MachiKania Type PでADC､LCD出力を試す

はじめに

アナログ温度センサーLM61をRaspberry Pi PicoのADCに接続して温度を測定し､液晶AQM0802に表示するプログラムをMachiKania type PでSDカード不要の組み込み形式で作成しました。

検証環境

以下の環境でプログラムの作成と検証を行ないました。

• macOS : Tahoe 26.0.1
• PicoCalc : Raspberry Pi Pico W
• MachiKania : Phyllosoma 1.6.0

使用部品

下記の部品を使用しました。

• 温度センサー：LM61CIZ
• ディスプレイ：I²C接続小型8文字×2行液晶 AQM0802A

配線

LM61との接続

Raspberry Pi PicoとLM61CIZとの接続を次の表に示す。

LM61CIZのピン	Picoのピン(物理ピン)
+VS(1)	3v3(5)
VOUT(2)	GP27(32)
GND(3)	GND(33)

液晶との接続

Raspberry Pi Picoと液晶との接続を次の表に示す。

液晶のピン	Picoのピン(物理ピン)
VDD	3V3(36)
GND	GND(38)
SDA	GP4(6)
SCL	GP5(7)

配線図

配線図を以下に示す。

処理手順

今回のプログラムの処理手順は次のとおりです。

1. I²Cの初期化
2. 下記の処理を5秒間隔で実行
   1. Raspberry Pi Pico WのADC1から取得したデータを元に温度計算
   2. 算出した温度の文字列を液晶の2行目に表示

I²C設定

MachiKaniaではI²Cを利用する場合は設定ファイルMACHIKAP.INIにSDAおよびSCLで使用するピン番号を指定します。今回は接続に示したGP4とGP5を使用するので下記の設定をしました。

I2CSDA=4
I2CSCL=5

液晶の初期化コード

以前､MMBasicで作成したAQM0802の初期化プログラムを元にKM-BASICのコードの書き換え､サブルーチンにしました。

REM AQM0802の初期化プログラム
LABEL ILCD
  DELAYMS 40
  GOSUB LCD, $38 : GOSUB LCD, $39
  GOSUB LCD, $14 : GOSUB LCD, $70
  GOSUB LCD, $56 : GOSUB LCD, $6C
  DELAYMS 200
  GOSUB LCD, $38 : GOSUB LCD, $0C
  GOSUB LCD, $01
  DELAYMS 2
RETURN

温度センサーデータの読み取りと変換

Raspberry Pi PicoはADCを内蔵しているのでアナログ温度センサーを接続すればディジタルに変換された値を取得できます。MachiKania type PではGP26からGP29までの4ピンがADC0からADC3として利用できます。 今回はGP27(ADC1)にアナログ温度センサーのLM61を接続しました。

入門MachiKaniaの33ページにtype PでADCを使う方法と例が示されているのでそれをそのまま使用しました。
最終的に液晶に表示するので文字列に変換しました。

REM LM61の出力値を読み取り､温度に換算
TP# = FLOAT#(ANALOG(14)) * 322 / 4000 - 60
TS$ = SPRINTF$("%3.2f",TP#)

液晶への表示

AQM0802の2行目に算出した温度を表示します。文字列出力サブルーチンWSTRに文字列を渡すと一文字ずつ取り出して表示します。
℃という文字が液晶では表示できないので°とCを組み合わせて表示しました。

GOSUB WSTR, TS$+CHR$($43)+CHR$($DF)
...
REM 文字列表示
LABEL WSTR
  VAR S
  S$ = ARGS$(1)
  FOR I = 0 TO LEN(S$)
    I2CWRITE A, $40, ASC(S$(I, 1))
  NEXT
RETURN

プログラム全体

LM61LCD.BAS

REM LM61の温度をAQM0802に表示する
A = $3E : REM AQM0820 I2C address
REM I2Cを開く
I2C 100 : REM 100kHz
GOSUB ILCD
GOSUB LCD, $01
REM 液晶の1行目にオンドと表示
GOSUB WSTR, CHR$($B5)+CHR$($DD)+CHR$($DE)＋CHR$($C4)

REM 測定と表示
DO
  GOSUB LCD, $C0
  TP# = FLOAT#(ANALOG(14)) * 322 / 4000 - 60
  TS$ = SPRINTF$("%3.2f",TP#)
  PRINT TS$
  GOSUB WSTR, TS$+CHR$($43)+CHR$($DF)
  DELAYMS 5000
LOOP

END

REM 液晶初期化ルーチン
LABEL ILCD
  DELAYMS 40
  GOSUB LCD, $38 : GOSUB LCD, $39
  GOSUB LCD, $14 : GOSUB LCD, $70
  GOSUB LCD, $56 : GOSUB LCD, $6C
  DELAYMS 200
  GOSUB LCD, $38 : GOSUB LCD, $0C
  GOSUB LCD, $01
  DELAYMS 2
RETURN

REM LCDへのコマンド送信
LABEL LCD
  VAR C
  C = ARGS(1)
  I2CWRITE A, $00, C
  DELAYMS 2
RETURN

REM 文字列出力
LABEL WSTR
  VAR S
  S$ = ARGS$(1)
  FOR I = 0 TO LEN(S$)
    I2CWRITE A, $40, ASC(S$(I, 1))
  NEXT
RETURN

プログラムを組み込み形式に変換

MachiKaniaはSDカードせずに実行するプログラムをUF2ファイルに組み込み起動時に実行するにはボードごとに配布されているファイル中のembedディレクトリにあるphpスクリプトのconvert_kb.phpやconvert.phpを使ってプログラムを組み込みます。自動実行するBASICのファイルの名前はMACHIKAP.BASにし､embedディレクトリの保存します。

次のように実行するとプログラムを組み込んだUF2ファイルresult.uf2が作成されます。
このUF2ファイルをRaspberry Pi PicoにBOOTSELボタンを押しながらUSBケーブルを挿入後にMacに表示されたドライブのドラッグ＆ドロップします。
UF2ファイルの書き込み完了後､プログラムが自動実行されます。

$ php convert.php
Investigating uf2 file...
MACHIKAP.BAS found: maximum length: 65536 bytes
CLASS001.BAS found: maximum length: 65536 bytes
CLASS002.BAS found: maximum length: 16384 bytes
CLASS003.BAS found: maximum length: 16384 bytes
CLASS004.BAS found: maximum length: 16384 bytes
CLASS005.BAS found: maximum length: 4096 bytes
CLASS006.BAS found: maximum length: 4096 bytes
CLASS007.BAS found: maximum length: 4096 bytes
CLASS008.BAS found: maximum length: 4096 bytes
CLASS009.BAS found: maximum length: 1024 bytes
CLASS00A.BAS found: maximum length: 1024 bytes
CLASS00B.BAS found: maximum length: 1024 bytes
CLASS00C.BAS found: maximum length: 1024 bytes
CLASS00D.BAS found: maximum length: 1024 bytes
CLASS00E.BAS found: maximum length: 1024 bytes
CLASS00F.BAS found: maximum length: 1024 bytes

Investigating BASIC files in current directory...
MACHIKAP.INI found: 4296 bytes (fits to 65536 bytes area; CLASS001)
MACHIKAP.BAS found: 1001 bytes (fits to 65536 bytes area; MACHIKAP)

done! result.uf2 was created.

実行結果

プログラムの実行結果を示します。

さいごに

組み込み形式にするとコンパイルエラーを修正するのに手間がかかりましたがうまく動作させられました。