Raspberry Pi Pico Wのサンプルプログラム集（その1）

はじめに

Raspberry Pi Pico Wのサンプルプログラム集（その1）を作成しました。
プログラムの実行には、Raspberry Pi Pico WにMicroPythonがインストールされていることが必要です。MicroPythonのインストール方法など基本的な使い方については、以下の記事などをご参照ください。

なお、Wi-Fiに接続するプログラムには、プログラム中のssidとpasswordの部分（以下参照）にお使いのWiFiルータの情報を入力する必要があります。

connect_to_wifi('ssid', 'password')

Raspberry pi Picoのピン配置等は以下のサイトをご参照ください。

サンプルプログラム集

1. オンボードLEDの点滅（Lチカ）

オンボード上のLEDを点滅させるプログラムです。電子回路の作成は不要です。

from machine import Pin
import time

led = Pin("LED", Pin.OUT)

while True:
    led.on()
    time.sleep(1)
    led.off()
    time.sleep(1)

2. 温度計測（オンボード温度計、結果はシェル表示）

オンボード上の温度計で温度を計測するプログラムです。電子回路の作成は不要です。

import machine
import time

# 温度センサが接続されている、4番ピンの ADC(アナログデジタルコンバータ) を取得
sensor_temp = machine.ADC(4)

conversion_factor = 3.3 / (65535)

while True:
    # センサから取得した値(read_u16()：0~65535) を電圧0〜3.3Vに変換
    reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor

    # 電圧が基準値からどれくらいずれているかを計算して温度を測定
    # センサは27℃を基準にしているため、温度センサの数値を27℃から引いて計算
    temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721
    
    print("{:.1f}".format(temperature))
    time.sleep(2)

3. WiFi接続

WiFiの接続テストをするプログラムです。電子回路の作成は不要です。

import time        # 時刻関連の関数（sleep, time, localtimeなど）を使うための標準モジュール
import network     # Wi-Fi 接続などネットワーク機能を使うためのモジュール

# Wi-Fi に接続する関数
# 引数：SSIDとパスワード(ssid, password)
def connect_to_wifi(ssid, password):
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # ルーターに接続でWiFiインターフェースを作成
    wlan.active(True)                    # インターフェースを有効にする
    
    wlan.connect(ssid, password)         # SSIDとパスワードでWiFiに接続開始

    max_wait = 10  # 最大10秒待機
    while max_wait > 0:
        if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
            break  # 接続完了（3）またはエラー（-1など）ならループを抜ける
        print('Wi-Fi接続待機中...')
        time.sleep(1)
        max_wait -= 1

    # 接続状態の確認
    if wlan.status() != 3:
        raise RuntimeError('Wi-Fi接続に失敗しました')  # 接続できなかった場合はエラーを出す
    else:
        print('Wi-Fi接続成功')
        ip = wlan.ifconfig()[0]  # 自分のIPアドレスを取得
        print(f'IPアドレス: {ip}')

# Wi-Fiに接続（ssid と password にはWiFiルータのIDとパスワードを入力）
connect_to_wifi('ssid', 'password')

実行結果（Thonny）

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT

MPY: soft reboot
Connected
ip = 192.168.11.47
>>> 

4. 温湿度計測（DHT11、結果はシェル表示）

DHT11センサーモジュール（プルアップ抵抗付）で温湿度を計測するプログラムです。

DHT11について

次のような電子回路を作成します。

プログラム

import dht
import machine import Pin
import time

# Initialize DHT11 sensor on GPIO 28
d = dht.DHT11(Pin(28))

# Continuously read and print temperature and humidity
while True:
    d.measure()
    print("Temperature:" ,d.temperature())  # Print temperature
    print("Humidity:" ,d.humidity())  # Print humidity
    time.sleep_ms(1000)  # Read every second

実行結果（ThonnyのShell画面）

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT

MPY: soft reboot
Temperature: 27
Humidity: 45
Temperature: 27
Humidity: 45
Temperature: 27
Humidity: 44

5. OLEDへのテキスト（半角）表示

有機ELディスプレイ（OLED）をRaspberry Pi Pico WにI2C接続して、文字を表示させるプログラムです。

使用したOLEDについて

I2C接続について

電子回路
次のような電子回路を作成します。OLEDをI2CC接続にするため、OLEDのSDAを0番ピン、SCLを1番ピンに接続します。

SSD1306ライブラリのインストール

• Thonnyの「ツール」「パッケージを管理」で表示されるダイアログの検索窓に「1306」と打ち込みます。
  
• 検索結果に表示される「ssd1306」をクリックし、インストールをクリックします。
  

プログラム

from machine import Pin, I2C
from ssd1306 import SSD1306_I2C

# Initialize
i2c = I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0))
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# clear display
oled.fill(0)

# Display text on the OLED screen
oled.text("SSD1306 OLED", 0, 10)
oled.text("Pico W", 40, 35)

# The following line sends what to show to the display
oled.show()

6. NTPからの時刻の取得（結果はシェル表示）

NTP（Network Time Protocol）から時刻を取得するプログラムです。電子回路の作成は不要です。

NTPについて

import time        # 時刻関連の関数（sleep, time, localtimeなど）を使うための標準モジュール
import network     # Wi-Fi 接続などネットワーク機能を使うためのモジュール
import ntptime     # NTP(Network Time Protocol)を使ってRTC（内蔵時計）をインターネット経由で同期するためのモジュール

# Wi-Fi に接続する関数
# 引数：SSIDとパスワード(ssid, password)
def connect_to_wifi(ssid, password):
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # ルーターに接続でWiFiインターフェースを作成
    wlan.active(True)                    # インターフェースを有効にする
    
    wlan.connect(ssid, password)         # SSIDとパスワードでWiFiに接続開始

    max_wait = 10  # 最大10秒待機
    while max_wait > 0:
        if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
            break  # 接続完了（3）またはエラー（-1など）ならループを抜ける
        print('Wi-Fi接続待機中...')
        time.sleep(1)
        max_wait -= 1

    # 接続状態の確認
    if wlan.status() != 3:
        raise RuntimeError('Wi-Fi接続に失敗しました')  # 接続できなかった場合はエラーを出す
    else:
        print('Wi-Fi接続成功')
        ip = wlan.ifconfig()[0]  # 自分のIPアドレスを取得
        print(f'IPアドレス: {ip}')

# Wi-Fiに接続（ssid と password にはWiFiルータのIDとパスワードを入力）
connect_to_wifi('ssid', 'password')

# --- NTP ---
ntptime.host = "time.cloudflare.com"
for _ in range(3):
    try:
        ntptime.settime()
        print("NTP時刻同期に成功")
        break
    except Exception as e:
        print("NTP時刻同期に失敗:", e)
        time.sleep(2)
else:
    print("NTP時刻同期を継続")

# --- JST（UTC+9） ---
now = time.localtime(time.time() + 9 * 60 * 60)
print(f"{now[0]}/{now[1]:02d}/{now[2]:02d} {now[3]:02d}:{now[4]:02d}:{now[5]:02d}")

7. 温湿度計測（DHT11、結果はOLED表示、NTP時刻も表示）

「温湿度計測（DHT11、結果はシェル表示）」「OLEDへのテキスト表示」「NTPからの時刻の取得」を組み合わせて、温湿度を計測してOLEDに表示するガジェットを作成します。

電子回路
次のような電子回路を作成します。

プログラム

import time        # 時刻関連の関数（sleep, time, localtimeなど）を使うための標準モジュール
import network     # Wi-Fi 接続などネットワーク機能を使うためのモジュール
import ntptime     # NTP(Network Time Protocol)を使ってRTC（内蔵時計）をインターネット経由で同期するためのモジュール

from machine import Pin, I2C
import dht
from ssd1306 import SSD1306_I2C

# Wi-Fi に接続する関数
# 引数：SSIDとパスワード(ssid, password)
def connect_to_wifi(ssid, password):
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # ルーターに接続でWiFiインターフェースを作成
    wlan.active(True)                    # インターフェースを有効にする
    
    wlan.connect(ssid, password)         # SSIDとパスワードでWiFiに接続開始

    max_wait = 10  # 最大10秒待機
    while max_wait > 0:
        if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
            break  # 接続完了（3）またはエラー（-1など）ならループを抜ける
        print('Wi-Fi接続待機中...')
        time.sleep(1)
        max_wait -= 1

    # 接続状態の確認
    if wlan.status() != 3:
        raise RuntimeError('Wi-Fi接続に失敗しました')  # 接続できなかった場合はエラーを出す
    else:
        print('Wi-Fi接続成功')
        ip = wlan.ifconfig()[0]  # 自分のIPアドレスを取得
        print(f'IPアドレス: {ip}')

# I2C、DHT11、OLEDの初期設定
i2c = I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0))
d = dht.DHT11(Pin(28))
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# Wi-Fiに接続（ssid と password にはWiFiルータのIDとパスワードを入力）
connect_to_wifi('ssid', 'password')

# --- NTP ---
ntptime.host = "time.cloudflare.com"
for _ in range(3):
    try:
        ntptime.settime()
        print("NTP時刻同期に成功")
        break
    except Exception as e:
        print("NTP時刻同期に失敗:", e)
        time.sleep(2)
else:
    print("NTP時刻同期を継続")

# --- JST（UTC+9） ---
now = time.localtime(time.time() + 9 * 60 * 60)
print(f"{now[0]}/{now[1]:02d}/{now[2]:02d} {now[3]:02d}:{now[4]:02d}:{now[5]:02d}")

# 繰り返し実施
while True:
    oled.fill(0)
    try:
        d.measure()
        temp = d.temperature()
        humi = d.humidity()
    except Exception as e:
        temp = humi = None

    now = time.localtime(time.time() + 9 * 60 * 60)
    hh, mm, ss = now[3], now[4], now[5]

    if temp is not None and humi is not None:
        oled.text("Temp.: {}".format(temp), 0, 10)
        oled.text("Humid.: {}".format(humi), 0, 30)
    else:
        oled.text("DHT 読み込みエラー", 0, 10)

    oled.text("Time: {:02d}:{:02d}:{:02d}".format(hh, mm, ss), 0, 50)
    oled.show()
    time.sleep(1)

完成品

8. 温湿度気圧計測（BME280、結果はOLED表示）

上記7 で使用したDHT11の代わりに温度・湿度・気圧センサー（BME280）を使用して、温湿度を計測してOLEDに表示するガジェットを作成します。BME280とOLEDはI2C接続します。

以下のサイトを参考にして、BME280のライブラリをインストールします。

• BME280はI2C接続とし、プルアップ抵抗も設定するため、BME280のJ1、J2、J3はすべてハンダ付けします。
• 以下のような電子回路を作成します。配線については、VDCはPicoの3.3V、GNDはPicoのGND、SDIはPicoの0ピン、SCKはPicoの1ピンにそれぞれ接続します。なお、SDOはPicoのGNDに接続しました。これにより、BME280のI2Cアドレスを0x76と設定します。

回路図

BME280

I2C動作確認用プログラム
以下のプログラムは、I2C接続された機器（ここではOLEDとBME280）のアドレスを表示するものです。まず、このプログラムを実行します。

from machine import Pin, I2C
i2c = I2C(0, sda=Pin(0), scl=Pin(1), freq=100_000)  # まずは100kHzで安定動作を確認
print("scan:", [hex(a) for a in i2c.scan()])

実行結果
OLEDとBME280のアドレスが表示されます。

MPY: soft reboot
scan: ['0x3c', '0x76']

温度・湿度・気圧測定のプログラム
アドレスが表示されたら、次のプログラムを実行します。

from machine import Pin, I2C
from time import sleep
from bme280 import BME280
from ssd1306 import SSD1306_I2C

# I2C接続の定義 
i2c = I2C(0, sda=Pin(0), scl=Pin(1), freq=400000)

# 必要なら addr パラメータを調整 (BME280: 0x76/0x77, SSD1306: 0x3C/0x3D)
bme = BME280(i2c=i2c) # 0x77 の場合: BME280(i2c=i2c, address=0x77)
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c) # 0x3D の場合: SSD1306_I2C(128,64,i2c, addr=0x3D)

while True:
    t, p, h = bme.values  # 例: ('24.3C','1012.8hPa','45.1%')

    oled.fill(0)
    oled.text("BME280", 0, 0)
    oled.text("T: " + t, 0, 16)
    oled.text("P: " + p, 0, 32)
    oled.text("H: " + h, 0, 48)
    oled.show()

    sleep(1)

完成品

9. OLEDの日本語表示

OLEDに日本語を表示させるため、Raspberry Pi Pico Micro Python用の美咲フォントをインストールします。

• 以下のサイトにアクセスします。

• 右上の「Code」をクリックしてから「Download ZIP」を選択します。
• ダウンロードしたzipファイルを展開します。
• Thonnyを起動し、「表示」「ファイル」でファイルタブを表示させます。
• ファイルタブ内の「misakifont」を右クリックして、「/にアップロード」をクリックします。
  

電子回路
　OLEDをPICOにI2C接続したものを作成します。上記で作成した回路がある場合、そのまま使えます。

プログラム
「湿」という字が美咲フォントに無いため「□」になっていることが分かります（収録文字は美咲フォントのgithubを参照）。

import machine
import ssd1306
from misakifont import MisakiFont
import time
 
fcolor = 1
#フォントサイズの倍数
fsize = 1
 
def show_bitmap(oled, fd, x, y, color, size):
    for row in range(0, 7):
        for col in range(0, 7):
            if (0x80 >> col) & fd[row]:
                oled.fill_rect(int(x + col * size), int(y + row * size), size, size, color)
    oled.show()
 
sda = machine.Pin(0)
scl = machine.Pin(1)
i2c = machine.I2C(0, sda=sda, scl=scl, freq=400000)
 
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)
 
oled.fill(0)
 
mf = MisakiFont()
 
str = "温度℃、気圧pa、湿度%"
 
x = 0
y = 0
for c in str:
    d = mf.font(ord(c))
    show_bitmap(oled, d, x, y, fcolor, fsize)
    x += 8 * fsize
    if x >= 128:
        x = 0
        y += 8 * fsize
    if y >= 64:
        y = 0
    time.sleep(0.02)

動作環境

• micropython v1.26.0

参考文献