RP2040搭載基板 AdafruitのItsy Bitsy RP2040 を試してみます。
Arduino環境で使用できる小型基板ではGPIOを多く引き出しています。
基本的な入出力と、通信(UART, I2C, SPI)を使ってみます。
紹介するもの
Itsy Bitsy RP2040
特徴
小型の基板ながら、多くのGPIOを使用することができる。
CPU | RP2040 ARM Cortex M0+ 133MHz |
接続 | Micro B Connector USB1.1 ホスト/デバイス両対応 |
Memory | SRAM 264KB フラッシュメモリ 8MB |
ロジックレベル | 3.3V |
GPIO | 20 (実際には使用できるピンはもっとありますが ピンヘッダとブレッドボード上で使用できるピンをカウントしています) |
PWM | 20 (8bit 0 ~ 255) |
ADC | 4 (10bit 0 ~ 1023) |
UART | 2 |
I2C | 2 |
SPI | 2 |
そのほか | リセットボタン WS2812 (GPIO17) |
その他のRP2040搭載基板の一覧
ピン配置
外観
400穴ブレッドボードでは、左右2列と3列使用することができます。
使ってみて
Raspberryp Pi Picoと比べると一回り小さいのですが、多くのGPIOピンが引き出されていています。
リセットボタンが使用できるので作業性が良いです。
メモリは8MB、潤沢に搭載しているので大きなスケッチやデータを格納することができます。
コンパクトで使いやすい基板ですが、少し割高と感じます。
同クラスでさらにピン数の多いPico Mini RP2040を使ってみました。
準備
基板の初期化
1.Itsy Bitsy RP2040 のBOOT SELボタンを押しながら、USBケーブルをパソコンに接続します。
2.パソコンの画面では、Itsy Bitsy RP2040 をストレージとして認識します。
3.UF2ファイルを以下のサイトからダウンロードします。
4.ダウンロードしたファイル[adafruit-circuitpython-raspberry_pi_pico-ja-7.3.0.uf2]※をストレージ認識したItsy Bitsy RP2040 にドラッグ&ドロップする。
以上の作業でItsy Bitsy RP2040 はCOM認識されます。
今回ダウンロードしたuf2ファイルは、保存しておいてください。
Itsy Bitsy RP2040 を初期化したいとき(今何のファームウエアが書かれているかわからなくなったとき)には、BOOTSELボタンを押しながら再起動することで、やり直しができます。
※2022/Jun 時点ではVersion 7.3.0
ライブラリ
ボードライブラリ
Arduino IDEのボードマネージャからItsy Bitsy RP2040用のライブラリのインストールとボードの選択をします。
追加のボードマネージャのURL | https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040_index.json |
検索 | RP2040 |
ボードライブラリ | Raspberry Pi RP2040 Boards(x.x.x)※ |
選択するボード | Raspberry Pi RP2040 Boards(x.x.x) > Adafruit ItsyBitsy RP2040 ※ Generic RP2040 も使用できますが、 CPU Speedを 133MHz以上に設定すると動作しません。 上記説明の基板の初期化を行って復帰します。 |
モジュールライブラリ
モジュールを使用しない場合インストールの必要はありません。
機能/モジュール | ライブラリ名 | 検索 | 確認時のバージョン |
---|---|---|---|
SSD1306 | Adafruit SSD1306 by Adafruit | SSD1306 | 2.5.1 |
ST7735 | Adafruit ST7735 and ST7789 Library by Adafruit | ST7735 | 1.9.3 |
関連 SSD1306 ST7735 | Adafruit GFX Library by Adafruit | GFX | 1.11.3 |
WS2812 | Adafruit NeoPixel Adafruit | NEOPIXEL | 1.10.5 |
基本スケッチ
タクトスイッチとLED点灯
説明
タクトボタンとLEDの組み合わせの動作をします。
タクトボタンはPULLDOWN設定します。(押下したらHIGH)
タクトボタンを読み取り、押下されるとLEDが点灯します。
ボタンが離されるとLEDは消灯します。
スケッチ
/**********************************************************************
【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】
Itsy Bitsy RP2040
【スケッチの説明】
プルダウンしたピンの状態がHighならLEDを点灯、LowならLEDを消灯させます。
【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Generic RP2040 または Adafruit ItsyBitsy RP2040
【準備】
GPIO0(LED)-> 保護抵抗(約200Ω) -> LED Anode, LED Cathode -> GND
3.3V -> タクトボタン -> GPIO28(INPUT)
ワイヤによる配線で行う場合は、保護抵抗の適値を求めて使用してください。
【バージョン情報】
2022/12/14 : 新規
**********************************************************************/
#define LED 0 //LED
#define BUTTON 28 //タクトスイッチ
void setup()
{
pinMode(LED, OUTPUT); //ピン出力設定
pinMode(BUTTON, INPUT_PULLDOWN); //プルダウンで入力
}
void loop()
{
int iStat = digitalRead(BUTTON);
digitalWrite(LED, iStat); //ボタンの状態をLEDに出力
}
結果
ボタンを押下することでLEDが点灯しました。
ボタンを離すとLEDは消灯しました。
PWM
説明
PWMを使ってLEDのフェード点灯(ゆっくり点灯させる)を行います。
スケッチ
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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】
ItsyBitsy RP2040
【スケッチの説明】
PWM出力でのフェード点灯(ゆっくり点灯)とフェード消灯(ゆっくり消灯)を行います。
【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Generic RP2040 または Adafruit ItsyBitsy RP2040
【準備】
GPIO0 - 保護抵抗(約200Ω) - LED Anode, LED Cathode - GND
抵抗値は使用するLEDにより適切な抵抗値を求めてください。
【バージョン情報】
2022/12/14 : 新規
**********************************************************************/
#define PWM 0 //PWM 出力は 25th pin
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);
}
}
結果
LEDがゆっくり点灯、ゆっくり消灯しました。
ADC
説明
ADCに入力された電圧を読み取りCOMに出力します。
電圧の入力にLOLIN32 Liteを使用します。
0~255(約3.3V) まで2msごとに1ずつ上昇し、255(約3.3V)~0までを2msごとに1ずつ下降する設定を繰り返します。
配線
Itsy Bitsy RP2040 | 配線 | LOLIN32 Lite |
---|---|---|
GPIO28(ADC) | 赤 | GPIO26(DAC) |
GND | 黒 | GND |
スケッチ
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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】
Itsy Bitsy RP2040
【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】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Adafruit ItsyBitsy RP2040
【準備】
Itsy Bitsy RP2040 <-> LOLIN32 Lite
GPIO28(ADC) <-> GPIO26(DAC)
GND <-> GND
【バージョン情報】
2022/12/18 : 新規
**********************************************************************/
#define ADC 28
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);
}
結果
入力した電圧を読み取った結果をグラフにしました。
電圧の変化は0V -> 3.3Vまでを約500msで上昇し、3.3V -> 0Vまで約500msで下降します。
ADC読み取り値は低値から高値まで直線でキレイな波形になっています。
オフセットもなくかなり正確に計測できています。
電圧と読み取り値の同期はできていませんが、参考程度に入力電圧を添付します。
UART
説明
UART0から読み取ったデータをUART1に送信します。
UART1から読み取ったデータをUART0に送信します。
配線
Itsy Bitsy RP2040 | 配線 | FT232RL(1) | 配線 | FT232RL(2) |
---|---|---|---|---|
GP28(UART0 TX) | 黄 | RX | ||
GP29(UART0 RX) | 緑 | TX | ||
GP24(UART1 TX) | 赤 | 赤 | RX | |
GP25(UART1 RX) | 青 | 青 | TX |
スケッチ
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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】
Adafruit Itsy Bitsy RP2040
【スケッチの説明】
UART0 と UART1の通信をします。
UART0から受信した内容をUART1へ送信します。
UART1から受信した内容をUART0へ送信します。
【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Adafruit ItsyBitsy RP2040
【準備】
UARTの送受信にFT232RLを使用します。
FT232RLはUART0用と、UART1用の2個使います。それぞれを(1), (2)と識別します。
Itsy Bitsy RP2040 <-> FT232RL(1)
GPIO28 (UART0 TX) <-> RX
GP1O29 (UART0 RX) <-> TX
Itsy Bitsy RP2040 <-> FT232RL(2)
GPIO24 (UART1 TX) <-> RX
GPIO25 (UART1 RX) <-> TX
【バージョン情報】
2022/12/18 : 新規
**********************************************************************/
void setup()
{
//Serial は USB(COM)を使ったシリアル通信用オブジェクト
//Serial1は UART0の通信オブジェクト
//Serial2は UART1の通信オブジェクト
Serial1.setTX(28); //UART0はSerial1オブジェクトを使用します。
Serial1.setRX(29); //デフォルトではTX = 0, RX = 1
Serial2.setTX(24);
Serial2.setRX(25);
Serial1.begin(115200); //SerialオブジェクトはUART0 (COM)
Serial2.begin(115200); //Serial1オブジェクトはUART1
}
void loop()
{
if(Serial2.available() != 0) //UART1にデータがあれば、読み取った内容をUART0に送信
{
Serial1.write(Serial2.read());
}
if(Serial1.available() != 0) //UART0にデータがあれば、読み取った内容をUART1に送信
{
Serial2.write(Serial1.read());
}
}
結果
結果はTeratermを2つ起動して確認します。
1つはUART0 用で、もう一つはUART1用です。
結果は省略します。
UART0用のTeratermに入力された文字は、UART1用のTeraterm画面に表示されます。
UART1用のTeratermに入力された文字は、UART0用のTeraterm画面に表示されます。
I2C(SSD1306)
説明
I2Cを使ってSSD1306(OLED 0.96inch)モニタのサンプルを動作させます。
Itsy Bitsy RP2040では、I2Cが2系統あります。
決められた中から任意のピンに信号を出力することができます。
本サンプルではピン設定の仕方と簡単な表示を行っています。
各I2C系統での設定可能なピンはサンプルを参照してください。
掲載以外の図形表示などのサンプルは以下のサンプルを参照してください。
ファイル(F) > スケッチ例 > Adafruit SSD1306 > ssd1306_128x64_i2c
配線
本サンプルはI2C0を使用します。
配線は以下の表のとおりです。
Itsy Bitsy RP2040 | 配線 | SSD1306(0.96inch) |
---|---|---|
3.3V | 赤 | VCC |
GND | 黒 | GND |
GPIO1(I2C0 SCL) | 青 | SCL |
GPIO0(I2C0 SDA) | 黄 | SDA |
スケッチ
/**********************************************************************
【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】
RP2040搭載基板で利用できます。
Itsy Bitsy RP2040
【スケッチの説明】
SSD1306 OLEDの制御をします。
I2Cは I2C0とI2C1のどちらのサンプルも掲載しますが、
I2C1側はコメントアウトしますので、状況に応じてコメントを外してください。
※コメント検索 [I2C1の場合]
【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico / RP2040 > Adafruit ItsyBitsy RP2040
【準備】
マイコン基板 <-> SSD1306
3V3 <-> VCC
GND <-> GND
GP0(I2C0 SDA) <-> SDA
GP1(I2C0 SCL) <-> SCL
I2C1の場合
3V3 <-> VCC
GND <-> GND
GP2(I2C1 SDA) <-> SDA
GP3(I2C1 SCL) <-> SCL
【バージョン情報】
2022/12/18 : 新規
**********************************************************************/
//Itsy Bitsy RP2040
//I2C0 SDA に設定可能なピン : 0, 4, 8, 12, 20, 24, 28
//I2C0 SCL に設定可能なピン : 1, 5, 9, 25, 29
//I2C1 SDA に設定可能なピン : 2, 6, 10, 14, 18, 26
//I2C1 SCL に設定可能なピン : 3, 7, 11, 19, 27
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define PIN0_SDA 0
#define PIN0_SCL 1
#define PIN1_SDA 2
#define PIN1_SCL 3
#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); //I2C0の場合
//Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire1, OLED_RESET); //I2C1の場合
void setup()
{
// //I2C0の場合
Wire.setSDA(PIN0_SDA);
Wire.setSCL(PIN0_SCL);
//I2C1の場合
// Wire1.setSDA(PIN1_SDA);
// Wire1.setSCL(PIN1_SCL);
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(0, 25);
display.print(F("Itsy Bitsy"));
display.setCursor(30, 45);
display.print(F("RP2040"));
display.display(); //バッファ転送(表示)
}
void loop()
{
}
結果
SSD1306のサンプルスケッチが動作しました。
SPI(ST7735)
説明
SPIを使ってST7735(LCD 1.8inch)モニタのサンプルを動作させます。
RP2040系ではSPIの出力は2系統あり、それぞれのSPI0出力ピンの範囲で変更ができます。
SPI1を使用する場合、#define SPI0 をコメントアウトする。
掲載以外の図形表示などのサンプルは以下のサンプルを参照してください。
ファイル(F) > スケッチ例 > Adafruit ST7735 and ST7789 Library > graphicstest
配線
本サンプルはSPI0を使用します。
配線は以下の表のとおりです。
ITSY BITSY RP2040 | 配線 | ST7735(1.8inch) |
---|---|---|
3.3V | 赤 | VCC |
3.3V | 赤 | LED |
GND | 黒 | GND |
GPIO1(SPI0 CS) | 黄 | CS |
GPIO6 | 青 | Reset |
GPIO7 | 橙 | AO(DC) |
GPIO19(SPI0 TX) | 緑 | SDA |
GPIO18(SPI0 SCK) | 紫 | SCK |
SPI1を使用する場合のサンプル配線です。
ITSY BITSY RP2040 | 配線 | ST7735(1.8inch) |
---|---|---|
3.3V | 赤 | VCC |
3.3V | 赤 | LED |
GND | 黒 | GND |
GPIO29(SPI0 CS) | 黄 | CS |
GPIO6 | 青 | Reset |
GPIO7 | 橙 | AO(DC) |
GPIO27(SPI0 TX) | 緑 | SDA |
GPIO26(SPI0 SCK) | 紫 | SCK |
スケッチ
/**********************************************************************
【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】
RP2040搭載基板で利用できます。
ITSY BITSY RP2040
【スケッチの説明】
ST7735 LCDの制御をします。
サンプルはでデフォルトピンを使用していますが、任意にSPI0系統に設定することができます。
SPI1を使用する場合、#define SPI0 をコメントアウトする
【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico / Adafruit ItsyBitsy RP2040
Adafruit ST7735 and ST7789 Library
Adafruit GFX Library
【準備】
マイコン基板 <-> ST7735
3V3 <-> VCC
GND <-> GND
GPIO1(SPI0 CS) <-> CS
GPIO6 <-> Reset
GPIO7 <-> AO
GPIO19(SPI0 MOSI) <-> SDA
GPIO18(SPI0 SCK) <-> SCK
SPI1の場合
3V3 <-> VCC
GND <-> GND
GPIO29(SPI1 CS) <-> CS
GPIO6 <-> Reset
GPIO7 <-> AO
GPIO27(SPI1 MOSI) <-> SDA
GPIO26(SPI1 SCK) <-> SCK
【バージョン情報】
2022/12/16 : 新規
**********************************************************************/
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_ST7735.h>
#include <SPI.h>
//SPI1を使用する場合、#define SPI0 をコメントアウトする
#define SPI0
//SPI0の場合
#ifdef SPI0
#define TFT_CS 1 // CS
#define TFT_RST 6 // Reset
#define TFT_DC 7 // DC
#define TFT_MOSI 19 // MOSI
#define TFT_SCK 18 // SCK
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(&SPI, TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
//SPI1の場合
#else
#define TFT_CS 29 // CS
#define TFT_RST 6 // Reset
#define TFT_DC 7 // DC
#define TFT_MOSI 27 // MOSI
#define TFT_SCK 26 // SCK
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(&SPI1, TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
#endif
void setup(void)
{
#ifdef SPI0
//SPI0の場合 デフォルトピン以外を使用する場合
// SPI.setTX(TFT_MOSI);
// SPI.setSCK(TFT_SCK);
#else
//SPI1の場合
SPI1.setTX(TFT_MOSI);
SPI1.setSCK(TFT_SCK);
#endif
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()
{
}
結果
ST7735のサンプルスケッチが動作しました。
特別なスケッチ
Neopixel(WS2812)
説明
1秒ごとに、LEDの色を変化させます。
赤->緑->黄->青->紫->水->白
データ線の初期化以外に、電源ピンをONにしてから使用します。
配線
基板実装WS2812を使用するので配線不要。
スケッチ
/**********************************************************************
【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】
Adafruit Itsy Bitsy RP2040
【スケッチの説明】
実装 W2812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】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Adafruit ItsyBitsy RP2040
Adafruit NeoPixel by Adafruit
【準備】
配線不要
【バージョン情報】
2022/12/18 : 新規
**********************************************************************/
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#define DIN_PIN 17 // NeoPixel の出力ピン番号はGP12
#define POWER_PIN 16
#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);
}
結果
Nexpixelが1秒毎に色の変化をしました。
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