NodeMcu (4) ADS1115 & OLED

経緯

アナログ信号を取り込み、TinyWebDBへ送るプログラムを作る予定。サンプリングレートは秒に100回。

WeMos miniは使いやすいから愛用しているが、2月から、WeMos miniの開発中も頻繁にリブートしています。デバイストライバのバージョンを変えたり、OSを変えたりしても改善しない。結局原因がわからず、仕方なく開発中書き込み直前にUSBケーブル接続、書き込み終わったらすぐUSBケーブ抜く方法で運がよければリブート回避する状態が続て、悩んでいます。

DS1115プログラムを作るため、安定したNodeMcuできることならこちらで凌ぎ。

DS1115とは

DS1115 は、16-Bit ADC – 4 Channel with Programmable Gain Amplifier
特徴:広い電源電圧範囲:2.0V ~ 5.5V。低消費電流: 連続モード:150μA。
_ プログラマブルゲインアンプ内蔵。プログラミング可能なコンパレータ。
_ 4本のシングルエンド入力。2本の差動入力。I2Cインターフェイス。
_ 最小±256mVから電源電圧までの入力範囲に対応。

ライブラリーでは コマンド送信し 8msec 後に データーの読み込みを行う、サンプリングレートは秒に100回するため、Adafruit_ADS1X15/Adafruit_ADS1015.hのADS1115_CONVERSIONDELAYを8から9に変更する。

結線

普通のI2Cでつなぐだけ。

スケッチ

最初のプログラムは、アナログ読む度に表示してるが、表示できるのは秒に十回未満。そしてOLEDには、1秒間読み取れたデータの個数と、最新のアナログ値を表示すると変更して110回程度読み込みできるようになり。

ADS1115_CONVERSIONDELAYを8から9に変更して、表示の通り、秒に101回って、概ね要求に満たした。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>               // ADS1015,1115
Adafruit_ADS1115 ads(0x48);                 // 16-bit version
#include <Adafruit_GFX.h>                   // OLED
#include <Adafruit_SSD1306.h>           // OLED 
Adafruit_SSD1306 display(0);                // OLED Reset
 
void setup(void) {
  //Serial.begin(115200);
//  Wire.begin(4,5);                          // OLED:SDA,SCL
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC,0x3c); // I2C ADDRESS=3c
  display.clearDisplay();                   // Clear the buffer
  display.setTextSize(2);                   // font size 4
  display.setTextColor(WHITE);              //
  display.setCursor(0,0);                   //
  ads.setGain(GAIN_TWOTHIRDS);              // 2/3x gain +/-6.144V
  ads.begin();                              // 1 bit=0.1875mV
}
 
void loop(void) {
  int i=0;
  float v0;
  // // Count and Store data during 1,000 msec
  for(int time = millis(); millis()-time < 1000; i++) {
    v0 = (ads.readADC_SingleEnded(0) * 0.1875/1000); // A0 Read
  }
  display.clearDisplay(); 
  display.setCursor(0,0);
  display.print(i);
  display.setCursor(0,16);
  display.println(v0,3);
  display.display(); 
}

 

参考

  1. https://macsbug.wordpress.com/2016/02/04/i2c-adc-ads1115-in-esp8266/

ESP32 (3) analogRead

目的

12bit A/Dは複数内蔵するので、活用したい。

スケッチはArduino Unoと同じような記述でできる。ただし読み取り値は0〜1023ではなく0〜4096で、入力電圧の範囲は0〜3.3Vのようだ。

結線

 

スケッチ

const int voutPin = 2;
const int VOLT = 3.3; // 3.3Vを電源とした場合
const int ANALOG_MAX = 4096; // ESP32の場合

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

void loop() {
  // R1の電圧を取得
  int reading = analogRead(voutPin);

  // AD値をmVに変換
  float voltage = ((long)reading * VOLT * 1000) / ANALOG_MAX;

  Serial.print(voltage);
  Serial.println(" mV, ");
  
  delay(1000);
}

シリアルモニタを立ち上げると1秒ごとに読み取った値が表示。

結果

電池の電圧を測ると、概ねに正常範囲の値出るが、値は常に変化するので、どうして?

AnaRead.png

参考

  1. http://rikoubou.hatenablog.com/entry/2017/06/29/135819 — 【ESP32】analogReadする方法

ESP32 (2) SSD1306 & Clock

目的

SSD1306に時刻を表示するプログラム。

ESP8266と違って、SCL,SDAを探すも一苦労。

ハードウェア

「DOIT ESP32 DEVKIT V1」が幅が広いから、ブレッドボードは片側しか空いてない。結線は、片側で間にってよかった。

「ESPDUINO-32」の場合も動作する

ソフトウェア

参考1のそのまま

#include <WiFi.h>
#include <time.h>

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

// OLED Setting
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 32)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif

// WiFi Setting
#define WIFI_SSID   "uislab003"
#define WIFI_PASSWORD   "nihao12345"
#define JST     3600*9

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(100);
  Serial.print("\n\nReset:\n");

  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)
  // Clear the buffer.
  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(WHITE);

  // WiFi starting
  drawLog("WiFi connecting...");
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print('.');
    delay(500);
  }
  Serial.println();
  Serial.printf("Connected, IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  drawLog("WiFi connected!");

  // NTP start
  configTime( JST, 0, "ntp.nict.jp", "ntp.jst.mfeed.ad.jp");
  delay(1000);
}

void loop() {
  time_t t;
  struct tm *tm;
  static const char *wd[7] = {"Sun","Mon","Tue","Wed","Thr","Fri","Sat"};
  char rdate[30], rtime[30];

  t = time(NULL);
  tm = localtime(&t);

  Serial.printf(" %04d/%02d/%02d(%s) %02d:%02d:%02d\n",
        tm->tm_year+1900, tm->tm_mon+1, tm->tm_mday,
        wd[tm->tm_wday],
        tm->tm_hour, tm->tm_min, tm->tm_sec);
  sprintf(rdate, " %04d/%02d/%02d(%s)",
        tm->tm_year+1900, tm->tm_mon+1, tm->tm_mday, wd[tm->tm_wday]);
  sprintf(rtime, " %02d:%02d:%02d", 
        tm->tm_hour, tm->tm_min, tm->tm_sec);
  drawClock(rdate, rtime);      
  delay(1000 - millis()%1000);
}

void drawClock(const char* rdate, const char* rtime) {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);

  display.setTextSize(1);
  drawText(rdate);

  display.setCursor(0,13);

  display.setTextSize(2);
  drawText(rtime);

  display.display();
  delay(1);
}

void drawText(const char* text) {
  for (uint8_t i=0; i < strlen(text); i++) {
    display.write(text[i]);
  }    
}

void drawLog(const char* msg) {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);
  display.setTextSize(1);
  drawText(msg);

  display.display();
  delay(1);
}

 

参考

  1. https://qiita.com/nori-dev-akg/items/bbe269d1d1bf1826532a

ESP32 (1) Setup & Blink

 ESP32とは

ESP32は低コスト、低消費電力のSoCコントローラー。最大な特徴は何と言ってもWifiとBluetoothが内蔵していること。

対象デバイス

このシリーズに対象となるデバイス

「WeMos D1 R32」

Arduino Uno R3 コンパチブルタイプ。類似のボードで、ESPDUINO-32 というものがある。ARDUINO IDEはボード設定はボードマネージャーに用意されていた「ESP32 Dev Module」でストレートに使用。

「DOIT ESP32 DEVKIT V1」

このボードは、普通のブレッドボードでは、1列が空くのみ不便だ。2枚を併用、専用アダプタを利用など必要。またEN(RESET)/BOOTの操作にご注意ください。スケッチをアップロードする前にENボタンを押しっぱなしにしてARDUINO IDE の書き込みボタンを押す。”Connecting”メッセージが現れたら、押していたENボタンを離して、BOOTボタンを押しっぱなしにする。書き込みが始まったのを確認したら、BOOTボタンを離してください。

ボードマネージャーに用意されていた「DOIT ESP32 DEVKIT V1」を使用。

「NodeMcu-32S」

NodeMcu-32SはNodeMcuのサイズに合わせた、ESP32開発ボード。普通のブレッドボードでも、2列が空くので便利だ。

ボードマネージャーに用意されていた「NodeMcu-32S」を使用。

USB-UARTドライバのインストール

Silicon Labsの以下のURLからドライバをダウンロード
USB – UART ブリッジ VCP ドライバ|Silicon Labs
ドライバをインストールしたら、シリアルポート(Port): /dev/cu.SLAB_USBtoUART が現れる。

Board ManagerにESP32追加

つい最近(20180728), ESP32 用 Arduino 開発環境 Arduino core for ESP32 WiFi chip の初の安定版 1.0.0 がリリース。インストールする際に, コマンドラインで色々する必要はなく Arduino IDE のメニューからインストールできるようになる。

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

Lチカのプログラム

ESP32-DevKitC を USB ケーブルで PC と接続.

Arduino IDE のメニューから  Tools – Port – /dev/cu.SLAB_USBtoUART を選択(Mac OS Xの場合).

一番単純そうなサンプルスケッチを実行する. メニューから File – Examples – (Examples for ESP32 Dev Module) – ESP32 – ChipID – GetChipID を選択.

Lチカ用内蔵LEDがGPIO2にあるが、GPIO4に外付けLEDを繋いでやった。

プログラム

void setup() {
  pinMode(4, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(4, HIGH);
  delay(250);
  digitalWrite(4, LOW);
  delay(250);
}

 

 

参考

  1. https://qiita.com/Guwashi/items/1009faab2d3db24d80d5
  2. https://kokensha.xyz/iot/mac-esp32-and-arduino-led/

Setup Arduino IDE for Raspberry Pi

インストール

ホームディレクトリの ~/Appcations/arduinoにインストールします・

  1. ファイルマネージャを起動しホームディレクトリ(/home/[ユーザ名]配下に Applications フォルダを作ります。
  2. ブラウザを起動しhttps://arduino.cc/en/Main/SoftwareからArduino IDE Linux ARMをダウンロードします。
  3. ダウンロードしたファイル arduino-1.8.5-linuxarm.tar.xz を右クリックし
    Extract to を選択します。図1
  4. Extract files の Extract to 欄に /home/[ユーザ名]/Applicationsを入力し,
    Extractボタンをクリックします。図2
    図1 図2
  5. ターミナルを起動し次のように操作します。
    $ cd ~/Applications   ←カレントディレクトリ(作業ディレクトリ)をApplicationsに移動します
    $ ls                                 ←ファイル一覧を表示
    arduino-1.8.5
    $ ln -s arduino-1.8.5  arduino    ←シンボリックリンク arduino を作ります
    $ ls
    arduino atduino-1.8.5
    $ cd arduino        ←arduinoに移動します
    $ ls
    arduino          hardware    lib        revisions.txt  uninstall.sh
    arduino-builder  install.sh  libraries  tools
    examples         java        reference  tools-builder
    $ ./install.sh      ←インストールコマンド install.sh を実行します
    
    (警告が沢山表示されますが,無視します)
    
    done!               ←インストール終了
    $

バージョンアップ手順

例:arduino-1.8.5 –> arduino-1.8.6

  1. 前述「インストール手順」2〜4に倣って新バージョンをダウンロードし展開します。
  2. 次の操作でシンボリックリンクの張り替えと旧バージョンの削除を行います。
    $ ln -sf arduino-1.8.6  arduino 
    $ rm -rf arduino-1.8.5

参考

  1. Arduino IDEの動作環境設定ファイルやボードマネージャでインストールした追加ボードのファイル群は ~/.arduino15 フォルダに収容されています。
  2. Arduino IDE付属のサンプルスケッチは~/Aplications/arduino/exampleフォルダに収容されています。
  3. Arduino IDE付属のライブラリは~/Aplications/arduino/librariesフォルダに収容されています。
  4. 自分で作ったスケッチは~/Arduinoフォルダに収容されます。
  5. Arduino IDEのライブラリマネージャでインストールしたライブラリは~/Arduino/librariesフォルダに収容されています。

 

Setup Arduino IDE for Ubuntu

経緯

今までArduino IDEのMacbookまたはWindows版を利用している。ESP8266/WeMosに限って、よくクラッシュする。

同じシリアルCH340を使う、安価のUno、Nanoは普通に使えるので、シリアルドライバーではなく、WeMos、ESP8266に関する何か異変があると思う。

頻繁にクラッシュするから仕事進まないと困る。Ubuntuで安定するかを試すことに。

Arduino IDEのインストール

Linux 64 bits 版 Arduino IDE をダウンロード

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Arduino IDEのインストールする。ファイルの展開のみ

$ tar xvfJ arduino-1.6.7-linux64.tar.xz

CH340のドライバー(Linux)

今まで互換機を使ったことが無い方はWeMosのホームページからCH340のドライバーをインストールする必要がある。

$ sudo apt install make gcc libelf-dev

http://www.wch.cn/download/CH341SER_LINUX_ZIP.html

インストール

//compile
#make
//load ch34x chips driver
#make load
//unload ch34x chips driver
#make unload

しかし、コンバイルうまくできない。

ドライバー探す

ネットで探したら、下記の発見。

https://github.com/juliagoda/CH341SER

Gitでコードを取得する。

$ git clone https://github.com/juliagoda/CH341SER

「readme.txt」を参考にコンパイル。

$ cd CH341SER_LINUX
$ sudo make
$ sudo make load

検証

管理者権限でArduino IDE を起動。

$ sudo /opt/arduino-1.8.3/arduino

ツール>シリアルポートから、”/dev/ttyUSB0/”を選択。 ※環境によって変わる
ファイル>スケッチ例>01.Basic>Blinkを開く。
f:id:r17u:20170609073839p:plain

IDEより書き込み。端末に以下が表示され、ボード上のledが点滅したらok。

Setup Arduino IDE for Macbook

Arduino IDEのインストール

Arduino IDEがまたインストールしてないの場合、普通に、Arduino IDEのインストールする。

以下URLから、ArduinoのウェブサイトからIDEをダウンロードして、インストールする

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

シリアル通信ドライバ

利用する開発ボードにより、下記のどちらかインストールする必要がある。

CH340のドライバー(Mac)

UNO互換機を使っている方は、特に何も必要ないが、今まで互換機を使ったことが無い方はWeMosのホームページからCH340のドライバーをインストールする必要がある。

http://www.wch.cn/download/CH341SER_MAC_ZIP.html

接続するとマックがクラッシュ

WeMosを接続するとマックがクラッシュ問題に数ヶ月前から悩まされている。

「参考1」によると、下記のドライバが安定するらしい。

しかし、それはV1.1で、結果は安定しない。

  1. V 1.0 —
  2. V 1.1 — https://github.com/nodemcu/nodemcu-devkit/tree/master/Drivers
  3. V 1.4 — http://www.wch.cn/download/CH341SER_MAC_ZIP.html

 

CP2102のドライバー(Mac)

まずシリアル変換:CP2102のため、ドライバーのインストールが必要。

Silicon Labsの以下のURLから「Mac用」ドライバをダウンロード
USB – UART ブリッジ VCP ドライバ|Silicon Labs

ドライバをインストールしたら、シリアルポート(Port): /dev/cu.SLAB_USBtoUART が現れる。

参考

  1. https://macsbug.wordpress.com/2016/01/21/ch340g-usb-serial-module/

Setup Arduino IDE for Windows

Arduino IDEのインストール

Arduino IDEがまたインストールしてないの場合、普通に、Arduino IDEのインストールする。

以下URLから、ArduinoのウェブサイトからIDEをダウンロードして、インストールする

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

追加デバイスドライバ

UNO互換機、WeMos、「LoLin NodeMCU」 「Amica NodeMCU」を初めて利用する場合、追加デバイスドライバのインストールが必要。

CH340のドライバー(Windows)

UNO互換機を使っている方は、特に何も必要ないが、今まで互換機を使ったことが無い方はWeMosのホームページからCH340のドライバー(CH341SER_MAC.ZIP)をインストールする必要がある。

http://www.wch.cn/download/CH341SER_ZIP.html

コントロールパネルからデバイスマネージャーを開き、ほかのデバイス>不明なデバイスを右クリック、ハードウェアの更新をクリック。

「コンピュータを参照してドライバーソフトウェアを検索します」を選択。

ダウンロードしたファイルが入っているフォルダを指定し、次へをクリックするとドライバがインストールされる。

「コンピュータの管理」ー「デバイス・マネージャー」-「ポート」で、CH430 のシリアルポートが確認できれば完成。

 

CP2102のドライバー(Windows)

 

まずシリアル変換:CP2102のため、ドライバーのインストールが必要。

Silicon Labsの以下のURLから「Windows 7/8/8.1/10用」ドライバをダウンロード
USB – UART ブリッジ VCP ドライバ|Silicon Labs
ダウンロードしたZIP(CP210x_Windows_Drivers.zip)を展開し、CP210xVCPInstaller_x64.exeを実行し、ドライバインストールを開始する。

About Arduino

Arduino とは

Arduino(アルドゥイーノ[1])は、AVRマイコン入出力ポートを備えた基板、C++風のArduino言語とそれの統合開発環境から構成されるシステム。Arduino LLC および Arduino SRL が設計・製造を行い、登録商標を持っている。

純正の基板

安定して製品、値段は少々高額になり。

  • Arduino UNO
  • Arduino NANO
  • Arduino 101

互換基板

一部純正同じ名前、外観も類似のものがある。USBドライバインストール必要。値段は安い、WiFi内臓など機能が豊富。

  • Arduino UNO (CH340)
  • Arduino NANO(CH340)
  • ESP8266 ESP-WROOM-02
  • ESP8266 NodeMcu
  • ESP8266 Wemos