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ARM

2017年11月19日 (日)

Arduino STM32で漢字表示

以前、Arduino用でやってみた「Arduino - TV出力(TVoutLibrary使用)で漢字表示」を
Arduino STM32でやってみました。

マイコンボードは、STM32F103C8T6搭載のBlack Pillボードを利用しています。
Blue Pillボードでも動きます)

自作フォントライブラリを利用しています。
  Arduino用漢字フォントライブラリ SPIフラッシュメモリ版
  https://github.com/Tamakichi/Arduino_exfonts


01

動いている様子



結線

02



スケッチ

//
// TTVOutでマルチフォント表示 by たま吉さん 2017/11/18
//  

#include <SPI.h>
#include <W25Q64.h>
#include <exfonts.h>
#include <TTVout.h>

TTVout TV;
exfonts ft;  // フォント管理オブジェクト

// 指定位置に1文字表示
void mputc(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t code) {
  byte buf[MAXFONTLEN]; 
  ft.getFontData(buf,code); // フォントデータの取得  
  TV.bitmap(x,y, buf ,0,ft.getWidth(), ft.getHeight());
}

// 指定位置に文字列表示
void mprint(uint16_t x, uint16_t y, char* str) {
  uint16_t wstr[1024];
  int16_t   len;
  
  len = exfonts::Utf8ToUtf16(wstr, str);  // UTF8からUTF16に変換する
  for (uint16_t i=0; i <len; i++) {
    mputc(x, y, wstr[i]);
    if (x + ft.getWidth()*2 < TV.hres()) {
      x += ft.getWidth();  
    } else {  
      x = 0;
      if (y+ft.getHeight()*2 < TV.vres()) {
        y+=ft.getHeight();
      } else {  
        break;
      }
    }
  }      
}

void setup () {
  static const char* text=
   "吾輩わがはいは猫である。名前はまだ無い。"
   "どこで生れたかとんと見当けんとうがつかぬ。何でも薄暗いじめじめした所でニャーニャー泣いていた事だけは記憶している。"
   "吾輩はここで始めて人間というものを見た。しかもあとで聞くとそれは書生という人間中で一番獰悪どうあくな種族であったそうだ。"
   "というのは時々我々を捕つかまえて煮にて食うという話である。しかしその当時は何という考もなかったから別段恐しいとも思わなかった。"
   "ただ彼の掌てのひらに載せられてスーと持ち上げられた時何だかフワフワした感じがあったばかりである。"
   "掌の上で少し落ちついて書生の顔を見たのがいわゆる人間というものの見始みはじめであろう。";
   
  TV.begin(SC_448x216,2); // 第2引数でSPI 1,2を指定(デフォルト 1))
  TV.adjust(2);           // 垂直同期信号補正(デフォルト 0)
  ft.init(PA4);           // フォント管理の初期化
      
  //7種類のフォントサイズで文字列表示
  while(1)
    for (uint8_t i =0 ; i <7; i++) {
      TV.fill(0);
      ft.setFontSize(i);
      mprint(0,0,(char*)text);
      delay(1000*3);
    }
}

void loop () {

}

Arduinoと比べると、SRAMが20kバイトあるため画面解像度448x216ドットを確保出来ました。 表示も速いです。

2017年11月17日 (金)

豊四季 Tiny BASIC for Arduino STM32のファームウェア書込み手順

豊四季 Tiny BASIC for Arduino STM32のファームウェア書込み手順を下記サイトにまとめました。

ブートローダ付きファームウェアのインストール手順

Photo

この手順では、Arduino環境無しにファームウェア(ブートローダ付きスケッチ)を
ボードに書き込むことでが来ます。

ただし、下記の写真のようにUSBシリアル変換モジュール(200円程度)が別途必要です。

1000

2017年11月16日 (木)

Visual Studio 2017 でArduinoを利用する

マイクロソフトの統合開発環境 「Visual Studio 2017 Community 2017」で
Arduino向けプログラムの開発が出来ると聞き、試してみました。

最近のVsual Studioは個人レベルの利用であれば、無償版の範囲でも
かなりの機能が利用できるようです。

プラグイン的な「Arduino IDE for Visual Studio」をインストールすると、
Arduinoのプラグイン的に利用していたArduino STM32もコンパイルと書き込みまで出来ました。

Vs

他に、Androidアプリ開発、マークダウンドキュメント対応と充実しています。
最近のマイクロソフトは個人開発・オープンソース開発者に優しくなった感があります^^

2017年11月15日 (水)

豊四季Tiny BASICでHC-SR04を使った距離計測

豊四季Tiny BASIC for Arduino STM32
超音波距離センサHC-SR04を使った距離計測を試してみました。

HC-SR04は、秋月電子でも販売されていますが、amazonで探すと、200円程度で入手出来るようです。

1000

プログラム

 1 'キョリケイソク
 10 CLS
 20 P1=PB8:P2=PB3:T=180
 30 K=(3315+T*6)/20
 40 GPIO P1,OUTPUT
 50 GPIO P2,INPUT_FL
 60 "loop"
 70 OUT P1,LOW
 80 OUT P1,HIGH
 90 OUT P1,LOW
 100 D=PULSEIN(P2,HIGH,200,1)
 110 ?DMP$(D/100*K,2)
 120 WAIT 300
 130 GOTO "loop" 

PUKSEIN()関数を使って、超音波が反射して帰ってくるパスル幅を調べ、
その時間から距離を求めています。
小数が使えないため、DMP$()という、指定位置に小数点を挿入する文字列関数で
見かけ上、小数表示しています。


接続
HC-SR04 Trig端子 :PB8(5Vトレラントピン)
HC-SR04 Echo端子 :PB3(5Vトレラントピン)
HC-SR04 GND端子 :GND
HC-SR04 VCC端子 :5V
HC-SR04は5V動作のため、Blue Pillボードの5V入力可能(5Vトレラント)ピンを利用します。

動作の様子

正確な計測値とは言えませんが、そこそこ目安となる数字はでていますね。

参考にしたサイト
【Arduino】超音波距離センサ(HC-SR04)の測定精度を向上(気温考慮)

こちらのサイトにもまとめました
超音波距離センサ(HC-SR04)を使った距離計測

2017年11月12日 (日)

シリアル接続 赤外線送受信モジュールの調査

Aliexpressでシリアル接続で利用出来る赤外線送受信モジュールを見つけ、入手しました。

Photo

製品はこんな感じです。

04

06

いつものAliexpressクオリティでマニュアルが無いので、
裏のシルク印刷「YS-IRTM」で情報を探すと ズバリの情報がありました。
  ・Arduino フォーラム Topic: Infrared interface
   https://forum.arduino.cc/index.php?topic=359707.0

上記の情報から、通販サイト「UCTronics Store」の商品情報のページに詳しい情報があります。
  ・Infrared Remote IR Decoder Encoding Transmitter & receiver Wireless Module NEC
  08

  このページにマニュアルのリンクがあります。
  http://www.uctronics.com/download/U3107_Infrared_decoding_module.zip

マニュアルは中国語ですが、使い方が分かりました。
(以下、使い方のメモ)

結線

05

シリアル(UART)はクロス接続です。電源は3.3Vでは動きません。5Vを供給します。
3.3Vマイコンを使う場合は、5Vトレラント対応を確認して利用します。
IchigoJamやSTM32(Blue Pillボード)のSerial1は、5Vトレラントなので直結出来ます。

シリアル通信条件
デフォルトでは、9600bpsで、8ビット長、パリティなし、ストップビット1、フロー制御無し

とりあえず、データの受信はこれで出来ます。
NECフォーマットなので、赤外線リモコンを押したときに、受信するデータは
次の3バイトとなります。
  [カスタマーコード上位] [カスタマーコード下位] [ボタンコード]

試しに、豊四季Tiny BASICを使って、受信してみます。

01

プログラムソース

10 CLS
20 SOPEN "9600"
30 D=SREAD()
40 IF D>=0 ?HEX$(D,2)
50 GOTO 30

プログラムは、シリアルをオープンして、データを受信したら16進数で表示します。

02

ボタンを押すと3バイト受信出来ました。
3バイトのうち、最初の2バイトがカスタマーコードで、どの赤外線リモコンから送信されたか識別できます。
3バイト目が押されるボタン毎に異なる値となります。

こういった実験は、単独稼働できるボードだとお手軽に出来ますね。
インタープリターでコンパイル不要なのも良いです。

モジュールには幾つかのコマンドが利用出来ます。
コマンドは次の5バイト構成となっています(16進コード)。

     [アドレス]  [コマンド] [引数1] [引数2] [引数3]

アドレス:送信先モジュールを指定するアドレス
    0xA1(デフォルトアドレス、変更可能)
    0xFA(ユニバーサルアドレス、変更不可)

コマンド: モジュールに対する指示
   0xF1  赤外線信号送信
           引数1~引数3に送信するデータを指定します。
              引数 1: カスタマーコード上位
              引数 2: カスタマーコード下位
              引数 3: データ(ボタン識別コード)

   0xF2  アドレスの変更
           引数1~引数3に送信するデータを指定します。
              引数 1: 新しいアドレス
              引数 2: 0x00
              引数 3: 0x00

   0xF3  シリアル通信速度の設定
           引数1~引数3に送信するデータを指定します。
              引数 1: 0x01~0x04(0x01:4800、0x02:9600、0x03:19200、0x04:57600bps)
              引数 2: 0x00
              引数 3: 0x00

ここで、アドレスとはモジュールを個体識別するコードのようです。
やろうと思えばシリアル通信でも1対多送信出来るので、同時に複数のモジュールを
接続してる場合にでも利用するのかもしれません。

上記のコマンドを送信し、正しく処理が行われた場合は、コマンドのコード1バイトが
応答として送られてきます。

  0xF1  送信に成功した
  0xF2  シリアルポートアドレスが正常に変更されました
  0xF3  ボーレートが正常に設定されました

応答が帰ってこない場合、エラーを意味します。

資料を読むと、アドレス、通信速度のリセット方法の説明があるので、
アドレス、通信速度の変更は保持さるっぽいです(試していません)。

モジュールをもう一つ使って送信も試してみました。

10

もう一方はUSB-シリアル変換にてパソコン(Windows 10)に接続しています。

09

Real Time Serial Captureというソフトを使って、データ送信コマンドとして
0xA1 0xF1 0x12 0x34 0x56 をモジュールに送信します。

相手側にて受信され、画面に 12、34、56が表示されました。
パソコン側は応答としてF1を受信しています。

2、3メートル離して送信を試してみましたが、問題なく送信出来ました。
NECフォーマットの都合上、一度に3バイトしか送れませんが、色々と使えそうです。


さて、このモジュール、回路図を見るとこのモジュールにはSTC11F02Eというマイコンが
使われているようです。STCは中国で良く使われているマイコンのようです。

ちょっと消費電力が気になり、測定してみると15mA(5V)でした。
まあこの程度なら利用には問題ないでしょう。

2017年11月 6日 (月)

TFT版 簡易画像ビューアー

豊四季Tiny BASIC for Arduino STM32 のTFT版で簡単な画像ビュアーを作成してみました。
SDカード内の24ビット ビットマップファイルを表示しています。

プログラムソース

 1 'BMPローダー
 10 CLS
 20 FOR I=1 TO 8
 30 DWBMP "cat/cat";I;".bmp",0,0
 40 WAIT 1000
 50 NEXT I
 60 GOTO 20

豊四季タイニーBASIC for Arduino STM32 V0.85β(17/10/28)

2017年11月 3日 (金)

micro:bitはじめました

micro:bitは、子供向けのスクラッチみたいなプログラム環境と思い込んで様子見だった
のですが、MicroPython、mbed、Arduinoも利用可能とうことを知り、入手しました。

02

まずは、ハードウェアスペック
MPU:Nordic nRF51822 ARM Cortex-M0 16MHz RAM 16kバイト Flash 256kバイト
BLE搭載、5x5ドットマトリックスLED、ユーザー利用可能ボタン 2個
加速度センサ、磁気センサ

これだけあれば、そこそこのサイズのプログラムが作成できます。

利用可能開発環境

下記は、公式サポートしている開発環境です。
ブラウザ(クラウド)で利用出来ます。
  ・Javascript(JavaScriptブロックエディターでスクラッチのようにプログラミング可能)
  ・MicroPython(Pythonエディターでプログラム開発)

次が本命の利用したい環境
  ・mbed(BBC micro:bit
  ・Arduoino

早速、Arduinoの開発環境を利用してみました。
開発環境の構築は、adafruit - Micro:bit with Arduinoを参考にしました。
BLE、加速度センサ、磁気センサ、5x5ドットマトリックスLED用ライブラリは、
上記解説サイトの内容に従って別途インストールしました。

試しに、豊四季Tiny BASICのターミナルスクリーン版を動かしてみました。

03

Arduino対応版は取りあえず、無修正で動きました。

01

開発環境周りのドキュメントを調べていくと、
micro:bit runtimeという解説を見つけました。
・micro:bit runtime https://lancaster-university.github.io/microbit-docs/

このサイトのconseptの解説に次の階層図があります。
(画像は、https://lancaster-university.github.io/microbit-docs/concepts/ より引用)

04

プログラム環境はmbedベースであることが分かります。
NordicのSDKがベースになっていて、その上にmbed、 runtimeが乗っています。

ランタイムはmicro:bit DALという名称のようです。
このmicro:bit DALは、mbedの他に、Yotta という環境で利用可能なようです。

Arduinoよりも、mbed、Yottaに手を出した方が良さそうです。

micro:bit DALにはmessageBusというイベント駆動をサポートしているようです。
かなり洗練されたデザイン(設計)がなされています。

 

#include "MicroBit.h"

MicroBit    uBit;

void onButtonA(MicroBitEvent e)
{
    if (e.value == MICROBIT_BUTTON_EVT_CLICK)
        uBit.display.scroll("CLICK");

    if (e.value == MICROBIT_BUTTON_EVT_DOWN)
        uBit.display.scroll("DOWN");
}

int main()
{
    uBit.init();
    uBit.messageBus.listen(MICROBIT_ID_BUTTON_A, MICROBIT_EVT_ANY, onButtonA);

    // We don't want to drop out of main!
    while(1)
        uBit.sleep(100);
}

2017年10月22日 (日)

次はSTM32ボードを積極的に使ていきたい(20) BKPの利用

このシリーズのパート20、今回はBKP(Backup register)の利用についてです。

Blue Pill(STM32F103C8T6)では、バックアップ・ドメイン領域と呼ばれる領域に、
ユーザーが自由に利用出来る20バイトのメモリがあります。

このメモリがBKP(Backup register)です。
このBKPは、ボード上のリセットボタンを押してもデータは消えません。
さらに、VBATにボタン電池等での電源バックアップがあれば、ボードの電源を落としても
データは保持されます。

具体的な使い方は次のようなスケッチとなります。
//
// stm32_BKP_exsample.ino (for Arduino STM32)
// BKP利用サンプルプログラム by たま吉さん
// バックアップドメインのメモリ10ワード(20バイト)を利用するデモです.
// バックアップドメインのメモリの性質
//  1)リセットしてもデータは保持される
//  2)さらにバッテリーバックアップ有りの場合、電源OFFでのデータが保持される
//  

#include <libmaple/bkp.h>

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial.isConnected())
    delay(100);
  bkp_init();   // BKPの初期化  
  Serial.println("[Menu] 1:Write 2:Read");
}

void loop() {
  uint8_t InputChar;
  if (Serial. available()) {
    switch(Serial.read()) {
    case '1':
      Serial.println("Write data.");
      bkp_enable_writes();    // 書込み可能にする
      for (uint16_t reg=1; reg <= BKP_NR_DATA_REGS; reg++) {
      bkp_write(reg, reg-1);  // データの書込み
      Serial.print("DR"); 
      Serial.print(reg,DEC);
      Serial.print("=");
      Serial.println(reg-1,DEC);
     }
     bkp_disable_writes();  // 書込み禁止にする    
     break;
    case '2':
      Serial.println("Read data.");
     for (uint16_t reg=1; reg <= BKP_NR_DATA_REGS; reg++) {
      Serial.print("DR");
      Serial.print(reg,DEC);
      Serial.print("=");
      Serial.println(bkp_read(reg),DEC); // データの読み込み
     }   
     break;
    }
  }
}

上記のスケッチはメニュー選択で、テストデータを書いたり読んだりしています。
書込み後、リセットボタンを押して再度スケッチを起動してデータを読むと
その内容が保持されていることが確認出来ます。

03

さらに電池によるバックアップをして、電源を切ってみてもデータが
保持されていることが確認できると思います。

01

ボタン電池を使ったバックアップ回路

02

保存出来るデータ量は少ないですが、
EEPROMエミュレーションライブラリを使うよりもお手軽です。
システム設定の保持やゲームのハイスコアの保持等に使えるでしょう。

BKPの利用方法の詳細については、下記にまとめました。
Backup register (BKP) suport (bkp.h) バックアップ・レジスタの利用



Arduino STM32 リファレンスマニュアル 日本語版

Arduino STM32に関するリファレンスマニュアル的なドキュメントが無いので
自分で作成することにしました^^;

作成中のドキュメント:
 ・Arduino STM32 リファレンス 日本語版
  ・Arduino STM32関連情報

現状では、Arduino STM32を使ってプログラムを作成する場合、
リファレンスマニュアルとしては、Arduino STM32のベースとなっている、
LeafLabs, LLCの「Maple Language Reference」を参照しつつ、Adsuino STM32のソースや
フォーラムの投稿を読んで追加・修正をくみ取って利用していました。
これは、かなり効率悪いです。そこで、
Maple Language Reference」をベースに、プログラム作成の過程で調べたことを、
追記し少しずつドキュメントをまとめることにしました。

「せっかくまとめるなら、何か新しいやり方・ツールを使ってみよう」
と思い、Scrapboxを使ってみました。

Scrapbox、なかなか使いやすいです。文章入力中に勝手に自動保存してくれるし、
リンクやプログラムコードの記述がやり易いです。

2017年9月20日 (水)

グラフィック描画まわりの実装に苦戦

ここ数日、手がけている豊四季Tiny BASIC for ArduinoのOLED(SSD1309)利用
グラフィックスクロール処理の実装ではまっていました。

画面の向き(縦横の変更)を変えることが出来て、各画面の向きに応じて
画面の任意矩形領域の上下左右1ドット単位スクロールを行うというコマンドの実装です。

いきなりコーディングしていたのですが、上手く動かず。
それで、机上で図やなりやらを書いて、変換式を求めて再度実装すると
期待通りの動きが出来ました。

やはり、コーディング => 実行 => 修正の繰り返しの試行錯誤で「何となく動いた」ではなく
ちぇんとロジックと方式を検討してからコードを書かないとだめですね。効率的にも..

Dscn7032

具体的な数値の変換例から、抽象的な数式を求めて一般化しました。

とりあえず、GSCROLLコマンドが実装出来ました。


デモ動画では全画面スクロールですが、画面上の任意の矩形領域のスクロールも可能です。
あまり用途の無いコマンドですが、まあいいでしょう^^

OLEDだと、スクロールしても残像もなくっ切り表示ですね。
手持ちのモノラルグラフィック液晶はもう、使いたくなくなります。


動画の動作確認のプログラムはつぎのような感じです。

10 'GSCROLL TEST
20 FOR R=0 TO 3
30 SCREEN 1,R
40 FOR D=0 TO 3
50 GOSUB "@DISP"
60 FOR I=1 TO 8
70 GSCROLL 0,0,GW-1,GH-1,D
80 WAIT 200
90 NEXT I
100 NEXT D
110 NEXT R
120 SCREEN 1
130 END
140 "@DISP"
150 CLS:GPRINT 10,10,"GSCROLL"
160 GPRINT 0,0,"A"
170 GPRINT GW-7,0,"B"
180 GPRINT 0,GH-9,"C"
190 GPRINT GW-7,GH-9,"D"
200 RETURN

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