ESP32-C3搭載、小型の開発基板M5Stamp C3 MATE / C3U MATEを使ってみる

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【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
M5Stamp C3 MATE　で利用できます。

【スケッチの説明】
基板上のユーザボタンの状態が押下状態(High)ならLEDを点灯、離した状態(Low)ならLEDを消灯させます。

【ライブラリ】
esp32 > ESPC3 Dev Module

【準備】
GPIO19  -> 保護抵抗(約200Ω) -> LED -> GND

保護抵抗は目安です。使用されるLEDの適値を求めてください。
ボタンは基板実装ボタン GPIO3を使用します。

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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//M5Stamp C3 MATE
//digitalWrite　に使用できるピン
// 19, 18, 9, 21, 0, 1, 10, 8, 7, 6, 5, 4
//※ GPIO20 は設定できるが、LOW状態でも電圧が出力される。

#define LED 19       //基板実装LED
#define BUTTON 3     //実装スイッチ

void setup()
{
  pinMode(LED, OUTPUT);               //ピン出力設定
  pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);      //プルアップで入力
}

void loop()
{
  int iStat = !digitalRead(BUTTON);   //プルアップなので、ボタン押下状態をHIGHにするため反転する
  digitalWrite(LED, iStat);           //ボタンの状態をLEDに出力
}

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【マイコン基板】
 M5Stamp C3 MATE で利用できます。

【スケッチの説明】
 PWMでLEDをゆっくり点灯しゆっくり消灯します。

【ライブラリ】
例 esp32 > ESPC3 Dev Module

【準備】
 GPIO19(DAC) - 保護抵抗(200Ω) - LED - GND

 保護抵抗(200Ω)は目安ですので、使用するLEDの適値求めてください

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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//M5Stamp C3 MATE
//analogWriteで設定できるピン (8bit 0 - 255)
// 19, 18, 9, 21, 0

#define PWM 19

void setup()
{
  pinMode(PWM , OUTPUT);
}

void loop()
{
  for(int i = 0; i < 256; i ++)
  {
    analogWrite(PWM, i);
    delay(2);
  }

  for(int i = 0; i < 256; i ++)
  {
    analogWrite(PWM, 255 - i);
    delay(2);
  }
}

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【マイコン基板】
 M5Stamp C3 MATE

【スケッチの説明】
入力された電圧を読み取ります。

【ライブラリ】
 esp32 > ESP32C3 Dev Module

【準備】
M5Stamp C3 MATE <-> 電圧ジェネレータ
GPIO0(ADC)      <-> 出力
GND             <-> GND

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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//M5Stamp C3 MATE で設定できる analogRead (12bit 0 ～ 4095)
// 0, 1, 5, 4 

#define ADC 0

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  pinMode(ADC, INPUT);
}

void loop()
{
  int iADC = 0;

  //外部から入力された電圧を読み取り、結果をCOMに出力します。
  iADC = analogRead(ADC);
  Serial.printf("(ADC) = %d\r\n", iADC);
  delay(2);
}

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【マイコン基板】
M5Stamp C3 MATE　で利用できます。

【スケッチの説明】
 COMから読み取った情報を UART1へ出力します。
 UART1から読み取った情報を COMへ出力します。
 
 M5Stamp C3 MATEにはUART1がないので、ソフトウエアuartで通信します。

【ライブラリ】
esp32 > ESP32C3 Dev Module

【準備】
 UARTの通信にFT232RLを使用します。

 M5Stamp C3 MATE(COM側) <-> FT232RL(UART1側)
 GPIO4(TX) <-> RX
 GPIO5(RX) <-> TX

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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#define PIN_TX 4
#define PIN_RX 5

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, PIN_RX, PIN_TX);      //Serial1 オブジェクトは　ピン指定で、
}

void loop()
{
  if(Serial1.available() != 0)          //UART1にデータがあれば、読み取った内容をUART0に送信
  {
      Serial.write(Serial1.read());
  }

  if(Serial.available() != 0)           //UART0にデータがあれば、読み取った内容をUART1に送信
  {
      Serial1.write(Serial.read());
  }
}

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【マイコン基板】
 M5Stamp C3 MATE で利用できます。

【スケッチの説明】
I2Cを使い、SSD1306 OLEDの制御をします。

【ライブラリ】
例 esp32 > ESP32C3Dev Module

【準備】

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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//M5Stamp C3 MATE  I2C SDA(8), SCL(9)

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128                //解像度 128 x 64 で使用します。
#define SCREEN_HEIGHT 64                //SCREEN_HEIGHTは 32 に設定することができます。

#define OLED_RESET     -1               //使用しないので　-1を設定する。
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C             //I2Cアドレスは 0x3C
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
                                        //表示制御にはAdafruit製 SSD1306を使用する。
                                        
void setup()
{
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS)) {
    for(;;);
  }

  display.clearDisplay();               //何か表示されている場合に備えて表示クリア

  display.setTextSize(2);               //フォントサイズは2(番目に小さい)
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);  //色指定はできないが必要
  display.setCursor(20, 5);            //テキストの表示開始位置
  display.print(F("TAMANEGI"));         //表示文字列
  display.setCursor(25, 25);
  display.print(F("M5STAMP"));
  display.setCursor(45, 45);
  display.print(F("MATE"));

  display.display();                    //バッファ転送（表示)
}

void loop()
{
}

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【マイコン基板】
M5Stamp C3 MATE 基板で動作します。

【スケッチの説明】
ST7735 LCDの表示制御します。
H/W SPIを使用するための方法についてサンプル記載します。

【ライブラリ】
例 esp32 > ESP32C3 Dev Module

【準備】
マイコン基板 <-> ST7735
3V3           <-> VCC
GND           <-> GND
GPIO7(CS)     <-> CS
GPIO8         <-> Reset
GPIO10        <-> AO
GPIO6(MOSI)   <-> SDA
GPIO4(SCK)    <-> SCK

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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#include <Adafruit_GFX.h> 
#include <Adafruit_ST7735.h>
#include <SPI.h>

#define TFT_CS          7  // CS
#define TFT_RST         8  // Reset 
#define TFT_DC          10 // DC
#define TFT_MOSI        6  // MOSI
#define TFT_SCK         4  // SCK

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

//S/W SPIはこちら。遅いが任意のピンを使用できる。
//Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_MOSI, TFT_SCK, TFT_RST);

void setup(void) 
{
  SPI.begin(TFT_SCK, -1, TFT_MOSI, TFT_CS);   //H/W SPIを使用する場合こちらでピン番号を指定する。
                                              //S/W SPIで使用する場合はコメントアウトする。
  

  tft.initR(INITR_BLACKTAB);                  //Init ST7735S初期化
  
  tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);               //背景の塗りつぶし

  //テキスト表示
  tft.setRotation(3);                         //画面回転
  tft.setTextSize(3);                         //サイズ

  tft.setCursor(0, 20);                      //カーソル位置                      
  tft.setTextColor(ST77XX_RED);              //赤
  tft.printf("TAMANEGI\n");

  tft.setTextColor(ST77XX_GREEN);            //緑
  tft.printf("TAMANEGI\n");

  tft.setTextColor(ST77XX_BLUE);             //青
  tft.printf("TAMANEGI\n");

  tft.setTextColor(ST77XX_YELLOW);           //黄
  tft.printf("TAMANEGI\n");
}

void loop()
{
}

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【マイコン基板】
M5Stamp C3 MATE で利用できます。

【スケッチの説明】
実装 WS2812を点灯させます。
1秒間隔で、赤->緑->黄->青->紫->水->白　の順で点灯させます。

【ライブラリ】
esp32 > ESP32C3 Dev Module
Adafruit NeoPixel by Adafruit

【準備】
配線不要

【バージョン情報】
2022/11/6 : 新規
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#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define DIN_PIN 2            // NeoPixel　の出力ピン番号はGP2
#define POWER_PIN 38
#define LED_COUNT 1           // LEDの連結数
#define WAIT_MS 1000          // 次の点灯までのウエイト
#define BRIGHTNESS 16        // 輝度(Max 255)
Adafruit_NeoPixel pixels(LED_COUNT, DIN_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup()
{
  pinMode(POWER_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(POWER_PIN, HIGH);

  pixels.begin();             //NeoPixel制御開始
}

void loop()
{
  pixels.clear();
  
  //pixels.Color(Red, Green, Blue)で、パレット情報を作成する。
  //赤点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, 0, 0));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //緑点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, BRIGHTNESS, 0));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //赤　＋　緑　で　黄点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, BRIGHTNESS, 0));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //青点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, 0, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //赤　＋　青　で　紫点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, 0, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //緑　＋　青　で　水点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, BRIGHTNESS, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //赤　＋　緑　＋　青　で　白点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, BRIGHTNESS, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);
}

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【マイコン基板】
M5Stamp C3 MATE　で利用できます。

【スケッチの説明】
BLE UART通信します。

M5Stamp C3 MATEにはUSBケーブルからUSB-シリアル(COM)接続を行います。

COMから読み取ったデータをBLEクライアントに送信します。
BLEクライアントから読み取ったデータはCOMに送信します。

参考
ファイル > スケッチ例 > ESP32 BLE Arduino > BLE_uart
を送信、受信できるように修正しています。

【ライブラリ】
esp32 > ESPC3 Dev Module

【準備】
配線不要
BLEクライアントアプリが必要です。

【バージョン情報】
2022/11/29 : 新規
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#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLE2902.h>

#define BUFFER 64

BLEServer *pServer = NULL;
BLECharacteristic * pTxCharacteristic;
bool deviceConnected = false;
bool oldDeviceConnected = false;
uint8_t txValue[BUFFER] = "";

// See the following for generating UUIDs:
// https://www.uuidgenerator.net/

#define SERVICE_UUID           "6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E" // UART service UUID
#define CHARACTERISTIC_UUID_RX "6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E"
#define CHARACTERISTIC_UUID_TX "6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E"


class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {
    void onConnect(BLEServer* pServer) {
      deviceConnected = true;
    };

    void onDisconnect(BLEServer* pServer) {
      deviceConnected = false;
    }
};

class MyCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks {
    void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) {
      std::string rxValue = pCharacteristic->getValue();

      if (rxValue.length() > 0) {
        Serial.println("*********");
        Serial.print("Received Value: ");
        for (int i = 0; i < rxValue.length(); i++)
          Serial.print(rxValue[i]);

        Serial.println();
        Serial.println("*********");
      }
    }
};


void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // Create the BLE Device
  BLEDevice::init("BLE UART");

  // Create the BLE Server
  pServer = BLEDevice::createServer();
  pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());

  // Create the BLE Service
  BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);

  // Create a BLE Characteristic
  pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic(
										CHARACTERISTIC_UUID_TX,
										BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
									);
                      
  pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());

  BLECharacteristic * pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic(
											 CHARACTERISTIC_UUID_RX,
											BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE
										);

  pRxCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks());

  // Start the service
  pService->start();

  // Start advertising
  pServer->getAdvertising()->start();
  Serial.println("Waiting a client connection to notify...");
}

void loop() {

  //以下修正箇所　COMからデータを読み取り、BLEに送信
  if (deviceConnected == true)
  {
    if(Serial.available() != 0)
    {
      size_t bufSize = Serial.read(txValue, Serial.available());
      pTxCharacteristic->setValue(txValue, bufSize);
      pTxCharacteristic->notify();
    }

		delay(10); // bluetooth stack will go into congestion, if too many packets are sent
	}
  //ここまで

    // disconnecting
    if (!deviceConnected && oldDeviceConnected) {
        delay(500); // give the bluetooth stack the chance to get things ready
        pServer->startAdvertising(); // restart advertising
        Serial.println("start advertising");
        oldDeviceConnected = deviceConnected;
    }
    // connecting
    if (deviceConnected && !oldDeviceConnected) {
		// do stuff here on connecting
        oldDeviceConnected = deviceConnected;
    }
}