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KeyeStudio 328 WiFi Plus
2025.04.08

YouTube でも紹介しています。画像をクリックすると再生できます。


今回は、KeyeStudio 328 WiFi Plus マイコンボードを使ってみました。
このUNO互換ボードは ATmega328 を搭載し、通信機能を補完するために ESP8266 を実装しています。
Keyestudio 328 WIFI PLUS
KS5013 Keyestudio 328 WIFI PLUS
1. Introduction — keyestudio WiKi documentation

Arduino UNO R4

Arduino UNO に通信機能を持たせたボードに R4 がありますが、ESP32S3のファームウェアの書き換えには詳しい知識が必要になります。



このボードには8つのDIPスイッチがあり、手動で物理的に配線を切り替えることができます。 これによりUSBシリアルの接続先を変更させて、ATmega328 と ESP8266 各々を単独でビルドすることができます。 また、スイッチ切替により、UNO側とESP8266側のシリアルポートを接続させることもできます。


Logo of the board as the positive direction, pin attributes from left to right.
CH-P0 → CH-PD ?


Taking Keyestudio LOGO as a reference, toggle the switch to the left(ON) and right(OFF).



Working Voltage USB/5V
DC/6-9V (Esp8266/3.3V;ATmega328P/5V)
Current Maximum output 3.3V/800mA、5V/800mA
Maximum Power 4W
ATmega328P
Digital I/O Pin 14pin (6 for PWM output)
Serial: D0(RX), D1(TX)
PWM: D3 D5 D6 D9 D10 D11
External:D2(Interrupt0) and D3(Interrupt1)
SPI:D10(SS), D11(MOSI), D12(MISO), D13(SCK)
IIC:A4(SDA), A5(SCL)
Analog Input Pin 8pin (A4,A5 as regular I2C)
DC of each I/O Pin 20mA
flash 32KB, 0.5KB used for bootloader)
SRAM 2KB(ATmega328P)
EEPROM 1KB(ATmega328P)
Clock Speed 16MHZ
Esp8266
Digital I/O Pin 9 on-board pins
PWM Digital I/O PWM: IO4, IO12, IO14, IO15
DC of each I/O Pin 20mA
flash 2Mb
SRAM 50kb
Clock Speed 26MHZ
Radio Frequency 2.4GHZ Receiver and Transmitter
Wifi ESP8266EX supports TCP/IP protocol and 802.11 b/g/n WLAN MAC protocol.
Supports Basic Service Set (BSS) STA and SoftAP operation under Distributed Control Function (DCF).
Enables optimization of active hours by minimizing host interaction for power management.

●ソースコード
それでは、提供されているサンプルコードを試してみましょう。

KS5013 Keyestudio 328 WIFI PLUS Main Control Board

●Arduino UNO Burn Test Program:
まずは、UNO側ATmega328プログラムのビルドおよびアップロードです。
DIPスイッチの上から5番目と6番目をオンにします。 ここのMCU表記がATmega328を指しています。 これでUSBシリアルにUNO側が接続されます。

ソースコードのビルドには、PlatformIOを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO

328.ino
#include "MemoryFree.h"
#include <EEPROM.h>

/*     Schematic of toggle switch
  ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
  ▏  GND-GPIO0  |8|  ○  ●  ▏
  ▏  GND-GPIO0  |7|  ○  ●  ▏
  ▏   USB-ESP   |6|  ○  ●  ▏
  ▏   USB-ESP   |5|  ○  ●  ▏
  ▏   USB-MCU   |4|  ●  ○  ▏
  ▏   USB-MCU   |3|  ●  ○  ▏
  ▏   MCU-WIFI  |2|  ○  ●  ▏
  ▏   MCU-WIFI  |1|  ○  ●  ▏
  ▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔

  Test program: open the serial port and input a, b, and c in turn
  
*/
#define FIRST_PIN 0   // First pin
#define LAST_PIN 19   // Last pin
#define PIN_LED  13   // LED output

void PinTest1(byte pin)
{
  if(pin < 10) Serial.print("PIN:  ");
  else Serial.print("PIN: ");
  Serial.print(pin);
  pinMode(pin, OUTPUT);
  digitalWrite(pin, 0);
  Serial.print("    LOW: ");
  if(!digitalRead(pin)) Serial.print("OK  ");
  else Serial.print("FAIL");
  digitalWrite(pin, 1);
  Serial.print("  HIGH: ");
  if(digitalRead(pin)) Serial.print("OK  "); 
  else Serial.print("FAIL");
  pinMode(pin, INPUT);
  Serial.print("  PULL UP: ");
  if(digitalRead(pin)) Serial.print("OK  ");
  else Serial.print("FAIL");
  digitalWrite(pin, 0);
}

void PinTest2(byte pin)
{
  Serial.print("     ");
  pinMode(pin, OUTPUT);
  digitalWrite(pin, 1);
  delay(5);
  if(!digitalRead(pin))Serial.println("SHORT");
  else Serial.println("OK");
  pinMode(pin, INPUT); 
  digitalWrite(pin, 0);

}

void EEPROMTest() {

        }

void displayHelp() {
  Serial.println(F("\nArduino hardware test"));
  Serial.println(F("\ta = Blink test"));
  Serial.println(F("\tb = EEPROM test"));
  Serial.println(F("\tc = Pins test"));
  Serial.println(F("\t? = Help page"));
  Serial.println();
}
 
void setup() {
  Serial.begin(115200); 
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }
  displayHelp();
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    switch (Serial.read()) {
      case 'a': // LED测试
        Serial.print(F("\nBlink test:"));
        Serial.print(F("\n\tStart blinking - please check the board led\n\t"));
        for(byte i = 1; i <= 5; i++) {
          digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
          delay(500);
          Serial.print(".");
          digitalWrite(PIN_LED, LOW);
          delay(500);
          Serial.print(F("."));
        }
        Serial.print("\n\tStop blinking\n");
        Serial.println();
        displayHelp();
      break;
      case 'b':
        Serial.print(F("\nEEPROM test:\n"));
        Serial.print("\tSRAM free size: ");
        Serial.print(freeMemory());
        Serial.print(F(" bytes\n"));
        Serial.print("\tEEPROM size: ");
        Serial.print(EEPROM.length());
        Serial.print(F(" bytes\n"));
        Serial.println();
        displayHelp();
      break;
      case 'c': // 引脚短路测试
        Serial.print(F("\nTest of short circuit on GND or VCC and between pins:\n"));
        for(byte i = FIRST_PIN; i <= LAST_PIN; i++) {
          for(byte j = FIRST_PIN; j <= LAST_PIN; j++) {
            pinMode(j, INPUT);
            digitalWrite(j, 0);
          }
          Serial.print(F("\t"));
          PinTest1(i);
          for(byte j = FIRST_PIN; j <= LAST_PIN; j++) {
            pinMode(j, OUTPUT);
            digitalWrite(j, 0);
          }
          PinTest2(i);
        }
        for(byte j = FIRST_PIN; j <= LAST_PIN; j++) {
          pinMode(j, INPUT);
          digitalWrite(j, 0);
        }
        displayHelp();
      break;
      case '?':
        displayHelp();
      break;
      default:
        Serial.println();
      break;
    }
  }
}

ビルドしてアップロードします
$ pio init -b uno
$ pio run -t upload

続いてシリアルモニターを起動します
$ pio device list
/dev/ttyUSB0
------------
Hardware ID: USB VID:PID=1A86:7523 LOCATION=1-1.2
Description: USB Serial

/dev/ttyAMA0
------------
Hardware ID: 3f201000.serial
Description: ttyAMA0

$ pio device monitor -p /dev/ttyUSB0 -b 115200
Arduino hardware test
        a = Blink test
        b = EEPROM test
        c = Pins test
        ? = Help page
キーボードから'a'と打ち込むと13番ピンに接続されている赤色LEDが点滅します。

'b' を押すと
EEPROM test:
        SRAM free size: 1730 bytes
        EEPROM size: 1024 bytes
'c' を押すと
Test of short circuit on GND or VCC and between pins:
        PIN:  0    LOW: FAIL  HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  1    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: FAIL     OK
        PIN:  2    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  3    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  4    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  5    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  6    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  7    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  8    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN:  9    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 10    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 11    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 12    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 13    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: FAIL     OK
        PIN: 14    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 15    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 16    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 17    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 18    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
        PIN: 19    LOW: OK    HIGH: OK    PULL UP: OK       OK
●ESP8266 Burn Test Program:
つぎにESP8266側プログラムのビルドおよびアップロードです

上4つのDIPピンをオンにします。
注意: esp8266 をプログラミングする前に、スイッチを GND-GPIO0 で切り替える必要があります。 プログラミング後にスイッチをオフにすると、通常の IO ポートとして使用することもできます。

esp8266.ino
このプログラムはWEBサーバとして起動し、WEBページからの入力情報をATmega328側のプログラムに渡しています。
サンプルコードを変更して、固定IP{192,168,11,64}、STAモードにしています。
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>

/*     Schematic of toggle switch
  ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
  ▏  GND-GPIO0  |8|  ●  ○  ▏
  ▏  GND-GPIO0  |7|  ●  ○  ▏
  ▏   USB-ESP   |6|  ●  ○  ▏
  ▏   USB-ESP   |5|  ●  ○  ▏
  ▏   USB-MCU   |4|  ○  ●  ▏
  ▏   USB-MCU   |3|  ○  ●  ▏
  ▏   MCU-WIFI  |2|  ○  ●  ▏
  ▏   MCU-WIFI  |1|  ○  ●  ▏
  ▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔
  Test description:
  After the wifi connection is successful, open the IP address of 8266 in any browser,
  Click the [ON] [OFF] switch of LED state to control the LED lights on the board.
*/

#define SECRET_SSID       "xxxxxxxxxxxx"
#define SECRET_PASS       "xxxxxxxxxxxxx"
const uint8_t PRIMARY_DNS[4] = {192,168,11,1};
const uint8_t GATEWAY[4]     = {192,168,11,1};
const uint8_t SUBNETMASK[4]  = {255,255,255,0};
const uint8_t LOCAL_IP[4]    = {192,168,11,64};

ESP8266WebServer server(80);
MDNSResponder mdns;
     
String webPage = "";
     
int led_pin = 14;
     
void setup(void){
     
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
  digitalWrite(led_pin, LOW);

  // WEBPAGE DESCRIPTION
  webPage += "<h1>ESP8266 Web Server</h1>";
  webPage += "<p>Chip ID: ";
  webPage += ESP.getFlashChipId();
  webPage += "</p>";
  webPage += "<p>Core Version: ";
  webPage += ESP.getCoreVersion();
  webPage += "</p>";
  webPage += "<p>Chip Real Size: ";
  webPage += ESP.getFlashChipRealSize()/1024;
  webPage += " Kbit</p>";
  webPage += "<p>Chip Size: ";
  webPage += ESP.getFlashChipSize()/1024;
  webPage += " Kbit</p>";
  webPage += "<p>Chip Flash Speed: ";
  webPage += ESP.getFlashChipSpeed()/1000000;
  webPage += " MHz</p>";
  webPage += "<p>Chip Work Speed: ";
  webPage += ESP.getCpuFreqMHz();
  webPage += " MHz</p>";
  webPage += "<p>Chip Mode: ";
  webPage += ESP.getFlashChipMode();
  webPage += "</p>";
  webPage += "<p>LED state <a href=\"LedON\"><button>ON</button></a> <a href=\"LedOFF\"><button>OFF</button></a></p>";

	if (!WiFi.config(LOCAL_IP, GATEWAY, SUBNETMASK, PRIMARY_DNS)) while(1);

	// WiFi CONFIGURATION
	WiFi.mode(WIFI_STA);
	WiFi.begin(SECRET_SSID, SECRET_PASS); // Connect to WPA/WPA2 network

	while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
  }

  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }

  Serial.println("WIFI TEST");

  // MCU INFORMATION
  Serial.println("");
  Serial.println("ESP8266 board info:");
  Serial.print("\tChip ID: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipId());
  Serial.print("\tCore Version: ");
  Serial.println(ESP.getCoreVersion());
  Serial.print("\tChip Real Size: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipRealSize());
  Serial.print("\tChip Flash Size: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipSize());
  Serial.print("\tChip Flash Speed: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipSpeed());
  Serial.print("\tChip Speed: ");
  Serial.println(ESP.getCpuFreqMHz());
  Serial.print("\tChip Mode: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipMode());
  Serial.print("\tSketch Size: ");
  Serial.println(ESP.getSketchSize());
  Serial.print("\tSketch Free Space: ");
  Serial.println(ESP.getFreeSketchSpace());

  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to ");
  Serial.println(SECRET_SSID);
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  if (mdns.begin("esp8266", WiFi.localIP())) {
    Serial.println("MDNS responder started");
  }
     
  server.on("/", [](){
    server.send(200, "text/html", webPage);
  });
  
  server.on("/LedON", [](){
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(led_pin, HIGH);
    Serial.println("[ON]");
    delay(1000);
  });
  
  server.on("/LedOFF", [](){
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(led_pin, LOW);
    Serial.println("[OFF]");
    delay(1000);
  });
  
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
  
}
     
void loop(void){
  server.handleClient();
}

$ pio init -b esp_wroom_02
$ pio run -t upload

テスト
プログラムを実行するには、Raspberry Pi から USBケーブルを外して、DIPスイッチを変更します。
再度、USBケーブルを Raspberry Pi に接続します。

WEBブラウザを起動して、ソースコード内で指定したローカルIPアドレスを打ち込みます。

WEBページのLED state欄の [ON]ボタンを押すとESP8266の14番ピンに割り振られているオンボードLEDが点灯します。


しかし、この状態ではソースコードに記述されているSerial出力は未接続状態になっています。

●TEST_UNO-ESP Remote Control
ESP8266側からのシリアル出力を受取れるようにUNO側プログラムを書き換えます。

TEST_UNO-ESP.ino
#include "MemoryFree.h"
#include <EEPROM.h>

#define PIN_LED 13
String inString;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_LED, LOW);
}

void loop() {
  serialEvent3();
}

void serialEvent3() {
  while (Serial.available()) {
    char inChar = Serial.read();
    Serial.write(inChar);
    inString += inChar;
    if (inChar == ']') {
      if (inString.indexOf("[ON]")>0) {
        digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
      }
      else if (inString.indexOf("[OFF]")>0) {
        digitalWrite(PIN_LED, LOW);
      }
      else
      {
        Serial.println("Wrong command");
      }
      inString = "";
    }
  }
}

DIPスイッチを変更して、ソースコードをビルド、アップロードします。

$ pio run -t upload

DIPスイッチを変更して、UNOとESPをシリアル接続します。

ESP8266は3.3V、UNO側は5V系なので、シリアル接続の回路上でレベル変換が行われているはずです。


先程のWEBページのLED state [ON]ボタンを押すと、ESP側とUNO側両方のLEDがともに点灯します。


$ pio device monitor -p /dev/ttyUSB0 -b 115200

また、シリアルモニターにはUNOを介してESP8266側からシリアル出力された情報が表示されます。


サンプルプログラムではESP8266をWEBサーバーとして利用していましたが、TELNETやUDP通信用プログラムを書き込んで遠隔操作するのも面白いかもしれません。

【その他】
ESP WROOM02(ESP8266)のアナログ入力(TOUT)の使い方
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2023.08.01 Bluetoothサーマルプリンター
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2023.12.01 疑似コンソール(C言語編)
2023.12.16 昭和レトロ・温度湿度時刻計
2023.12.25 二酸化炭素濃度監視
2024.01.23 なんちゃってmicro:bit
2024.02.07 オリジナル micro:bit
2024.02.23 ESP32 OTA
2024.03.08 TELNETサーマルプリンター
2024.05.08 ESP32 PROGRAM SELECTOR
2024.05.23 統合開発環境とQwiic
2025.01.24 赤外線リモコン
2025.03.25 QRCode SCANNER
2025.04.08 Keyestudio 328 WiFi Plus
2025.08.23 NanoPi NEO3
2025.09.24 I2C接続microSDモジュール
2025.10.08 UNO 3.3V@8MHz

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