ESP32のMiroPythonと4×4シリアルLEDで焚き火ランプ（リメイク）

2022年の夏から2023年の春にかけて「ハンドクラフトの素材としての電子工作 “超” 入門」講習会を企画実施していました。木工などのクラフトを簡単にテーブルランプにできる照明ユニットを作る講習会ですが、このブログにはまったく記録に残していませんでした。今回はMicroPythonを使ってリメイクすることにしました。

照明ユニットは下の写真のケースにESP32 MH-ET Live Mini Kitに4×4シリアルフルカラーLEDをつけてユニットを作ります。

木工などのクラフトの下に置くと簡単にテーブルランプにできます。Arduino IDEで書いたプログラムで、写真は焚き火をモチーフにしたものですが、WiFiアクセスポイントからカラーセットを変更する機能もついていました。

今回はWaveshare RP2040-Zeroと8x8LEDで作ったプログラムをベースにリメイクすることにしました。MicroPythonでESP32を使うときにはThonny IDEを使ってESP32用のMicroPythonをインストールします。特に難しいこともなく終了しますが、ESP32用のneopixelライブラリはMicroPythonファームウェアに含まれているのでそれを使います。PicoやWaveshare RP2040-Zeroで使っているライブラリとは違うので、関数名NeopixelをNeoPixelに変更したり、Brightnessの機能を自分で作らないといけません。

また、4×4マトリクスは０行目は右、1行目は左、2行目は右、3行目は左とジグザグなLED番号なので変更しました。

パーリンノイズはMicroPython用のライブラリ “perlin.py” が公開されています。このライブラリをダウンロードしてマイコンのメモリに保存します。

# For ESP32 MicroPython
# Koji Ohashi 20241122
# perlin lib:https://github.com/sjaak31367/micropython_perlin
import perlin
from neopixel import NeoPixel
import time, machine
numpix = 16
led_pin = 16
led = NeoPixel(machine.Pin(led_pin), numpix)


def led_xy_to_count(x, y):
    if (y % 2 == 0):
        count = (y * 4) + x
    else:
        count = (y * 4) + (3 - x)
    return count


def in_range(x):
    if x < 0:
        x = 0
    elif x > 255:
        x = 255
    return(x)

def heatmap(n, brightness): #n 0-255 brightness 0 to 1.0
    red = int(in_range(3 * n) * brightness)
    green = int(in_range(3 * (n - 85)) * brightness)
    blue = int(in_range(3 * (n - 170)) * brightness)
    return((red, green, blue))

def heat_tuple(brightness):
    palette = []    
    for i in range (256):
        palette.append(heatmap(i, brightness))
    heat_color = tuple(palette)
    del palette
    return(heat_color)

def generate_intensity(): #generate intensity coefficients between 0.55-1.0
    y,z,octave = 0.5, 0.7 ,3 #default value
    for i in range (100):
        x = i
        intensity[i] = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)
    min_intensity = min(intensity)
    max_intensity = max(intensity)
    for i in range (100):
        intensity[i] = ((intensity[i] - min_intensity) / (max_intensity - min_intensity)) * 0.45 + 0.55


intensity = [0.0] * 100
led_heat = [0.0]*16

led_base = [10, 20, 20, 10,
            20, 60, 60, 20,
            20, 60, 60, 20,
            10, 20, 20, 10,] # led_base/100

list_led = [0, 1, 2, 3,
            7, 6, 5, 4,
            8, 9, 10, 11,
            15, 14, 13, 12,]
            
brightness = 0.5

color = heat_tuple(brightness)
perlin.reseed(time.ticks_ms())

generate_intensity()
intensity_index = 0
while True:
    for y in range (4):
        for x in range (4):
            z = 0.7
            octave = 3
            list_count = y * 4 + x
            led_count = led_xy_to_count(x, y)
            
            heat_noise = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)
            led_heat[list_count] = heat_noise * led_base[list_count] / 100
    minimum = min(led_heat)
    maximum = max(led_heat)
    for list_count in range (16):
        heat_index = int((led_heat[list_count] - minimum) / (maximum - minimum) * 170 * intensity[intensity_index])
        led[list_led[list_count]] = color[heat_index]

    led.write()
    time.sleep(0.05)
    perlin.reseed(time.ticks_ms())
    
    intensity_index = intensity_index + 1
    if intensity_index >=100:
        generate_intensity()
        intensity_index = 0

# For ESP32 MicroPython

# Koji Ohashi 20241122

# perlin lib:https://github.com/sjaak31367/micropython_perlin

import perlin

from neopixel import NeoPixel

import time, machine

numpix = 16

led_pin = 16

led = NeoPixel(machine.Pin(led_pin), numpix)

def led_xy_to_count(x, y):

if (y % 2 == 0):

count = (y * 4) + x

else:

count = (y * 4) + (3 - x)

return count

def in_range(x):

if x < 0:

x = 0

elif x > 255:

x = 255

return(x)

def heatmap(n, brightness): #n 0-255 brightness 0 to 1.0

red = int(in_range(3 * n) * brightness)

green = int(in_range(3 * (n - 85)) * brightness)

blue = int(in_range(3 * (n - 170)) * brightness)

return((red, green, blue))

def heat_tuple(brightness):

palette = []

for i in range (256):

palette.append(heatmap(i, brightness))

heat_color = tuple(palette)

del palette

return(heat_color)

def generate_intensity(): #generate intensity coefficients between 0.55-1.0

y,z,octave = 0.5, 0.7 ,3 #default value

for i in range (100):

x = i

intensity[i] = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)

min_intensity = min(intensity)

max_intensity = max(intensity)

for i in range (100):

intensity[i] = ((intensity[i] - min_intensity) / (max_intensity - min_intensity)) * 0.45 + 0.55

intensity = [0.0] * 100

led_heat = [0.0]*16

led_base = [10, 20, 20, 10,

20, 60, 60, 20,

10, 20, 20, 10,] # led_base/100

list_led = [0, 1, 2, 3,

7, 6, 5, 4,

8, 9, 10, 11,

15, 14, 13, 12,]

brightness = 0.5

color = heat_tuple(brightness)

perlin.reseed(time.ticks_ms())

generate_intensity()

intensity_index = 0

while True:

for y in range (4):

for x in range (4):

z = 0.7

octave = 3

list_count = y * 4 + x

led_count = led_xy_to_count(x, y)

heat_noise = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)

led_heat[list_count] = heat_noise * led_base[list_count] / 100

minimum = min(led_heat)

maximum = max(led_heat)

for list_count in range (16):

heat_index = int((led_heat[list_count] - minimum) / (maximum - minimum) * 170 * intensity[intensity_index])

led[list_led[list_count]] = color[heat_index]

led.write()

time.sleep(0.05)

perlin.reseed(time.ticks_ms())

intensity_index = intensity_index + 1

if intensity_index >=100:

generate_intensity()

intensity_index = 0