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「sparkfun Pro Micro」を使用する際必要になった情報を記録

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Pro Micro に関する記事

Pin配置

使用上の注意

• MEGA32U4仕様のせい？外部割込みＰｉｎに注意

開発ボードでＳＤ版が完成したので基板に載せた

（写真のようにESP-WROOM-02を置いたが上下逆に付けるようにすればコンパクトになるなと完成した後に気が付く）

正式なマイクロＳＤカードスロットはブレッドボートで開発用にとして利用したいのでマイクロＳＤカードアダプタにピンを付けて（余り物を）利用してみた

両端は未使用なので７ピンのみ取付，なかなか良い感じ

ピンの接続情報を記録しておく（上がスロット，下がアダプタの場合）

放電器と高さを合わせ（合体）接続できるようにしたが，放電器の電源アダプタが左側で電源が接続できなくなり取り外して付け替えるのも大変なので電源アダプタを右側にも付け，ついでに入力が直５Ｖなので安全のため５．１Ｖのツェナーダイオードを追加

テスト実施のログ出力（ＳＤカード）

;Constant voltage : 1000mV
;End current : 100mA
0, 991, 325, 0
1, 1003, 311, 5
2, 1002, 310, 10
3, 997, 314, 15
4, 997, 314, 20
5, 996, 316, 26
6, 995, 318, 31
7, 995, 322, 36
8, 997, 323, 42
9, 1000, 326, 47
10, 1000, 332, 53
11, 1004, 334, 58
12, 1000, 344, 64
（略）
291, 999, 84, 1595
292, 998, 83, 1596
293, 997, 82, 1597

グラフ化すると

青線：放電流値（ｍＡ）

赤線：累積電力（ｍＡｈ）

上記の試験サンプルは劣化している充電池のため大きな電流を流せていない

今後の展開

このボードではＩｏＴ化しないと効果を発揮しないのでＷｅｂとの連携仕様を考える

基本仕様として当初はロギング装置を汎用化と考えていたが，別物を作製することも早々無いしその都度プログラムを変えるのも趣味の世界はありなので，放電器専用のロギング装置として構築することにする

ログの数値表とグラフを表示する位までは構築していこうと思う（気長に・・・）

次回に「ESP-WROOM-02」を使おうとした時に，また回路図など探してブレッドボードに展開するのが面倒なので，偉そうなものではないが開発ボードを作っておくことにした

必要な仕様

• プログラム書込みボタンとリセットボタン
• ３．３Ｖ電源（ＵＳＢ電源から降圧させる）
• ３．３ロジックのＵＳＢシリアル変換
• ESP-WROOM-02は取り外し可能（こうしないと意味がない）
• LEDをIO15に接続（動作確認用）

準備

ＵＳＢシリアル変換はaitendoのUSB-TTL変換キットを使う（既に制作済の物）

このＵＳＢ－ＴＴＬ変換キットは５Ｖロジックなので３．３Ｖロジックにする

ＣＨ３４０Ｇの仕様などを参照して３．３ＶをＶＣＣに入れれば３．３Ｖとして動作するのを確認

パターンを見てみるとVCCに入るＵＳＢ５Ｖの部分をカットして３．３Ｖの３端子レギュレーターを経由しVCCに入れれば良さそう

他にカットできそうな場所が無かったのでココにしたが，削ったパターンのカスがＵＳＢコネクタとの間に入り＋－がショートするといった問題が起きて嵌った

入念に掃除して解決

ボードに実装

今回はブレッドボード基板を使ってみた

ミニブレッドボードを載せるためのスペースを作るため両端の空きに寄せて配置

黒：リセットボタン

白：プログラム書込みボタン（押しながらリセットするとプログラム書込みモードとなる）

ＳＷやＬＥＤを配置するためパターンのカットも行った

３端子レギュレーター（NJM2845DL1-33 3.3V800mA）は裏に配置

開発中

ＳＤカードスロットを取り付けてプログラム開発中（AVR用のプログラムはCSの変更のみで動作した）

ＮＴＰで日時を取得できるのでタイムスタンプが使えそうだ

ロギング装置の構想は前々からあるのだがロギングするようなシステム作ってないので着手しなかった

ところが今回作製した放電器はロギングの必要性が高いと感じログ装置を作製することにする

どう実現するか，基本スタンドアロンでのロギングするとして，装置毎（例えば放電器）にＳＤカード等を実装して保存する内蔵型か，ＵＡＲＴ通信などを経由してので外付け型となる

外付け型ならＳＤカード保存の他にフラッシュメモリー保存や無線通信にてクラウド保存も可能だし融通がききそう

そこで楽しめそうな外付け型でＳＤカードへのロギングをやってみることにした

この装置は前にも似たような物を作製したことあるのでさくっと実験版は完成

ＳＤカードは３．３Ｖロジックのため３．３Ｖ版Ａｒｄｕｉｎｏ（ＡＶＲ）を利用したほうが回路が楽になる

外付けなのでプロトコルが必要となるが通信は無手順，ログの記録として開始と終了のみ決めた

　開始：＠Ｂｅｇｉｎ

　終了：＠Ｅｎｄ

ログ装置側のプログラム（簡単すぎだけど公開）

//    Serial Logging To SD Card
//
//    シリアル出力のロギングをＳＤカードに書き込む
//    シリアル：9600bps
//    ＳＤ：ファイル名は連番（Ex.log.1xxxx.txt）
//    プロトコル
//        @Begin. - @End.間をＳＤに書き込む
//    Ex.
//        @Begin.
//        ;Constant current : 500mA
//        ;End voltage : 1000mV
//        0, 1237, 0, 0
//        1, 1237, 499, 8
//        2, 1226, 501, 16
//        131, 1051, 499, 1088
//        @End.
//
#include <EEPROM.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

// SD card attached to SPI bus as follows:
// * MOSI - pin 11
// * MISO - pin 12
// * CLK  - pin 13
// * CS   - pin 10
// ※CS pinは使用しているシールドで変更する必要がある
//        イーサーネットシールドは 4
//        Adafruit のSDシールドは 10
//        Sparkfun のSDシールドは 8
//
//#define DEBUG        1

#define CSPIN        10                  //チップセレクト
#define LEDPIN        8                  //状態表示ＬＥＤ
#define BLINKTIME    1000                //点滅間隔

static char strBegin[] = { '@', 'B', 'e', 'g', 'i', 'n', '.', '\r', '\n', '\0' };
static char strEnd[] = { '@', 'E', 'n', 'd', '.', '\r', '\n', '\0' };

static uint16_t year = 2017;
static uint8_t month = 1, day = 1, hour = 19, minute = 0, second = 0;

static char fileName[16];                //ログファイル名

static boolean sd = false;               //ＳＤ書込み開始フラグ
static boolean light;                    //ＬＥＤ点灯フラグ
static int timer;                        //ＬＥＤ点滅時間カウンタ

static int getByte() {
    for(;;) {
        timer++;
        if(Serial.available()) {
            return(Serial.read());
        }
        delay(1);
        if(timer > BLINKTIME) {
            timer = 0;
            if(sd) {
                if(light) {
                    digitalWrite(LEDPIN, LOW);
                    light = false;
                } else {
                    digitalWrite(LEDPIN, HIGH);
                    light = true;
                }
            }
        }
    }
}

void dateTime(uint16_t *date, uint16_t *time) {
    // FAT_DATEマクロでフィールドを埋めて日付を返す
    *date = FAT_DATE(year, month, day);
    // FAT_TIMEマクロでフィールドを埋めて時間を返す
    *time = FAT_TIME(hour, minute, second);
}

static void makeFileName() {
    int fileNum = (EEPROM.read(0)<<8) + EEPROM.read(1);
    if(fileNum < 10000) fileNum = 10001;
    sprintf(fileName, "log%5d.txt", fileNum);
    //次のファイル番号
    fileNum++;
    EEPROM.write(0, fileNum>>8);
    EEPROM.write(1, fileNum&0xff);
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);                    // 9600bpsでポートを開く
#ifdef DEBUG
//    Serial.println("Start");
#endif
    //SSピンは使用しない場合でも出力にしないとSDライブラリが動作しない
    //pinMode(SS, OUTPUT);
    
    //SDライブラリの初期化
    if(!SD.begin(CSPIN)) {
        Serial.println("SD Card failed");
        for(;;);
    }    
    //日付と時刻を返す関数を登録
    //登録することでファイルの作成日時や変更日時が記録できる
    SdFile::dateTimeCallback(&dateTime);

    //初期化正常で開始
    pinMode(LEDPIN, OUTPUT);
    digitalWrite(LEDPIN, HIGH);            //点灯
    light = true;
    sd = false;
    timer = 0;
}

void loop() {
    char c, buf[128];
    int n = 0;
    File dataFile;

    for(;;) {
        c = getByte();
        buf[n++] = c;
        if(c == '\n') {
            buf[n] = '\0';
            n = 0;
#ifdef DEBUG
//            Serial.print(buf);
#endif
            if(!sd) {
                if(!strcmp(buf, strBegin)) {
                    //sd write start
                    makeFileName();
                    if(dataFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE)) {
                        sd = true;
#ifdef DEBUG
                        Serial.println("logging start");
#endif
                    } else {
                        //ファイルが開けなかったらエラーを出力
                        Serial.print("can not open ");
                        Serial.println(fileName);
                    }
                }
#ifdef DEBUG
                else {
                    //ignore string
                    Serial.print("ignore : ");
                    Serial.print(buf);
                }
#endif
            } else {
                if(!strcmp(buf, strEnd)) {
                    //sd write done
                    dataFile.close();
                    sd = false;
#ifdef DEBUG
                    Serial.println("logging done");
#endif
                } else {
                    //sd writting
                    dataFile.print(buf);
#ifdef DEBUG
                    Serial.print("sd wrt : ");
                    Serial.print(buf);
#endif
                }
            }
        }
    }
}

ログ装置側が動作してるかどうか判るようにＬＥＤで通知（点灯：Ｒｅｄａｙ，点滅：Ｌｏｇｇｉｎｇ）するようにした

・・・

さてボードに組み込もうかと思ったところで，どうせならってことで・・・

いつか使おうと思いながら購入して置きっぱなしだった「ESP-WROOM-02」を取り出す（世間では「ESP-WROOM-32」が旬みたいだけど・・・）

いつもお世話になってるこちらを参考にしてブレッドボードに展開

ATコマンドで動作確認して

開発環境を整え

プログラムを書き込み動作させることができた

注意点や嵌った事など

デフォルトでは「softAP」モードになっていて先ずは「station」モードに変更しないとWiFiが使えない（AT+CWMODE=1）

cc版でないとESPは扱えないのでダウンロードしてarduino.1.8.1を設定（和解統合されてIDEはorg版オンリーになったようだが），拙者はcc版だと何故か問題があったためorgを使っていたので，これまでのローカル設定が全部使えてない

尚，分裂時のorg版とは共存できるようなので良かった

ボード選択設定（追加）

ボード	Generic ESP8266 Module
Flash Mode	QIO
Flash Frequency	40MHz
CPU Frequency	80MHz
Flash Size	4M(3M SPIFFS)
Debug port	Disabled
Debug Level	なし
Reset Method	手動ＳＷなら「ck」，自動の場合（スイッチサイエンスの開発ボードなら）「nodemcu」
Upload Speed	115200
シリアルポート	シリアルポート番号