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VSCodeとPlatformIOでM5Stack Core2開発

いつの間にかPlatformIOでM5Core2がサポートされていた(以前は他のボード設定を流用する必要があった)ので、設定方法をまとめる。
また、次のようなサンプルコードで動作を確認する。
サンプルコード1: 画面表示とバッテリー情報読み出し
サンプルコード2: Wifi接続とNTPによるRTCへの時刻設定
サンプルコード3: GPIOとADC
サンプルコード4: マイクロSDへのデータ書き込み
動作確認はWindows 10とVSCodeを使用している。

参考資料
公式ページ(回路図等はここから)
Arduinoライブラリ(大体の使い方はM5Core2/examples/でわかる)
最初に書き込まれているFactory test image
MCUとして使用されているESP32-D0WDQ6-V3のデータシート

M5Core2用プロジェクトの作り方

PlatformIOのインストールとプロジェクト生成

VSCodeの拡張機能からPlatformIOをインストールし、VSCodeを再起動する。
Extension_ PlatformIO IDE - Visual Studio Code 2021_03_27 20_44_07.png
PIO HomeからProjects & Configurationを選択し、Create New Projectをクリック。
PIO Home - Visual Studio Code 2021_03_27 20_54_40.png
Project Wizardが表示されるので、任意のプロジェクト名を設定し、BoardはM5Stack Core2を選択し、Finishi。
PIO Home - Visual Studio Code 2021_03_27 20_55_20.png
(なぜかプロジェクト生成に結構時間がかかった。)
PIO Home - Visual Studio Code 2021_03_27 20_58_56.png
この画面のようにプロジェクトファイルが生成されればOK。後のサンプルではsrc/main.cppを編集する。
platformio.ini - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_05_03.png

必要なライブラリのインストール

次に、生成したプロジェクトに必要なライブラリを関連付ける。
PIO HomeからLibrariesでM5Core2を検索する。
platformio.ini - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_06_00.png
M5Core2を選択し、Add to Projectをクリック。
platformio.ini - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_06_09.png
2つめのドロップダウンリストから、先程生成したプロジェクトを選択し、Addをクリック。
platformio.ini - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_06_22.png
もうひとつ、画面表示用ライブラリのLovyanGFXも追加する。手順はM5Core2ライブラリの追加と同じ。(画面表示をデフォルトのライブラリで操作する場合は不要。)
PIO Home - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_09_22.png
ここまでの設定が正しく出来ていれば、最初に生成したプロジェクト内のplatformio.iniがこのように変化している。
platformio.ini - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_11_53.png

ビルドと実機への書き込み

準備

M5Stack公式からCP2104 Driverをダウンロードしてインストール(環境によってはなくても動くかも?)。
Download _ m5stack-store - Google Chrome 2021_03_27 21_27_52.png
今回の環境は64bit版Windows 10なのでCP210xVCPInstaller_x64_v6.7.0.0.exeをインストールした。
CP210x_VCP_Windows 2021_03_27 21_33_52.png
M5Core2をUSBケーブルでPCに接続、電源をONにする。
R0000542_.jpg

サンプルコード1(画面表示とバッテリー情報読み出し)

バッテリ電圧と電流値をライブラリで読み出し、LovyanGFXを使って画面に表示する。
充電中は常時表示、バッテリー動作中は約500ミリ秒で画面ONとOFFを繰り返す。

main.cpp
#include <M5Core2.h>

#define LGFX_M5STACK_CORE2
#include <LovyanGFX.hpp>

static LGFX lcd;

void setup()
{
  M5.begin(true, true, true, true);

  lcd.init();
  lcd.setFont(&fonts::lgfxJapanGothic_28);
  lcd.setBrightness(128);
  lcd.setCursor(0, 128);
  lcd.println("はろーテスト壱");
}

void loop()
{
  M5.update();

  float batVol = M5.Axp.GetBatVoltage();
  float batCur = M5.Axp.GetBatCurrent();

  lcd.setCursor(0, 156);
  lcd.printf("Baterry: %1.3f\nCurrent: %.3f\n", batVol, batCur);

  if (batCur < 0) {
    delay(500);
    lcd.setBrightness(0);
    lcd.sleep();
    delay(500);
    lcd.wakeup();
    lcd.setBrightness(128);
  }
}

このコードをプロジェクトのsrc/main.cppに置き、ビルドしてみる。
PlatformIOのアイコンをクリックして、PROJECT TASKSからm5stack-core2→General→Build、ターミナルでSUCCESSが表示されることを確認。
platformio.ini - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_50_36.png
今度はUpload(エラーが出る場合はM5Stack側の電源が入っていること、USBが接続されていることを確認)。
main.cpp - Core2Test1 - Visual Studio Code 2021_03_27 21_57_06.png
書き込みが完了すると自動でリセットがかかり、この画面が表示される。
ひらがな、カタカナ、漢字も表示できるが、機種依存文字はバグる。
バッテリが正常なら電流値は正の値(充電電流?)になる。バッテリが抜けていると電流値は0。
R0000545_.jpg
USBケーブルを外すと電流値が負の値(消費電流)になる。
R0000546_.jpg

サンプルコード2(Wifi接続とNTPによるRTCへの時刻設定)

M5Core2はRTCを持っているので、時刻を設定すれば電源OFF時やDeep Sleep時に時刻が保持される。
Wifi接続し、NTPを使って時刻同期する。
※こちらの記事を参考にしました。
https://qiita.com/kaoruka/items/b36c99fb124fea0d5d24

main.cpp
#include <M5Core2.h>
#include <time.h>
#include <WiFi.h>

#define LGFX_M5STACK_CORE2
#include <LovyanGFX.hpp>

static LGFX lcd;

char ssid[] = "*****************";
char pass[] = "*****************";

const char* ntpServer = "ntp.jst.mfeed.ad.jp";
const long  gmtOffset_sec = 9 * 3600; // Offset: +9Hour (JST)
const int   daylightOffset_sec = 0;   // Summer time = no
static const char *wd[7] = {"Sun","Mon","Tue","Wed","Thr","Fri","Sat"};

RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct;
RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct;

void setNTP2RTC(){
    struct tm timeinfo;
    configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
    while (!getLocalTime(&timeinfo)) {
      delay(1000);
    }

    //Over write
    M5.Rtc.GetDate(&RTC_DateStruct);
    RTC_DateStruct.Year = timeinfo.tm_year + 1900;
    RTC_DateStruct.Month = timeinfo.tm_mon + 1;
    RTC_DateStruct.Date = timeinfo.tm_mday;
    RTC_DateStruct.WeekDay = timeinfo.tm_wday;
    M5.Rtc.SetDate(&RTC_DateStruct);

    //Over write
    M5.Rtc.GetTime(&RTC_TimeStruct);
    RTC_TimeStruct.Hours = timeinfo.tm_hour;
    RTC_TimeStruct.Minutes = timeinfo.tm_min;
    RTC_TimeStruct.Seconds = timeinfo.tm_sec;
    M5.Rtc.SetTime(&RTC_TimeStruct);
}

int wifiConnect() {
  int con_count = 0;
  WiFi.begin(ssid, pass);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    lcd.print(".");
    con_count++;
    if(con_count >= 20){
      break;
    }
  }
  if(con_count < 20){
    lcd.print("\nWiFi connected.");
  }else{
    lcd.print("\nWiFi did not connect.");
  }
  lcd.print("\nIP=");
  lcd.print(WiFi.localIP());
  return con_count;
}

void setup() {
  M5.begin(true, true, true, true);
  lcd.init();
  lcd.setFont(&fonts::lgfxJapanGothic_28);
  lcd.setBrightness(128);
  lcd.setCursor(0, 0);

  if (wifiConnect() < 20) {
    setNTP2RTC();
  }
}


void loop() {
  lcd.setCursor(0, 100);
  M5.Rtc.GetDate(&RTC_DateStruct);
  M5.Rtc.GetTime(&RTC_TimeStruct);
  lcd.printf("%04d.%02d.%02d %s\n", RTC_DateStruct.Year, RTC_DateStruct.Month, RTC_DateStruct.Date, wd[RTC_DateStruct.WeekDay]);
  lcd.printf("%02d:%02d:%02d", RTC_TimeStruct.Hours, RTC_TimeStruct.Minutes, RTC_TimeStruct.Seconds);
  delay(500);
}

コード内のssid[]とpass[]には、接続したいWifiのSSIDとパスワードを設定すること。
5GHz帯の無線LANには接続できなかった。ESP32-D0WDQ6-V3のデータシートに以下の記載があるので2.4GHz帯でないとダメかもしれない。
• 802.11 b/g/n
• 802.11 n (2.4 GHz), up to 150 Mbps

Wifiに接続できるとNTPで時刻が同期され、以下の画面が表示される。
R0000548_.jpg

サンプルコード3(GPIOとADC)

GPIOとADCはよくあるArduinoと同じ書き方で制御できる。
(GPIOの35と36はもともとADC用に設定されているが、他のGPIOをADCに設定する場合は追加で何か設定が要るかも知れない。未調査。)

main.cpp
#include <M5Core2.h>

#define LGFX_M5STACK_CORE2
#include <LovyanGFX.hpp>

static LGFX lcd;

void setup() {
  M5.begin(true, true, true, true);
  lcd.init();
  lcd.setFont(&fonts::lgfxJapanGothic_28);
  lcd.setBrightness(128);
  lcd.setCursor(0, 0);

  //Initialize GPIO
  pinMode(19, OUTPUT);
  digitalWrite(19, LOW);
}


void loop() {
  uint16_t pin35ADC = analogRead(35);
  float pin35vol = (float)pin35ADC *  3.3 / 4096;
  uint16_t pin36ADC = analogRead(36);
  float pin36vol = (float)pin36ADC *  3.3 / 4096;

  lcd.setCursor(0, 100);
  lcd.printf("ADC35: %1.4f[V]\nADC36: %1.4f[V]\n", pin35vol, pin36vol);

  //Toggle GPIO
  digitalWrite(19, LOW);
  delay(400);
  digitalWrite(19, HIGH);
  delay(100);
}

動作画面。自作拡張ボードでADCに信号入力している。(拡張ボードの話は別記事で書くかも。)
R0000549_.jpg

サンプルコード4(マイクロSDへのデータ書き込み)

マイクロSDカードは、公式には16GBまで対応している。実験した範囲では32GBも認識した。
マイクロSDカードはあらかじめFAT32でフォーマットしておく。

以下のサンプルは、
・setupでRTCから時刻を読み出し、YYYYMMDD_HHMMSS.csvという命名規則でファイル生成
・loopではRTCから定期的に時刻を読み出して上記のファイルに追記
という動作をしている。
※あらかじめサンプルコード2でRTCを設定しておく必要がある。

main.cpp
#include <M5Core2.h>

#define LGFX_M5STACK_CORE2
#include <LovyanGFX.hpp>

static LGFX lcd;

RTC_TimeTypeDef RTCtime_Now;
RTC_DateTypeDef RTCDate_Now;
char fileStrbuff[64];
char timeStrbuff[64];

File file;

void setup()
{
  M5.begin(true, true, true, true);

  lcd.init();
  lcd.setFont(&fonts::lgfxJapanGothic_28);
  lcd.setBrightness(128);

  //SDカードが存在するかチェック
  if (!SD.begin()) {
    lcd.println("ERROR: SD CARD.");
    while (1);
  }

  //RTCで起動した時刻を取得し、ファイル名に使用する
  M5.Rtc.GetTime(&RTCtime_Now);
  M5.Rtc.GetDate(&RTCDate_Now);
  //ファイルは絶対パスで指定するので、/(ファイル名)、/が無いとエラーになる
  sprintf(fileStrbuff,"/%04d%02d%02d_%02d%02d%02d.csv",
        RTCDate_Now.Year,RTCDate_Now.Month,RTCDate_Now.Date,
        RTCtime_Now.Hours,RTCtime_Now.Minutes,RTCtime_Now.Seconds
        );

  //ファイル生成(チェック)
  file = SD.open(fileStrbuff, FILE_WRITE);
  if (!file) {
    lcd.println("ERROR: OPEN FILE.");
    while (1);    
  }
  file.close();
}

void loop()
{
  M5.update();

  //現在時刻取得
  M5.Rtc.GetTime(&RTCtime_Now);
  M5.Rtc.GetDate(&RTCDate_Now);
  sprintf(timeStrbuff,"%04d/%02d/%02d %02d:%02d:%02d",
        RTCDate_Now.Year,RTCDate_Now.Month,RTCDate_Now.Date,
        RTCtime_Now.Hours,RTCtime_Now.Minutes,RTCtime_Now.Seconds
        );

  //生成したファイルが存在することを確認し、タイムスタンプを書き込み
  //安全対策で毎回ファイルを開いて閉じているが、別途クローズ処理するならsetupでオープンしたまま書き込み続けて良い
  if (SD.exists(fileStrbuff)) {
    file = SD.open(fileStrbuff, FILE_APPEND);
    file.println(timeStrbuff);
    file.close();
  } else {
    //途中でSDが抜けたor認識エラー
    lcd.println("ERROR: FILE IS MISSING!");
    while (1);
  }

  lcd.setCursor(0, 100);
  lcd.println(timeStrbuff);

  delay(1000);
}

マイクロSDが正しく挿さっていれば、この画面のように時刻を表示し、同時にデータを書き込み続ける。
R0000550_.jpg
一度電源を切ってSDカードを抜き、PCで確認するとこのようなファイルが生成されている。
image.png

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