Raspberry PiPicoを使用したMicroPythonの初心者向けガイド

Raspberry Pi Picoは、RaspberryPiファミリーの最新メンバーです。これまで、Raspberry Pi製品ラインは、オペレーティングシステムを実行できるシングルボードコンピューターでした。

新しいRP2040チップに基づいて、Raspberry PiPicoはMicroPythonとC / C ++の両方をサポートします。Raspberry Pi Picoを使用すると、初心者や愛好家はハードウェアと接続されたデバイスを制御できます。Raspberry Pi PicoのGPIOピンは、ライトのフェード、スイッチの状態の読み取りなどに使用できます。

MicroPythonとは何ですか？

マイクロコントローラーでのプログラミングは、Arduino開発ボードで使用されているように、主にC言語で行われました。その後、2014年に、マイクロコントローラー用の新しいプログラミング言語であるMicroPythonが公開されました。MicroPythonを使用すると、マイクロコントローラーのベアメタル上にPythonコードを記述できます。これは、オペレーティングシステムなしでPythonコードを記述できることを意味します。

Pythonは、初心者向けの高水準プログラミング言語であり、ユーザーはプログラミングの概念の学習に集中できます。これはMicroPythonでもほとんど同じです。

LEDの使用

ハードウェアを制御するために、Picoはその両端に沿って一連のピンと通信します。これらは汎用入出力（GPIO）ピンと呼ばれ、オンボードLEDはGPIO 25にあります。これを制御するには、最初に必要なライブラリをインポートします。

import machine

import utime

次に、マシンライブラリを使用してPin関数を呼び出し、ピンのGPIOピンを処理します。この場合、GPIO 25でピンを設定しているため、これが最初のパラメーターです。2番目のパラメーターは、入力ピンではなく出力ピンとして設定します。そうすることで、ピンは何をすべきかを認識します。

onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

続行するには、次のコードで、PicoにGPIO 25のピン値を1、つまり「オン」に設定するように指示しています。

while True: onboard_led.value(1)

ただし、何も起こらないように見えることに気付くかもしれません。これは、ピコが非常に高速に動作するため、LEDが目で認識できるよりも速く点灯するためです。これを修正するには、utimeライブラリのsleepコマンドを使用してプログラムの速度を落とす必要があります。LEDがオン/オフする完全なコードを以下に示します。

import machine import utime onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) while True: onboard_led.value(1) utime.sleep(5) onboard_led.value(0) utime.sleep(5)

LEDのオンとオフの切り替え

または、トグルコマンドを使用してLEDをオンまたはオフにする別の方法があります。

import machine import utime onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) while True: led_onboard.toggle() utime.sleep(5)

この例では、toggleコマンドは、LEDの値を1以降0に設定する必要性を置き換えます。プログラムが実行されている限り、LEDは5秒間点灯し、その後さらに5秒間消灯します。

関数の作成

プログラムがより複雑になると、コードのチャンクをグループ化して一貫性を維持するのに役立ちます。そのために、PythonのようなMicroPythonでは関数を使用できます。関数は、特定のタスクを実行する関連ステートメントのグループです。たとえば、次のコードでは、printNamesという関数が定義されています。

def printNames: print(“Raspberry Pi 1”) print(“Raspberry Pi 2”) print(“Raspberry Pi 3”) print(“Raspberry Pi 4”) print(“Raspberry Pi Compute Module”) print(“Raspberry Pi 400”) print(“Raspberry Pi Pico”) printNames()

コードの最後の行は、実際に実行されるように関数を呼び出します。

ループ

条件付きロジックは、ブール制約がtrueと評価されるかfalseと評価されるかに応じて異なるアクションを実行します。多くのRaspberryPi Picoプロジェクトは、これらの論���的なステートメントに基づいています。次の例では、if-elseステートメントを使用して、printステートメントを実行するかどうかを決定します。

i = 17 def printNames(): if i > 15: print("i is greater than 15!") else: print("i is not greater than 15") printNames()

次の例では、forループが範囲関数で使用されています。これらのループを使用して、コードのブロックを何度も繰り返すことができます。

この例では、印刷コマンドが持つそれらのそれぞれの間に5秒の遅延で5回実行されるスリープコマンド：

import utime def printNames(): for i in range(5): print("Raspberry Pi Pico") utime.sleep(5) printNames()

アナログ-デジタルコンバーター（ADC）

見ることはできませんが、Raspberry PiPicoにはアナログ-デジタルコンバーターが内蔵されています。次の例では、ポテンショメータがGPIO26のRaspberryPi Picoに接続されています。これは、ADC機能が可能です。

import machine import utime pot = machine.ADC(26) while True: print(pot.read_u16()) utime.sleep(1)

ここで、このADC対応ピンを使用する前に、ADC機能を設定する必要があります。次に、プログラムの実行中、ポテンショメータの値が1秒ごとに出力されます。ADC対応のRaspberryPi Picoの他のピンには、GPIO27、28、および29が含まれます。

パルス幅変調（Pwm）

マイクロコントローラーのデジタル出力は1または0のみです。アナログ信号を作成するには、デジタル-アナログコンバーターが必要です。ただし、別の方法は、パルス幅変調または略してPWMを使用して、アナログ信号を人為的に作成することです。

デジタル信号のオンとオフを切り替えることにより、これはパルスと呼ばれます。パルスの幅を変調することにより、次の例に示すように、これは人為的にアナログ信号を作成します。

import machine import utime pot = machine.ADC(26 led = machine.PWM(machine.Pin(21)) led.freq(1000) while True: led.duty_u16(pot.read_u16())

まず、machineライブラリとutimeライブラリがインポートされました。オブジェクトonboard_ledは、GPIOピン21でアクティブ化されたPWM出力を使用して作成されます。次に、freqコマンドを使用して、パルス幅を変調する周波数を設定します。ポテンショメータを回すと想像してみてください。一方向に回すとLEDが明るくなります。

これは、ポテンショメータからのアナログ値がPWM信号のデューティサイクルの値として使用され、0〜65535の値であるために発生します。ただし、変換せずに、ポテンショメータをわずかに回すと、LEDがすでに最大輝度レベルに達する可能性があります。 。

これを修正して、ポテンショメータが最後まで回されたときにのみ最大輝度に達するように、値はduty_u16関数で変換されます。この関数は、それを0から1024までの値である16ビット整数に変換します。これは、Picoのアナログピンから受け取る値の範囲と同じです。

Raspberry PiPicoでさらに作成する

この記事では、Raspberry PiPicoでのMicroPythonの基本的なコマンドについて説明しました。詳細については、Raspberry PiPicoを使用したMicroPythonプログラミングの公式ドキュメントをご覧ください。

Raspberry Pi Picoでまだセットアップされていない場合は、Thonny IDEでMicroPythonコードを実行するか、UnicornCPUエミュレーターをチェックして仮想マイクロコントローラーをコンピューターで直接実行します。