CircuitPython 10行プログラミング (2) ディジタルI/O

　Trinket M0マイコン・ボードとCircuitPythonを使って、定番のLチカをします。

●13番はI/Oピンが出ていない

　Pinoutsのページによると、USBコネクタの横にある赤色のLEDはI/Oの13番からつながっています。ライブラリboardはボード固有のピンを指定します。from board import *　ではD13で赤色LEDのポートを指定できます。import boardではboard.D13でポートを指定します。

　ライブラリdigitalioは、I/Oピンをディジタル入出力に使います。

  • DigitalInOut – I/Oピンを指定する
  • Direction – 入力、出力の指定
  • DriveMode – プッシュプル（PUSH_PULL）かオープン・ドレイン（OPEN_DRAIN）かの指定
  • Pull – 入力ピンのプルアップ（UP）かプルダウン（DOWN）の指定

（※）オープン・ドレインでは、HIGHを出力するとハイインピーダンスになる。

　解説のページには、次の事例が掲載されています。D13というピン番号を指定しています。

import digitalio
from board import *
import time

led = digitalio.DigitalInOut(D13)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
while True:
    led.value = True
    time.sleep(0.1)
    led.value = False
    time.sleep(0.1)

　上記のプログラムをMuに貼り込んで保存すると、USBコネクタの横の赤色LEDが点滅します。

　シルク印刷の0にLEDをつなぎ、上記のプログラムのD13をD0に変更して保存します。LEDが点滅します。2、3に変更しても同様にLEDが点滅しました。
　DotStar LEDがつながっているD7とD8は点滅しませんでした。

　上記の実験を整理したI/Oポートが次の図です。HIGHは3.3V、LOWは0Vです。各ポートは最大7mA流せます。すべてのポートで割り込みがかけられるようです。アナログのA0やI2C、SPIはまだ実験していません。

●PWM出力

　ピン配置図では、ディジタル入出力に使えるD0～D4、D13のうち、D0、D2、D3、D4にはチルダのマークがついています。D1は含まれていません。D1は基板上のシルク印刷では1に～が印刷されていますが、PWM出力に対応していないようです。

　パルスを扱うpulseioモジュールには三つの機能あります。

  • PulseIn – 一連のパルスを読む
  • PulseOut – パルス列の出力。PWM信号のON/OFFに使う
  • PWMOut – PWMの出力

　掲載されているPWM出力のサンプルを動かします。

import pulseio
import time
from board import *

pwm = pulseio.PWMOut(D13)
pwm.duty_cycle = 2 ** 15
time.sleep(0.1)

　クラスpulseio.PWMOutがとりえるパラメータは、次の四つです。

  • pin（Pin） - 出力先のピン
  • duty_cycle（int） - 各パルスのHIGH部分。16ビット
  • frequency（int） - ターゲット周波数（Hz）（32ビット）
  • variable_frequency（ブール値） - 周波数が時間の経過とともに変化する場合はtrue

　ディーティ比2 ** 15は50%に相当します。

　実行すると、ImportError: no module named 'pulseio'　と出るので、購入時に入っていたバージョンでは用意されていないようです。執筆時点で最新のCircuitPython 3.1.2をインストールしました。すると、エラーはなくなり、実行できるようになりました。
　time.sleep(0.1)を100に変更して、オシロスコープでLEDの端子（基板の外側）を観測しました。

　pwm = pulseio.PWMOut(D13, frequency=5000)　と周波数を5kHzに変更しました。つづけて100kHzまで変更しながら実験しましたが、問題なくPWM出力が得られました。

　1MHzだと少し波形がなまってきました。

　パルス列の出力PulseOutのパラメータはPWMです。間欠PWM出力になると思います。サンプルで使われているarrayのパラメータの単位はusです。

import pulseio
from board import *
import array

pwm = pulseio.PWMOut(D13, duty_cycle=2 ** 15, frequency=1000)
pulse = pulseio.PulseOut(pwm)
pulses = array.array('H', [65000, 10000, 65000, 65000, 10000])

while 1:
    pulse.send(pulses)

●PWMが使えるI/Oポートの確認

　A0ポート（シルク印刷の1）はチルダ～が印刷されていますが、こちらの説明では、DAC（D-Aコンバータ）の出力なので、PWM出力には使えないと書かれています。使えるI/Oポートは下記の5本です。

  • D0（A2　SDA）
  • D2（A1　SCL　MISO）
  • D4（A4　Tx　MOSI）
  • D3（A3　Rx　SCK）
  • D13（APA102_MOSI　APA102_SCK）