koji – 計測・解析ラボ

ESP32と8x32LEDモジュールでNTP時計を作る（MicroPython）

大型NTP時計の初代がまた不調になったので、あきらめて新しく作ることにしました。

ESP32用のMicroPythonを使ったのが新しい点で、ntpの時刻でrtcをセットするのがとても簡単で感心しました。プログラムが書きやすいので、フォントデータの作り方をシンプルにできました。Apple2のフォントデータを使いました。

# wallClock4-240626.py Koji Ohashi 20240626
# Thanks to 
# https://www.microfan.jp/2023/10/esp32-net-micropython/

# VCC, GND, IO16

import network, ntptime, utime, time
import machine, neopixel
import random
from machine import RTC

ssid = '****************'
passwd = '*****************'
JST_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 9時間（32400秒)

WIDTH = 32
HEIGHT = 8
LED_COUNT = 256
DAY_START = 7
DAY_END = 20
LED_BLACK = ( 0, 0, 0)
NIGHT_COLOR = ( 10, 5, 0)

font_pos = ( 0, 7, 13, 18, 25)
rtc_flag = True

rtc = RTC()
np = neopixel.NeoPixel(machine.Pin(16), LED_COUNT)

# Apple 2 font
# https://github.com/Michaelangel007/apple2_hgr_font_tutorial
NumFont0 = (
    ( 0x1C, 0x22, 0x32, 0x2A, 0x26, 0x22, 0x1C, 0x00), #0
    ( 0x08, 0x0C, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x1C, 0x00), #1
    ( 0x1C, 0x22, 0x20, 0x18, 0x04, 0x02, 0x3E, 0x00), #2
    ( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x18, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #3
    ( 0x10, 0x18, 0x14, 0x12, 0x3E, 0x10, 0x10, 0x00), #4
    ( 0x3E, 0x02, 0x1E, 0x20, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #5
    ( 0x38, 0x04, 0x02, 0x1E, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #6
    ( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00), #7
    ( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #8
    ( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x3C, 0x20, 0x10, 0x0E, 0x00), #9
    ( 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00)) #:



#HSV形式からRGB形式に変換
#h = 0 ~ 360, s = 0 ~ 255, v = 0 ~ 255
#R=0 ~ 255, G=0 ~ 255, B=0 ~ 255,
def hsv_to_rgb(h,s,v):
    i = int(h / 60.0)
    mx = v
    mn = v - ((s / 255.0) * v)
    
    if h is None:
        return(0,0,0)
    
    if i == 0:
        (r1,g1,b1) = (mx,(h/60.0)*(mx-mn)+mn,mn)
    elif i == 1:
        (r1,g1,b1) = (((120.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx,mn)
    elif i == 2:
        (r1,g1,b1) = (mn,mx,((h-120.0)/60.0)*(mx-mn)+mn)
    elif i == 3:
        (r1,g1,b1) = (mn,((240.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx)
    elif i == 4:
        (r1,g1,b1) = (((h-240.0)/60.0)*(mx-mn)+mn,mn,mx)
    elif 5 <= i:
        (r1,g1,b1) = (mx,mn,((360.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn)

    return (int(r1), int(g1), int(b1))


def vibrant_color( hour, minute, column):
    h = (hour - DAY_START) * 30 + minute / 2 + column * 4
    h = h % 360
    return hsv_to_rgb(h,255,50)


def read_font(n):
    font_list = []
    for j in range(8):
        sub_list = []
        for i in range(7):
            sub_list.append(((NumFont0[n][j] >> (7 - i)) & 1))
        font_list.append(sub_list)
    return font_list

def wifi_connect(ssid, passwd): # アクセスポイントへの接続
    wifi = network.WLAN(network.STA_IF)
    wifi.active(True)
    if not wifi.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wifi.connect(ssid, passwd)
        while not wifi.isconnected():
            print('.',end='')
            time.sleep_ms(500)
        print()
    return wifi

def set_rtc():
    ntptime.settime()
    ut = utime.localtime(utime.time() + JST_OFFSET)
    rtc.datetime((ut[0], ut[1], ut[2], ut[6]+1, ut[3], ut[4], ut[5], 0))

def pix_pos( x, y):
    if ( x % 2 == 0):
        pos = x * HEIGHT + y
    else:
        pos = x * HEIGHT + ( ( HEIGHT - 1) - y)
    return pos

def adjust_rtc( rtctime, flag ):
    if ((rtctime[5] == 0) and (flag == False)):
        set_rtc()
        flag = True
    if ((rtctime[5] != 0) and (flag == True)):
        flag = False
        return flag

def clear_led():
    for i in range( LED_COUNT):
        np[i] = LED_BLACK
    np.write()    






clear_led()
wifi = wifi_connect(ssid, passwd)

set_rtc()
time_now = rtc.datetime()
rtc_flag = False
while True:
    time_now = rtc.datetime()
    rtc_flag = adjust_rtc( time_now, rtc_flag )
    hour = time_now[4]
    minute = time_now[5]
    second = time_now[6]
    str_hour = f'{time_now[4]:02}'
    str_min = f'{time_now[5]:02}'
    time_list = ( int(str_hour[0]), int(str_hour[1]), 10, int(str_min[0]), int(str_min[1]))
    i = 0
    for n in time_list:
        for y in range( 8):
            for x in range( 7):
                column = font_pos[i] + x
                pos = pix_pos( column, y)
                if (read_font(n)[y][6-x] != 0):
                    if (DAY_START <= hour <= DAY_END):
                        if (second < 45):
                            np[pos] = vibrant_color( hour, minute, column)
                        else:
                            np[pos] = hsv_to_rgb(random.randint( 0, 360),255,50)
                    else:
                        np[pos] = NIGHT_COLOR
                else:
                    np[pos] = LED_BLACK
        i = i + 1
    np.write()
    time.sleep(0.1)

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

# wallClock4-240626.py Koji Ohashi 20240626

# Thanks to

# https://www.microfan.jp/2023/10/esp32-net-micropython/

# VCC, GND, IO16

import network, ntptime, utime, time

import machine, neopixel

import random

from machine import RTC

ssid = '****************'

passwd = '*****************'

JST_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 9時間（32400秒)

WIDTH = 32

HEIGHT = 8

LED_COUNT = 256

DAY_START = 7

DAY_END = 20

LED_BLACK = ( 0, 0, 0)

NIGHT_COLOR = ( 10, 5, 0)

font_pos = ( 0, 7, 13, 18, 25)

rtc_flag = True

rtc = RTC()

np = neopixel.NeoPixel(machine.Pin(16), LED_COUNT)

# Apple 2 font

# https://github.com/Michaelangel007/apple2_hgr_font_tutorial

NumFont0 = (

( 0x1C, 0x22, 0x32, 0x2A, 0x26, 0x22, 0x1C, 0x00), #0

( 0x08, 0x0C, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x1C, 0x00), #1

( 0x1C, 0x22, 0x20, 0x18, 0x04, 0x02, 0x3E, 0x00), #2

( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x18, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #3

( 0x10, 0x18, 0x14, 0x12, 0x3E, 0x10, 0x10, 0x00), #4

( 0x3E, 0x02, 0x1E, 0x20, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #5

( 0x38, 0x04, 0x02, 0x1E, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #6

( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00), #7

( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #8

( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x3C, 0x20, 0x10, 0x0E, 0x00), #9

( 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00)) #:

#HSV形式からRGB形式に変換

#h = 0 ~ 360, s = 0 ~ 255, v = 0 ~ 255

#R=0 ~ 255, G=0 ~ 255, B=0 ~ 255,

def hsv_to_rgb(h,s,v):

i = int(h / 60.0)

mx = v

mn = v - ((s / 255.0) * v)

if h is None:

return(0,0,0)

if i == 0:

(r1,g1,b1) = (mx,(h/60.0)*(mx-mn)+mn,mn)

elif i == 1:

(r1,g1,b1) = (((120.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx,mn)

elif i == 2:

(r1,g1,b1) = (mn,mx,((h-120.0)/60.0)*(mx-mn)+mn)

elif i == 3:

(r1,g1,b1) = (mn,((240.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx)

elif i == 4:

(r1,g1,b1) = (((h-240.0)/60.0)*(mx-mn)+mn,mn,mx)

elif 5 <= i:

(r1,g1,b1) = (mx,mn,((360.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn)

return (int(r1), int(g1), int(b1))

def vibrant_color( hour, minute, column):

h = (hour - DAY_START) * 30 + minute / 2 + column * 4

h = h % 360

return hsv_to_rgb(h,255,50)

def read_font(n):

font_list = []

for j in range(8):

sub_list = []

for i in range(7):

sub_list.append(((NumFont0[n][j] >> (7 - i)) & 1))

font_list.append(sub_list)

return font_list

def wifi_connect(ssid, passwd): # アクセスポイントへの接続

wifi = network.WLAN(network.STA_IF)

wifi.active(True)

if not wifi.isconnected():

print('connecting to network...')

wifi.connect(ssid, passwd)

while not wifi.isconnected():

print('.',end='')

time.sleep_ms(500)

print()

return wifi

def set_rtc():

ntptime.settime()

ut = utime.localtime(utime.time() + JST_OFFSET)

rtc.datetime((ut[0], ut[1], ut[2], ut[6]+1, ut[3], ut[4], ut[5], 0))

def pix_pos( x, y):

if ( x % 2 == 0):

pos = x * HEIGHT + y

else:

pos = x * HEIGHT + ( ( HEIGHT - 1) - y)

return pos

def adjust_rtc( rtctime, flag ):

if ((rtctime[5] == 0) and (flag == False)):

set_rtc()

flag = True

if ((rtctime[5] != 0) and (flag == True)):

flag = False

return flag

def clear_led():

for i in range( LED_COUNT):

np[i] = LED_BLACK

np.write()

clear_led()

wifi = wifi_connect(ssid, passwd)

set_rtc()

time_now = rtc.datetime()

rtc_flag = False

while True:

time_now = rtc.datetime()

rtc_flag = adjust_rtc( time_now, rtc_flag )

hour = time_now[4]

minute = time_now[5]

second = time_now[6]

str_hour = f'{time_now[4]:02}'

str_min = f'{time_now[5]:02}'

time_list = ( int(str_hour[0]), int(str_hour[1]), 10, int(str_min[0]), int(str_min[1]))

i = 0

for n in time_list:

for y in range( 8):

for x in range( 7):

column = font_pos[i] + x

pos = pix_pos( column, y)

if (read_font(n)[y][6-x] != 0):

if (DAY_START <= hour <= DAY_END):

if (second < 45):

np[pos] = vibrant_color( hour, minute, column)

else:

np[pos] = hsv_to_rgb(random.randint( 0, 360),255,50)

else:

np[pos] = NIGHT_COLOR

else:

np[pos] = LED_BLACK

i = i + 1

np.write()

time.sleep(0.1)

7時から21時までは明るく表示します。0-45秒は時間ごとに変わるグラデーション表示で、45-0秒はドット毎にランダムな色で表示します。夜中はオレンジ色で暗く表示します。

今回購入したLEDマトリックスは1100円ぐらいでしたが、電源投入直後に全点灯する不具合がありました。しばらく様子見です。

Google Apps Scriptで「検索して地図を表示」してみました

Googleアカウントは多くの人が持っていると思いますが、Googleスプレッドシート（これ以降スプレッドシートと書きます）やGメール、グーグルドライブなどのGoogleアプリをJava Scriptで操作できるGoogle Apps Scriptを使っている人はそれほど多くはないと思います。

最近「Googleスプレッドシートに測定データをアップロード」という記事を書いたついでにGoogle Apps Scriptで面白い使い方ができないか調べていました。Googleといえば「ググる」という言葉が辞書に採用されるほど検索に強い、Googleマップもストリートビューでプライバシー問題を起こしながらも便利に使われています。そこで、この二つを結びつけるアプリをGoogle Apps Scriptを使って作ることにしました。DOKORAという名前にしましたが、適当なキーワードで検索した施設、お店などの緯度・経度、住所と周辺の地図を数種類の拡大率でGoogleスプレッドシートに作成するスクリプトです。

「手がかり」セルの隣に検索キーワードを入力して「どこら？」と書かれたボタンを押します。手がかりが十分であれば緯度・経度、郵便番号と住所が表示され、倍率の異なる4枚のGoogleマップで作られた画像が表示されます。

DOKORAを使ってみる方法を説明します。　”検索して地図表示240610”というスプレッドシートファイルですが、スプレッドシートはオンラインのWebアプリケーションなので、共有してからご自分のGoogleドライブにコピーして使うことになります。

① 　ご自分のGoogleアカウントでGoogleドライブを開きます。

②　以下の共有ファイルへのリンクをクリックして”検索して地図表示240610”を開きます。
共有ファイルへのリンク

③　ファイルメニューから”コピーを作成”を選択すると、Googleドライブに”検索して地図表示240610のコピー”ができます。普通のファイルならダウンロードして開けば良いところですがとても面倒です。

Google Apps Scriptで作成されたプログラム（Script）はファイルの参照、編集、作成、削除ができるため、Googleアカウントを持っている人の許可を確認してから実行されます。何気なく許可がされないように若干くどくて分かりにくい確認手順になっています。一度確認すればその後は確認を求められなくなります。面倒ですが、自分でGoogle Apps Scriptを作成したときにも同様の確認が行われますので直に慣れると思います。

最初のウィンドウですが、自分のアカウントを選択します。

以下のウィンドウが分かりにくいのですが、左下の”詳細”をクリックします。秘密の通路のようなものです。

左下の”DokaraScript（安全ではないページ）に移動”をクリックします。//Scriptの名前をDokoraScriptにするつもりでしたが、間違えてDokaraScriptになってしまいました。

許可をクリックします。

使えるようになるまでの道のりが長い。

DokaraScriptでは次のような処理を行なっています。
①　前回の検索結果をクリア・削除します。
②　スプレッドシートから”施設名”を読み取り、緯度・経度を求めて、スプレッドシートに記入する。[ジオコーディング]
③　スプレッドシートから緯度・経度を読み取り、郵便番号と住所を求めて、スプレッドシートに記入する。[逆ジオコーディング]
④　緯度・経度を中心にした４種類の地図を作成して、スプレッドシートに貼り付ける。[roadmap ：道路地図ビュー、satellite ：Google Earth の衛星画像、hybrid ：通常ビューと衛星画像ビューの複合ビュー、terrain ：地形情報に基づいた物理地図]

function dokora() {

 const FACILITY_ROW = 2;
 const FACILITY_COL = 6;
 const DATA_ROW = 11
 const LAT_COL = 2;
 const LNG_COL = 3;
 const PCODE_COL = 5;
 const ADDR_COL = 6;
 
 //GeoCodeという名前のシートを操作します
 var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet().getSheetByName('Dokora');

 //console.log(facility)
 let images = spreadsheet.getImages();
 var imageCount = images.length;
 for(var i=0; i < imageCount; i++ ){
  images[i].remove();
 }
 spreadsheet.getRange(DATA_ROW, LAT_COL, 1, 5).clearContent();


 var facility = spreadsheet.getRange(FACILITY_ROW,FACILITY_COL).getValue();
 var geocoder = Maps.newGeocoder();
 geocoder.setLanguage('ja');
 var response = geocoder.geocode(facility);

 console.log(response['results'][0])

 if(response['results'][0] != null){
  spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lat']);
  spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lng']);
 } else {
  //console.log('見つけられなかった');
  Browser.msgBox('見つけられませんでした');
  return;
 }

 var latitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).getValue();  //B列の緯度を取得
 var longitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).getValue(); //C列の経度を取得
 if(latitude!='' && longitude!=''){
 var response = geocoder.reverseGeocode(latitude, longitude); // 緯度、経度から情報を取得
  if(response['results'][0] != null){
    var myAddress = response['results'][0]['formatted_address'];
    var posPostCode = myAddress.indexOf('〒');
    var posCode = myAddress.substring(posPostCode, posPostCode + 9);
    var address = myAddress.substring(posPostCode +10);
    var posGabage = address.indexOf(' ');
    if(posGabage>0){
      address = address.substring(0,posGabage);
    }
    spreadsheet.getRange(DATA_ROW,PCODE_COL).setValue(posCode);
    spreadsheet.getRange(DATA_ROW,ADDR_COL).setValue(address);
  }
 }


 var map1 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(470,600)
                .setZoom(10)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);
 spreadsheet.insertImage(map1, 1, 13);

 var map2 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(600,600)
                .setZoom(14)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);

 spreadsheet.insertImage(map2, 6, 13);

var map3 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(470,600)
                .setZoom(16)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.ROADMAP)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);
 spreadsheet.insertImage(map3, 1, 42);

 var map4 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(600,600)
                .setZoom(18)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);

 spreadsheet.insertImage(map4, 6, 42);

}

100

function dokora() {

const FACILITY_ROW = 2;

const FACILITY_COL = 6;

const DATA_ROW = 11

const LAT_COL = 2;

const LNG_COL = 3;

const PCODE_COL = 5;

const ADDR_COL = 6;

//GeoCodeという名前のシートを操作します

var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet().getSheetByName('Dokora');

//console.log(facility)

let images = spreadsheet.getImages();

var imageCount = images.length;

for(var i=0; i < imageCount; i++ ){

images[i].remove();

}

spreadsheet.getRange(DATA_ROW, LAT_COL, 1, 5).clearContent();

var facility = spreadsheet.getRange(FACILITY_ROW,FACILITY_COL).getValue();

var geocoder = Maps.newGeocoder();

geocoder.setLanguage('ja');

var response = geocoder.geocode(facility);

console.log(response['results'][0])

if(response['results'][0] != null){

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lat']);

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lng']);

} else {

//console.log('見つけられなかった');

Browser.msgBox('見つけられませんでした');

return;

}

var latitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).getValue(); //B列の緯度を取得

var longitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).getValue(); //C列の経度を取得

if(latitude!='' && longitude!=''){

var response = geocoder.reverseGeocode(latitude, longitude); // 緯度、経度から情報を取得

if(response['results'][0] != null){

var myAddress = response['results'][0]['formatted_address'];

var posPostCode = myAddress.indexOf('〒');

var posCode = myAddress.substring(posPostCode, posPostCode + 9);

var address = myAddress.substring(posPostCode +10);

var posGabage = address.indexOf(' ');

if(posGabage>0){

address = address.substring(0,posGabage);

}

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,PCODE_COL).setValue(posCode);

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,ADDR_COL).setValue(address);

}

var map1 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(470,600)

.setZoom(10)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map1, 1, 13);

var map2 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(600,600)

.setZoom(14)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map2, 6, 13);

var map3 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(470,600)

.setZoom(16)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.ROADMAP)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map3, 1, 42);

var map4 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(600,600)

.setZoom(18)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map4, 6, 42);

}

参考にさせていただいたサイトは多々ありますが、記録に残さなかったので誠に申し訳ない。

32X32画素のドット絵ディスプレイ完成

「32×8のフルカラーLEDマトリクスを４枚連結して32×32の表示器に(MicroPython)」の続編です。

ディスプレイをIKEAのフレームに納めました。光を和らげるためにダイソーのＰＰシート（乳白色、両面つや消し、０．７５／３９０×５５０ｍｍ）をLEDパネルの前に置いています。

外部電源から給電しているときにUSBケーブルでPCと接続できるようにマイコンボードをラズパイPicoに変更しました。

外部電源のACアダプターは5V 4AのPSE認証付きのものを使っています。

配線
外部電源 5V — LEDパネル 5V, Pico VSYS
外部電源 GND — LEDパネル GND, Pico GND
Pico GP14(19pin) — LEDパネル DIN

ドット絵のデータを別ファイルで管理できるようにプログラムを変更しました。

メインプログラム
ファイル名でドット絵のデータを指定します。画像によってスクロール方向を変えるためにforループの昇順や降順(reversed())を指定します。

from neopixel import Neopixel
import utime
from serial_pos import serial_pos
from read_dot_file import read_data

numpix = 1024 # 32*32 = 1024
din_pin = 14
strip = Neopixel(numpix, 0, din_pin, "GRB")
strip.brightness(2)

def image_window(start_x):
    for y in range(32):
        for x in range(32):
            px_pos = serial_pos(x,y)
            img_pos = y * 96 + x + start_x
            pal=image[img_pos]
            strip.set_pixel(px_pos,(palette[pal][0], palette[pal][1], palette[pal][2]))
    strip.show()

while True:
    (palette,image) = read_data('fab.py')
    for start_x in range (64):
            image_window(start_x)
    utime.sleep(2)
    (palette,image) = read_data('mario96a.py')
    for start_x in reversed(range (64)):
            image_window(start_x)
    utime.sleep(2)

from neopixel import Neopixel

import utime

from serial_pos import serial_pos

from read_dot_file import read_data

numpix = 1024 # 32*32 = 1024

din_pin = 14

strip = Neopixel(numpix, 0, din_pin, "GRB")

strip.brightness(2)

def image_window(start_x):

for y in range(32):

for x in range(32):

px_pos = serial_pos(x,y)

img_pos = y * 96 + x + start_x

pal=image[img_pos]

strip.set_pixel(px_pos,(palette[pal][0], palette[pal][1], palette[pal][2]))

strip.show()

while True:

(palette,image) = read_data('fab.py')

for start_x in range (64):

image_window(start_x)

utime.sleep(2)

(palette,image) = read_data('mario96a.py')

for start_x in reversed(range (64)):

image_window(start_x)

utime.sleep(2)

ピクセルの(x,Y)座標とシリアルLEDの番号を変換する関数

# 横32ピクセル縦8ピクセルのシリアルフルカラーLEDマトリックスを
# 上下方向にに４枚連結した32X32LEDマトリックスで
# 座標(x,y)に対応するシリアルフルカラーLEDの番号を返す

def serial_pos(x,y):
    if x < 0 or x >= 32:
        x = 0
    if y < 0 or y >= 32:
        y = 0
    if y < 8:
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 768
        
    elif y < 16:
        y = y - 8
        x = 31 - x
        y = 7 - y
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 512
        
    elif y < 24:
        y = y - 16
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 256
        
    elif y < 32:
        y = y - 24
        x = 31 - x
        y = 7 - y
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 0
    else:
        pos = 1023
    return(pos)

# 横32ピクセル縦8ピクセルのシリアルフルカラーLEDマトリックスを

# 上下方向にに４枚連結した32X32LEDマトリックスで

# 座標(x,y)に対応するシリアルフルカラーLEDの番号を返す

def serial_pos(x,y):

if x < 0 or x >= 32:

x = 0

if y < 0 or y >= 32:

y = 0

if y < 8:

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 768

elif y < 16:

y = y - 8

x = 31 - x

y = 7 - y

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 512

elif y < 24:

y = y - 16

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 256

elif y < 32:

y = y - 24

x = 31 - x

y = 7 - y

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 0

else:

pos = 1023

return(pos)

ドット絵のファイルを読み込む関数

# ドット絵ファイルからpaletteとimageを取り出す

def read_data(name:str):
    file_name = f'/{name}'
    f = open(file_name, 'r') # PicoW内に保存されたHTMLファイルを開く
    text = f.read()              # コンテンツを読み込む
    f.close()                    # ファイルを閉じる

    text=text.replace('\r\n', '\n')

    pos = text.find('palette') # textをイメージ部分とパレット部分に分割する
    img_text = text[0:pos]
    pal_text = text[pos:]
    text='' # textは不要なので空にする

    img_text=img_text.replace('\n',',')
    
    length=len(img_text)
    if img_text[length-1] == ',':
        img_text=img_text[0:length-1] # 文字列の最後にコンマがあれば削除する
    image = [int(i) for i in img_text.split(',')] # コンマを区切りnにしてリストにする

    pal_text = pal_text[pal_text.find('\n')+1:] # 1行目を削除
    while ',,' in pal_text:
            pal_text = pal_text.replace(',,', ',') # 重複するコンマを1個にまとめる
    pal_text = pal_text.replace(',\n', '\n')

    palette = []
    while '\n' in pal_text:
        line=pal_text[0:pal_text.find('\n')+1] # 1行取り出す
        line=line[line.find(',')+1:line.find('\n')]
        rgb_list = [int(i) for i in line.split(',')]
        palette.append(rgb_list)
        pal_text = pal_text[pal_text.find('\n')+1:]
    return(palette,image)

# ドット絵ファイルからpaletteとimageを取り出す

def read_data(name:str):

file_name = f'/{name}'

f = open(file_name, 'r') # PicoW内に保存されたHTMLファイルを開く

text = f.read() # コンテンツを読み込む

f.close() # ファイルを閉じる

text=text.replace('\r\n', '\n')

pos = text.find('palette') # textをイメージ部分とパレット部分に分割する

img_text = text[0:pos]

pal_text = text[pos:]

text='' # textは不要なので空にする

img_text=img_text.replace('\n',',')

length=len(img_text)

if img_text[length-1] == ',':

img_text=img_text[0:length-1] # 文字列の最後にコンマがあれば削除する

image = [int(i) for i in img_text.split(',')] # コンマを区切りnにしてリストにする

pal_text = pal_text[pal_text.find('\n')+1:] # 1行目を削除

while ',,' in pal_text:

pal_text = pal_text.replace(',,', ',') # 重複するコンマを1個にまとめる

pal_text = pal_text.replace(',\n', '\n')

palette = []

while '\n' in pal_text:

line=pal_text[0:pal_text.find('\n')+1] # 1行取り出す

line=line[line.find(',')+1:line.find('\n')]

rgb_list = [int(i) for i in line.split(',')]

palette.append(rgb_list)

pal_text = pal_text[pal_text.find('\n')+1:]

return(palette,image)

ドット絵ファイルは表計算ソフトでCSV形式で保存して、拡張子を.pyに変更しました。こうすることでThonnyでファイルを開いてPicoに保存することができます。ドット絵は96×32でパレット番号を記入します。’palette’と書かれた１行後からパレットのデータをパレット番号、R値、G値、B値で指定します。

ラズパイpico内部に保存されたファイル（左下の枠内）

32×8のフルカラーLEDマトリクスを４枚連結して32×32の表示器に(MicroPython)

32×8のフルカラーLEDマトリクスは文字の大きな時計を作るのによく使っています。LEDマトリクスの値段は2022年5月の時点で2799円でした。

今回はそれを見ていたKさんから４枚連結して32×32でドット絵の表示器を作りたいとのリクエストがありました。それなりの値段になるので、Aliexpressで探すと1150円です。

32×32=1024個のLEDは全てフルに点灯するわけではありませんが、USBからの給電では不安なので5V 4AのAC/DCアダプター電源を使います。コネクタを使って４枚を連結します。

４枚を横に並べてコネクタで接続するとLEDは直列に接続されるので楽なのですが、縦に並べると下の絵のようになります。

(x,y)を指定するとLEDの番号がわかる関数serial_pos(x,y)を作って対応します。ドット絵のデータはimage1に書きます。1024個のデータなので大変だろうと思いましたが、エクセルファイルにドット絵を書き出すプログラムが公開されているようなので、カンマ区切りで出力してコピペの後少し修正すればそんなには面倒では無いようです。色はpalette14で指定します。

from neopixel import Neopixel
import utime

numpix = 1024 # 32*32 = 1024
din_pin = 14
strip = Neopixel(numpix, 0, din_pin, "GRB")

def serial_pos(x,y):
    if x < 0 or x >= 32:
        x = 0
    if y < 0 or y >= 32:
        y = 0
    if y < 8:
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 768
        
    elif y < 16:
        y = y - 8
        x = 31 - x
        y = 7 - y
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 512
        
    elif y < 24:
        y = y - 16
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 256
        
    elif y < 32:
        y = y - 24
        x = 31 - x
        y = 7 - y
        if x % 2 ==0:
            pos = 8 * x + y
        else:
            pos = 8 * x +7 - y
        pos = pos + 0
    else:
        pos = 1023
    return(pos)

palette14 = [[0,0,0],[64,32,0],[64,64,0],[32,64,0],[0,64,0],[0,32,0],
             [0,64,64],[0,32,64],[0,0,32],[32,0,64],[64,0,64],[64,0,32],
             [64,64,64],[0,0,0]]


image0=[
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
    ]

image1=[
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,5,8,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,5,8,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,5,8,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,5,8,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
    ]


def show_image(img):
    for y in range(32):
        for x in range(32):
            px_pos = serial_pos(x,y)
            img_pos=y*32+x
            pal=img[img_pos]
            strip.set_pixel(px_pos,(palette14[pal][0], palette14[pal][1], palette14[pal][2]))
    strip.show()

while True:
    show_image(image1)
    #utime.sleep(1)
    show_image(image0)
    #utime.sleep(1)

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

from neopixel import Neopixel

import utime

numpix = 1024 # 32*32 = 1024

din_pin = 14

strip = Neopixel(numpix, 0, din_pin, "GRB")

def serial_pos(x,y):

if x < 0 or x >= 32:

x = 0

if y < 0 or y >= 32:

y = 0

if y < 8:

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 768

elif y < 16:

y = y - 8

x = 31 - x

y = 7 - y

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 512

elif y < 24:

y = y - 16

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 256

elif y < 32:

y = y - 24

x = 31 - x

y = 7 - y

if x % 2 ==0:

pos = 8 * x + y

else:

pos = 8 * x +7 - y

pos = pos + 0

else:

pos = 1023

return(pos)

palette14 = [[0,0,0],[64,32,0],[64,64,0],[32,64,0],[0,64,0],[0,32,0],

[0,64,64],[0,32,64],[0,0,32],[32,0,64],[64,0,64],[64,0,32],

[64,64,64],[0,0,0]]

image0=[

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

]

image1=[

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,0,5,8,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

]

def show_image(img):

for y in range(32):

for x in range(32):

px_pos = serial_pos(x,y)

img_pos=y*32+x

pal=img[img_pos]

strip.set_pixel(px_pos,(palette14[pal][0], palette14[pal][1], palette14[pal][2]))

strip.show()

while True:

show_image(image1)

#utime.sleep(1)

show_image(image0)

#utime.sleep(1)

ラズパイPicoとMicroPythonでPWMコントローラー

PWM制御端子のあるクーリングファンで垂直風洞を作りました。JAXAの手作り風洞のパラメータを参考にして、ファンから少し離してハニカムの整流板を取り付けました。
https://www.yac-j.com/wp-content/themes/yac/pdf/labo/list/5.Experiment/5-8.pdf

翼付きの種子が風洞内で回転する様子を観察するための風洞なので、15cmの高さで風速が1/3、45cmの高さで風速が1/6になるように、開口を広げています。透明シートは100円ショップのB4サイズのカードケース(ハードタイプ)を使いました。

ファンは120mm角38mm厚で12V 2.1AのSanyo Denki America Inc.製の「9GV1212P1G01」(7500円程度)です。（１号機ではPC用で大風量のファンと言われている「CFY-12038PF」12V 0.45Aを使ったのですが、もっと風量が欲しかったので変更しました。）PWMは25kHzの0-5V信号が指定されていますが、ラズパイPicoの3.3Vパルスでも動いています。ハウジングとの固定にはM4長さ50mmを使いました。

電源は「VHBW 12V 5A ACアダプター 60W 5.5*2.5(2.1)mm AC100V-240V DC12V 電源アダプター内極性[+] 0.1A~5A汎用 PSE認証」にしましたが、とりあえず問題なく使えています。

12V電源だけでPicoも動かしたいので、手元にあった3端子レギュレータNJU7223F33で3.3Vを作ります。Picoは互換機のWaveshare RP2040-Zeroよりも外部給電での使い方が便利で、VSYSに1.8Vから5.5Vを接続できます。可変抵抗を回してPWMのDutyを変更します。また、現在のPWM値を視覚的に表現するために4×4マトリクスLEDの状態を変化させます。LEDの制御はneopixelライブラリを使用しました。

12V電源 —– NJU7223F33
接続なし —– Pin1(Vout 3.3V)
12V —– Pin2(Vin)
GND —– Pin3(GND)

Pico
VSYS —– 3.3V
GP15(pin20) —– Fan PWM
GP16(pin21) —– LED DIN
GP26(pin31) —– 可変抵抗器Pin2

可変抵抗器
Pin1 —– 3.3V
Pin2 —– Pico GP26
Pin3 —–GND

フルカラーLED 4×4マトリクス
VDD —– 3.3V
DIN —– Pico GP16
GND —– GND

Fan
Red —– 12V
Black —– GND
Brown —– Pico GP15

プログラム pico_fanControlMax.py

from neopixel import Neopixel
from machine import PWM, ADC, Pin
from time import sleep

pot = ADC(Pin(26))
#pot = ADC(0)
Fan  = PWM(machine.Pin(15, machine.Pin.OUT))
Fan.freq(25000)

black = (0, 0, 0)

m_0 = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
m_1 = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
m_2 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
m_3 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_4 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_5 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_6 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_7 = (1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_8 = (1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_9 = (1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_10 = (1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_11 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)
m_12 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0)
m_13 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0)
m_14 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0)
m_15 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0)
m_16 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)

disp_num = (m_0, m_1, m_2, m_3, m_4, m_5, m_6, m_7, m_8, m_9, m_10, m_11, m_12, m_13, m_14, m_15, m_16)

numpix = 16
din_pin = 16
np_value = 64

def disp_mat(number):
    mat_hue = int(65536/17) * number
    mat_color = strip.colorHSV(mat_hue, 255, np_value)
    num = disp_num[number]
    for i in range(numpix):
        if num[i] == 1:
            strip.set_pixel(i,mat_color)
        else:
            strip.set_pixel(i,black)
    strip.show()
    return


strip = Neopixel(numpix, 0, din_pin, "GRB")
strip.clear()
strip.show()
    
while True:

    pot_value = pot.read_u16() #0-65535
    f_pwm= int(pot_value / 65535 * 100)
    if f_pwm <= 15 :
        f_pwm = 15
    if f_pwm >= 90 :
        f_pwm = 90
    flow = int(f_pwm * (65535/100) )
    Fan.duty_u16(flow)
    disp_rank = int(f_pwm * (17/100))
    if disp_rank >= 17 :
        disp_rank = 16    
    disp_mat(disp_rank)
    sleep(0.1)
#     print(pot_value)
#     print(f_pwm)
#     print(disp_rank)
#     sleep(1)

from neopixel import Neopixel

from machine import PWM, ADC, Pin

from time import sleep

pot = ADC(Pin(26))

#pot = ADC(0)

Fan = PWM(machine.Pin(15, machine.Pin.OUT))

Fan.freq(25000)

black = (0, 0, 0)

m_0 = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

m_1 = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

m_2 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

m_3 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_4 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_5 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_6 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_7 = (1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_8 = (1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_9 = (1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_10 = (1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_11 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0)

m_12 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0)

m_13 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0)

m_14 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0)

m_15 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0)

m_16 = (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)

disp_num = (m_0, m_1, m_2, m_3, m_4, m_5, m_6, m_7, m_8, m_9, m_10, m_11, m_12, m_13, m_14, m_15, m_16)

numpix = 16

din_pin = 16

np_value = 64

def disp_mat(number):

mat_hue = int(65536/17) * number

mat_color = strip.colorHSV(mat_hue, 255, np_value)

num = disp_num[number]

for i in range(numpix):

if num[i] == 1:

strip.set_pixel(i,mat_color)

else:

strip.set_pixel(i,black)

strip.show()

return

strip = Neopixel(numpix, 0, din_pin, "GRB")

strip.clear()

strip.show()

while True:

pot_value = pot.read_u16() #0-65535

f_pwm= int(pot_value / 65535 * 100)

if f_pwm <= 15 :

f_pwm = 15

if f_pwm >= 90 :

f_pwm = 90

flow = int(f_pwm * (65535/100) )

Fan.duty_u16(flow)

disp_rank = int(f_pwm * (17/100))

if disp_rank >= 17 :

disp_rank = 16

disp_mat(disp_rank)

sleep(0.1)

# print(pot_value)

# print(f_pwm)

# print(disp_rank)

# sleep(1)

PicoにはMicroPythonインタープリタをダウンロードし、ライブラリneopixel.pyと上記プログラム(pico_fanControlMax.py)をmain.pyという名前で保存します。

MicroPythonで大きな数字の時計を作る

2017年に作った時計がブレッドボードの接触不良で時々ハングするようになったので、ラズパイPico Wでリメイクしました。[ハングしていたように見えたのはNeopixelが1個死にかけていたためのようです。リメイクした後でも再発したので故障したLEDを見つけて交換しました。]

製作当時の記事は以下です。
http://keisoku-lab.mond.jp/2017/06/28/手作りの大型7セグメントフルカラー表示器を使っ/
http://keisoku-lab.mond.jp/2017/08/10/手作りの大型7セグメントフルカラー表示器デモ版/

当時はまだシリアルフルカラーLEDを32×8 で敷き詰めたユニットは高価だったので、テープ状のシリアルフルカラーLEDを7セグメントLEDのように配置して表示板を作りました。１文字14個で4桁なので56個のLEDを使いました。

配線は以下の3本だけです。
Pico W—–シリアルLED
VBUS —–+5V
GND —–GND
GP16 —–Din

シリアルLEDのライブラリは以下を使いました。
https://github.com/blaz-r/pi_pico_neopixel

NTPサーバーへの接続とPico Wが内蔵しているrtcの更新については以下の記事に書きました。

MicroPythonでラズパイPico Wと1.69インチTFT DisplayモジュールのNTP時計を作成

時計の機能
毎時0分にNTPサーバーに接続してrtcを更新します。
6時から21時59分までは明るく、それ以外は暗く表示します。
毎分45秒から次の5秒まで表示色をグラデーションで変化させます。

一応、狙い通り動いていますが、Pythonは使い慣れていませんのでアドバイスがあればohashi(アットマーク)mac.email.ne.jpまでお願いします。

import machine
import network
import ntptime_jp
import utime
from neopixel import Neopixel

#SSID = 'your SSID'
#PASSWORD = 'your Password'

sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.connect(SSID, PASSWORD)
while not sta_if.isconnected():
    pass

#+++++++_ntp_access_++++++++
#ntptime_jp.settime()
#+++++++++++++++++++++++++++

check_ntp = True
numpix = 56

strip = Neopixel(numpix, 0, 16, "GRB")
strip.brightness(50)


PATTERN0 = (0,1,2,3,4,5,8,9,10,11,12,13)
PATTERN1 = (0,1,8,9)
PATTERN2 = (0,1,2,3,6,7,10,11,12,13)
PATTERN3 = (0,1,2,3,6,7,8,9,10,11)
PATTERN4 = (0,1,4,5,6,7,8,9)
PATTERN5 = (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11)
PATTERN6 = (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13)
PATTERN7 = (0,1,2,3,4,5,8,9)
PATTERN8 = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13)
PATTERN9 = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)
seg8 = (PATTERN0, PATTERN1, PATTERN2, PATTERN3, PATTERN4, PATTERN5, PATTERN6, PATTERN7, PATTERN8, PATTERN9)


pattern_led_init = []
for i in range(0, numpix):
    pattern_led_init.append(False)


pattern_led = []
def time_pattern(hour, minute):
    disp_time = f'{hour:02}' + f'{minute:02}'
    pattern_led = pattern_led_init.copy()
    for pos in range(0,4):
        pos_num = int(disp_time[pos])
        position=3 - pos
        disp_num = seg8[pos_num]
        for num in disp_num:
            num = num + position * 14
            pattern_led[num] = True
    return(pattern_led)

pix_color=[]
delta = 65536/numpix
for pix_index in range(0, numpix):
    pix_color.append(strip.colorHSV(int(delta * pix_index), 255, 255))


while True:
    if (6 < utime.localtime()[3] < 21):
        strip.brightness(80)
    else:
        strip.brightness(20)
    
    hour = utime.localtime()[3]
    minute = utime.localtime()[4]
    pattern_led=time_pattern(hour, minute)
    
    for pix_index in range(0, numpix):
        if pattern_led[pix_index] == True:
            strip.set_pixel(pix_index,pix_color[pix_index])
        else:
            strip.set_pixel(pix_index,(0,0,0))
    
    strip.show()
    move_last=pix_color[0]
    del(pix_color[0])
    pix_color.append(move_last)
    utime.sleep(0.05)
    
    while(5 < utime.localtime()[5] < 45): # wait every 5 ~ 45sec
        if (check_ntp == True) and (minute == 0):
            ntptime_jp.settime() # access ntp server
            check_ntp = False
        if (check_ntp == False) and (minute >= 1):
            check_ntp = True

import machine

import network

import ntptime_jp

import utime

from neopixel import Neopixel

#SSID = 'your SSID'

#PASSWORD = 'your Password'

sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)

sta_if.active(True)

sta_if.connect(SSID, PASSWORD)

while not sta_if.isconnected():

pass

#+++++++_ntp_access_++++++++

#ntptime_jp.settime()

#+++++++++++++++++++++++++++

check_ntp = True

numpix = 56

strip = Neopixel(numpix, 0, 16, "GRB")

strip.brightness(50)

PATTERN0 = (0,1,2,3,4,5,8,9,10,11,12,13)

PATTERN1 = (0,1,8,9)

PATTERN2 = (0,1,2,3,6,7,10,11,12,13)

PATTERN3 = (0,1,2,3,6,7,8,9,10,11)

PATTERN4 = (0,1,4,5,6,7,8,9)

PATTERN5 = (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11)

PATTERN6 = (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13)

PATTERN7 = (0,1,2,3,4,5,8,9)

PATTERN8 = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13)

PATTERN9 = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

seg8 = (PATTERN0, PATTERN1, PATTERN2, PATTERN3, PATTERN4, PATTERN5, PATTERN6, PATTERN7, PATTERN8, PATTERN9)

pattern_led_init = []

for i in range(0, numpix):

pattern_led_init.append(False)

pattern_led = []

def time_pattern(hour, minute):

disp_time = f'{hour:02}' + f'{minute:02}'

pattern_led = pattern_led_init.copy()

for pos in range(0,4):

pos_num = int(disp_time[pos])

position=3 - pos

disp_num = seg8[pos_num]

for num in disp_num:

num = num + position * 14

pattern_led[num] = True

return(pattern_led)

pix_color=[]

delta = 65536/numpix

for pix_index in range(0, numpix):

pix_color.append(strip.colorHSV(int(delta * pix_index), 255, 255))

while True:

if (6 < utime.localtime()[3] < 21):

strip.brightness(80)

else:

strip.brightness(20)

hour = utime.localtime()[3]

minute = utime.localtime()[4]

pattern_led=time_pattern(hour, minute)

for pix_index in range(0, numpix):

if pattern_led[pix_index] == True:

strip.set_pixel(pix_index,pix_color[pix_index])

else:

strip.set_pixel(pix_index,(0,0,0))

strip.show()

move_last=pix_color[0]

del(pix_color[0])

pix_color.append(move_last)

utime.sleep(0.05)

while(5 < utime.localtime()[5] < 45): # wait every 5 ~ 45sec

if (check_ntp == True) and (minute == 0):

ntptime_jp.settime() # access ntp server

check_ntp = False

if (check_ntp == False) and (minute >= 1):

check_ntp = True

MicroPythonでラズパイPico Wと1.69インチTFT DisplayモジュールのNTP時計を作成

MicroPythonの使い心地を知るためにRaspberry Pi Pico Wに安価な1.69インチのTFTディスプレイを接続してNTPで更新した内蔵RTC(リアルタイムクロック)の時刻を表示するプログラムを作りました。

Raspberry Pi Pico W (詳細情報はスイッチサイエンスの商品ページから辿ってください)

1.69インチのTFTディスプレイ (詳細情報はAliexpressの商品ページから辿ってください。400円程度で購入できるSPI通信の240×280画素のフルカラーディスプレイでインターフェースコントローラはst7789を使用していてします。)

配線
<TFTディスプレイ> ——– <Pico W>
GND ——– GND (18pin)
VCC ——– 3V3(OUT) (36pin)
SCL(SCLK) ——– SPI1SCK(19pin)
SDA(MOSI,SDI,DIN) ——– SPI1TX(20pin)
RES(Reset) ——– GP11(15pin)
DC(Data/Command) ——– GP12(16pin)
CS ——– SPI1CSn(17pin)
BLK(Backlight) ——– GP10(14pin)

st7789用ライブラリ
ST7789 Driver for MicroPythonとしてgithubに公開されています。Pico W用MicroPython Firmware （https://github.com/russhughes/st7789_mpy/tree/master/firmware/RP2W/firmware.uf2）をダウンロードして、Pico Wのブートボタンを押しながらPCのUSBポートに接続し、現れたUSBドライブにfirmware.uf2ファイルをドラッグ・ドロップします。

from machine import Pin, SPI
import st7789
import utime
import network
import ntptime_jp

SSID = 'yourSSID'
PASSWORD = 'YourPassword'

BACKLIGHT_PIN = 10
RESET_PIN = 11
DC_PIN = 12
CS_PIN = 13
CLK_PIN = 14
DIN_PIN = 15 # lower left corner

import romand as vector_font

spi = SPI(1, baudrate=31250000, sck=Pin(CLK_PIN), mosi=Pin(DIN_PIN))
tft = st7789.ST7789(spi, 240, 320,
    reset=Pin(RESET_PIN, Pin.OUT),
    cs=Pin(CS_PIN, Pin.OUT),
    dc=Pin(DC_PIN, Pin.OUT),
    backlight=Pin(BACKLIGHT_PIN, Pin.OUT),
    rotation=3)
tft.init()

sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.connect(SSID, PASSWORD)
while not sta_if.isconnected():
    pass
ntptime_jp.settime()

str_md_c = ""
str_hm_c = ""
str_s_c = ""
while True:
    time_now = utime.localtime()
    #print(utime.localtime())
    str_md = "{:>2}".format(str(time_now[1])) + "." + "{:>2}".format(str(time_now[2])) + "." + "{:>4}".format(str(time_now[0]))
    str_hm = "{:>2}".format(str(time_now[3]))  + ":" + "{:0>2}".format(str(time_now[4]))
    str_s = "{:0>2}".format(str(time_now[5]))
    if str_md != str_md_c :
        tft.draw(vector_font, str_md_c,50, 30, st7789.color565(0,0,0), 1.4)
        tft.draw(vector_font, str_md,50, 30, st7789.color565(255,255,255), 1.4)
        str_md_c = str_md
    if str_hm != str_hm_c :
        tft.draw(vector_font, str_hm_c,30, 130, st7789.color565(0,0,0), 2.8)
        tft.draw(vector_font, str_hm,30, 130, st7789.color565(255,255,255), 2.8)
        str_hm_c = str_hm
    if str_s != str_s_c :
        tft.draw(vector_font, str_s_c,200, 210, st7789.color565(0,0,0), 2.0)
        tft.draw(vector_font, str_s,200, 210, st7789.color565(255,0,255), 2.0)
        str_s_c = str_s

from machine import Pin, SPI

import st7789

import utime

import network

import ntptime_jp

SSID = 'yourSSID'

PASSWORD = 'YourPassword'

BACKLIGHT_PIN = 10

RESET_PIN = 11

DC_PIN = 12

CS_PIN = 13

CLK_PIN = 14

DIN_PIN = 15 # lower left corner

import romand as vector_font

spi = SPI(1, baudrate=31250000, sck=Pin(CLK_PIN), mosi=Pin(DIN_PIN))

tft = st7789.ST7789(spi, 240, 320,

reset=Pin(RESET_PIN, Pin.OUT),

cs=Pin(CS_PIN, Pin.OUT),

dc=Pin(DC_PIN, Pin.OUT),

backlight=Pin(BACKLIGHT_PIN, Pin.OUT),

rotation=3)

tft.init()

sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)

sta_if.active(True)

sta_if.connect(SSID, PASSWORD)

while not sta_if.isconnected():

pass

ntptime_jp.settime()

str_md_c = ""

str_hm_c = ""

str_s_c = ""

while True:

time_now = utime.localtime()

#print(utime.localtime())

str_md = "{:>2}".format(str(time_now[1])) + "." + "{:>2}".format(str(time_now[2])) + "." + "{:>4}".format(str(time_now[0]))

str_hm = "{:>2}".format(str(time_now[3])) + ":" + "{:0>2}".format(str(time_now[4]))

str_s = "{:0>2}".format(str(time_now[5]))

if str_md != str_md_c :

tft.draw(vector_font, str_md_c,50, 30, st7789.color565(0,0,0), 1.4)

tft.draw(vector_font, str_md,50, 30, st7789.color565(255,255,255), 1.4)

str_md_c = str_md

if str_hm != str_hm_c :

tft.draw(vector_font, str_hm_c,30, 130, st7789.color565(0,0,0), 2.8)

tft.draw(vector_font, str_hm,30, 130, st7789.color565(255,255,255), 2.8)

str_hm_c = str_hm

if str_s != str_s_c :

tft.draw(vector_font, str_s_c,200, 210, st7789.color565(0,0,0), 2.0)

tft.draw(vector_font, str_s,200, 210, st7789.color565(255,0,255), 2.0)

str_s_c = str_s

NTP時刻を取得するライブラリは時差を補正することができなかったので、ライブラリ内でJAPAN_TIME = 9*60*60を補正してRTCに書き込むことにしました。ntptime_jp.pyという名前でpico Wに保存しました。（オリジナルはmicropython-lib/micropython/net/ntptime/ntptime.py です。）

import utime

try:
    import usocket as socket
except:
    import socket
try:
    import ustruct as struct
except:
    import struct

# The NTP host can be configured at runtime by doing: ntptime.host = 'myhost.org'
#host = "pool.ntp.org"
host = "ntp.nict.jp"
JAPAN_TIME = 9*60*60
# The NTP socket timeout can be configured at runtime by doing: ntptime.timeout = 2
#timeout = 1
timeout = 2

def time():
    NTP_QUERY = bytearray(48)
    NTP_QUERY[0] = 0x1B
    addr = socket.getaddrinfo(host, 123)[0][-1]
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    try:
        s.settimeout(timeout)
        res = s.sendto(NTP_QUERY, addr)
        msg = s.recv(48)
    finally:
        s.close()
    val = struct.unpack("!I", msg[40:44])[0]

    EPOCH_YEAR = utime.gmtime(0)[0]
    if EPOCH_YEAR == 2000:
        # (date(2000, 1, 1) - date(1900, 1, 1)).days * 24*60*60
        NTP_DELTA = 3155673600
    elif EPOCH_YEAR == 1970:
        # (date(1970, 1, 1) - date(1900, 1, 1)).days * 24*60*60
        NTP_DELTA = 2208988800
    else:
        raise Exception("Unsupported epoch: {}".format(EPOCH_YEAR))

    return val - NTP_DELTA


# There's currently no timezone support in MicroPython, and the RTC is set in UTC time.
def settime():
    t = time()
    import machine
    tm = utime.gmtime(t + JAPAN_TIME)
    machine.RTC().datetime((tm[0], tm[1], tm[2], tm[6] + 1, tm[3], tm[4], tm[5], 0))

import utime

try:

import usocket as socket

except:

import socket

try:

import ustruct as struct

except:

import struct

# The NTP host can be configured at runtime by doing: ntptime.host = 'myhost.org'

#host = "pool.ntp.org"

host = "ntp.nict.jp"

JAPAN_TIME = 9*60*60

# The NTP socket timeout can be configured at runtime by doing: ntptime.timeout = 2

#timeout = 1

timeout = 2

def time():

NTP_QUERY = bytearray(48)

NTP_QUERY[0] = 0x1B

addr = socket.getaddrinfo(host, 123)[0][-1]

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

try:

s.settimeout(timeout)

res = s.sendto(NTP_QUERY, addr)

msg = s.recv(48)

finally:

s.close()

val = struct.unpack("!I", msg[40:44])[0]

EPOCH_YEAR = utime.gmtime(0)[0]

if EPOCH_YEAR == 2000:

# (date(2000, 1, 1) - date(1900, 1, 1)).days * 24*60*60

NTP_DELTA = 3155673600

elif EPOCH_YEAR == 1970:

# (date(1970, 1, 1) - date(1900, 1, 1)).days * 24*60*60

NTP_DELTA = 2208988800

else:

raise Exception("Unsupported epoch: {}".format(EPOCH_YEAR))

return val - NTP_DELTA

# There's currently no timezone support in MicroPython, and the RTC is set in UTC time.

def settime():

t = time()

import machine

tm = utime.gmtime(t + JAPAN_TIME)

machine.RTC().datetime((tm[0], tm[1], tm[2], tm[6] + 1, tm[3], tm[4], tm[5], 0))

フォントはst7789_mpy/fonts/vector/romand.pyをPico Wに保存して使いました。

春の花の光るメッセージボード（古民家ギャラリーツキザワの家 2023 4/29〜5/5）

古民家ギャラリーツキザワの家は、西和賀町にある藁葺き屋根の旧家の古民家を改修した展示施設です。奥羽自然観察会を主宰しているカタクリの会の瀬川強さんが運営していて、瀬川強さんの写真作品と、水彩画家川崎茂花さんの西和賀の山野草を描いた襖絵が常設展示されています。今回は「春の花」の企画展（2023 4/29〜5/5）に参加させていただくことになりました。

「光るメッセージボード」はガラス用マーカーペンで透明なアクリル板にメッセージを書くと下から照らしているLED光源でメッセージが浮き出て見えるものです。光がアクリルの内部から外（空気）に出ようとするとき、臨界角42.2°以下では100%反射（全反射）して外に出られなくなります。マーカーのインクが表面にあると、全反射せずに光が外に出てくることができます。これがメッセージが光る理由です。

マーカーのインク以外でも、アクリルの表面に傷などがあると凹凸で散乱して光が外に出てきます。凹凸の密度が高いほど光が出てきて、凹凸のないところからは光は出てきません。レーザー加工機でアクリルの表面を加工すると、写真の濃淡に対応するように光らせることができます。

原理は単純ですが、写真の濃淡に応じて凹凸をつけるのは少し工夫が必要です。
(1) [写真素材は白黒] カラー写真で素敵に見えても白黒にすると何が写っているかわからなくなることがあります。白と黒のメリハリのある写真が良いでしょう。
(2) [網点] 印刷物の写真のように200線ぐらいの網点を使います。無料で使える画像処理ソフトGIMPでは、フィルターメニュー > 変形 > Newsprint… で網点にすることができます。
(3) [トーン] レーザー加工機で網点加工すると、飛びやすく潰れやすい性質があります。飛びやすいというのは、小さな点はアクリルが溶けないのである程度大きな点になるまで加工が始まりません。潰れやすいというのは、逆に周りが加工されている中に加工しなくても良い点があっても一緒に解けてしまいまって、余分に加工されてしまいます。
(4) [網点の凹凸] 網点は白から徐々に点が大きくなって、50%を超えると黒の中の白点が小さくなっていきます。単純に言えば0%から50%までは凹凸が増えていきますが、50%を超えると凹凸は減っていきます。
(5) [白黒反転] レーザー加工では黒い部分が加工されて凹凸になり、凹凸が光を散乱させて白く光ります。つまり、黒と白が反転するので、あらかじめ白黒写真の白黒を反転させます。
(6) [左右反転] アクリルの裏面にレーザー加工をした方が反射光量が得られるので、画像は左右反転して正面から見たときに正しい像になるようにします。

この中で(3)と(4)はトーンカーブで調整します。

原画の0(黒)-255(白)を143(黒)-230(白)に変換しています。黒付近と白付近で傾きを変えているのは”飛びやすくて潰れやすい”性質を補正するためです。（実際の作業では白黒反転した後で、トーンカーブを適用しています。）このトーンカーブを調整すればもっときれいになるのではないかと思います。

LEDユニットは3Dプリンターで作りました。

Fusion360のスクリーンショットはユニット下面を見た図になります。LED基板とUSBコネクタ(USB Type-Cコネクタ電源供給用）と配線が収まります。

照明用LEDは秋月電子通商の太陽光ＬＥＤモジュール（白色ＬＥＤ）5Vを使っています。目に優しい自然光に近い光というのが特徴です。75mm角用はLEDモジュールを1個、150mm角用は2個連結して使います。

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-15933/

2023.04.02

色相環で表示するテーブルランプ時計（ESP32+NeoPixelRing）

木工品の中に入れて光らせるテーブルランプを作ります。

Wi-Fi経由でNTPサーバーから時刻を取得して、24時間でランプの色を色相環を一周させます。
8時：赤（あか）
10時：橙（だいだい）
12時：黄橙（きだいだい）
14時：黄（き）
16時：黄緑（きみどり）
18時：緑（みどり）
20時：青緑（あおみどり）
22時：緑青（みどりあお）
0時：青（あお）
2時：青紫（あおむらさき）
4時：紫（むらさき）
6時：赤紫（あかむらさき）
毎時3分間と１分ごとの10秒間は少し光り方を変化させることにしました。また、日中は明るく、夜間は暗く光るようにしています。

ESP32(MH-ET LIVE ESP32 MiniKit)でシリアルフルカラーLEDを制御するのですが、暑い夏にハンダ付けをするのが面倒になったので、NeoPixelRing（12個）を使いました。VCC、GND、IO16だけ使います。コンパクトにするためにヘッダーピンは使わずに直接ハンダ付けをします。ケースは適当に3Dプリンターで出力しました。

Arduinoプログラムは以下のものを使いました。WiFiのSSIDとパスワードが必要です。

// Lamp Clock 2022 
// LampClockT05 by Koji Ohashi @MaDA Lab
// 2022.08.10
// for NeoPixelRing12

#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 NUM_LEDS 12
#define DAY_VALUE 180
#define NIGHT_VALUE 50
#define DAY_START 6 
#define DAY_END 17 
CRGBArray<NUM_LEDS> leds;
CRGBPalette16 currentPalette;
TBlendType    currentBlending;
#define UPDATES_PER_SECOND 100
boolean DayTime=true;
boolean Start_Hour=false;
boolean End_Minute=false;
boolean NewHourPalette=false;
boolean NewMinutePalette=false;
int LED_Hue=0;
int LED_Value=0;

void setup() { 
  Serial.begin(115200);
  delay(500);
  Serial.println("LampClockT05 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);
  currentPalette = RainbowColors_p;
  currentBlending = LINEARBLEND;
  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){
    LED_Value=DAY_VALUE;
  } else {
    LED_Value=NIGHT_VALUE;
  }
  if(!Start_Hour){NewHourPalette=false;}
  if(!End_Minute){NewMinutePalette=false;}
  if(Start_Hour && !NewHourPalette){
    HourPalette();
  }
  if(!Start_Hour && End_Minute && !NewMinutePalette){
    MinutePalette();
  }
  if(Start_Hour || End_Minute){
    LED_Palette();
  } else {
    LED_Display();
  }
}

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;
  DayTime=(time_h>=DAY_START)&&(time_h<=DAY_END);//Day or Night
  Start_Hour=(time_m < 3);  //HourPalette
  End_Minute=(time_s > 50); //colorChange
  
  int DayMins=time_h*60 + time_m; //DayMins:0 to 1440
  DayMins=(DayMins+960)%1440;     //8時(480)を0にオフセットするために480を引く代わりに960を足す。
  LED_Hue = map(DayMins,0,1440,0,255); //LEDの色を設定する

  Serial.print(time_h);
  Serial.print(":");
  Serial.print(time_m);
  Serial.print(":");
  Serial.println(time_s);
}

void LED_Display(){
  for(int i=0;i<NUM_LEDS;i++){
    leds[i] = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value);
  }
  FastLED.show();
  FastLED.delay(1000 / UPDATES_PER_SECOND);
}

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

void LED_Palette(){
  static uint8_t startIndex = 0;
  startIndex = startIndex + 1; /* motion speed */
  FillLEDsFromPaletteColors( startIndex);
  FastLED.show();
  FastLED.delay(1000 / UPDATES_PER_SECOND);
}

void FillLEDsFromPaletteColors( uint8_t colorIndex)
{
    uint8_t brightness = 255;
    for( int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
        leds[i] = ColorFromPalette( currentPalette, colorIndex, brightness, currentBlending);
        colorIndex += 3;
    }
}

void HourPalette()
{
    CRGB DayMins = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value);
    CRGB DayMins1  = CHSV( (LED_Hue+85)%255, 255, LED_Value);
    CRGB DayMins2  = CHSV( (LED_Hue+170)%255, 255, LED_Value);
    currentPalette = CRGBPalette16(
                                   DayMins,  DayMins,  DayMins,  DayMins,
                                   DayMins, DayMins, DayMins,  DayMins,
                                   DayMins1,  DayMins1,  DayMins1,  DayMins1,
                                   DayMins2, DayMins2, DayMins2,  DayMins2 );
    NewHourPalette=true;
}

void MinutePalette()
{
    CRGB DayMins = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value);
    CRGB dark  = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value/2);
    CRGB black  = CRGB::Black;
    currentPalette = CRGBPalette16(
                                   dark,  dark,  DayMins,  DayMins,
                                   DayMins, dark, dark,  dark,
                                   DayMins,  DayMins,  DayMins,  DayMins,
                                   DayMins, DayMins, dark,  dark );
    NewMinutePalette=true;
}


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

// Lamp Clock 2022

// LampClockT05 by Koji Ohashi @MaDA Lab

// 2022.08.10

// for NeoPixelRing12

#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 NUM_LEDS 12

#define DAY_VALUE 180

#define NIGHT_VALUE 50

#define DAY_START 6

#define DAY_END 17

CRGBArray<NUM_LEDS> leds;

CRGBPalette16 currentPalette;

TBlendType currentBlending;

#define UPDATES_PER_SECOND 100

boolean DayTime=true;

boolean Start_Hour=false;

boolean End_Minute=false;

boolean NewHourPalette=false;

boolean NewMinutePalette=false;

int LED_Hue=0;

int LED_Value=0;

void setup() {

Serial.begin(115200);

delay(500);

Serial.println("LampClockT05 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);

currentPalette = RainbowColors_p;

currentBlending = LINEARBLEND;

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){

LED_Value=DAY_VALUE;

} else {

LED_Value=NIGHT_VALUE;

}

if(!Start_Hour){NewHourPalette=false;}

if(!End_Minute){NewMinutePalette=false;}

if(Start_Hour && !NewHourPalette){

HourPalette();

}

if(!Start_Hour && End_Minute && !NewMinutePalette){

MinutePalette();

}

if(Start_Hour || End_Minute){

LED_Palette();

} else {

LED_Display();

}

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;

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

Start_Hour=(time_m < 3); //HourPalette

End_Minute=(time_s > 50); //colorChange

int DayMins=time_h*60 + time_m; //DayMins:0 to 1440

DayMins=(DayMins+960)%1440; //8時(480)を0にオフセットするために480を引く代わりに960を足す。

LED_Hue = map(DayMins,0,1440,0,255); //LEDの色を設定する

Serial.print(time_h);

Serial.print(":");

Serial.print(time_m);

Serial.print(":");

Serial.println(time_s);

}

void LED_Display(){

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

leds[i] = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value);

}

FastLED.show();

FastLED.delay(1000 / UPDATES_PER_SECOND);

}

void clearDisplay(){

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

leds[i] = CRGB::Black;

}

FastLED.show();

}

void LED_Palette(){

static uint8_t startIndex = 0;

startIndex = startIndex + 1; /* motion speed */

FillLEDsFromPaletteColors( startIndex);

FastLED.show();

FastLED.delay(1000 / UPDATES_PER_SECOND);

}

void FillLEDsFromPaletteColors( uint8_t colorIndex)

{

uint8_t brightness = 255;

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

leds[i] = ColorFromPalette( currentPalette, colorIndex, brightness, currentBlending);

colorIndex += 3;

}

void HourPalette()

{

CRGB DayMins = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value);

CRGB DayMins1 = CHSV( (LED_Hue+85)%255, 255, LED_Value);

CRGB DayMins2 = CHSV( (LED_Hue+170)%255, 255, LED_Value);

currentPalette = CRGBPalette16(

DayMins, DayMins, DayMins, DayMins,

DayMins1, DayMins1, DayMins1, DayMins1,

DayMins2, DayMins2, DayMins2, DayMins2 );

NewHourPalette=true;

}

void MinutePalette()

{

CRGB DayMins = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value);

CRGB dark = CHSV( LED_Hue, 255, LED_Value/2);

CRGB black = CRGB::Black;

currentPalette = CRGBPalette16(

dark, dark, DayMins, DayMins,

DayMins, dark, dark, dark,

DayMins, DayMins, DayMins, DayMins,

DayMins, DayMins, dark, dark );

NewMinutePalette=true;

}

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

}

ESP32と8x32LEDモジュールでNTP時計を作る（その２）

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。