Adafruitが提唱するCircuitPythonなるものをつかってマイコンのコーディングをしてみましたのでご報告いたします。

マイコン向けのPython環境であるMicroPythonをAdafruit社のマイコン用に派生させたのがCircuitPythonです。Pythonのように少ない記述で高い機能を実現できて、当然コンパイルの必要もなく書き込みも簡単にできました♪

CircuitPython対象マイコン

以下にサポートされているマイコンの一覧が記載されています。
　https://github.com/adafruit/circuitpython

ここではAdafruit ItsyBitsy M0 Express を使用しました。

Adafruit Itsy Bitsy M0 Express

マイコンセットアップ

CircuitPythonで生成したコードを書きこむための設定をします。マイコンボードをUSBでPCに接続します。接続時に新しいディスクとして”CIRCUITPY”と表示されていれば特に何もしなくでOKです。

“ITSYBOOT”(マイコンによって違う名前)などと表示される場合はCircuitPythonをインストールします。各ボードのインストーラは以下にあります。
　https://circuitpython.org/downloads

ここではAdafruit ItsyBitsy M0 Expressのインストーラをダウンロードします。
　https://circuitpython.org/board/itsybitsy_m0_express/

“DOWNLOAD.UF2 NOW”でインストーラであるUF2ファイルをダウンロードし、”ITSYBOOT”フォルダにドラッグします。以後は”CIRCUITPY”と表示されるようになり以上でCircuitPythonを使用するマイコン環境が整いました。

マイコンをつなげても何も表示されない場合はRESETボタンをダブルクリックしてLEDが緑色になるとPCにディスクとして表示されます。

動画プレーヤー

Media error: Format(s) not supported or source(s) not found

ファイルをダウンロード: https://homemadegarbage.com/wp/wp-content/uploads/2019/04/VID_20190402.mp4?_=1

00:00

ボリューム調節には上下矢印キーを使ってください。

エディタ

コーディングのエディタとしてMuを使用しました。以下でダウンロードしてインストールします。
　https://codewith.mu/en/download

Mu起動後モードはAdafruit CircutPythonを選択します。

マイコンを接続して”CIRCUITPY”として認識されていればMuからコード書き込みやシリアルコンソールでの表示を確認することが可能です。

コーディング

Muエディタで以下のLチカコードを書いてみます。

import board
import digitalio
import time
 
led = digitalio.DigitalInOut(board.D13)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
 
while True:
    led.value = True
    time.sleep(0.5)
    led.value = False
    time.sleep(0.5)

import board

import digitalio

import time

led = digitalio.DigitalInOut(board.D13)

led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:

led.value = True

time.sleep(0.5)

led.value = False

time.sleep(0.5)

コード記載後に”保存”クリックでmain.pyとして書き込みます。するとすぐに書き込まれ動作します。

簡単！

コードも記述少なくて楽ですね。さすがPython!

バーサライタやってみた

さっそくCircutPythonでバーサライタを試してみました。

構成

LED回転部への給電はワイヤレスチャージでおこない、フォトリフレクタセンサで回転検知します。

部品

マイコン Adafruit Itsy Bitsy M0 Express

Adafruit Itsy Bitsy M0 Express

　
フォトリフレクタ QTR-1A

QTR-1A フォトリフレクタ・モジュール (2個セット)

　
LEDテープ Dotstar

APA102 1m 144LEDs/m 非防水プログラマブルLEDストリップ dotstar同等品並行輸入品

　
ワイヤレスチャージモジュール

Seeedstudio_ワイヤレス充電モジュール - 5V / 1A

　
マブチモーター RS-540SH

マブチモーター RS-540SHモーター

　
単3電池×1 ケース

uxcell バッテリーケース　1×1.5V単三電池用　プラスチック、メタル　ブラック　ホルダーケース　2個入

　
単3電池×3 ケース

TotaLohan 電池ボックス単三電池x3本用蓋付き 4.5V電池ケース 2個セット

　
ミニスライドスイッチ

uxcell SPDTパネル取付　ミニスライドスイッチ　半田ラグ　SS12F48　On-On 2ポジション　10個
　
モーターシャフトカップリングジョイント

uxcell モーターシャフトカップリング　ブラス　ジョイント　RC飛行機用　3.17mm - 2mm

CircuitPythonコード

CircuitPython用のSPIやDotstar LED用のライブラリを予めダウンロードして”CIRCUITPY”のライブラリフォルダlibに保存します。

フォトリフレクタで1周する時間を測定して、1周を36分割して赤、緑、青、水色を表示します。

import board
import time
import adafruit_dotstar as dotstar
from digitalio import DigitalInOut, Direction

intR = DigitalInOut(board.D7)
intR.direction = Direction.INPUT

Div = 36

NUMPIXELS = 24

pixel = dotstar.DotStar(board.APA102_SCK, board.APA102_MOSI, 1)
pixel[0] = (0, 0, 0)

dots = dotstar.DotStar(board.SCK, board.MOSI, NUMPIXELS, brightness=1,
                       auto_write=False, pixel_order=dotstar.BGR,baudrate=30000000)


d = [bytearray(b'\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a'),
     bytearray(b'\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00'),
     bytearray(b'\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00'),
     bytearray(b'\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00')]

rotState = 0
oldTime = 0
numRot = 0
rotTime = 0

divState = 0
numDiv = 0

# MAIN LOOP
while True:
    if intR.value and rotState == 1:
        rotState = 0
    elif intR.value == 0 and rotState == 0:
        nowTime = time.monotonic()
        rotTime = nowTime - oldTime
        oldTime = nowTime
        print(rotTime)
        rotState = 1
        numRot += 1


    if divState == 1 and (time.monotonic() - oldTime) > (rotTime / Div * numDiv):
        divState = 0

    elif divState == 0 and (time.monotonic() - oldTime) < (rotTime / Div * (numDiv + 1)):
        divState = 1

        dots._buf[4:4+4*24] = d[numDiv % 4]
        dots.show()

        numDiv += 1
        if numDiv >= Div:
            numDiv = 0

import board

import time

import adafruit_dotstar as dotstar

from digitalio import DigitalInOut, Direction

intR = DigitalInOut(board.D7)

intR.direction = Direction.INPUT

Div = 36

NUMPIXELS = 24

pixel = dotstar.DotStar(board.APA102_SCK, board.APA102_MOSI, 1)

pixel[0] = (0, 0, 0)

dots = dotstar.DotStar(board.SCK, board.MOSI, NUMPIXELS, brightness=1,

auto_write=False, pixel_order=dotstar.BGR,baudrate=30000000)

d = [bytearray(b'\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a\xff\x00\x00\x0a'),

bytearray(b'\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00\xff\x00\x0a\x00'),

bytearray(b'\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00\xff\x0b\x00\x00'),

bytearray(b'\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00\xff\x0a\x0a\x00')]

rotState = 0

oldTime = 0

numRot = 0

rotTime = 0

divState = 0

numDiv = 0

# MAIN LOOP

while True:

if intR.value and rotState == 1:

rotState = 0

elif intR.value == 0 and rotState == 0:

nowTime = time.monotonic()

rotTime = nowTime - oldTime

oldTime = nowTime

print(rotTime)

rotState = 1

numRot += 1

if divState == 1 and (time.monotonic() - oldTime) > (rotTime / Div * numDiv):

divState = 0

elif divState == 0 and (time.monotonic() - oldTime) < (rotTime / Div * (numDiv + 1)):

divState = 1

dots._buf[4:4+4*24] = d[numDiv % 4]

dots.show()

numDiv += 1

if numDiv >= Div:

numDiv = 0

動作

#Adafruit ItsyBitsy M0 Expressマイコン #circuitPython でコーディング。SPI入力のLEDテープでバーサライタ。割り込みが実現できず現状36分割。。。circuitPythonは書き込み早くて便利だからどうにかしたい。#進捗牛歩 #環境変わるとゼロから #直感的にできない #調べながら pic.twitter.com/cDuu0xuq8z

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) 2019年3月24日

考察

結論から言いますとCircuitPythonはArduino IDEでのコーディングと比較すると処理は遅いです。ただコード記述は少なくて済みますし何より書き込みが非常に早くて簡単です。コンパイルないので当然ですが。

CircuitPythonでちょっと痛いのが割り込みをサポートしておりません。
　https://learn.adafruit.com/introducing-itsy-bitsy-m0/frequently-asked-questions

ちょっとバーサライタには適応は厳しいと感じましたが、通常使用時にはPythonでサクサク記述して素早く色々できそうです。

参考

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