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Adafruit QT Py RP2040
2021.06.07


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、Adafruit QT Py RP2040 にCircuitPythonをインストール、SDカードから画像ファイルを読込んで、TFTディスプレイに表示します。


Raspberry Pi Pico では、SPI,I2C,UARTで使用できるピンが多すぎて、どれを選択してよいかわからないとお悩みの方、 Adafruit の QT Py RP2040 ではその心配はありません。 複雑なデバイス制御を除き、機能が刻印されているピンと数本のGPIOを使えば、大抵は事足りてしまいます。

RP2040 32-bit Cortex M0+ dual-core running at ~125 MHz @ 3.3V logic and power
264 KB RAM / 8 MB SPI FLASH
Built-in RGB NeoPixel LED
Plug-and-play STEMMA QT
3.3V regulator with 600mA peak output
※STEMMA QT は Qwiic 互換I2Cコネクタです。

■PinOut

Built-in RGB NeoPixel LED
13 GPIO pins (11 breakout pads and two QT pads):
・Four 12 bit ADCs (one more than Pico)
・Two I2C ports (one on the QT connector, one on the breakout pads)
・SPI and UART peripherals
・PWM outputs on every IO pin
・There are 6 GPIO in consecutive order for PIO compatibility

■開発環境


■CircuitPython のインストール

Download CircuitPython 6.3.0


$ mkdir ~/QTPyRP2040
$ cd QTPyRP2040
$ wget https://downloads.circuitpython.org/bin/adafruit_qtpy_rp2040/en_US
/adafruit-circuitpython-adafruit_qtpy_rp2040-en_US-6.3.0.uf2


QT Py のBOOTSELボタンを押しながら、ラズベリーパイにUSB接続します。

$ sudo fdisk -l
Disk /dev/sdb: 128 MiB, 134217728 bytes, 262144 sectors
Disk model: RP2
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x000b3195

Device     Boot Start    End Sectors  Size Id Type
/dev/sda1           1 262143  262143  128M  e W95 FAT16 (LBA)
$ sudo mount /dev/sda1 /mnt/target
$ cp *.uf2 /mnt/target
$ sudo umount /mnt/target
$ sudo fdisk -l
Disk /dev/sdb: 7 MiB, 7340544 bytes, 14337 sectors
Disk model: QT Py RP2040
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x00000000

Device     Boot Start   End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1           1 14336   14336   7M  1 FAT12
CircuitPython インストール後は、QT Pyがデバイスとして認識されます。 ファイル更新の際に、BOOTSELボタンを押してはいけません。
QT Py のSPI FLASH内には下記のようなファイル群が作成されています。
この中の、code.py を編集することでプログラムを実行します。

$ sudo mount /dev/sdb1 /mnt/target
$ ls -al /mnt/target
drwxr-xr-x 4 pi   pi   16384  1月  1  1970 .
drwxr-xr-x 4 root root  4096  2月  7 15:08 ..
-rw-r--r-- 1 pi   pi       0  1月  1  2020 .Trashes
drwxr-xr-x 2 pi   pi    1024  1月  1  2020 .fseventsd
-rw-r--r-- 1 pi   pi       0  1月  1  2020 .metadata_never_index
-rw-r--r-- 1 pi   pi      78  1月  1  2020 boot_out.txt
-rw-r--r-- 1 pi   pi      22  1月  1  2020 code.py
drwxr-xr-x 2 pi   pi    1024  1月  1  2020 lib
■Mu エディタのインストール

$ sudo apt-get install mu-editor

最初のMuエディタ起動時に、モードを設定します。ここでは「Adafruit CircuitPython」を選択します。

■QT Py RP2040 NeoPixel LEDを試す

NeoPixel LED を光らせるためには、下記のMicorPythonライブラリが必要になります。
* neopixel.mpy
* adafruit_pypixelbuf.mpy
Ref.Adafruit CircuitPython Module Install

GitHubから、Adafruit CircuitPythonのライブラリをダウンロードします。

$ wget https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_Bundle
/releases/download/20210601/adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20210601.zip

$ unzip adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20210601.zip
$ cd adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20210601
$ cd lib
$ sudo mount /dev/sda1 /mnt/target
$ cp neopixel.mpy /mnt/target/lib
$ cp adafruit_pypixelbuf.mpy /mnt/target/lib

LEDを光らせる程度のコードでしたら、マウントしたディレクトリ内にある code.py を直接編集したほうが早いかもしれません。
$ vi /mnt/target/code.py
import time
import board
import neopixel
led = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1)

def colorwheel(pos):
    # Input a value 0 to 255 to get a color value.
    # The colours are a transition r - g - b - back to r.
    if pos < 0 or pos > 255:
        return 0, 0, 0
    if pos < 85:
        return int(255 - pos * 3), int(pos * 3), 0
    if pos < 170:
        pos -= 85
        return 0, int(255 - pos * 3), int(pos * 3)
    pos -= 170
    return int(pos * 3), 0, int(255 - (pos * 3))


led.brightness = 0.3

i = 0
while True:
    i = (i + 1) % 256  # run from 0 to 255
    led.fill(colorwheel(i))
    time.sleep(0.01)
$ sudo umount /mnt/target

muエディタで編集する場合は、シリアルボタンを押して、シリアルウィンドウを開いておくと、構文エラーなどが表示されます。

保存ボタンを押して、code.py を上書きします。




■Adafruit 1.54" 240x240 TFT LCD Display with MicroSD - ST7789

ディスプレイとSDカード一体型のモジュールです。

下記のように配線しました。TC~BLはピンは任意です。
ST7789 - QT Py RP2040
Vin - 3.3V
GND - GND
SCK - SCK
MISO - MISO
MOSI - MOSI
TC - A0
RT - A1
DC - A2
CC - A3
BL - SDA
※BL(BackLight)がSDAと結線されていますが、このSDAはPWMピンとして使用できます。

■SDカードのファイル一覧取得

$ cd adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20210601
$ cd lib
$ sudo mount /dev/sda1 /mnt/target
$ cp adafruit_sdcard.mpy /mnt/target/lib
$ cp -r adafruit_bus_device /mnt/target/lib
$ sudo umount /mnt/target

$ vi code.py
import os

import adafruit_sdcard
import board
import busio
import digitalio
import storage

SD_CS = board.A3

# Connect to the card and mount the filesystem.
spi = busio.SPI(board.SCK, board.MOSI, board.MISO)
cs = digitalio.DigitalInOut(SD_CS)
sdcard = adafruit_sdcard.SDCard(spi, cs)
vfs = storage.VfsFat(sdcard)
storage.mount(vfs, "/sd")

def print_directory(path, tabs=0):
    for file in os.listdir(path):
        stats = os.stat(path + "/" + file)
        filesize = stats[6]
        isdir = stats[0] & 0x4000

        if filesize < 1000:
            sizestr = str(filesize) + " by"
        elif filesize < 1000000:
            sizestr = "%0.1f KB" % (filesize / 1000)
        else:
            sizestr = "%0.1f MB" % (filesize / 1000000)

        prettyprintname = ""
        for _ in range(tabs):
            prettyprintname += "   "
        prettyprintname += file
        if isdir:
            prettyprintname += "/"
        print('{0:<40} Size: {1:>10}'.format(prettyprintname, sizestr))

        # recursively print directory contents
        if isdir:
            print_directory(path + "/" + file, tabs + 1)


print("Files on filesystem:")
print("====================")
print_directory("/sd")

シリアルモニターにSDカード内のファイル一覧が表示されます。

■TGA画像の表示

SDカードから、TGA画像ファイルを読込み、TFTディスプレイに表示します。

$ cd adafruit-circuitpython-bundle-6.x-mpy-20210601
$ cd lib
$ sudo mount /dev/sda1 /mnt/target
$ cp -r adafruit_rgb_display /mnt/target/lib
$ cp adafruit_st7789.mpy /mnt/target/lib
$ sudo umount /mnt/target
import adafruit_sdcard
import storage
import busio
import digitalio
import board
import displayio
import pwmio
from adafruit_rgb_display import color565
from adafruit_rgb_display.st7789 import ST7789

displayio.release_displays()

sd_cs  = board.A3
tft_cs = board.A0
tft_dc = board.A2
tft_reset = board.A1
BAUDRATE = 24000000
spi_mosi = board.MOSI
spi_miso = board.MISO
spi_clk = board.SCK
spi = busio.SPI(spi_clk, spi_mosi,spi_miso)

cs = digitalio.DigitalInOut(sd_cs)
sdcard = adafruit_sdcard.SDCard(spi, cs)
vfs = storage.VfsFat(sdcard)
storage.mount(vfs, "/sd")

# Set up our pin as a PWM output at 500Hz
backlight = pwmio.PWMOut(board.SDA, frequency=500, duty_cycle=8192)

display = ST7789(
  spi,
  rotation=0,
  width=240,
  height=240,
  x_offset=0,
  y_offset=75,
  baudrate=BAUDRATE,
  cs=digitalio.DigitalInOut(tft_cs),
  dc=digitalio.DigitalInOut(tft_dc),
  rst=digitalio.DigitalInOut(tft_reset))

display.fill(0)

f=open('/sd/YoRHa2B.tga', 'rb')
f.read(18) # header
for y in range(240):
  for x in range(240):
    bgr = f.read(3)
    display.pixel(x,y,color565(bgr[2],bgr[1],bgr[0]))
f.close()

while True:
    pass
TGA画像ファイルは先頭18バイトがヘッダー情報、それに続いて1pixelにつき、BGR3バイトの色情報が続きます。 TGA形式では、色の並びはRGBではなく、BGRになっています。

【補足】バックライトが明るすぎたので、PWMで調整しています。
backlight = pwmio.PWMOut(board.SDA, frequency=500, duty_cycle=8192)



Adafruit QT Py RP2040 ではピンが少なすぎるという方には、Adafruit Feather RP2040 という製品もあります。


■参考文献
Pinouts
PIN REFERENCE: Adafruit QT Py RP2040
Adafruit QT Py RP2040
Adafruit: Micro SD Card Breakout Board Tutorial
Adafruit_CircuitPython_ST7789
MicroPython + ST7735でのbitmap画像表示
CircuitPython PWM
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2021.02.09 Raspberry Pi Pico 開発環境構築
2021.04.04 Raspberry Pi Pico Explorer Base
2021.05.30 PicoをArduino環境で使う
2021.06.07 Adafruit QT Py RP2040
2021.06.15 IchigoJam BASIC RPiで遊ぶ


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