統合開発環境とQwiic
2024.05.23
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。
前回の記事では、
ESP32 PROGRAM SELECTOR
を作りました。
現在、この機能を活用して、用途ごとに使い分けていたマイコンボードを１つのマイコンボードに統合中です。
「ESP32 PROGRAM SELECTOR」に関しては下記をご覧ください。
ESP32 PROGRAM SELECTOR
Adafruit QT Py ESP32S2は独立した2つのI2Cポートを持っています。
1つはGPIOピンによるもの、もう1つはQwiicコネクタです。
Qwiicコネクタでは1mmピッチ、4ピンのJST SHコネクタを使用してI2C通信を行います。
Qwiicコネクタという呼び名はSparkFun社によるもので、AdafruitではSTEMMA QTと呼ばれています。
以前はQwiicケーブルI2C線の色が異なっていましたが、現在は統一されています。
Qwiicコネクタは、Arduino UNO R4 WiFiでも実装されています。
また、もう１つのI2C通信規格にGroveがあります。こちらは、M5StackやSeeed Studioで採用されています。
それではここからは統合開発環境とQwiicコネクタの活用について紹介します。
プログラムセレクターを実装したシステムを起動して、TeraTermでTELNET接続するとプログラム・メニューが表示されます。
2番目の「telnetPrint」を選択して、TELNETで再接続します。
telnetPrint
TELNETサーマルプリンター
再接続すると、プリンタ選択画面が表示されるので、用途に応じて機種を選択します。
サーマルプリンタはUART端子(GND,TX)に繋いでいます。
TeraTermから直接文字入力するか、ファイル転送を行うことにより印刷できます。
ADS1115 デジタル電圧計
うぷ主はときどき乾電池の電圧測定を行うので、ESP32S2のGPIO側のI2C端子にADS1115を繋いでいます。
現在このモジュールはSTEMMA QT / Qwiic版になっています。
デジタル電圧計
AquesTalk pico LSI
Atmel ATmega328(P)に音声合成エンジンを搭載したワンチップ音声合成LSIです。ホストからシリアル通信を介してデータを送ることによって、任意の音声をリアルタイムに発声させることができます。
テキスト読み上げ AquesTalk pico LSI
このLSIはUART接続により使われることが多いのですが、4番ピンをGNDに落とすことでI2C通信モードに設定することができます。
SDA,SCLにはプルアップ抵抗を取り付けています。
接続ケーブルには秋月電子で販売している両端Qwiicコネクタ(15cm)を２つに切って使いました。
Sparkfun Qwiic - マルチポートアダプタ
まずは、QT Py ESP32S2 のQwiic端子に両端Qwiicコネクタケーブルを接続して、その先端にこのアダプタを取り付けています。
Sparkfunの製品は、スイッチサイエンスさんなどからも購入できます。
ここに上記の音声合成モジュールを繋いでいます。
TeraTerm上のTELNET画面でローマ字よみを打ち込むと声がでます。
PianoHat
PianoHatはRaspberry Pi用の拡張ボードです。
PianoHat for MIDI
2つのI2Cアドレスを持つ製品ですが、鍵盤上のLEDを光らせるためには5Vを供給する必要があります。
そこで、I2Cの3.3Vを昇圧して5Vを作りだしています。
これをPianoHatの底面側から差し込んでいます。
QT Py ESP32S2 にAdafruit MUSIC MAKERをUART接続しています。
PianoHatの鍵盤を叩くと、TeraTerm上にMIDIコードが表示されます。TeraTermのログ機能で演奏データを保存することができます。
写真(左)はヤマハ音源IC YMZ294を搭載した音源用ブレッドボードです。
Music Makerの代わりにこれをUART接続すると可愛らしい音で演奏されます。
同時に奏でる音は3音までなので、このボード上にあるマイコンで送信されてきたMIDIコードから音を間引く処理をしています。
ヤマハ音源IC YMZ294
USB MIDIコントローラ
USB HOST SHIELD は、これに MIDIキーボードコントローラを繋ぎ、Arduino UNOに被せて使用します。
USB-MIDI
USB MIDIキーボードコントローラは5V駆動なので、UNOからホストシールドに5Vを供給しています。
UNOではキーボードからのMIDI情報の取得と、I2C通信用の制御を行っています。
また、ESP32とのI2C通信にはレベル変換が必要になります。
I2Cバス用双方向電圧レベル変換モジュール(PCA9306)/秋月電子
とても小さく、プルアップ抵抗も内蔵していて便利です。
USB HOST SHIELDに被せるための両端ロングピンヘッダーとQwiicケーブルを取り付けています。
こんな感じになります。
作るのが面倒な方には、Qwiicシールドもお薦めです。
SparkFun Qwiicシールド
Arduino UNOの5Vから、QwiicシステムのI2Cポートで必要な3.3 Vに変換する回路も搭載しています。
USB HOST SHIELDにMIDIキーボードコントローラーを繋いでいます。
UNOとの接続以降の仕組みは、PianoHatと同様です。
追記：その他の接続アダプタ
コネクタ付コード 4P 黒赤白黄 Grove-Stemma QT/Qwiic変換ケーブル(秋月電子通商)
GroveコネクタとStemma QT/Qwiicの変換ケーブルです。ケーブルの配色はGroveに合わせた黒赤白黄になっています(黒:GND、赤:3.3V、白(青):SDA、黄:SCL)。
SparkFun Qwiic - SHIM for Raspberry Pi
Raspberry PiにQwiicコネクタを簡単に追加できる、小型で取り外し可能なブレイクアウトボードです。
ハンダ付け不要でPiのI2Cバスに直接接続でき、また薄型設計により、PiのGPIO端子と他のHATボードの間に挟み込むことが可能です。
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