NeoPixel（WS2812B）の制御 その3

前回行った、ArduinoによるNeoPixel（WS2812B）の制御の続きです。
今回は8x8ドットマトリックスタイプのNeoPixelを使って簡単なメッセージ表示を行いました。



  接続
    Arduino：D11   -  NeoPixel：DIN
    Arduino：5V     -  NeoPixel：5V
    Arduino：GND  -  NeoPixel：GND

マトリックスタイプのNeoPixel、Aliexpressだと安価に入手できます。

amazonだと倍の金額。さすがにこの金額だと買う気がしないなぁ。

動いている様子

以前作成した美咲フォントをつかったライブラリを利用して簡単な日本語メッセージを
表示しています。Neopixelの制御は前回作成した関数を利用しています。

   ライブラリ
    ・Arduino用 美咲フォントライブラリ 教育漢字・内部フラッシュメモリ乗せ版
     https://github.com/Tamakichi/Arduino-misakiUTF16
 

スケッチ（更新 2020/1/15 ソース表示をココログバグ回避のため、gist埋め込みに変更しました)

意外とお手軽に実装出来ました。表示についてもチラつきや遅延もなく、スクロール表示
出来ています。

8x8だと流石に日本語表示は辛いですね。
16x16ドットくらいだともうちょっと面白い表示が出来るかもしれません。
機会があればチャレンジしてみます。

関連記事
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その4(2020.01.09)　 ・・・ 16x16マトリックスの制御 
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その3(2018.05.30)　 ・・・ 8x8マトリックスの制御（この記事です）
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その2(2018.05.22)   ・・・ SPIを使った制御
 NeoPixel（WS2812B）の制御(2018.05.20)            ・・・ GPIOを使った制御

梅澤無線電機さんの「電子倶楽部60」を購入してみました

電子工作関連のブログを色々と読みあさっていたところ、
梅澤無線電機さんの「電子倶楽部60」を発見、レトロな雰囲気につられてポッチってしまいました。

個人的な趣味として電子工作をやってますが、アナログ回路はあまり得意でなないので、
勉強しようと、教材を探していたんですよね。

梅澤電機株式会社 - 電子倶楽部60



関連情報
・電子倶楽部60

価格は税込みで1,058円ですが、送料に868円かかりました。

注文して２、３日で商品が到着しました。さっそく開封してみます。

到着した商品

外箱は手抜きのない立派な箱です。
これなら、子供さんへのプレゼントとしても使えそうです。

箱の裏

開封

箱の中はこんな感じで入ってます。

本体

値段の値段の割には、しっかりした作りです。
上面ボードの材質は、ボール紙ですが厚さが1ミリあり樹脂化粧していて丈夫そうです。
付属品として、ケーブル類とクリスタルイヤホン等が付いています。

バーアンテナ、ポリバルコン、トランジスター、ダイオードがあるので鉱石ラジオや
１・２石トランジスターラジオなんかも作れそう。

搭載しているパーツ類、個別に買った場合1058円じゃすまないとおもいますね。

テキスト類

３６ページの冊子がついています。意外としっかした内容のテキストです。

６０種類の実験回路が掲載されています。
色々と面白そうな実験が出来そうです。

裏はこんな感じです。電池ボックスがあります。
うらは若干チープ間がありますが、良しとしましょう^^

子供のころ、学研の電子ブロックを持っていたのですが、
あれって電子部品を直感的に結線出来ず、ブロックの配置に悩んでしまいました。
このワイヤー直結の方が楽ちんです。ブレッドボードとの併用もできますね。

ArduinoやIchigojam等のマイコンと組み合わせての利用にも良さそうです。
Lチカや音出し、リレーを使った実験等はこのボードを使って出来そうです。

NeoPixel（WS2812B）の制御 その2

前回行った、ArduinoによるNeoPixel（WS2812B）の制御の続きです。
前回の処理の一部をSPIを利用する方式に書き換えました。

SPIを使っているため、出力ピンはMOSIピン（D11）固定となりますが、
前回よりも安定したクロックでの出力となりました。

 

前回の信号生成の条件を考慮し、

SPIのクロックを8MHzとした場合、１クロック幅は0.125μ秒となります。
このクロック幅を元に利用して、

   T0H、T1L ： 0.375μ秒 （3クロック分）

   T0L、T1H ： 0.625μ秒 （5クロック分）

として利用します。値としては、「Data transfer time」の表の有効範囲から
少々ずれていますが、問題無いようです。

ちょうど0、１の送信とも8クロック分になりSPIの送信単位の8ビットにマッチします。

NeoPixelに１ビット送信するのに、SPIを利用して１バイト送れば良いことになります。
    0 ： 0b11100000
    1 ： 0b11111000

修正したスケッチ(2020/01/15 修正)

前回のスケッチでNeoPixelの初期化とデータ送信を行っている NeoInit() 、NeoUpdate()をSPIを利用する方式に修正しました。

SPIによるデータ送信は、関数呼び出しだと処理が間に合わないと判断し、
データレジスタSPDRに送信データをセットし、ステータスレジスタSPSRを参照して
送信完了待ちを行っています。

次回は8x8ドットマトリックスタイプのNeopixelを使ってもう少し複雑なことをやろうかと思います。

関連記事
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その4(2020.01.09)　 ・・・ 16x16マトリックスの制御 
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その3(2018.05.30)　 ・・・ 8x8マトリックスの制御
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その2(2018.05.22)   ・・・ SPIを使った制御（この記事です）
 NeoPixel（WS2812B）の制御(2018.05.20)            ・・・ GPIOを使った制御

参考にしたサイト
・Todotaniのはやり物Log - SPIの基本動作とArduinoでの使い方
・しなぷすのハード製作記 - 「SPI」の解説
・garretlab - Arduinoで遊ぶページ - SPI関連レジスタ
・Stupiddog - ArduinoでSPI通信を行う方法
・株式会社インデペンデンスシステムズ横浜 - Arduino UnoでSPI通信(その1)Arduino Uno2台で通信
・QEEWiki - SPI (Serial Peripheral Interface)

NeoPixel（WS2812B）の制御

Arduino UnoでNeoPixel（WS2812B）の制御をライブラリ無しで行ってみました。
まずは手持ちのリング形状16個LEDのタイプを制御してみました。

動いている様子

スケッチ（2018/05/30 修正)

制御を行うためのプロトコル自体は非常に簡単です。
１ポートからLOW or HIGHを指定したタイミングで出力するだけです。

リセット(RET)コード送信後、１つのLED（ピクセル）毎に24ビット分の0 or 1の送信、
複数のLEDの場合、24ビットxLED数分のデータを送信します。

リセット(RET)コードは、Treset(50μ秒）間 LOWを出力、
1ビット 0 を送信（0 code)は、T0H間HIGHを出力後、T0L間LOWを出力、
1ビット 1 を送信（1 code)は、T1H間HIGHを出力後、T1L間LOWを出力、
します。

だだし、このタイミングがシビアです。

作成したスケッチでは、

   T0H、T1L ： 0.375μ秒 （6クロック分）
   T0L、T1H ： 0.625μ秒 （10クロック分）

としました。

値としては、「Data transfer time」の表の有効範囲から少々ずれていますが、
問題無いようです。

Arduino Unoはシステムクロックが16MHzで動作しています。
１クロックは 1/16000000 = 0.0625μ秒 となります。

わずか、6～10クロックというシビアなタイミングで信号を出力する必要があります。
今回は6～10クロックの待ち時間の調整はインラインアセンブラ命令でNOPを入れて
調整しました。

  *NeoOutReg |= NeoBitOut;   // HIGHの出力
が6クロック

  *NeoOutReg &= NeoBitMask;  // LOWの出力
が3クロック

要していることを考慮しています。

時間待ち中は割り込みを禁止しています。
割り込みが入ると動作に外乱が入り、データが化けます。
また、デジタル出力をdigitaｌWire()で行うと処理が間に合いません。
そこで、出力レジスタに直接、値を書き込んでいます。

まあ、これだとシリアル通信等、他に何も出来ません。
そこで、次の対策としてSPIを使って何とかしようと思います。

関連記事
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その4(2020.01.09)　 ・・・ 16x16マトリックスの制御 
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その3(2018.05.30)　 ・・・ 8x8マトリックスの制御
 NeoPixel（WS2812B）の制御 その2(2018.05.22)   ・・・ SPIを使った制御
 NeoPixel（WS2812B）の制御(2018.05.20)            ・・・ GPIOを使った制御 （この記事です）

参考にしたサイト
・uratan - WS2812B の駆動タイミングの限界調査
・PICマイコンの小部屋 - 秋月でWS2812B買ってしまったので動かないかも知れないけれど作ってみた

ゲームボーイ（旧タイプ）のパーツ その２

前回からの続きです。
その後、ケースの他に液晶モジュールとそのカバーを追加注文し、部品が到着しました。
とりあえず、IchigoJamで稼働させてみる予定です。

到着したパーツ

追加注文したパーツ

・LCDモジュール
3.5インチ 4:3の画面だと選択枝がこれしかありませんでした。
Podofo 3.5" TFT LCD Display RGB LCD Display Module Kit

・LCD用のカバー
  プラスチックではなくガラス製です。
Glass For GameBoy Zero DMG-01 For Raspberry Pi Modify Glass Lens Protector



まずは、LCDディスプレイの動作チェック

LCD部とドライバーボードのセットです。NTSCビデオ入力で表示出来ます。
IchigoJamに接続して表示確認をしたところ、仕様では12V駆動ですが５Vで動作しました。
意外と視野角の広く、斜めからも良く見える液晶です。

液晶パネルはLQ035NC111という、比較的入手しやすいパーツです。

さっそく、今回の試みで一番重要なLCDの組み込みをやってみました。
傷防止のマスキングテープを付けて、段差のある部分をカットします。
パネルカバーが載せられるように、若干フチを残します。

マスキングテープで仮止めして、一旦組み立ててみます。

基板も装着

ふたを閉めて、表示の確認をします。
LCDモジュールからケーブルを引き出して電源供給とビデオ信号入力を行っています。

とりあえず、見栄えも良くいい感じに仕上がりました。
LCDカバーは購入して正解でした。

次に裏の電池ボックスからの電源供給をどうするか考えてみます。
Ichigojamを中にどう入れるかも検討します。

他にもコネクタ類（キーボード、シリアル通信、外部電源）も何とかしたいですね。

micro:bitで８ｘ８ドットNeopixelを使ったメッセージ表示

豊四季Tiny BASIC for micro:bit で ８ｘ８ドットNeopixelによるメッセージ表示を実装しみました。

８ｘ８ドットNeopixelは以前Aliexpressにて購入したものを使いました。

64個のNeopixelを駆動させるので、電源は電池から供給しています。

動いている様子

プログラムソース

10 'Neopixelで文字のスクロール表示
20 NPBEGIN 12,64
30 GOSUB "@CLSM"
40 S="こんにちは さいたま":N=RGB8(0,1,1) B=0:W=70:GOSUB "@MSG"
50 WAIT 500:NPCLS
60 S="これはＮｅｏＰｉｘｅｌによるメッセージ出力サンプルです"
70 N=RGB8(2,1,0):B=0:W=70:GOSUB "@MSG"
80 WAIT 500:GOTO 30
90 "@SCRL":'左スクロール
100 FOR Y0=0 TO 7
110 IF Y0&1 GOTO 170
120 FOR X0=6 TO 0 STEP -1
130 POKE MEM+Y0*8+X0+1,PEEK(MEM+Y0*8+X0)
140 NEXT X0
150 POKE MEM+Y0*8,0
160 GOTO 210
170 FOR X0=1 TO 7
180 POKE MEM+Y0*8+X0-1,PEEK(MEM+Y0*8+X0)
190 NEXT X0
200 POKE MEM+Y0*8+7,0
210 NEXT Y0
220 RETURN
230 "@INSC":'１文字分挿入スクロール
240 A=WADR(C)
250 FOR X1=0 TO 7
260 GOSUB "@SCRL"
270 FOR Y1=0 TO 7
280 IF PEEK(A+Y1)&($80>>X1) N0=N ELSE N0=B
290 IF Y1&1 POKE MEM+Y1*8+7,N0 ELSE POKE MEM+Y1*8,N0
300 NEXT Y1
310 NPPUT 0,MEM,64,1,1
320 WAIT W
330 NEXT X1
340 RETURN
350 "@MSG":'メッセージのスクロール表示
360 FOR I2=1 TO WLEN(S)
370 C=WASC(S,I2)
380 GOSUB "@INSC"
390 NEXT I2
400 RETURN
410 "@CLSM":'表示のクリア
420 FOR I3=0 TO 63:POKE MEM+I3,0:NEXT I3
430 NPPUT 0,MEM,64,1,1
440 RETURN

表示するメッセージは日本語に対応しています。
フォントは美咲フォントを利用しています。

８ｘ８のピクセルは次のような順番で並んでいるため、、文字の表示やスクロール処理が
ちょっと面倒です。奇数行・偶数行でピクセル点灯の処理が異なります。

プログラムでは20行から80行で指定したメッセージを表示しています。
20行のNPBEGIN 12,64 は制御するピンとして12ピン、ピクセル数として64を指定、
30行のGOSUB "@CLSM" は表示用バッファの消去
40行、60行は次の変数にメッセージ等を設定し、GOSUB "@MSG"にてメッセージを
表示しています。

  変数
    S： メッセージ文字列
    N： 表示する文字色（RGB8関数で各R・G・Bの値を指定）
    Ｂ： 表示する文字の背景色（ここでは0：黒を指定）
    W： スクロール速度

50行、80行は消去及び時間待ちを行っています。
サブルーチンについては、説明を省略します。

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.08に更新しました

豊四季Tiny BASIC for micro:bit をV0.08に更新しました。

公開サイト

  https://github.com/Tamakichi/ttbasic_microbit

V0.07からの変更点

・シリアル通信をI/Oピン経由で行うUARTコマンドの追加
・キャラクタで直線・矩形・塗りつぶし四角を描画するCLINEコマンドの追加
・プログラム保存領域の増量（８本 ⇒ 16本）
・リファレンスマニュアルの見直し（問題点修正・追記）

今回の修正で、任意のピンにシリアル通信用のTxD、RxDを割り当ててシリアル通信を
行うことが出来るようになりました。

次の写真はUART 12,13,"921600"を実行して12ピンにRxD、13ピンにTxDを割り付けています。

USB-シリアル変換モジュールが対応していれば、921600bpsの高速通信が利用出来ます。
ついでに今回追加したCLINEコマンドを使って矩形描画を行っています。

ゲームボーイ（旧タイプ）のパーツ

ゲームボーイ（旧タイプ）のパーツがAliexpressやeBeyで出回っています。

古いゲームの傷ついたハウジング（外側ケース）やボタンを交換したりってニーズが
海外ではあるようです。

Pi Zeroとの記載があり、中にラズパイ Zeroを入れて利用する用途もあるようです。
私も「Arduinoや何かに使えるのでは？」と思い、幾つかパーツを注文しました。

私は、ゲームボーイ自体で遊んだことがなく、本物の使い勝手が分かりません。
そこで、中古を探して入手しました。
初代ゲームボーイ（DMG-01） 、amazonで3,290円でした。

状態はかなり良いです。
ゲームボーイは初めて手にしましたが、かなり頑丈な作りです。

ゲームは近くのHardOffで入手しました。

テトリス 200円、それ以外は40円でした。

テトリス、久々にやりました。液晶の表示も良好です。
問題無くプレイできました。
う～ん。面白い、操作性も抜群です。ハマってしまいました。

残念ながら、ハイスコアの保存で出来ないようです。
ゲームカーリッジ内のバッテリーバックアップが動作していないようです。

カートリッジは特殊なねじで開けることが出来ません。
このタイプのドライバーをamazonで見つけ注文しました。

ゲームボーイ本体は調査のため解体して、基板の寸法等を調べる予定です。

2018/05/10 追記

工具が到着したので、早速ゲームカートリッジを分解してみました。



以前ダイソーで購入したドライバーに嵌めて利用できました。

テトリスを分解しみると、バックアップ電池はありませんでした。
ググってみると、どうやらテトリスはハイスコアを保持する機能は無いようです。
残念。

とりあえず、遊戯王も分解してみました。
こちらには、バックアップ電池がありました。
ICが４つも搭載。グラフィック等を多用するためか、容量の大きいROMが搭載されているようです。