2022年5月 – 計測・解析ラボ

2019年8月に「ESP32と32×8フルカラーLEDでデジタル壁時計をつくる」という記事を書きましたが、そのデジタル壁時計は壊れずにいまも使い続けています。この時に使ったLEDモジュールは「Quimat Arduino用RGB LED パネル 5050 SMD WS2812B」というものでしたが、同じものは入手できなくなったようです。このパネルのLEDの配線は左右方向にジグザグでした。

新たに購入したパネルは「BTF-LIGHTING WS2812B ECO RGB合金ワイヤー 8X32cm 265ピクセル LEDマトリックスパネル 5050SMD」で価格は2799円と安くなっています。問題はLEDの配線が上下方向にジグザグなことです。これはプログラムを少し変更するだけで対応できます。前回の数字フォントは輝度を０から100の間で変化させて斜体を表現しましたが、今回はシンプルに０か100のON-OFFで作りました。

配線は前回と同様にVDD(5V)、GND、IO16を使いました。

筐体はLEDマトリクスを購入したときに付いてきた白い発泡ウレタンを使いました。ESP32用のケースは即席で3Dプリンターで作成しました。

// Wall Clock 2022 
// WallClock3_02 by Koji Ohashi @MaDA Lab
// 2022.05.30
// for BTF-LIGHTING 8x32

#include <WiFi.h>
#include "time.h"
const char* ssid       = "**********";
const char* password   = "**********";
const char* ntpServer = "ntp.nict.jp";
const long  gmtOffset_sec = 9*3600;
const int   daylightOffset_sec = 0;
int SecCount=300;
int ntpIntervalSec=1200;//sec

//------------------------------

hw_timer_t * timer = NULL;
volatile SemaphoreHandle_t timerSemaphore;
portMUX_TYPE timerMux = portMUX_INITIALIZER_UNLOCKED;

//------------------------------

#include <FastLED.h>
#define DATA_PIN 16
#define WIDTH  32
#define HEIGHT 8
#define NUM_LEDS (WIDTH * HEIGHT)

CRGBArray<NUM_LEDS> leds;
int Pos[HEIGHT][WIDTH];
int imageArray[HEIGHT][WIDTH];

//int Pos[WIDTH][HEIGHT];

const int FontWidth=7;
const int FontHeight=8;
const int ColWidth=2;
byte CF_hue=0;
boolean End_Minute=false;
boolean DayTime=true;
int DAY_START=6;
int DAY_END=22;
int DAY_BRIGHTNESS=255;
int NIGHT_BRIGHTNESS=40;
int NIGHT_HUE=70;

byte ColonFont[FontHeight][ColWidth]={{0,0},{100,100},{100,100},{0,0},{0,0},{100,100},{100,100},{0,0}};


//FontWidth=7,FontHeight=8
byte NumFont[10][FontHeight][FontWidth]={
    //-0-
{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,100,100,100,0},
{100,0,100,0,100,100,0},{100,100,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},
   //-1-
{{0,0,100,100,100,0,0},{0,100,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},
{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{00,100,100,100,100,100,0}},
   //-2-
{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},
{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,100,100,0,0,0},{100,100,100,0,0,0,0},{100,100,100,100,100,100,0}},
   //-3-
{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},{0,0,100,100,100,0,0},
{0,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},
    //-4-
{{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,100,100,100,0,0},{0,100,0,100,100,0,0},{100,0,0,100,100,0,0},
{100,0,0,100,100,0,0},{100,100,100,100,100,100,0},{0,0,0,100,100,00,0},{0,0,0,100,100,0,0}},
   //-5-
{{100,100,100,100,100,100,0},{100,100,0,0,0,0,0},{100,100,0,0,0,0,0},{100,100,100,100,100,0,0},
{0,0,0,0,100,100,00},{0,0,0,0,100,100,00},{100,0,0,0,100,100,00},{100,100,100,100,100,0,0}},
   //-6-
{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,0,0,0},{100,100,100,100,100,0,0},
{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},
    //-7-
{{100,100,100,100,100,100,0},{100,0,0,0,0,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,0,0},
{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0}},
    //-8-
{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0},
{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},
    //-9-
{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},
{0,100,100,100,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}}
};



void setup() { 
  Serial.begin(115200);
  delay(500);
  Serial.println("WallClock3_02 by Koji Ohashi @MaDA Lab");
  //connect to WiFi
  Serial.printf("Connecting to %s ", ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      delay(500);
      Serial.print(".");
  }
  Serial.println(" CONNECTED");
  configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
  printLocalTime();
  //---------------

  onTimerSetup();

  //---------------
  FastLED.addLeds<WS2812B, DATA_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  setPosArray();
  clearDisplay();
  delay(3000);
  
}

void loop(){
  if (xSemaphoreTake(timerSemaphore, 0) == pdTRUE){
    printLocalTime();
    SecCount=SecCount+1;
  }
  if(SecCount>=ntpIntervalSec){
    configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
    Serial.print("Updated to ");
    printLocalTime();
    SecCount=0;
  }
  if(DayTime){
    if(End_Minute){
      showImageArrayColorFlow();
    } else {
      showImageArray(CF_hue);
    }
  } else {
    showImageArray(NIGHT_HUE);
  }
}

void printLocalTime(){
  struct tm timeInfo;
  getLocalTime(&timeInfo);
  int time_h=timeInfo.tm_hour;;
  int time_m=timeInfo.tm_min;
  int time_s=timeInfo.tm_sec;
  End_Minute=(time_s>50);//colorChange
  DayTime=(time_h>=DAY_START)&&(time_h<=DAY_END);//Day or Night

  if(DayTime){
    LEDS.setBrightness(DAY_BRIGHTNESS);
  } else {
    LEDS.setBrightness(NIGHT_BRIGHTNESS);
  }

  Serial.print(time_h);
  Serial.print(":");
  Serial.print(time_m);
  Serial.print(":");
  Serial.println(time_s);
  int h1=time_h/10;
  int h0=time_h%10;
  int m1=time_m/10;
  int m0=time_m%10;

  setImageArray(h1,h0,m1,m0);
}


void showImageArrayColorFlow(){
    for(int j=0;j<WIDTH;j++){
      for(int i=0; i < HEIGHT; i++){
        byte FontBrightness=imageArray[i][j];
        int led_num=Pos[i][j];
        leds[led_num] = CHSV(CF_hue,255,FontBrightness);
      }
      FastLED.show();
      delay(100);
      CF_hue=CF_hue+5;
    }
}


void showImageArray(byte hue){
    for(int j=0;j<WIDTH;j++){
      for(int i=0; i < HEIGHT; i++){
        byte FontBrightness=imageArray[i][j];
        int led_num=Pos[i][j];
        leds[led_num] = CHSV(hue,255,FontBrightness);
      }
      FastLED.show();
      delay(1);
    }
}


void setImageArray(int h1,int h0,int m1, int m0){
  int PosH1=0;
  int PosH0=7;
  int PosCol=14;
  int PosM1=17;
  int PosM0=25;

  for(int j=0;j<WIDTH;j++){
    for(int i=0; i < HEIGHT; i++){
      imageArray[i][j]=0;
    }
  }
  //Hour1
  if(h1>0){
    for(int j=0;j<FontWidth;j++){
      for(int i=0; i < FontHeight; i++){
        imageArray[i][j+PosH1]=NumFont[h1][i][j];
      }
    }
  } 
  //Hour0
  for(int j=0;j<FontWidth;j++){
    for(int i=0; i < FontHeight; i++){
      imageArray[i][j+PosH0]=NumFont[h0][i][j];
    }
  }
  //:
  for(int j=0;j<ColWidth;j++){
    for(int i=0; i < FontHeight; i++){
      imageArray[i][j+PosCol]=ColonFont[i][j];
    }
  }
  //Min1
  for(int j=0;j<FontWidth;j++){
    for(int i=0; i < FontHeight; i++){
      imageArray[i][j+PosM1]=NumFont[m1][i][j];
    }
  }
  //Min0
  for(int j=0;j<FontWidth;j++){
    for(int i=0; i < FontHeight; i++){
      imageArray[i][j+PosM0]=NumFont[m0][i][j];
    }
  }
}

// for BTF-LIGHTING 8x32
void setPosArray(){
  for(int i=0; i < HEIGHT; i++){
    for(int j=0; j < WIDTH; j++){
      if(j%2==0){
        Pos[i][j]=j*HEIGHT+i;
      } else{
        Pos[i][j]=(j+1)*HEIGHT-i-1;
      }
    }
  }
}

/*
void setPosArray(){
  for(int i=0; i < HEIGHT; i++){
    for(int j=0; j < WIDTH; j++){
      if(i%2==0){
        Pos[i][j]=i*WIDTH+j;
      } else{
        Pos[i][j]=(i+1)*WIDTH-j-1;
      }
    }
  }
}
*/

void clearDisplay(){
  for(int i=0;i<NUM_LEDS;i++){
    leds[i] = CRGB::Black;
  }
  FastLED.show();
}

void IRAM_ATTR onTimer(){
  portENTER_CRITICAL_ISR(&timerMux);
  portEXIT_CRITICAL_ISR(&timerMux);
  xSemaphoreGiveFromISR(timerSemaphore, NULL);//Give a semaphore that we can check in the loop
}

void onTimerSetup(){
  timerSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();
  timer = timerBegin(0, 80, true);
  timerAttachInterrupt(timer, &onTimer, true);//Attach onTimer function to our timer.
  timerAlarmWrite(timer, 1000000, true);//alarm 1sec interval
  timerAlarmEnable(timer);//Start an alarm
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

// Wall Clock 2022

// WallClock3_02 by Koji Ohashi @MaDA Lab

// 2022.05.30

// for BTF-LIGHTING 8x32

#include <WiFi.h>

#include "time.h"

const char* ssid = "**********";

const char* password = "**********";

const char* ntpServer = "ntp.nict.jp";

const long gmtOffset_sec = 9*3600;

const int daylightOffset_sec = 0;

int SecCount=300;

int ntpIntervalSec=1200;//sec

//------------------------------

hw_timer_t * timer = NULL;

volatile SemaphoreHandle_t timerSemaphore;

portMUX_TYPE timerMux = portMUX_INITIALIZER_UNLOCKED;

//------------------------------

#include <FastLED.h>

#define DATA_PIN 16

#define WIDTH 32

#define HEIGHT 8

#define NUM_LEDS (WIDTH * HEIGHT)

CRGBArray<NUM_LEDS> leds;

int Pos[HEIGHT][WIDTH];

int imageArray[HEIGHT][WIDTH];

//int Pos[WIDTH][HEIGHT];

const int FontWidth=7;

const int FontHeight=8;

const int ColWidth=2;

byte CF_hue=0;

boolean End_Minute=false;

boolean DayTime=true;

int DAY_START=6;

int DAY_END=22;

int DAY_BRIGHTNESS=255;

int NIGHT_BRIGHTNESS=40;

int NIGHT_HUE=70;

byte ColonFont[FontHeight][ColWidth]={{0,0},{100,100},{100,100},{0,0},{0,0},{100,100},{100,100},{0,0}};

//FontWidth=7,FontHeight=8

byte NumFont[10][FontHeight][FontWidth]={

//-0-

{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,100,100,100,0},

{100,0,100,0,100,100,0},{100,100,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},

//-1-

{{0,0,100,100,100,0,0},{0,100,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},

{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{00,100,100,100,100,100,0}},

//-2-

{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},

{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,100,100,0,0,0},{100,100,100,0,0,0,0},{100,100,100,100,100,100,0}},

//-3-

{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},{0,0,100,100,100,0,0},

{0,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},

//-4-

{{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,100,100,100,0,0},{0,100,0,100,100,0,0},{100,0,0,100,100,0,0},

{100,0,0,100,100,0,0},{100,100,100,100,100,100,0},{0,0,0,100,100,00,0},{0,0,0,100,100,0,0}},

//-5-

{{100,100,100,100,100,100,0},{100,100,0,0,0,0,0},{100,100,0,0,0,0,0},{100,100,100,100,100,0,0},

{0,0,0,0,100,100,00},{0,0,0,0,100,100,00},{100,0,0,0,100,100,00},{100,100,100,100,100,0,0}},

//-6-

{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,0,0,0},{100,100,100,100,100,0,0},

{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},

//-7-

{{100,100,100,100,100,100,0},{100,0,0,0,0,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,0,0,0,100,0,0},

{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0},{0,0,0,100,100,0,0}},

//-8-

{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0},

{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}},

//-9-

{{0,100,100,100,100,0,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},

{0,100,100,100,100,100,0},{0,0,0,0,100,100,0},{100,0,0,0,100,100,0},{0,100,100,100,100,0,0}}

};

void setup() {

Serial.begin(115200);

delay(500);

Serial.println("WallClock3_02 by Koji Ohashi @MaDA Lab");

//connect to WiFi

Serial.printf("Connecting to %s ", ssid);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.print(".");

}

Serial.println(" CONNECTED");

configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);

printLocalTime();

//---------------

onTimerSetup();

//---------------

FastLED.addLeds<WS2812B, DATA_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);

setPosArray();

clearDisplay();

delay(3000);

}

void loop(){

if (xSemaphoreTake(timerSemaphore, 0) == pdTRUE){

printLocalTime();

SecCount=SecCount+1;

}

if(SecCount>=ntpIntervalSec){

configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);

Serial.print("Updated to ");

printLocalTime();

SecCount=0;

}

if(DayTime){

if(End_Minute){

showImageArrayColorFlow();

} else {

showImageArray(CF_hue);

}

} else {

showImageArray(NIGHT_HUE);

}

void printLocalTime(){

struct tm timeInfo;

getLocalTime(&timeInfo);

int time_h=timeInfo.tm_hour;;

int time_m=timeInfo.tm_min;

int time_s=timeInfo.tm_sec;

End_Minute=(time_s>50);//colorChange

DayTime=(time_h>=DAY_START)&&(time_h<=DAY_END);//Day or Night

if(DayTime){

LEDS.setBrightness(DAY_BRIGHTNESS);

} else {

LEDS.setBrightness(NIGHT_BRIGHTNESS);

}

Serial.print(time_h);

Serial.print(":");

Serial.print(time_m);

Serial.print(":");

Serial.println(time_s);

int h1=time_h/10;

int h0=time_h%10;

int m1=time_m/10;

int m0=time_m%10;

setImageArray(h1,h0,m1,m0);

}

void showImageArrayColorFlow(){

for(int j=0;j<WIDTH;j++){

for(int i=0; i < HEIGHT; i++){

byte FontBrightness=imageArray[i][j];

int led_num=Pos[i][j];

leds[led_num] = CHSV(CF_hue,255,FontBrightness);

}

FastLED.show();

delay(100);

CF_hue=CF_hue+5;

}

void showImageArray(byte hue){

for(int j=0;j<WIDTH;j++){

for(int i=0; i < HEIGHT; i++){

byte FontBrightness=imageArray[i][j];

int led_num=Pos[i][j];

leds[led_num] = CHSV(hue,255,FontBrightness);

}

FastLED.show();

delay(1);

}

void setImageArray(int h1,int h0,int m1, int m0){

int PosH1=0;

int PosH0=7;

int PosCol=14;

int PosM1=17;

int PosM0=25;

for(int j=0;j<WIDTH;j++){

for(int i=0; i < HEIGHT; i++){

imageArray[i][j]=0;

}

//Hour1

if(h1>0){

for(int j=0;j<FontWidth;j++){

for(int i=0; i < FontHeight; i++){

imageArray[i][j+PosH1]=NumFont[h1][i][j];

}

//Hour0

for(int j=0;j<FontWidth;j++){

for(int i=0; i < FontHeight; i++){

imageArray[i][j+PosH0]=NumFont[h0][i][j];

}

//:

for(int j=0;j<ColWidth;j++){

for(int i=0; i < FontHeight; i++){

imageArray[i][j+PosCol]=ColonFont[i][j];

}

//Min1

for(int j=0;j<FontWidth;j++){

for(int i=0; i < FontHeight; i++){

imageArray[i][j+PosM1]=NumFont[m1][i][j];

}

//Min0

for(int j=0;j<FontWidth;j++){

for(int i=0; i < FontHeight; i++){

imageArray[i][j+PosM0]=NumFont[m0][i][j];

}

// for BTF-LIGHTING 8x32

void setPosArray(){

for(int i=0; i < HEIGHT; i++){

for(int j=0; j < WIDTH; j++){

if(j%2==0){

Pos[i][j]=j*HEIGHT+i;

} else{

Pos[i][j]=(j+1)*HEIGHT-i-1;

}

void setPosArray(){

for(int i=0; i < HEIGHT; i++){

for(int j=0; j < WIDTH; j++){

if(i%2==0){

Pos[i][j]=i*WIDTH+j;

} else{

Pos[i][j]=(i+1)*WIDTH-j-1;

}

void clearDisplay(){

for(int i=0;i<NUM_LEDS;i++){

leds[i] = CRGB::Black;

}

FastLED.show();

}

void IRAM_ATTR onTimer(){

portENTER_CRITICAL_ISR(&timerMux);

portEXIT_CRITICAL_ISR(&timerMux);

xSemaphoreGiveFromISR(timerSemaphore, NULL);//Give a semaphore that we can check in the loop

}

void onTimerSetup(){

timerSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();

timer = timerBegin(0, 80, true);

timerAttachInterrupt(timer, &onTimer, true);//Attach onTimer function to our timer.

timerAlarmWrite(timer, 1000000, true);//alarm 1sec interval

timerAlarmEnable(timer);//Start an alarm

}

変更したのはsetPosArray()とColonFont[FontHeight][ColWidth]とNumFont[10][FontHeight][FontWidth]、および、NTPへのアクセス間隔を1200秒ごとにしました。

月別: 2022年5月

ESP32と8x32LEDモジュールでNTP時計を作る（その２）