Arduino 入門2 Lesson 06 【LED Matrix機能確認２】

Arduino 入門2
Lesson 06
【LED Matrix機能確認２】

こにんちは、管理人のomoroyaです。

「Arduino UNO R4 Minima」「Arduino UNO R4 WIFI」で遊ぶ入門編２。

電子部品と組み合わせて遊ぶ前に、本Lesson06では入門編2のLesson05同様に、

「Arduino UNO R4 WIFI」に搭載された新機能を確認していきます。

本LessonではLesson05の続きとなる「LED Matrix機能について」。

「Arduino UNO R4 Minima」にはなく、「Arduino UNO R4 WIFI」の独自機能です。

この機能を使うことにより、外部にLED表示部を設けることなく「Arduino UNO R4 WIFI」のみで自己完結できます。

Lesson05では、2次元配列と32bit整数の配列を利用することで「LED Matrix機能について」理解しました。

本Lessonでは、アニメーション表示を理解して遊んでみます。

Arduino入門編2では主に「Arduino UNO R4 Minima」「Arduino UNO R4 WIFI」を使った解説をしていきます。

R3と異なり、まだ安価な互換品が出ていません（2024年7月現在）ので正規品で遊んでいきます。

Arduino UNO R4 Minima [ABX00080] - Renesas RA4M1 - USB-C、CAN、DAC (12ビット)、OP AMP、SWDコネクター。

Arduino (アルドゥイーノ)

Arduino (アルドゥイーノ)

センサーは各種センサーがそろったキットがおすすめ。

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はじめに
Lesson 06 目標
準備
1. 必要なもの
使用部品説明
実践回路作成
まとめ
最後に
Amazonでお得に買う方法

はじめに

本Lessonで機能確認のため、使用するものは「Arduino UNO R4 WIFI」のみ。

簡単に遊べます。

Lesson 06 目標

本Lessonの目標は以下です。

１．LED Matrixにアニメーション表示させるスケッチを理解する
２．LED Matrixにアニメーション表示させるスケッチを描いてみる
３．色々描いて遊んでみましょう！！

いつものように、遊ぶことが重要です。

準備

ではLessonの準備に取り掛かりましょう。

使用するものはLesson05と同じく「Arduino UNO R4 WIFI」のみ。

必要なもの

USB接続用のPC（IDE統合環境がインストールされたPC）
→管理人が勝手に比較したBTOメーカーを紹介しています。
Arduino UNO R4(WiFi)
PCとUNOを接続するUSBケーブル

本Lessonでは、UNO本体のみですが電子工作に必要なものはそろえておきましょう！！

Jumper wire、抵抗は今後も頻繁に利用します。

Jumper wireはできれば、「オス-メスオス-オスメス –メス」の３種類を揃えておくことをお勧めします。

ELEGOO 120pcs多色デュポンワイヤー、arduino用ワイヤ—ゲ—ジ28AWG オス-メスオス-オスメス –メスブレッドボードジャンパーワイヤー

ELEGOO

短めが使いやすい場合も。

ブレッドボード・ジャンパーワイヤー 40*6ピン 10cm Emith デュポンケーブル Arduino Raspberry piに適用ジャンパー線 6本セット

Emith

抵抗も単品で揃えるよりはセットをおすすめします。

OSOYOO(オソヨー)金属皮膜抵抗器抵抗セット 10Ω~1MΩ 30種類各20本入り合計600本 (600本セット)

OSOYOO

ELEGOO 17値1％抵抗器、0オーム〜1Mオーム（525本）

ELEGOO

抵抗、LEDなどを個別でセット品を購入しても、そんなに使わない！

という方は、「電子工作基本部品セット」が使い勝手が良い。

OSOYOO(オソヨー) 電子工作基本部品セット LED 5色合計100PCS 金属皮膜抵抗器 30種類合計600本電解コンデンサ 12種類合計120本セラミックコンデンサー 30種類合計300本ダイオード 8種類合計100本トランジスタ 17種類合計170本 (電子部品セット6種類)

OSOYOO

使用部品説明

使用するものは「Arduino UNO R4 WIFI」のみのため割愛。

Arduino 入門2 Lesson 02【外観とピン配置】Arduino UNO R4 WiFi

入門編2を開始。Lesson 02は Arduino UNO R4 WiFi 外観とピン配置。R4 Minimaと同じくR4 WiFiに関しても外観とピン配置を確認していきます。マイコンとの接続関係も一緒に確認。知らなくても遊べるのがUNO…

実践回路作成

最初に回路図を確認してください。

Lesson05と同じとなります。

次に、回路図に合わせて部品を接続します。

最後にコードを書いて、「LED Matrix機能のアニメーション表示」を確認していきましょう。

「Arduino UNO R4 WIFI」のピン配置を確認したい方は入門編2のLesson02を参照してください。

Arduino 入門2 Lesson 02【外観とピン配置】Arduino UNO R4 WiFi

回路図

「Arduino UNO R4 WIFI」のみ使用。

回路図がこちら。

Minimaのみ使用のため、結線はありません。

こちらがブレッドボード図。

Minimaのみ使用のため、結線はありません。

回路図は「fritzing」を利用しています。「fritzing」の使い方は下記を参照してください。

Arduino 入門番外編 01 【回路図を書こう fritzing】

UNOの実際の回路を写真で掲載しても、接続がわかりずらいかなと考えていました。前々から「fritzing」を利用して回路を描くことで、わかりやすくしたいと考えていました。そこで本日は、「fritzing」のインストールと回路図を描くことに挑…

接続

下図に示すように、用意した部品を使用して接続しましょう。

使用するものは「Arduino UNO R4 WIFI」のみ。

結線不要です！！

コードの書き込み

接続が終わったら、USBケーブルを使用してUNOにプログラムを書き込んで行きましょう。

コードを書き終えたら、いつでも利用できるように「ファイル」⇒「名前を付けて保存」で保存しておきましょう。

コマンド説明

Lesson05で記載したコマンドを再掲しておきます。

コマンド	内容
ArduinoLEDMatrix()	LED Matrixを制御するためのメインクラス LED Matrixのオブジェクトを生成ライブラリのメソッドにアクセスするために利用例　ArduinoLEDMatrix matrix; 以下のコマンド説明には、ここで指定したmatrixを前提に記載
autoscroll(int32_t interval_ms)	表示される各フレームの時間をミリ秒単位で設定
begin()	LED マトリックスを起動例　matrix.begin();
next()	シーケンス内の次のフレームに手動で移動例　matrix.next();
clear()	描画をクリア例　matrix.clear();
loadFrame(const uint32_t buffer[3])	シーケンスに含まれない新しい単一フレームを読み込み例　matrix.loadFrame(xxxx);
renderBitmap(bitmap, rows, columns)	指定されたビットマップを描画例　matrix.renderBitmap(bitmap, 8, 12) //8×12のビットマップを描画 bitmap：描画するビットマップデータを含む配列例えば、例で上述したframe[8][12]のframeを指定
renderFrame(uint8_t frameNumber)	指定されたフレーム番号に基づいて特定のフレームを描画例　matrix.renderFrame(1);
loadSequence(const uint32_t frames[][4])	アニメーションシーケンスをバッファーに読み込むが表示はしない例　matrix.loadSequence(animation);
play(bool loop = false)	レームのシーケンスの再生を開始無期限にループするか、1 回再生するかを選択例　matrix.play(true);
sequenceDone()	シーケンスの再生が終了したかどうかを確認

全て記載していません。

他にもコマンドがあります！！

アニメーション部分　サンプルコード

使用するライブラリは「Arduino_LED_Matrix.h」のみ。

補足事項
LED Matrixを使用するためには、「Arduino_LED_Matrix.h」ライブラリが必要
補足説明
LED Matrixライブラリはフレームを作成し、バッファにロード
12×8 LED Matrixを制御するには少なくとも96ビットのメモリスペースが必要

Lesson05で解説したように・・・

アニメーション表示用のコード部分については、公式のホームページに「Matrix Editor」があるため簡単に作れます。

Led Matrix Editor

…

本記事では、2×2の四角形が動く動作を作成します。

まずは、下記のように一コマづつ図を描きます。
※書き終えたら▶をクリックすることで動きを確認できます。

次に、右上の</>をクリックしてダウンロードします。

名前を変えずに、保存した場合は「animation.h」という名前でダウンロードされます。

ダウンロードしたものがこちら。

一旦ダウンロードしたファイルは適当な場所へおいておいてください。

後で、移動します。

下記、animation.hというファイルをスケッチ内でincludeすることで表示させます。

const uint32_t animation[][4] = {
  {
    0x0,
    0x0,
    0xc00c00,
    66
  },
  {
    0x0,
    0x3003,
    0x0,
    66
  },
  {
    0xc,
    0xc00000,
    0x0,
    66
  },
  {
    0x3003000,
    0x0,
    0x0,
    66
  },
  {
    0x0,
    0xc00c0000,
    0x0,
    66
  },
  {
    0x0,
    0x30,
    0x3000000,
    66
  },
  {
    0x0,
    0x0,
    0xc00c,
    66
  },
  {
    0x0,
    0x300,
    0x30000000,
    66
  },
  {
    0xc,
    0xc00000,
    0x0,
    66
  },
  {
    0x30030000,
    0x0,
    0x0,
    66
  }
  };

アニメーション表示　本体コード

下記がアニメーションを表示させるための本体コード。

■ここで注意点あり！！
このままでは、animation.hを読みこむことができません。
下記、スケッチを保存したら同じ場所に「animation.h」を保存してください。
同じ場所に保存することで、読み込むことが可能となります。

同じ場所に保存すると、xxxx.inoとは別にanimation.hというタブがIDEに現れます！

■補足
matrix.play(true); // シーケンスの再生 true:無現ループ
上記でループするためvoid loop()には記載がなくてもループします。

//入門編2　Lesson 06　サンプルスケッチ
//LED Matrix機能確認 Animation編
//https://omoroya.com/
#include <Arduino_LED_Matrix.h>

#include "animation.h"   //作成したanimation.hの取り込み
ArduinoLEDMatrix matrix; //LED Matrixのオブジェクトを生成

void setup() {
  matrix.loadSequence(animation); //アニメーション シーケンスをバッファーに読み込む
  matrix.begin();                 //LED マトリックスを起動
  matrix.play(true);              // シーケンスの再生 true:無現ループ
}

void loop() {
}