2021年1月10日 (日)

M5Atomを開発ツールPlatformIOで使う(v2)(M5Atom/Arduino版)

2021/1/9

PlatformIO M5ATOM　v2

PlatformIO M5ATOM v2

概要

以下のM5Atomを開発ツールPlatformIOで使う(v2)(M5Atom/Arduino版)
本記事は「 M5Atomを開発ツールPlatformIOで使う(M5Atom/Arduino版) 」を見直して第２版としたものである。
(ホストPCとしてはubuntuを想定している)

ATOM Lite
ATOM Matrix

Peripherals Pin Map

Lite:

Func	GPIO
RGB Led(Neo)	G27
Btn	G39
IR	G12

Matrix:

Func	GPIO
Neo	G27
Btn	G39
IR	G12
CLK(MPU6886)	G21
SDA(MPU6886)	GP25

Grove Interface

GND	5V	G26	G32
GND	5V	SDA	SCL

PlatformIOのインストール


  python3 -m venv pio_env
  source pio_env/bin/activate

  pip3 install platformio

  インストール後も、本ツールを使用する場合
  同じディレクトリで以下を実行する：  
  source pio_env/bin/activate
  # 「source」は、「.」でも良い

準備

以下を実行して、udevのrulesを登録する：


  curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/platformio/platformio-core/master/scripts/99-platformio-udev.rules | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-platformio-udev.rules

  sudo udevadm control --reload-rules

  sudo usermod -a -G dialout $USER
  sudo usermod -a -G plugdev $USER

過去に設定してあったとしても、rulesが更新されている場合があるので、再設定したほうが良い。

テスト用プロジェクト sample を作成/実行する

# プロジェクト sample のディレクトリを作成する
  mkdir sample  
  cd sample
  # 以下を実行して必要なファイルを作成する
  pio init --board m5stick-c

  # platformをupdateする
  pio platform update

  nano platformio.ini
  以下にように編集する：


  ; PlatformIO Project Configuration File
  ;
  ;   Build options: build flags, source filter
  ;   Upload options: custom upload port, speed and extra flags
  ;   Library options: dependencies, extra library storages
  ;   Advanced options: extra scripting
  ;
  ; Please visit documentation for the other options and examples
  ; https://docs.platformio.org/page/projectconf.html

  [env:esp32dev]
  platform = espressif32
  board = m5stick-c
  framework = arduino
  monitor_speed = 115200
  lib_ldf_mode = deep+

  lib_deps =
      m5stack/M5Atom @ ^0.0.1
      fastled/FastLED @ ^3.4.0
      jorgen-vikinggod/FastLED GFX Library @ ^0.1.0

# テスト用のbutton.inoを作成する
  nano src/button.ino
  以下のように編集する：


  /****************************************************************
   * 
   * This Example is used to test button
   * 
   * Arduino tools Setting 
   * -board : M5StickC
   * -Upload Speed: 115200 / 750000 / 1500000
   * 
  ****************************************************************/

  #include "M5Atom.h"

  uint8_t DisBuff[2 + 5 * 5 * 3];

  void setBuff(uint8_t Rdata, uint8_t Gdata, uint8_t Bdata)
  {
      DisBuff[0] = 0x05;
      DisBuff[1] = 0x05;
      for (int i = 0; i < 25; i++)
      {
          DisBuff[2 + i * 3 + 0] = Rdata;
          DisBuff[2 + i * 3 + 1] = Gdata;
          DisBuff[2 + i * 3 + 2] = Bdata;
      }
  }

  void setup()
  {
      M5.begin(true, false, true);
      delay(10);
      setBuff(0xff, 0x00, 0x00);
      M5.dis.displaybuff(DisBuff);
  }

  uint8_t FSM = 0;

  void loop()
  {
      if (M5.Btn.wasPressed())
      {

          switch (FSM)
          {
          case 0:
              setBuff(0x40, 0x00, 0x00);
              break;
          case 1:
              setBuff(0x00, 0x40, 0x00);
              break;
          case 2:
              setBuff(0x00, 0x00, 0x40);
              break;
          case 3:
              setBuff(0x20, 0x20, 0x20);
              break;
          default:
              break;
          }
          M5.dis.displaybuff(DisBuff);

          FSM++;
          if (FSM >= 4)
          {
              FSM = 0;
          }
      }

      delay(50);
      M5.update();
  }

続き：


  # build
  pio run

  # ボードをホストPCに接続する
  # build&upload(flash)
  pio run -t upload
  # buildしないで書き込む場合は以下を実行する：
  pio run -t nobuild -t upload -v
  # -v は、詳細を表示するオプション

  # 以上で、基本的な操作としては完了となる

書き込み後、ボタンを押す度に、LEDの色が変化する。 (本スケッチは、Matrix/Lite兼用になっていて、Matrixの場合、5x5のLEDが同じ色で光る。Liteの場合、一つのLEDが光る)

これ以降、別のプログラムを動かすときは sampleのディレクトリをまるごとコピーして別のプロジェクトのディレクトリを作りそこにプログラム(.ino)を置く。

例：


  cp sample m5a_proj01
  cd m5a_proj01
  ...

MPU6886を利用するスケッチ#1(Matrix限定)

src/mpu6886_2.ino


  #include "M5Atom.h"
  #define SIG_MAX (4096)

  uint8_t DisBuff[2 + 5 * 5 * 3];
  int16_t adX,adY,adZ;

  void setBuffP(uint8_t posData, uint8_t Rdata, uint8_t Gdata, uint8_t Bdata)
  {
      DisBuff[2 + posData * 3 + 0] = Rdata;
      DisBuff[2 + posData * 3 + 1] = Gdata;
      DisBuff[2 + posData * 3 + 2] = Bdata;
  }
  void setBuff(uint8_t Rdata, uint8_t Gdata, uint8_t Bdata)
  {
      for (uint8_t i = 0; i < 25; i++)
          setBuffP(i, Rdata, Gdata, Bdata);
  }
  void shftBuff()
  {
      for (uint8_t i = 24; i > 0; i--)
      {
          for (uint8_t j = 0; j < 3; j++)
              DisBuff[2 + i * 3 + j] = DisBuff[2 + (i-1) * 3 + j];
      }
  }

  void setup()
  {
      DisBuff[0] = 0x05;
      DisBuff[1] = 0x05;
      M5.begin(false, true, true);
      delay(10);
      M5.IMU.Init();
      setBuff(0x20, 0x20, 0x20);
      M5.dis.displaybuff(DisBuff);
      //
      Serial.begin(115200);
  }

  void loop()
  {
      M5.update();
      if (M5.Btn.read()==0)
      {
          M5.IMU.getAccelAdc(&adX, &adY, &adZ);
          int r = min(max((int)map(adX,-SIG_MAX,SIG_MAX,0,255),0),255);
          int g = min(max((int)map(adY,-SIG_MAX,SIG_MAX,0,255),0),255);
          int b = min(max((int)map(adZ,-SIG_MAX,SIG_MAX,0,255),0),255);
          shftBuff();
          setBuffP(0,r,g,b);
          M5.dis.displaybuff(DisBuff);
          //
          Serial.printf("x,y,z: %d,%d,%d\r\n", adX, adY, adZ);

      }
      delay(20);
  }

書き込み実行し、M5Atomを傾けるとそれに応じて5x5のLEDの色が変化する。

MPU6886を利用するスケッチ#2(Matrix限定)

src/mpu6886_3.ino


  #include "M5Atom.h"

  float accX = 0, accY = 0, accZ = 0;
  float gyroX = 0, gyroY = 0, gyroZ = 0;
  float temp = 0;
  bool IMU6886Flag = false;

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

      if (M5.IMU.Init() != 0)
          IMU6886Flag = false;
      else
          IMU6886Flag = true;
  }

  void loop()
  {

      if (IMU6886Flag == true)
      {
          M5.IMU.getGyroData(&gyroX, &gyroY, &gyroZ);
          M5.IMU.getAccelData(&accX, &accY, &accZ);
          M5.IMU.getTempData(&temp);

          Serial.printf("%.2f,%.2f,%.2f o/s \r\n", gyroX, gyroY, gyroZ);
          Serial.printf("%.2f,%.2f,%.2f mg\r\n", accX * 1000, accY * 1000, accZ * 1000);
          Serial.printf("Temperature : %.2f C \r\n", temp);
      }
      delay(500);
      M5.update();
  }

スケッチ#3(Matrix限定)

src/Test_GFX.ino


  #include "M5Atom.h"
  #include <FastLED.h>
  #include <FastLED_GFX.h>

  // for M5Atom Matrix
  #define LED_PIN         27
  #define COLOR_ORDER     GRB
  #define CHIPSET         WS2811
  #define BRIGHTNESS      64

  #define CANVAS_WIDTH    5
  #define CANVAS_HEIGHT   5
  #define NUM_LEDS        (CANVAS_WIDTH * CANVAS_HEIGHT)

  GFXcanvas canvas(CANVAS_WIDTH, CANVAS_HEIGHT);

  void setup() {
    FastLED.addLeds<CHIPSET, LED_PIN, COLOR_ORDER>(canvas.getBuffer(), NUM_LEDS).setCorrection(TypicalSMD5050);
    FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
  }

  void loop() {
    EVERY_N_SECONDS(5) {
      canvas.fillScreen(CRGB::Red);
      canvas.drawLine(0, 0, CANVAS_WIDTH-1, CANVAS_HEIGHT-1, CRGB::White);
      canvas.drawCircle(2, 2, 2, CRGB(255,255,0));
      FastLED.show();
    }
  }

Adafruit_GFXのライブラリをLED_Matrix(5x5)に適用したデモ・スケッチであり、直線と円を描画している。

スケッチ#4(Matrix限定)

src/Test_DispBuff.ino


  #include "M5Atom.h"
  #include "hello_img.c"

  int ofs = 0;

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

  void loop() {
    M5.dis.displaybuff((uint8_t *) image_hello, ofs, 0);
    ofs--;
    ofs = (ofs == -1) ? image_hello[0] - 1 : ofs;
    delay(100);
  }

src/hello_img.c


  const unsigned char image_hello[977]=
  {
  /* width  065 */ 0x41,
  /* height 005 */ 0x05,
  /* Line   000 */ 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, // 
  /* Line   001 */ 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, // 
  /* Line   002 */ 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, // 
  /* Line   003 */ 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, // 
  /* Line   004 */ 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xff, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0xff,0xff,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00, // 
  };

M5.dis.displaybuffのデモ・スケッチでメッセージをLED_Matrixに表示する。

WiFi対応スケッチ

ESP32のWiFi対応スケッチと互換性があるので、以下をソースの先頭に入れると動作するようだ。


  #ifdef M5ATOM
  #include "M5Atom.h"
  #define ESP32
  #endif

したがって、以下のスケッチの先頭に上のコードを入れるとM5Atomでも動作するようになる：
・Wio-Terminal/ESP8622/ESP32ボードを共通のスケッチでWorld Time APIを使う(WorldTimeAPI編)
・Wio-Terminal/ESP8622/ESP32ボードを共通のスケッチで動かす(HTTP-ACCESS編)
・Wio-Terminal/ESP8622/ESP32ボードを共通のスケッチで動かす(NTP-CLIENT編)
・Wio-Terminal/ESP8622/ESP32ボードを共通のスケッチで動かす(REST-API2編)
・Wio-Terminal/ESP8622/ESP32ボードを共通のスケッチで動かす(OSC編)
・Wio-Terminal/ESP8622/ESP32ボードを共通のスケッチで動かす(MQTT編)

参考情報

Atom pixel tool
wget https://m5stack.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/resource/software/AtomPixTool.exe
windowsのプログラムだがlinuxのwineでも動作するようだ。
マトリックスのデザインを作成でき、それを保存すると、そのデータのC言語ソースができあがる

Display API Document:
https://github.com/m5stack/M5Atom

サンプル・スケッチ：
git clone https://github.com/m5stack/M5Atom.git
git clone https://github.com/hajimef/m5atom-matrix-samples.git
M5AtomをPlatformIOで動かす-ライブラリインストールから加速度取得まで

PlatformIO Core (CLI)

以上

2021年1月10日 (日) PlatformIO, Arduino, M5Atom | 固定リンク
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