writeMode(smForced);  delay(50);        // chip goes back to sleep
  while (BME280.isMeasuring()){delay(50);}       // BME280 check
  BME280.readMeasurements();                     // read out the data
  float t = BME280.getTemperature()+ta;          // Temperature
  float h = BME280.getHumidity()   +ha;          // Humidity
  float p = BME280.getPressure()   +pa;          // Pressure 
  int   c = int(millis()/1000);                  // count
  //---------------------------------------------// 
  tx( "/1/led",    1 , 300 );                    // LED ON
  tx( "/1/t",  int(t), 300 );                    // Temperature digital
  tx( "/1/h",  int(h), 300 );                    // Humidity    digital
  tx( "/1/p",  int(p), 300 );                    // Presuure    digital
  tx( "/1/tr",     t , 300 );                    // Temperature roter
  tx( "/1/hr",     h , 300 );                    // Humidity    roter
  tx( "/1/pr",     p , 300 );                    // Presuure    roter
  if (ind==0){analogWrite(led,1023-t*1023/40);}  // temp -> led
  if (ind==1){analogWrite(led,ledValue);}        // temp -> led
  tx( "/1/led",    0 , 300 );                    // LED OFF
  //---------------------------------------------//
}

void test(OSCMessage &msg, int addrOffset){      //
  txchr("/1/disp", "Indicator Test",50);         //
  for(int i=   0;i<=  41;i++){tx("/1/t" ,i,50);} //
  for(int i=  40;i>=   0;i--){tx("/1/t" ,i,50);} //
  for(int i=  20;i<=  60;i++){tx("/1/h" ,i,50);} //
  for(int i=  60;i>=  20;i--){tx("/1/h" ,i,50);} //
  for(int i= 990;i<=1030;i++){tx("/1/p" ,i,50);} //
  for(int i=1030;i>= 990;i--){tx("/1/p" ,i,50);} //
  for(int i=   0;i<=  40;i++){tx("/1/tr",i,50);} //
  for(int i=  40;i>=   0;i--){tx("/1/tr",i,50);} //
  for(int i=  20;i<=  60;i++){tx("/1/hr",i,50);} //
  for(int i=  60;i>=  20;i--){tx("/1/hr",i,50);} //
  for(int i= 990;i<=1030;i++){tx("/1/pr",i,50);} //
  for(int i=1030;i>= 990;i--){tx("/1/pr",i,50);} //
  txchr("/1/disp", "",50);                       //
}                                                //

void led_fade(OSCMessage &msg, int addrOffset){  // fader
  ledValue = msg.getFloat(0);                    // get value of fader
  if (ind == 1){analogWrite(led, ledValue);}     // BUILTIN_LED controll
}                                                //

void led_temp(OSCMessage &msg, int addrOffset){  // toggle
  int ledState = (boolean) msg.getFloat(0);      // get state of toggle
  if ( ledState == 1 ){ ind = 1;}                // fader switch on
  if ( ledState == 0 ){ ind = 0;}                // fader switch off
}                                                //

Written by macsbug

1月 29, 2017 at 1:56 pm

カテゴリー: Apple, ESP8266

Easter Egg of ESP32

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ESP32 イースター・エッグ:ESP32 TinyBasic Plus            2017.01.04
ESP32のROMにベーシックインタープリターが隠されています。

CoolTerm での表示ですが Arduino IDE シリアルモニターでも可能です。
PEEK, POKE命令も使用できます。

TinyBasic の件は espressif/esp-idf/ROM Source Code Copyrights/ に書かれています。

詳細は BleuLlama/TinyBasicPlus にあり命令とサンプルが記載されています。
_ 追加機能:
_ fileio(SDライブラリ)。SDカードからのプログラムの自動実行。
_ smaller footprint (PROGMEM)。pin data IO 。on-chip EEProm storage
_ のサポートが含まれます。


.
手順:ESP32 は NANO32を使用。 ESP32 の GPIO 12 を HIGH にします。
1. ESP32 GPIO 12:HIGH ( Resistor で Pull_up) 。
2. シリアルモニター:Baudrate=115200, Enter Key Emulation=CR 。
3. ESP32:電源オン, EN Switch Push 。
4. Key Board:Enter Key 連打。
5. >:コマンドプロンプトがでたら BASIC が起動した事を示します。感動!

詳細:HACKAYDAY:BASIC INTERPRETER HIDDEN IN ESP32 SILICON
Elliot Williams氏に感謝!
ここでの内容とハイレベルの方のコメント欄は非常に参考になります。

メモ:ESP32のGPIO 12 をプルアップして起動すると Arduino IDE での書き込みは
_  出来ません。 理由は ESP32 のシリアル出力から メッセージが連続して流れ
_  続ける為です。回避する為には プルアップ抵抗を取り除きます。

参考:TinyBasic Plus


.
BASIC MODE:

GPIO 12 を HIGH にすると Arduino IDE シリアルからは以下のメッセージがでます。
ESP32 の状況と 「Falling back to built-in command interpreter.」のメッセージ。
これから キーボードの Enter key(CR) で BASICモードに入る事ができます。

>ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0x10 (RTCWDT_RTC_RESET),boot:0x33 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0x00
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:1
load:0x3bd80000,len:4
load:0x3ffc000c,len:1452
load:0x40078000,len:2908
ho 0 tail 12 room 4
load:0x40080000,len:256
csum err:0xa1!=0xb2
Falling back to built-in command interpreter.

.
>about と入力すると 以下のメッセージが出ます。
ESP32 ROM Basic (c) 2016 Espressif Shanghai Derived from TinyBasic Plus by Mike Field and Scott Lawrence

>help と入力すると 使用できるコマンドの一覧が出てきます。
_ LIST, NEW, RUN, NEXT, LET, IF, GOTO, GOSUB, RETURN ,REM,
_ FOR, INPUT, PRINT, PHEX, POKE, STOP, BYE, MEM, ? , ‘ ,
_ DELAY, END, RSEED, HELP, ABOUT, IOSET, IODIR, PEEK,
_ ABS, RND, IOGET, USR

この TinyBasic Plus を作られたのはEspressif Systems の
_ Mike Field 氏と Scott Lawrence 氏です。共に感謝致します。
_ BleuLlama/TinyBasicPlus:他の命令も記載されています。

BASIC in ESP32 で 操作を見る事ができます。


.
Lチカ を実行:ボード上の LED ( GPIO 16 ) が点滅します。

10 POKE &H60004570, 16  // LED ON
20 DELAY 25
30 POKE &H60004570, 0   // LED OFF
40 DELAY 1000
50 GOTO 10

POKE &H60004570, 16:GPIO 16 から “0” を出力し LED を点灯する。
POKE &H60004570, 00:GPIO 16 から “1” を出力し LED を消灯する。
GPIO_FUNC0_OUT_SEL_CFG_REG_16:0x60004570

同様に以下の記述でも点滅します。

10 IODIR 16,1
20 IOSET 16,0    // LED ON
30 DELAY 25
40 IOSET 16,1    // LED OFF
50 DELAY 1000
60 GOTO 20


.
Lチカ と ダイレクトアクセス:Arduino IDE スケッチでの表記:
1. GPIO 16 の LED を点灯させる。以下のいずれかで可能。
_  digitalWrite(16,0);
_  GPIO.enable_w1ts = ((uint32_t)1 << 16);
_  ESP_REG(GPIO_ENABLE_W1TS_REG) = ((uint32_t)1 << 16);
_  GPIO_OUTPUT_SET(16, 0);

2. GPIO 16 の LED を消灯させる。以下のいずれかで可能。
_  digitalWrite(16,1);
_  GPIO.enable_w1tc = ((uint32_t)1 << 16);
_  ESP_REG(GPIO_ENABLE_W1TC_REG) = ((uint32_t)1 << 16);
_  GPIO_OUTPUT_SET(16, 1);

3. ありがちなハマりどころ:
_  POKE &H60004570, 16 :アドレス に “1” を与え GPIO 16 は “0” となる。
_  POKE &H60004570, 00 :アドレス に “0” を与え GPIO 16 は “1” となる。
_  IOSET 16,0 :GPIO 16 に “0” を与え GPIO 16 は “0” となる。
_  IOSET 16,1 :GPIO 16 に “1” を与え GPIO 16 は “1” となる。
_  GPIO.enable_w1ts = (1 << 16);:enable_w1ts へ”1″ を与え GPIO 16 は “0” 。
_  GPIO.enable_w1tc = (1 << 16);:enable_w1tc へ”1″ を与え GPIO 16 は “1” 。
_  ポイント:delay を 異なる値にして LED の ON/OFF 状態を区別します。


.
ESP32 REGISTOR:
_ POKE文で操作する時は Resistor Address の把握が必要です。
_ ESP32 の Resistor Mapは「esp32_technical_reference_manual_en
_ に記載されています。ただし アドレスに誤記があり 当然ながら その
_ アドレスでは動きません。
_ それに対し「eco_and_workarounds_for_bugs_in_esp32_en」に
_ アドレスの修正が記載されており記載されたアドレスで動く事を確認
_ しました。


.
感想:
BASIC MODE:まさかの感動もの!
_ Espressif Systems は なかなか洒落た事をやりますね。素晴らしいです!
_ こういう 隠し技が好き なもので PEEK, POKE文にハマりそうです。
_ ESP32 のシリアル出力から
_ 「rst:0x10(RTCWDT_RTC_RESET),boot:0x33(SPI_FAST_FLASH_BOOT) 」
_ から始まり「ESP32の状態を示す」メッセージがでて 最下部には
_ 「Falling back to built-in command interpreter.」とでます。
_ それを Enter key(CR) で BASICモードに入るとは実に味な事をしますね。

PEEK, POKE:Apple II の時に PEEK, POKE 文で 周辺回路にアクセスしたのを
_ 懐かしく思い出しました。ROMにアクセスして内容を読むとか出来る訳です。

HACKAYDAY:BASIC INTERPRETER HIDDEN IN ESP32 SILICON
_ ここでのコメント欄では 私からすると神の様なハイレベル同士の話は
_ 凄く試になる事と 面白い内容で何回も読んでしまいました。

ESP32 mask ROM hardware includes:ROMに含まれているのは以下、
_ Newlib, XtentaLibhal, TinyBasic, miniz, wpa_supplicant, TjpgDec との


 

Written by macsbug

1月 4, 2017 at 12:22 pm

カテゴリー: ESP32

Raytracing with ESP32

with 2 comments

ESP32 で レイトレーシング を試しました。         2016.12.27
ESP32 の 速度は どの位でしょうか?
ESP32 DEVKIT V1 と 2.4 inch 320×240 TFT SPI Display を使用しました。

結論:速度は ESP8266 160MHz の 2.5倍です。価格は ESP8266 の6倍です。
条件:「SPI接続」と「Adafruit_ILI9341.h」(速度が遅い) を使用。



.
抽画速度の比較。ESP32 は 14sec。ESP8266 160MHz は 33secです。


.
準備:
1. ESP32 DEVKIT V1:1720円 。 その後2800円台と非常に高いです。
_  メモ:ESP32 DEVKIT と NANO32 の 購入時は 電波が出ない状態になっています。
2. 2.4 inch 320×240 TFT Display:1125円 。
3. スケッチ: TFT22_raytracecbm80amiga氏に感謝。
_  スケッチの変更:GPIOの端子番号を接続したTFT の端子と合わせます。
_          #ifdef ESP8266 , #endif は不要ですので削除してください。

// CS,DC,SDI,SCK,RESET,SDO  // ESP32 Dev Module
Adafruit_ILI9341 display = Adafruit_ILI9341(13,14,27,26,12,25);

.
参考:YouTube
Raytracing on ESP8266 and ILI9341 LCD display ESP8266:今回の参考場所
Arduino raytracer rendering on 8 bit micro : Arduino 10min
Raytracing on Arduino and STM32 – speed comparison:Arduino vs STM32
Generic STM32 vs Arduino Pro Mini/Nano speed :STM32 vs Arduino


.
測定結果の数値:
条件:「SPI接続」と「Adafruit_ILI9341.h」(速度が遅い) を使用。
_   Raytracing は 1 Passを使用。

Type    sec
    ESP32      @ 160MHz  13
    ESP8266  @ 160MHz  33
    ESP8266  @  80MHz  65
    STM32     @  72MHz  52
    ATMEGA328         @ 16MHz  293
    Arduino Pro Mini  @ 16MHz  293

追記:2016.12.30 Arduino IDE ESP32 を Update 。
_  14sec が 13sec にアップ。ESP8266 160MHz との対比は 2.3 から 2.5倍
_  boards.txt に記載されている nano32.build.f_cpu=160000000L は
_  nano32.build.f_cpu=240000000L に変更されました。
.


表示を変える方法:球の個数や位置、素材等を変えられます。追記:2016.12.30
raytracer.h

 
#define NUM_SPHERES 4    // 球の個数
static const float spheres[] PROGMEM = {
// center, radius, material // center : 球の位置
  5,15,8,  5,  0,
 -6,12,4,  3,  0,
  1,10,2,  2,  1,
  0, 9,5,  1,  2
};

.
追記:2017.1.4: STM32F7 Raytracing が 0.62sec を達成し世界一最速です。
このサイトへの訪問者 clemente氏は、このRayTracing を STM32F7 を使用し
_ C++ と C に置き換えたとの事。そしてその速度は 320×240 で 0.62sec と
_ いう驚異的な結果が出ています。素晴らしいですね。是非 以下のサイト
_ をご覧ください。clementeさん ありがとうございました。
The Embedded Notes Blog:RayTracing per ESP32 e STM32F7!

YouTube:STM32F7 RayTracing:この速度を是非ご覧ください。
_ 一瞬で終わります。素晴らしいです。


.
感想:
ESP8266 を始めた理由:Arduino は速度遅くメモリーが少ない為 始めました。
_ Arduino Pro mini に対し 21倍、ESP8266 160MHz に対し 2.4倍でした。
_ この点では ESP8266 を選択した意味がありました。
_ ESP8266 に対し ESP32 は 少し 速くなり少々満足。でも160MHzしかない。
_ そして ESP32 の価格は ESP8266 の6倍で使用する価値は無くなりますね。
.
費用対効果:ESP32 は 2016年12月現在 2800円台です。 ESP8266は $5
_  という触れ込みから始まりましたが ESP32 は非常に高い価格です。
_  ebayやAliexpress を見ると一時的に安くなる業者もありますが
_  その後 並べた様に 高い価格になっています。これは価格を操作している
_  様にも見えます。
.
ラズパイと2.2 inch 320×240 TFT Display:ラズパイではSPI接続でビデオを
_ 表示する事が出来ています。
_ Learn on the fly:Quickly test an IL9341 2.2 inch 2.2″ SPI TFT display
.
条件:今回のスケッチは cbm80amiga氏の記事を使用した物です。これは
_ Arduino や STM32 でも比較できるハードとライブラリーという条件です。
_ 方法は「SPI接続」で ライブラリーは「Adafruit_ILI9341.h」を使用して
_ います。SPI接続である事と 速度がかなり遅いAdafruitのライブラリーを
_ 使用しています。 ESP32は SPI以外に HSPI、VSPI端子がある事や
_ DMA parallel 方式があり速度の向上が期待されます。
_ Espressifのアナウンスに「C.3D Game on ESP32」と言う項目があり
_ 「DMA via the parallel mode of the I2S controller」を使用するとの事。


Written by macsbug

12月 27, 2016 at 2:30 am

カテゴリー: ESP32, ESP8266

2.4 Inch TFT Display For ESP32

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ESP32 で TFT Display を使用する方法。              2016.12.17
ディスプレー は 2.4 inch 240×320 SPI TFT LCD ILI9341 を使用し
ESP32DEVKIT V1NANO32 を使用しました。

費用は 3337円です。( ESP32ボードD1 mini  の約5倍です )

2016.04.16 に ESP8266 + 2.4 inch TFT Display の記事を記載しました。
ESP8266と同じ内容ですが ESP32とライブラリーの動作を試しました。
ライブラリーとスケッチは Adafruit ILI9341 graphicstest です。


.
DEVKIT V1 ( with TELEC ):ESP32 Development Board。

NANO32 ( without TELEC )
Font Converter (squix : Daniel Eichhor) による文字は奇麗です。

Adafruit の フォント表示。”Group” の文字は 5倍してギザギザです。


ESP32の速度:ESP8266 の 2.2 倍高速です。
_ 条件は 同じ回路 及び 同じスケッチ(Adafruit ILI9341 graphicstest
_ で速度を比較。ただし ESP8266 は 周波数は160MHz にする事と
_ Wdt Error を出す為に 多数の yield(); を入れています。
_ ESP32=37.8sec, ESP8266=84.2msec。


.
準備:
費用=3337円 ( without Touch Panel ):
費用=4497円 ( with      Touch Panel ): 価格は円レートで変動します。
販売業者によっては価格を上げる所があり都度 最低価格を探します。

No.  Nomen  Link  Price  Memo
1  ESP32: DEVKIT V1  ebay 1742円  1個
 2a  2.4 inch TFT Display  ebay   811円  1個
 2b  2.4 inch TFT Display + Touch  ebay  1125円  タッチ機能あり
3  Breadboard  ebay   483円  10個 483円
4  Breadboard Jumpre Cable  ebay   301円  1箱 140 pcs
 ———- ライブラリ———-
5  Adafruit_GFX  GFX  microbuilder氏に感謝
6  Adafruit_ILI9341  ILI9341  ladyada氏に感謝
———-   フォント ———-
7  Font Converter  squix  Daniel Eichhor氏に感謝
—– ESP32 開 発 環 境 —–
8  espressif/arduino-esp32  esp32  espressif TEAMに感謝
9  Setting Up ESP-IDF  Toolchain   Mac OS用

02a:Touch Panel 無し:タッチパネル不要の場合。
02b:Touch Panel 有り:タッチパネル必要の場合。

ライブラリーと ESP32 対応:defined(ESP32) の記述。
Adafruit_ILI9341 は「defined(ESP32)」が追加され ESP32 で動作します。
ESP8266 の SPIの記述 は ESP32では使用出来ない様です。


.
配線:TFT基板の画像は裏側で 「配線表」は表側からの並びです。
_  TFTの端子と ESP32のGPIO端子が 最短で直結できる配置にしました。

TFT Display 裏側 端子名。

  TFT    基板表側 配線表
SDO LED SCK SDI DC RESET CS GND VCC

メモ:RESET は 3V3 へ接続でも可能です。


.
DEVKIT V1 配線:ミニブレッドボードを4連結。配線8本。

  DEVKIT  GPIO   ,    TFT    基板表側 配線表
GPIO D26 D27 D14 D12 D13 GND  VIN 3V3  3V3
TFT SCK SDI DC RESET CS GND LED  VCC



メモ:GPIO端子は D25表示(例) ですが スケッチでは  25 を記載します。


.
NANO32 配線:ミニブレッドボードを3連結。配線8本。

  NANO32  GPIO   ,    TFT    基板表側 配線表
GPIO 12 13 00 9 10 11  GND 3V3  3V3
TFT SCK SDI DC RESET CS GND LED  VCC



メモ:GPIO : 9=SD2, 10=SD3, 11=CMD(SCS). RESET=3V3 でも可能。


スケッチ:
Adafruit の Graphics Test の GPIOは 以下の様に設定します。
GPIO 端子は 全ての端子を設定します。CS, DC のみの設定は動きません。

DEVKIT V1

//                                      CS,DC,SDI,SCK,RESET,SDO);
Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(13,14, 27, 26,   12, 25);

NANO32

//                                      CS,DC,SDI,SCK,RESET,SDO);
Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(10, 0, 13, 12,    9, 14);

部品:ディスプレーは ebayで購入します。
_ 以下の条件にあったディスプレーは国内には無く 又 類似品の価格は約4倍
_ 程高い為に ebayで購入します。
_ 条件:240×320、3.3V、2.4″、SPI、TFT、ILI9341、Touch Panel、SD Slot。
_ 他の部品も国内は高いです。 例:ミニブレッドボードは 国内で 1個130円 や
_  216円(送料を含まない価格)ですが ebayは 1個49円です。

フォント:Adafruit_ILI9341 + Adafruit_GFX ではフォントを拡大するとギザ
_ ギザになります。奇麗なフォントを使用する方法は  Font Converter
_  ( Daniel Eichhor氏 ) を使用しフォントを作成します。
_  例:Library version は Adafruit GFX Font を選択し Roboto_plain_18.h を
_    作成します。それを自分のスケッチフォルダーの中に入れます。
_    スケッチでは #include “Roboto_plain_18.h” と宣言し
_    tft.setFont(&Roboto_18); tft.println(“Hello World,”); で表示します。

メモ:
_ DEVKIT  :購入時は電波は出力しない設定になっています。
_ NANO32:購入時は電波は出力しない設定になっています。
_      このままの状態で使用すると TELEC は不要になります。


.
参考:
Watch the ESP32 board:Arduino IDE へ ESP32 の開発環境を再構築する。
ESP32 with TELEC will be released.:初めての ESP32。


.
感想:
1. 費用:ESP32 の価格が高い為に 高額です。WeMos D1 mini の約5倍です。
_  今回の表示程度ならば WeMos D1 mini  (365円)で充分です。
_  さらに安価な ESP32 や TFT を探すのもポイントと思います。Daniel Eichhor
_  氏は この辺を丁寧に探しています。

2. TFT ライブラリー:squix : Daniel Eichhor のライブラリーは 高速性と表示の
_  奇麗さで最高峰ですが SSD1306 用である事と ESP8266 内部を使用している
_  為 現時点では ESP32 ではエラーがでて使用できません。
_  Adafruitのライブラリーは かなり遅いです。3D Cube のスケッチは 遅くて
_  使い物になりません。速度に見合った使い方になり ライブラリー次第で
_  高速抽画ができると思っています。
_  ESP8266 は 周波数を160MHzにしないと Wdt Reset の発生は大きくなります。
_  さらに Wdt Reset を軽減する為に yield(); を入れますが これは なんだと
_  思うくらいの妙な記述で ESP8266のバグではないかと 思うくらいです。
_  ESP32 では この yield(); の記述は不要になり 使用するとエラーがでます。

3. ESPRESSIFの戦略:ESP32 の1つに GAME を目標に DMA +パラレル方式を
_  掲げています。現在  ESP-WROVER-KIT 開発ボードを製作し SPI 方式で
_   安価な TFT を動かしています。ただし SPI方式では これ以上のピクセル数
_   は難しく パラレル方式が期待されます。Arduinoでは既に完成されています。

4. 大きさ:DEVKIT と NANO32 は大きく ブレッドボードを使用する時に少々
_  勝手が違います。ブレッドボードは試験用で使用時はケースに入れますので
_  取り付け基板が必要になるかと思います。それにしても WeMos D1 mini より
_  も かなり大きなケースになりそうです。

5. TFT 接続基板:2.4 inch TFT 基板と D1 mini を接続する基板があると 容易
_  に作る事ができます。そこで Daniel Eichhor氏は TFTと D1 mini pro の
_  接続基板を作られました。TFT + 接続基板+ D1 mini proをハンダ付けし
_  て直ぐ出来る素晴らしい方法です。
_  これを基に私は 接続基板を使用せず  VCC=3V3, GND=GND, CS=D7,
_  RESET=D6, DC=D5, SDI=D0 を直付けし GND=D8, SCK=D2 を2本の
_  ワイヤ−配線で作りました。これで基板を作る手間が不要な事や厚さを
_  薄くする事が出来ます。ただし少し上側にスペースが必要になる事と
_  タッチセンスの配線は省略しています。
_          
_  


 

Written by macsbug

12月 16, 2016 at 10:46 pm

カテゴリー: ESP32, ESP8266

ESP32 Development Board with TELEC Memorial photograph

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ESP32 Development Board 到着記念写真。             2016.12.12

ESP-WROOM-32 ,  211-161007

DOIT/SmartArduino 「ESP32 Development Board with TELEC」
注文先:AliExpress の Store:iHardware $21.05
輸送機間:12月3日に注文し12日に届く速さ。

DEVKIT V1 と書かれています。


ESP32 Development Board :ブレッドボードは 2つ必要。I2C は離れている(黄と緑)。
NANO32:3V3 以外は I2C OLED を直付けできる。
nodeMCU ESP8266:I2C OLED を直付けできる。

.
USB 5V の消費電流:
ESP32 Development Board with TELEC:80mA
NANO32:70mA
.
3D Cube Demo Report :2016.12.13 版 arduino-esp32 開発環境。
_ ESP32 Development Board:時間を於くと停止する。
_ NANO32:時間を於くと停止する。初回の開発環境は正常に動作し続ける。
_ nodeMCU ESP8266:正常に動作し続ける。
2016.12.14 に I2C の Rev があり UPDATE 後6時間モニターしOK。2016.12.14

その後 15日の朝も動作中を確認。arduino-esp32 ではこの間に3回の Rev あり。
開発メンバーの方々 ご苦労様でした。
その後 継続して I2C の Revision が続けられています。
.
いわゆるTELECとは:高速無線LAN情報局より抜粋。
特定無線設備(無線LANや携帯電話などの電波通信機器)の基準認証制度のことを、
俗にTELECといいます。昔、登録証明機関が財団法人テレコムエンジニアリング
センター(TELEC)のみであったことからそう呼ばれています。認証番号
(証明番号)はTELEC番号などと呼ばれます。
.
TELEC 211-161007:211 は 登録番号で登録証明機関の
Bay Area Compliance Laboratories Corp です。登録外国適合性評価機関
最新のリストは平成28年08月31日で12月現在まだ リストには掲載されていません。


 

Written by macsbug

12月 12, 2016 at 2:59 pm

カテゴリー: ESP32, ESP8266

Watch the ESP32 board

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2016年12月現在の ESP32 Development Boards の一覧表です。     2016.12.09

最新情報:2016.12.22
質問:技適対応の ESP-WROOM-32 with TELEC(モジュール) は 販売されているか?
答え:この記事投稿前から現在まで何処にも販売されていません。

質問:最低価格の技適対応 ESP32は?
答え:2016.12.22:
_ ebay:最低価格 $11.39 は Contact付きです。他 21日は販売業者無し。
_ ebay:3つの業者が出てきました。価格が変動しています。
_ ebay:EUR 14.59, USD 18.99, USD 23.99。
_ Aliexpress:販売されています。価格は $24.85 〜28.99 です。

この経緯から何かが操作されているように見えます。


12月現在の espressif / arduino-esp32 によると ESP32 開発環境 の Arduino IDE には
7つのボードが設定されています。
boards.txt の build.f_cpu は 160MHz から 240000000L (240MHz) になりました。
WeMos の ESP32 版 LoLin32 が期待される中で 設定にはあるものの まだ未販売です。

WeMos LoLin32:
_ Blink Community の hutje氏が 11月5日 に
_ WeMos is currently working on the WeMos LoLin32! と答えています。
_ 16日 github.com/espressif/arduino-esp32 に “WEMOS LoLin32” が追加されました。


.

 

 

Nomen Shop Cost $ Picture
WeMos LoLin32 WeMos ? .
Widora-Air Taobao 7
ESP32
Development Board
with TELEC
ebay
with contact
11.39
ESP32-Bit Taobao 11.6  
AnalogLamb
ESP32
Development
Board
AnalogLamb 12.50  
Noduino
Quantum
Taobao 13.25
ESP32
Development Board
with TELEC
ebay EUR
14.59
Widora-Air AliExpress 15
Espressif
ESP32-DevKitC
(“Core Board”)
Adafruit 15
Espressif
ESP32
Core Board
Olimex 17
Watterott
ESP-WROOM32
-Breakout
Watterott Electronics 17.95
Ai-Thinker
NodeMCU-32S
Banggood 18
ESP32
Development Board
with TELEC
ebay 18.99
PyCom
WiPy 2.0
pycom 19.95  
AnalogLamb
Maple ESP32
AnalogLamb 20
SparkFun
ESP32 Thing
SparkFun 20
Gravitech/
MakerAsia
Nano32
Gravitech US 20
ESP32
Development Board
with TELEC
Banggood 21.12
SparkFun
ESP32 Thing
Digi-Key 21.25
ESP32-Bit ebay 21.42
Ai-Thinker
NodeMCU-32S
AliExpress 22  
DOIT/
SmartArduino
ESP32 DevKit
with TELEC
SmartArduino 22.87
DOIT/
SmartArduino
ESP32 DevKit
with TELEC
AliExpress 23.36
ESP32
Development Board
with TELEC
ebay 23.99
Official DOIT
ESP32
Development Board
AliExpress 24.00
Ayarafun/
LamLoei
Node32S
Gravitech Thai 24.75
Gravitech/
MakerAsia
Nano32
Gytron 24.75
Gravitech/
MakerAsia
Nano32
Gravitech Thai 24.75
ESP32
DEvelopment
Board
tindle 24.95
PyCom  LoPy pycom 29.95
PyCom  SiPy pycom 35.95

メモ:
1. ESP32 (ESP-32S, ESP-WROOM-32) の チップのピン数は 38 pin。
2. ESP32-Bit で使用されている ESP32 の チップのピン数は 30 pin。
3. ボードのピン数は 38 か40 pin。最小ピン数は 28 pin。
4. ESP-WROOM-32 with TELEC チップの単体販売はされていません。


余談:
以下は WeMos の LoLin ですが ESP8266 版で ESP32版 ではありません。
WeMos LoLin V3 NodeMcu Lua WIFI Development Board


ESP32-DevKitC:espressif 公開の ESP32 ピン配置。 espressif / arduino-esp32  doc


.
Nano32 ピン配置(自作)。

ESP32 SoC Packegae Identifier Explained

ESP32 Demo Board V2

ESP-WROVER-KIT
ESP-WROOM-32 with TELEC + 3.2″ 320×240 TFT SPI ILI9341 (Z320IT010)


開発環境の構築:arduino-esp32 の更新による再構築。
新しい arduino-esp32 の Installation : Instructions for Mac の指示通りに
_ ターミナルで実施しましたが arduino-esp32.git でエラーがでました。
_ この辺のレベルになると 私は どうしたらいいか解りません。
.
_ 以下の手順で使用できる様にしました。
_ 1. ダウンロードZIP をダウンロードし フォルダー名を esp32 に変更。
_ 2. 新しいフォルダー hardware と espressif を作り フォルダーは
_    hardware / espressif / esp32 という階層にします。
_ 3. esp32 の中の tools には xtensa-esp32-elf (マック用) を入れます。
_    ESP-IDF Getting Started Guide:2Page:2. Getting Started
_     2.2.1. Downloading the Toolchain:MacOS です。
_    又は「ESP32 Beginning」を参照してください。
_ 4. hardware フォルダーを user / document / Arduino の中に入れます。
_ これで 新しい開発環境でボードが表示され実施できます。

2016.12.25 追記:ターミナルで arduino-esp32 の Installation ができました。
出来なかった理由は git や他のものがインストールされていない為です。
手順は省きますが 幾つかの入っていない物をインストールしました。
結果 arduino-esp32 の Installation の指示通りにインストールできました。


追加された機能:analogRead が増えました。これは嬉しいです。
_ これまで ESP8266は 1個のアナログ入力しかありませんでしたが 16個
_ にもなりました。A0〜A19 までの動作を試して動きました。
_ これでアナログ分野も自由に複数使用できる事になり ホットしました。
_  DAC1, DAC2 ( variants / nano32 / pins_arduino.h に記載) も使用できる
_ ようで 興味津々です。

Things that work:

  • pinMode
  • digitalRead/digitalWrite
  • attachInterrupt/detachInterrupt
  • analogRead/touchRead/touchAttachInterrupt
  • ledcWrite/sdWrite/dacWrite
  • Serial (global Serial is attached to pins 1 and 3 by default,
    there are another 2 serials that you can attach to any pin)
  • SPI (global SPI is attached to VSPI pins by default and
    HSPI can be attached to any pins)
  • Wire (global Wire is attached to pins 21 and 22 by default and
    there is another I2C bus that you can attach to any pins)
  • WiFi (about 99% the same as ESP8266)

状況把握:
espressif / arduino-esp32 の Commits に現状の問題点と対応が
書かれています。


I2Cライブラリが動作しない:解決方法。
_ 常に最新版を使用する事で解決できます。この記事の記載時には動きませんでしたが
_ その後 再度ダウンロードし動く様になりました。


感想:
新しい開発環境の設定がいまいち解らない。何故 arduino-esp32.git でエラーがでるのだろうか。
今回の方法で Lチカは動くが OLED 接続での動作はしない。、、これは後に解決する。
.
espressif / arduino-esp32 於ける comment は 12月12現在で 108 の comment がある。
まだ開発途上なので 動かない物が多いようで 1つ1つ動作を確認し動かない物は保留した方が
いいようだ。ESP8266 で優秀なライブラリーはESP8266 の内部を熟知して高速化した物もあり
ESP32 ではエラーがでて使用できない。


 

Written by macsbug

12月 9, 2016 at 10:48 am

カテゴリー: ESP32, ESP8266

Try IMU with MPU6500 and ESP8266

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MPU6500 と ESP8266 で IMU を試してみました。                2016.12.08
IMU : inertial measurement unit :慣性計測装置。

画面で グリグリ回してみたい という発想です。
ワイヤレス方式 の費用は 1306円。USB 有線方式は 848円 です。


.
準備:費用=1306円   : 円レートで価格が変動します。

No.  Nomen  Link  Price(円)  Memo
01  MPU6500  MPU6500  172  2個344円
02  WeMos D1 mini  D1 Mini  382  1個
03  ESP-WROOM-02 TELEC  ESP8266 TELEC  458  1個
04  BATTERY NP-70  秋葉ガレージ中古品     250  4個1000円
05  スイッチ  Latch 7x7mm Push sw           8  20個152円
05  ショットキーダイオード  RSX101VA-30:秋月           9  20個180円
06  0.3mm厚基板Dタイプ  0.3mm厚基板:秋月        10  1個60円
07  ピンソケット8P  8pin Female socket        15  10個150円
08  低メスシングルピンソケット  ソケット:秋月           1  1個50円
09  L型ピンヘッダ  Single Right Angle Pin           1  3個110円
10  ケース( 3D Printer 自作)  –  –
 ———- スケッチ———-  ————————-  –
11  FreeIMU Processing sketch  FreeIMU_cube.zip  –
12  FreeIMU Arduino sketch  MPU6050_test.zip  –
13  processng Language  processng Language  –

.
ハードの選択:
_ センサーについては「Investigate Degrees Of Freedom」を参照してください。
_ 多くの種類と価格があり 低価格を優先し コストパフォーマンスの高い MPU6500
_ を選択しました。業者によっては MPU6500 を注文すると MPU9250, MPU9255
_ 同等品が来る場合もあります。この場合 Magnetic も使用できる事になります。

.
ソフトの選択:
_ ライブラリーやスケッチは センサーデータの処理がされた FreeIMU   を選択。
_ このスケッチの完成度は高く Mike S の mjs523氏 に感謝致します。
.


.
工作:
1. スイッチとバッテリーコネクタの製作。 部品は6つ。

_ 配線は コネクターピンやピンの余りを使用してハンダ付けします。
_ +BATTERY -> ダイオード -> スイッチ -> +BATT出力(WeMos +5V)
_ バッテリー出力から ショットキーダイオード を経由しスイッチへ配線する。
_ ショットキーダイオードは USB接続の電源からの逆流防止の為です。
_ 重要:ピンソケットの2つは バッテリ接点用ですので バネで接触する様に
_ 上手に折り曲げます。

2. ESP8266 と センサー 組み立て。スルーホール同士を直付けします。
_  ワイヤレス用:WeMos D1 mini with TELEC
_  ( D1 mini ) 3V3 = VCC (MPU6500)
_  ( D1 mini ) D8 = GND(Wire で GND へ配線) = GND (MPU6500)
_  ( D1 mini ) D7 = SCL (MPU6500)
_  ( D1 mini ) D6 = SDA (MPU6500)

_ USBシリアル接続用: WeMos D1 mini Pro と D1 mini ( without TELEC)
_ without TELEC の基板使用時は スケッチで WiFi.mode(WIFI_OFF); にします。
_ この命令で送信電波を停止し TELEC Not Applicable にします。

3. 組み立て。
_  ケース、スイッチ、ESP8266 + MPU6500、バッテリー の用意ができました。
_  ショートが予想される場所は カプトンテープ等で絶縁します。

_  ケースに組み上げます。
_  D1 mini の +5V をスイッチコネクター の +BATTERY出力 に接続します。

.


.
FreeIMU を動かす方法:ESP8266 と Processing のスケッチを記述します。
_ FreeIMU Arduino sketch の MPU6050_test.zip と
_ FreeIMU Processing sketch の FreeIMU_cube.zip  を 追加変更します。

_ USB シリアルについて:(前置き)
_  スケッチの接続は USB シリアルです。例:ESP8266 USB  — Mac(PC)。
_  ESP8266 の USBの名前 を設定すると繋がります。
_  例:myPort = new Serial(this, “/dev/cu.wchusbserialfd1420”, 115200);
_  Processing と ESP8266 のスケッチは 上記の設定をすると動作します。
_  ESP8266 は WiFi.mode(WIFI_OFF); にします。

UDP通信でワイヤレス化する:
_ USBシリアル の部分を WiFi (UDP通信)に 置き換え ワイヤレス にします。
_ これが出来ますと 多種多様なものを 簡単にワイヤレス化 できます。
_ 電波を使用する為 ESP8266 は with TELEC を使用します。

ESP8266 のスケッチの変更と追加MPU6050_test.zip を UDP通信対応にします。
UDP通信は「Communicate ESP8266 and iPad directly with UDP」を参照ください。
仕組みは「UDPの設定」と 「udp.print(data); 」でデーターを送信します。

1. スケッチの先頭に以下を追加します。

#include <ESP8266WiFi.h>              // WiFi
#include <WiFiUDP.h>                  // UDP
static WiFiUDP udp;                   // UDP Object
#define ESP_RX_PORT 7000              // ESP Receiver port
#define ESP_TX_PORT 9000              // ESP Transmit Port
IPAddress ESP_IP;                     // ESP IP 192.168.4.1
IPAddress EXT_IP;                     // ext IP 192.168.4.2
bool sw = LOW;                        // LED switch
String data = "";                     // OUTPUT DATA

2. void setup() の先頭に以下を追加します。

  Serial.begin(115200);                 //
  Wire.begin(D6,D5);                    // SDA, SCL. D6,D7:D1 mini
  pinMode(D4, OUTPUT);                  // BUILTIN_LED monitor
  WiFi.mode(WIFI_AP);                   // AP Mode:direct connection
  WiFi.softAP("MPU6500", "");           // ESP8266:SSID, password
  ESP_IP = WiFi.softAPIP();             // 192.168.4.1 localIP
  udp.begin(ESP_RX_PORT);               // ESP:UDP Rx port=7000

3. その下の while(!Serial.available() は コメントアウトします。
これは USB ケーブルで接続の場合に使用します。

/*
  while(!Serial.available()){
    if(Serial.available()){
      byte hereWeGo = Serial.read();
      if( hereWeGo == 't'){
        break;
      }
    }
  }
  */

4. void sendQuat() の Serial.print(“\n”); の下に以下を追加します。

data = data + "\n";
udp.beginPacket(EXT_IP, ESP_TX_PORT); // Packet transmit
udp.print(data);                      // data   transmit
udp.endPacket();                      // end of transmit
Serial.println(data);                 //
sw = !sw; digitalWrite(D4,sw);        // LED indication
data = "";

5. void serialPrintFloatArr(float * arr, int length) の Serial.print(“,”); の下に追加。

data = data + ",";

6. void serialFloatPrint(float f) の Serial.print(c2);  の下に以下を追加します。

data = data + String(c1) + String(c2);

動作確認:Arduino IDE のシリアルコンソールを開き シリアル出力を見ます。
_ 例:0058723F,000012BC,000004BD,0018A4BE, が出力していれば動作
_ しています。センサーを動かすと このデーターが変化します。

以上で ESP8266 のスケッチは終了です。



Processing スケッチの変更と追加FreeIMU_cube.zip を UDP通信対応にします。
3つ ( UDPライブラリー、UDPポート設定、受信ルーチン) を追加し動作します。
細かな所では エラーがでるか シリアル通信の記述はコメントアウトします。
processing Language は事前に多少 理解しておく必要があります。
記述は Arduino や ESP8266 と似て 解り易く グラフィックが強力です。
使い方では プルダウンメニューの ライブラリーの追加 と フォントの作成は
少し知る必要があります。私のレベルでも出来ましたので大丈夫です。
Processsing からライブラリーやフォントの追加指示があれば 従ってください。
余談ですが Processing は アプリケーションのエクスポート機能があり 単独の
アプリが作れます。

1. スケッチの先頭にライブラリーを追加します。

import hypermedia.net.*;
UDP udp;

2. void setup() の先頭に UDPポートの設定を追加します。

  udp = new UDP( this, 9000 );
  udp.listen( true );

3. 受信の void readQ() ルーチン全体を以下に変更します。

void receive( byte[] data, String ip, int port ) {
  data = subset(data, 0, data.length-2);
  String inputString = new String( data );
  String [] inputStringArr = split(inputString, ",");
  q[0] = decodeFloat(inputStringArr[0]);
  q[1] = decodeFloat(inputStringArr[1]);
  q[2] = decodeFloat(inputStringArr[2]);
  q[3] = decodeFloat(inputStringArr[3]);
}

以上で Processing のスケッチは終了です。


.
他の試して動作したスケッチです:それぞれグリグリ回転します。
シリアル通信の所を削除しUDP通信を追加し直ぐ動きました。
スケッチの出来具合にもよりますが 水平の回転ができないものが多いです。
かなり検討されたものや 3D画像を直ぐ使用できる優れものもあります。

.


.
データーの処理方法:加速度センサーの例
x,y,z 軸の値:をそのまま(ローデーター) 使用し 3D で動かしている物があります。
_ このままでは 量と現実との差が生じる為 受け側での処理が必要です。
.
pitch,roll,yawの値:x,y,z 軸から pitch,roll,yaw を算出し 3D で動かしている物が
_ あります。このままでは 量と現実との差が生じる為に 受け側デの処理が必要
_ です。さらにこれだけでは水平軸の回転は表示できません。
.
FreeIMU:水平軸の回転も可能になっています。動かした大きさも ほぼ同じ量で
_ 表示しています。縦方向は動きませんので Atitudeセンサーが必要になります。
_ これには 10DOF が必要で 気圧センサーの BME180, BMP085(25cm) か
_ MS5611(10cm) を使用する事になります。
_ 値の取得は 16bit hexで 私にはレベルが高く理解できません。
.


.
感想:
画面で グリグリ回してみたい という発想から始め モーションを体験できました。
知識も無く 加速度センサー や 磁気センサーを購入し作られたスケッチをいろいろ
試してみました。表示をどうするでは 素人でも扱い易いグラフィックは Processing
が最適です。その点でも先人が Processing を使用していましたので 助かりました。
殆どが USB 接続によるものですが 事前に ESP8266 による UDP 直接通信の方法を
解説しておきましたので 容易に表示する事が出来ました。
.
加速度センサー:奥が深く感じました。データーを取得して表示するだけでは使用
_ できないと言う事です。KalmanFilter 等のフィルターが必要です。GPSの精度
_ は 50cmですが加速度やジャイロを使用する事により 8cm まで可能と聞いてい
_ ます。
.
スイッチ:小さなケースに入れる場合、スライドスイッチ や トグルスイッチは
_ 押しづらい事やケースに固定が難しい。押しボタンスイッチが最適と判断し
_ ましたが 秋葉原ではこの手のスイッチは入手できず ebay から購入しました。
.
バッテリー:デジカメ用のバッテリーは 平たく四角の為に工作しやすくケースを
_ 薄く作る事が出来ます。ただし 高価で費用に大きく影響します。中古ですが
_ 秋葉原のガレージショップで安く入手しました。充電回路は場所を取る事と
_ 面倒です。古いデジカメの様にバッテリ交換方式にしました。バッテリーは
_ 充電後に 4.2V になり ESP8266 の 3.3V 電源には 直接接続できません。
_ よって D1 mini の場合は 5V 端子へ接続し 基板のLDOで 3.3V に変換されます。
.
消費電流:USB 5V 測定に於いて 約110mA、消費電力は 約5.9AHです。
.
価格:ESP8266 ボードとセンサーの国内の価格は非常に高いです。今回の分野で
_  は 7000円台になるでしょう。これに対し低価格を追求した中では 1306円
_  で出来る事が判明しましたが TELEC代が35%にもなります。
.
混信:モーションセンサーを 多数使用すると これまでに無い事ができます。ただし
_  WiFi を多数動作させると混信の問題が起きてきます。この件は検討課題です。
.


Written by macsbug

12月 8, 2016 at 7:24 am

カテゴリー: ESP8266