2020年5月24日 (日)

Adafruit-Feather-M4-ExpressにCircuitPythonをインストールする

2020/5/24

Adafruit Feather M4 Express CircuitPython Install

Adafruit Feather M4 Express CircuitPython Installl

概要

以下のAdafruit-Feather-M4-ExpressにCircuitPythonをインストールする方法について記載する。
以降、Adafruit-Feather-M4-ExpressをFeatherM4とする。
(以下、ホストPCとしてはubuntuを想定している)

Adafruit Feather M4 Express

事前準備

(1)picocomのインストール


  sudo apt-get install picocom

bootloader mode

FeatherM4にfirmwareを書き込めるモードを「bootloader mode」といい、このモードでは、USBストレージとしてFEATHERBOOTが現れる。 GCM4に事前に、どんなプログラムが書かれていたかで、やり方が異なる。 arduinoのプログラムかCircuitPythonのプログラムが書き込まれている場合、resetをdouble-clickのように２度押すとこのモードに入りUSBストレージとしてFEATHERBOOTが現れる。その他の場合、resetを1度押すと、このモードに入る。

bootloader update

以下の手順でbootloaderをアップデートする：


  # download
  wget https://github.com/adafruit/uf2-samdx1/releases/download/v3.10.0/update-bootloader-feather_m4-v3.10.0.uf2

  # FeatherM4をホストPCにUSB接続して、リセットを２度押して、bootloader-modeに入る。
  # このモードに入ると、FEATHERBOOTのディレクトリが現れる。

  # ファイルをドラッグ＆ドロップするか、以下のコマンドを実行してファイルをコピーする
  cp update-bootloader-feather_m4-v3.10.0.uf2　/media/USER_NAME/FEATHERBOOT/

  # ファームウェアの書き込みが実行されて、完了後、FEATHERBOOTが現れるまで待つ

「USER_NAME」は実際の環境に合わせること。

CircuitPythonの書き込み

以下の手順でCircuitPythonを書き込む：


  wget https://downloads.circuitpython.org/bin/feather_m4_express/en_US/adafruit-circuitpython-feather_m4_express-en_US-5.3.0.uf2

  # ファイルをドラッグ＆ドロップするか、以下のコマンドを実行してファイルをコピーする
  cp adafruit-circuitpython-feather_m4_express-en_US-5.3.0.uf2　/media/USER_NAME/FEATHERBOOT/

  # ファームウェアの書き込みが実行されて、完了後、CIRCUITPYが現れるまで待つ

「USER_NAME」は実際の環境に合わせること。

REPL

次にpicocomを使ってREPLに入る。

以下、通信(REPL)例：


  $ picocom /dev/ttyACM0 -b115200

  Adafruit CircuitPython 5.3.0 on 2020-04-29; Adafruit Feather M4 Express with samd51j19

  >>> import os
  >>> os.uname()
  (sysname='samd51', nodename='samd51', release='5.3.0', version='5.3.0 on 2020-04-29', machine='Adafruit Feather M4 Express with samd51j19')
  >>> 

  >>> import gc
  >>> gc.collect()
  >>> gc.mem_free()
  158976
  >>> 

  >>> help('modules')
  __main__          busio             microcontroller   storage
  _os               collections       micropython       struct
  _pixelbuf         digitalio         neopixel_write    supervisor
  _time             displayio         network           sys
  analogio          errno             os                terminalio
  array             fontio            ps2io             time
  audiobusio        framebufferio     pulseio           touchio
  audiocore         frequencyio       random            ulab
  audioio           gamepad           re                usb_hid
  audiomixer        gc                rgbmatrix         usb_midi
  audiomp3          i2cslave          rotaryio          wiznet
  bitbangio         io                rtc
  board             json              samd
  builtins          math              socket
  Plus any modules on the filesystem
  >>>

mpy library install

以下の手順でmpyライブラリをインストールする：


  wget https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_Bundle/releases/download/20200522/adafruit-circuitpython-bundle-5.x-mpy-20200522.zip
  unzip adafruit-circuitpython-bundle-5.x-mpy-20200522.zip

  cd adafruit-circuitpython-bundle-5.x-mpy-20200522

  # ドラッグ＆ドロップか、以下を実行して、libの内容をCIRCUITPY/libにコピーする
  cp -r lib /media/USER_NAME/CIRCUITCPY/lib

  # 実際に使用するライブラリだけが必要になるが、容量に余裕があるので、全部コピーする
  # 将来、容量が不足した不要なライブラリを削除すること

「USER_NAME」は実際の環境に合わせること。

サンプル・プログラム

neopixel_test.py


  import time
  import board
  import neopixel

  # On CircuitPlayground Express, and boards with built in status NeoPixel -> board.NEOPIXEL
  # Otherwise choose an open pin connected to the Data In of the NeoPixel strip, i.e. board.D1
  #pixel_pin = board.NEOPIXEL
  pixel_pin = board.D4

  # The number of NeoPixels
  num_pixels = 64

  # The order of the pixel colors - RGB or GRB. Some NeoPixels have red and green reversed!
  # For RGBW NeoPixels, simply change the ORDER to RGBW or GRBW.
  ORDER = neopixel.GRB

  pixels = neopixel.NeoPixel(
      pixel_pin, num_pixels, brightness=0.2, auto_write=False, pixel_order=ORDER
  )


  def wheel(pos):
      # Input a value 0 to 255 to get a color value.
      # The colours are a transition r - g - b - back to r.
      if pos < 0 or pos > 255:
          r = g = b = 0
      elif pos < 85:
          r = int(pos * 3)
          g = int(255 - pos * 3)
          b = 0
      elif pos < 170:
          pos -= 85
          r = int(255 - pos * 3)
          g = 0
          b = int(pos * 3)
      else:
          pos -= 170
          r = 0
          g = int(pos * 3)
          b = int(255 - pos * 3)
      return (r, g, b) if ORDER in (neopixel.RGB, neopixel.GRB) else (r, g, b, 0)


  def rainbow_cycle(wait):
      for j in range(255):
          for i in range(num_pixels):
              pixel_index = (i * 256 // num_pixels) + j
              pixels[i] = wheel(pixel_index & 255)
          pixels.show()
          time.sleep(wait)


  while True:
      # Comment this line out if you have RGBW/GRBW NeoPixels
      pixels.fill((255, 0, 0))
      # Uncomment this line if you have RGBW/GRBW NeoPixels
      # pixels.fill((255, 0, 0, 0))
      pixels.show()
      time.sleep(1)

      # Comment this line out if you have RGBW/GRBW NeoPixels
      pixels.fill((0, 255, 0))
      # Uncomment this line if you have RGBW/GRBW NeoPixels
      # pixels.fill((0, 255, 0, 0))
      pixels.show()
      time.sleep(1)

      # Comment this line out if you have RGBW/GRBW NeoPixels
      pixels.fill((0, 0, 255))
      # Uncomment this line if you have RGBW/GRBW NeoPixels
      # pixels.fill((0, 0, 255, 0))
      pixels.show()
      time.sleep(1)

      rainbow_cycle(0.001)  # rainbow cycle with 1ms delay per step

neopixelのDINをD4に接続して「import neopixel_test」でプログラムを実行するとneopixelが色々な色で光る。
また、プログラムを以下のように変更するとボード上のneopixelが色を変えて光る。


  pixel_pin = board.NEOPIXEL
  ...
  num_pixels = 1

Performance Test

performanceCircuitPython.py


  # Peformace Test for CircuitPython
  from time import monotonic_ns
  def performanceTest():
      endTime = monotonic_ns() + 10000000000 # 10 sec
      count = 0
      while monotonic_ns() < endTime:
          count += 1
      print("Count: ", count)

  performanceTest()