M5Stack −LCDとWi-Fi付きの小型マイコン− と開発環境M5Cloudをためしてみる #m5stack

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2018.02.27

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はじめに

M5Stackを買ってみました。M5Stackとは、液晶ディスプレイとWi-Fi+Bluetoothを搭載したマイコンモジュールです。5.5cmの正方形の小さな筐体に、MCU, 液晶、Wi-Fi、加速度センサ、スピーカ、バッテリが搭載されています。さらに別売りのGPSやLORA, 各種センサやキーボードなどを積み重ねる(=stack)ように接続して拡張が可能という、楽しそうなキットです。

以下公式サイトです。

http://www.m5stack.com/

Webを見ると、いろいろなモジュールが提供されていて、いろいろと想像が膨らみます。ブレッドボードと接続するためのケーブルや、ユニバーサル基板のプロトタイピングボードも提供されているので、電子工作にも活用できます。

ゲーム機や携帯電話のようなケースも提供されています。(ゲームに関しては、いろいろと面白いことができるようです。お好きな方はぜひ調べてみてくださいw)

m5stack core development kit

買ってみたのはm5stack core development kitです。そのほかproto packageも購入してみました。

購入先は、公式ストア(aliexpress)です。上記公式サイトからリンクがあります。(aliexpressとは、中国アリババの海外向け通販サイトです)

ところで、海外通販で気になるのは、無線の工事認証ですが、ちゃんと日本の認証(TELEC)を取得してあるようです。〒マークの入ったシールが貼られています。

上面には液晶のほか、ボタンが三つ。

側面に、Groveコネクタ、電源ボタン、USB-C端子、そしてmicroSDのスロットが配置されています。そして、四辺のすべてに外部に信号を引き出すためのピンとソケットが用意されています。シールで信号の名前も明記されています。ここに別のモジュールを接続したり、ジャンパーケーブルを使ってブレッドボードと繋いだりすることができます。

裏ふたを開けてみたところです。BOTTOMと書かれた基板とメインの基板がピンヘッダで接続されています。中央の信号名が書かれたシールのあるところにMCUがあります。モジュールではなく、基板に直接MCUが実装され、シールドケースで覆われています。その上にシールが貼られています。液晶は見えませんが、右側のメイン基板の裏側にあります。左側BOTTOMと書かれた基板の裏側にはバッテリが搭載されています。小型なのであまり容量はなさそうです。

別のモジュールを使用して拡張する場合には、BOTTOMと書かれた基板を取り外して、ピンヘッダで接続されます。同じサイズのモジュールの場合には積み重ねていくことになります。このピンヘッダはMBUSと名前を付けて規格化しているようです。もちろん自分の作った回路を接続することも可能です。

電源投入

添付のUSB-Cケーブルを接続して電源を入れてみます。起動音がしてロゴが表示されます。

上記画面のあと、ワイヤーフレームグラフィックや、ボタンのテストなどが動作します。

バッテリが搭載されているので、ケーブルレスでも動作します。しかし容量が小さいので、長時間は使えないようです。

電源オフ

ちなみに電源オフは、側面の電源ボタンを2回押します。

開発環境

さて、m5stackのコアは、Esprressifという中国のベンダーによるESP32というMicrocontrollerが使われています。

m5stackの開発環境ですが、選択肢が3種類あります。

esp-idf
Arduino
m5cloud

esp-idf

ベンダーが提供するツールチェーンやSDKを使っての開発が可能です。言語は基本的にCです。ちゃんとexampleもあります。ただしm5stack専用というわけではありませんので、ピンアサインなどすこし修正が必要になります。

Arduino

言わずと知れたArduinoです。m5stackの場合、これによるサポートが一番整っているようです。ArduinoのBoard ManagerやLibrary Managerで、簡単に開発環境を整えることが可能です。exampleもいろいろあります。工場出荷時のファームウェアは、ArduinoのサンプルFactoryTestのようです。

m5cloud

これはベータ版なのですが、クラウドベースの開発環境が提供されています。

http://cloud.m5stack.com/

ブラウザで使えるIDEが提供されており、Wi-Fi経由でアップロードすることで実機でコードを走らせることができます。使える言語は、micropythonです。そのほかに、Luaも使えるようです。

今回はm5cloudを試してみることにします。

準備

m5cloudを使うための手順は下記githubのREADME.mdに案内があります。

https://github.com/m5stack/M5Cloud

ファームウェアを書き込む

まずはファームウェアを書き換える必要があります。シリアル経由でファームウェアを書き換えるのですが、まずはUSBシリアルドライバをインストールする必要があります。公式サイトのGetting Startedに手順が説明されています。

http://www.m5stack.com/assets/docs/index.html

USBシリアルチップは、Sillicon LaboratoryのCP2104という電子工作的には普通に使われているものです。しかし、macOSには含まれていませんので、別途インストールが必要です。下記サイトからインストーラをダウンロードしてきて、インストールします。

https://www.silabs.com/products/development-tools/software/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers

インストールが成功していれば、デバイス(m5stack)とUSB-Cで接続したときに、PC(macOS)側にttyデバイスが見えるはずです。

$ ls /dev/tty.* 
/dev/tty.SLAB_USBtoUART

念のためですが、通信ができるかどうかも確認しておきます(screenを使います)。シリアルのbpsは115200です。電源ボタンを押すとリセットされ、ブートシーケンスが見えれば正常です。切断はCtrl-A Ctrl-Kです。

$ screen /dev/tty.SLAB_USBtoUART 115200
ets Jun 8 2016 00:22:57
rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x17 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)configsip: 0, SPIWP:0xee

続いてファームウェアです。まずは書き込み用ツールesptoolを用意します。pipで入れられるようです。Arduinoの環境をセットアップ’してある場合は、そちらを使うこともできるようです。

ファームウェアを(githubから)ダウンロード。

https://github.com/m5stack/M5Cloud/tree/master/firmwares

$ pip install esptool
$ curl -L -O https://github.com/m5stack/M5Cloud/raw/master/firmwares/m5cloud-20180206-v0.3.3.bin

書き込みをおこないます。サイズが1Mを超えているので、少し時間がかかります。

$ esptool.py --chip esp32 --port /dev/tty.SLAB_USBtoUART erase_flash
$ esptool.py --chip esp32 --port /dev/tty.SLAB_USBtoUART write_flash --flash_mode dio -z 0x1000 m5cloud-20180206-v0.3.3.bin

ファームウェアには、psramと付いたバリエーションがありますが、基本的に無印のものを使えばOKです。