Overview
Switch Science で、 M5StickC が売っていたので、年末に遊んでみようと購入していたのだが、通電確認しかしていなかったので、情報をまとめながら、試してみる。
ありがちではありますが、M5StickCには赤外線リモコンLEDが内蔵されていますので、人感センサー赤外線スイッチを作るまで。
M5StickCとは
- M5Stackをstick上のミニサイズにしたものです。 See 公式サイト
- すごいところは、
- Size：48.2mm x 25.5mm x 13.7mm
- 重量：15.1g
- 80mAhのバッテリー内蔵 (LiPo)
- ESP32-Pico (4MB Flash+520KB SRAM)
- 2.4GHz WiFi/BT
- 赤外線LED
- Red LED1, Button2,マイク!, 磁気センサー, 6軸センサーまで内蔵していることです
まずはM5StickCハードウェアを知る
ESP32 - M5StickC Pin Map
https://docs.m5stack.com/#/en/core/m5stickc を見ながら、PICO-D4におけるpin mappingをまとめる.
| ESP32 pin | Desc | Assign on M5StickC | GPIO as M5StickC | Type | MUX |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VDDA | ||||
| 2 | LNA_IN | ||||
| 3 | VDDA3P3 | ||||
| 4 | VDDA3P3 | ||||
| 5 | SENSOR_VP | Ext. G36 | GPIO36 | I | GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0 |
| 6 | SENSOR_CAPP | Button A(m5) | GPIO37 | I | GPIO37(Input), ADC1_CH1, RTC_GPIO1 |
| 7 | SENSOR_CAPN | ||||
| 8 | SENSOR_VN | Button B(side) | GPIO39 | I | GPIO39(Input), ADC1_CH3, RTC_GPIO3 |
| 9 | EN | ||||
| 10 | IO34 | MIC (SPM1423)(SDA) | GPIO34 | I | ADC1_CH6, RTC_GPIO4 |
| 11 | IO35 | ||||
| 12 | IO32 | GROVE(SDA) | GPIO32 | I/O | 32K_XP (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4, TOUCH9, RTC_GPIO9 |
| 13 | IO33 | GROVE(SCL) | GPIO33 | I/O | 32K_XN (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5, TOUCH8, RTC_GPIO8 |
| 14 | IO25 | ||||
| 15 | IO26 | Ext. G26 | GPIO26 | I/O | GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1 |
| 16 | IO27 | ||||
| 17 | IO14 | ||||
| 18 | IO12 | ||||
| 19 | VDD3P3_RTC | ||||
| 20 | IO13 | ST7735S(TFT_MOSI) | GPIO15 | I/O | ADC2_CH3, TOUCH3, RTC_GPIO13, MTDO, HSPICS0, HS2_CMD, SD_CMD, EMAC_RXD3 |
| 21 | IO15 | ST7735S(TFT_CLK) | GPIO13 | I/O | ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3, SD_DATA3, EMAC_RX_ER |
| 22 | IO2 | ||||
| 23 | IO0 | Ext. G0 / MIC (SPM1423)(SCL) | GPIO0 | I/O | ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK |
| 24 | IO4 | ||||
| 25 | IO16 | ||||
| 26 | VDD_SDIO | ||||
| 27 | IO17 | ||||
| 28 | SD2 | IR トランスミッタ | GPIO9 | I/O | GPIO9(Output), SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD |
| 29 | SD3 | Red LED | GPIO10 | I/O | GPIO10(Output), SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD |
| 30 | CMD | ||||
| 31 | CLK | ||||
| 32 | SD0 | ||||
| 33 | SD1 | ||||
| 34 | IO5 | ST7735S(TFT_CS) | GPIO5 | I/O | GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK |
| 35 | IO18 | ST7735S(TFT_RST) | GPIO18 | I/O | GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7 |
| 36 | IO23 | ST7735S(TFT_DC) | GPIO23 | I/O | GPIO23, VSPID, HS1_STROBE |
| 37 | VDD3P3_CPU | ||||
| 38 | IO19 | ||||
| 39 | IO22 | SCL: MPU6886, PMIC AXP192 | GPIO22 | I/O | GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1 |
| 40 | U0RXD | ||||
| 41 | U0TXD | ||||
| 42 | IO21 | SDA: MPU6886, PMIC AXP192 | GPIO21 | I/O | GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN |
| 43 | VDDA | ||||
| 44 | XTAL_N_NC | ||||
| 45 | XTAL_P_NC | ||||
| 46 | VDDA | ||||
| 47 | CAP2_NC | ||||
| 48 | CAP1_NC |
AXP192 - M5StickC Pin Map
| LDO | Connected device |
|---|---|
| LDO0 | Microphone |
| LDO1 | RTC |
| LDO2 | LCD Backlight |
| LDO3 | LCD |
| DC-DC | ESP32, 6 Axes (MPU6886 or SH200Q) |
| IPS OUT | +5V on GROVE |
ペリフェラルのデータシート と アドレス
| Peripheral | link for data sheet | SLA |
|---|---|---|
| ESP32-PICO | ESP32-Pico D4 | |
| LCD | ST7735S | |
| RTC | BM8563 | 0x51 (0xA3? 0x A2?) |
| 6 Axes sensor | * MPU6886 * SH200Q |
* 0x68(MPU6886)(Up to 400KHz, SA0=L) * 0x6C(SH200Q) |
| PMIC | AXP192 | 0x34 |
| MIC | SPM1423HM4H-B |
まずは初期出荷ファームウェアのバックアップから
esptool.pyの入手
$ cd ~/work/tools
$ git clone https://github.com/themadinventor/esptool/
$ cd esptool
$ sudo python setup.py install
git cloneの代わりにzip downloadでも大丈夫ですよ。
backup
M5StickCは4MのFlash ROMを内蔵しているので、4M分backupしておきます。
$ esptool.py --chip esp32 -b 1500000 --port /dev/cu.usbserial-Cxxxxxx read_flash 0x00000 0x400000 bkup-m5c-4M.bin
esptool.py v2.9-dev
Serial port /dev/cu.usbserial-Cxxxxxx
Connecting.....
Chip is ESP32-PICO-D4 (revision 1)
Features: WiFi, BT, Dual Core, 240MHz, Embedded Flash, VRef calibration in efuse, Coding Scheme None
Crystal is 40MHz
MAC: d8:a0:1d:xx:xx:xx
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Changing baud rate to 1500000
Changed.
4194304 (100 %)
Read 4194304 bytes at 0x0 in 36.7 seconds (913.9 kbit/s)...
Hard resetting via RTS pin...
Arduino環境のsetup
いくつか開発環境はありますが、以前 ESP8266で IoT開発環境を整えた こともありますので、Arduinoベースにしていきます。
ESP8266と基本は同じです
( 公式サイトのQuick Startもご参考 )
-
https://www.arduino.cc/en/Main/Software から Arduino開発環境をdownloadしてinstall (1.8.10(Arduino2)をinstallしないと私の古いversionではesp32の追加に失敗しました)
-
Preferenceの追加の開発ボードマネージャーに
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.jsonを追加
すでに入力されている場合は、以下のように,で区切れば良いみたいです。
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json,http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json,https://raw.githubusercontent.com/sparkfun/Arduino_Boards/master/IDE_Board_Manager/package_sparkfun_index.json,http://digistump.com/package_digistump_index.json -
ツール→マイコンボード→ボードマネージャーから、esp32を検索で追加
-
ツール→マイコンボード→M5StickCを選択
1500000bpsが使えるようです。シリアルポートの設定も忘れずに。
(なお、USBはCP210xをinstallしておけば良いようです。) -
M5StickC Libraryのinstall (スケッチ -> ライブラリをインクルード -> ライブラリ管理 から M5StickCを検索してインストール)
動作確認
動作確認がてら何か作ろうと思ったのですが、せっかくM5StickCには赤外線LEDが搭載されているので、赤外線リモコンからスタートしてみようかなと思います。
が、いわゆる、赤外線受光部は残念ながらM5StickCには入っていないので、そこは接続します。
以前秋月で買ってあった赤外線リモコン用の受光素子(32KHzのパルスをdecodeしてくれる)を使っても良かったのですが、M5Stack用赤外線送受信ユニット も同時に買ってあったので、とりあえずこれを使います。+5Vなのですが、分圧抵抗が入っているので、I/Oに直結できます。
こんな風につなぎます。
| 赤外送受信ユニット | M5StickC |
|---|---|
| IN | G36 |
| OUT | G26 |
| +5V | +5V |
| GND | GND |
(右のブレッドボードのは秋月のを使ってESP8266でつなげていたのを引っ剥がしてM5StickCにつなげようかと思った残骸です。赤外線送受信ユニット買ったの忘れていたwww)
まず、送信したいリモコンのコードを調べる
https://github.com/crankyoldgit/IRremoteESP8266
を使わせてもらいます。
Arduino上で、
-
スケッチ -> ライブラリをインクルード -> ライブラリ管理 から IRremoteESP8266を検索してインストール
-
スケッチ例 -> IRremoteESP8266 -> IRrecvDumpV2を選択
-
下記を変更して適当な場所に保存
- const uint16_t kRecvPin = 14;
+ const uint16_t kRecvPin = 36;
- ビルド＆焼き込んで実行
- ツール→シリアルモニターで
IRrecvDumpV2 is now running and waiting for IR input on Pin 36
が、表示されていたら、受信したいリモコンを押してdumpしましょう。
Timestamp : 000163.203
Library : v2.7.1
Protocol : NEC
Code : 0x41B67D82 (32 Bits)
uint16_t rawData[71] = {9000, 4552, 538, 598, 536, 1728, 536, 598, 536, 622, 512, 622, 510, 622, 512, 598, 536, 1728, 538, 1728, 536, 596, 536, 1728, 536, 1754, 510, 624, 510, 1754, 512, 1728, 536, 622, 512, 596, 536, 1728, 536, 1730, 536, 1728, 536, 1728, 536, 1754, 512, 596, 536, 1730, 534, 1728, 538, 596, 536, 600, 534, 622, 510, 598, 536, 596, 538, 1730, 534, 622, 512, 41504, 9026, 2324, 512}; // NEC 41B67D82
uint32_t address = 0x6D82;
uint32_t command = 0xBE;
uint64_t data = 0x41B67D82;
こんなのが出ればOkです
Ir送信を試してみる
同様にスケッチ例で、IrSendDemoを使い試してみると、、、M5StickC内蔵のIrはどうも赤外線LEDのドライブ能力が低いようで、
全然飛びません。1mぐらいが限界みたいです。。。
const uint16_t kIrLed = 32; // M5StickCはGPIO9で内蔵IRを利用できるのですが、先程のGROVE赤外線送受信ユニットが、USB type Cの下にある4 pin端子に直接接続できたのでG32を使って赤外線出力してみました。
というわけで、先程の赤外線送受信ユニットを試すと、2mぐらいは十分届きそうなので、こちらをつかうことにしました。
PIRセンサーを利用して、人がいる間だけON/OFFする。
PIRセンサーもたくさん実は持っているのですが、M5StickCにブロックのように接続できるものが売っていたので、一緒にポチっていました。
| 赤外送受信ユニット | M5StickC |
|---|---|
| IN | G33 |
| OUT | G32 |
| +5V | +5V |
| GND | GND |
| PIRユニット | M5StickC |
|---|---|
| OUT | G36 |
| +3.3V | +3.3V |
| GND | GND |
| NC | +5V |
| NC | G0 |
| NC | G26 |
| NC | BAT |
のように接続されています
https://github.com/hidenorly/m5stickC_PIRSwitch
においておきました。
なお、要件とその背景ですが
- PIRセンサーは動きがないと検出結果としてをH出力しない (一定以上未検出でOFFを出力する必要がある)
- Ir送信はIr受信側で確実に受信してくれるとは限らない (複数回送信)
- せっかくLCDがあるので、ON/OFFみたいな表示はしたい。
- せっかくボタンがあるので、マニュアル的にON/OFFしたい。
- 人が来たらすぐにON、人がいなくなってから一定期間経過してかるOFF (上のPIRセンサーの特徴からON中に人が検出したらON延長)
をサポートしています。
最初、ESP8266_IoTを移植したのですが、だいぶゴージャスになりすぎたので、
上は綺麗サッパリさせてあります。
(それでも、Class化を多用していますが。。。)
M5StickCで、WiFiやNTPを使う
M5StickCだと、WiFiをつなげるのがなぜかESP8266で書いたコードがそのまま動かなくて少しハマりました (delay（）をWiFi.mode()する前後に入れないと動かないなど)。
https://github.com/hidenorly/M5StickC_NtpSwitch
にあげました。
例によって、最初はAPモードで起動しますので、MAC AddressのAPに接続して、192.168.10.1 に接続して、SSIDとパスワードを設定すれば、APに接続できます。
結果、NTPサーバーに接続して、日時を表示できます。
ON/OFFの変化の際に、そちらも表示されます。
また、NTP clientですが、標準で取り込まれているので、
configTime(9 * 3600L, 0, "ntp.pool.org");
のような感じでNTPサーバーに接続できました。
センサー MPU6886/SH200Qを使う
23:16:37.303 -> g:3995.85,3995.73, 4.52
23:16:37.379 -> a: 0.51, 0.24, 0.87
23:16:37.379 -> g:3995.54,3995.12, 4.58
23:16:37.483 -> a: 0.52, 0.25, 0.87
23:16:37.483 -> g:3995.79,3995.24, 4.33
のように取れるように
int IMU_Init(void);
void IMU_getGyroData(float* gyroX, float* gyroY, float* gyroZ);
void IMU_getAccelData(float* accelX, float* accelY, float* accelZ);
void IMU_getAhrsData(float* pitch, float* roll, float* yaw);
のwrapperを作っておきました。
なお、センサードライバー自体は、M5StickVでのC framework向けに開発したものを移植したものです。
https://github.com/hidenorly/M5StickC_Base
においておきました。
番外編
久々にMacをつかった方へ : gitコマンドとかを使えるように
先日、m2 SSDを交換して、Mojaveをupgrade installしたばかりだったので、Xcodeが使えなくなっていました。
そうすると、
$ git status
xcrun: error: invalid active developer path (/Library/Developer/CommandLineTools), missing xcrun at: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/xcrun
のようにエラーが出ていました。
$ xcode-select --install
のようにして、xcodeを再インストールしてください。