AtomS3 Liteの使い方,端子配列,初期設定をサンプルプログラムで詳しく紹介

Arduinoタッチスイッチの使い方、M5Stack AtomS3 Lite使用

３．基本仕様（Atom Liteとの比較）

基本的な仕様を「Atom Lite」と比較して以下表にまとめました。
色以外の見た目は「Atom Lite」と同じですがコントローラ（MCU）が変更になったため、端子番号が全て変更になっています。（太字が変更箇所）

仕様（Resources）	AtomS3-Lite	Atom-Lite
コントローラ（MCU）	ESP32-S3FN8	ESP32-PICO-D4
メモリ（Flash）	8MB	4MB
電源（Power Input）	5V	5V
通信ポート（Port）	TypeC x 1 GROVE(I2C + I/O + UART) x 1	TypeC x 1 GROVE(I2C + I/O + UART) x 1
出力端子（PIN Port）	G5/ G6/ G7/ G8/ G38/ G39	G19/ G21/ G22/ G23/ G25/ G33
フルカラーLED（RGB）	WS2812B-2020 x 1	SK6812 3535 x 1
赤外線通信（IR）	Infrared transmission (G4)	Infrared transmission (G12)
本体ボタン（Button）	Custom button x 1 (G41) Reset button x 1 (2s → G0)	Custom button x 1 (G39) Reset button x 1
通信アンテナ（Antenna）	2.4G 3D Antenna	2.4G 3D Antenna
使用温度（Operating Temperature）	0°C 〜 40°C	0°C 〜 60°C
本体重量（Net weight）	5.3g	3g
製品サイズ（Product Size）	24 × 24 ×9.5mm	24 × 24 × 10mm
本体色（Color）	白（White）	灰色（Gray）

メモリが増えて4MBから最大8MBまで使えるようになりました。
フルカラーLEDは変更されてますが使用方法は同じです。

その他、使用温度範囲や重さ、本体色が変わって、ちょっと小さくなっています。
色が白くなったので、LEDの色がより鮮やかで綺麗になったような印象です。

「AtomS3 Lite」ではデバッグもできるようになりました。
ステップ実行やブレークポイントを設定して動作確認できるようになってとても便利です。

「UiFlow」を使おうと「M5Burner」でファームウェアの書き込みを行いましたが、この時に通信モードが変わる（COM番号が変更される）ようです。今日の時点で「UiFlow」に「AtomS3」がなかったので・・・詳細は後日書きたいと思います。
ファームウェアを書き込み後にArduinoIDE等で通常書き込みをしようとすると認識しませんでした。
この時にリセットボタンを長押しするとモード（COM番号）が戻って書き込みできました。
リセットボタンの長押しはファームウェアの書き込みモードの切り替え用のようです。

４．本体機能、端子配列

端子配列は下画像のようになります。

・入力／出力：入出力端子として使用可能
・ADC：アナログ入力（12ビットA/D変換）として使用可能
・Touch：タッチスイッチとして使用可能
・SDA・SCL：I2C通信のデフォルト端子（ソフトウェアシリアルで他の入出力端子でも使用可）

ほとんどの端子でタッチスイッチ機能が使えるようになりました。使ってみると意外に使えたので以下のリンクで詳しく紹介しています。

標準のタッチスイッチ機能が意外と使える！Arduinoコマンドで簡単な使い方から感度調整方法までサンプルプログラムで詳しく紹介。使った事ない人必見です！

電源5V、3.3Vは現状は出力用と考えています。
回路図が公開されてないのでわかりませんが、5Vは入力もできる可能性はあります。USBを抜いておけば使える気はしますが、詳細不明なため現状ではやらないようにしています。

M5Stack ATOMS3 Lite【M5STACK-C124】[エムファイブスタックマイコン IoT モジュール電子工作自由工作]

マルツオンライン

M5Stack M5Stack用DACユニット【M5STACK-DAC-UNIT】[エムファイブスタックマイコン IoT モジュール電子工作自由工作夏休み]

５．端子機能詳細

端子機能の詳細は下表のようになります。
※入出力欄で（pu）の記載がある端子は入力でプルアップ設定可能な端子です。

アナログ入力端子が増えて便利になりましたが「DAC（アナログ出力）」は無くなりました。
「DAC」を使う場合は以下のような外付けのDACユニットを使用する必要があります。

マルツオンライン

M5StackシリーズのためのArduino IDEのインストール方法と初期設定、使い方紹介

６．開発環境別初期設定、使い方

開発環境として「ArduinoIDE」と「PlatformIO」の使い方を「初期設定」から必要な「ライブラリ」の追加、「プログラムの書き込み」方法まで詳しく紹介します。

※2024/3/6最新情報にて確認中です。発売当初は色々癖がありましたが、現在は以下の設定で普通に使えそうです。
・ボード設定：ArduinoIDEはM5ATOMS3／PlatformIOはM5Stack AtomS3
・ライブラリ：M5AtomS3　バージョン1.0.0
　　　　　　　FastLED　バージョン3.6.0
　　　　　　　M5Unified　バージョン0.1.13
更新が追いついていませんが順次更新していきます^^;

・Arduino IDE

「Arduino IDE」を使用した「AtomS3 Lite」の使い方を紹介します。
手軽に動作確認したい場合は「ArduinoIDE」、本格的にプログラミングするならこの次に紹介する「PlatformIO」がおすすめです。

「Arduino IDE」のインストール方法は以下のリンクで詳しく紹介しています。

ArduinoIDEバージョン2のインストール方法から初期設定、スケッチ例の書き込み、コピペでの使い方まで詳しく紹介します。インストールはArduinoでも同じです。

ArduinoIDEのインストールから初期設定までは「M5Stackシリーズ」で共通です。

ArduinoIDEの初期設定完了後に以下の手順で、使用する「ボード選択」と「ライブラリの追加」「通信ポートの確認」を行なって「書き込み」を行います。

ボード情報の更新

まずはボード情報を最新のものに更新しておきましょう。
下画像のように［ツール］→［ボード：”(ここは環境によって異なります)”］→［ボードマネージャ］をクリックしてください。

下画像のようなウインドウが表示されたら検索窓に「atoms3」と入力すると「M5Stack」が表示されるので［更新］をクリックします。

更新には結構時間がかかります。しばらく待ちましょう。
以下のようにバージョンが変更されれば更新完了です。

バージョンは頻繁に更新されるためバージョン番号は上画像と異なる場合があります。
また、バージョンによってはうまく動かない時もあるため、場合によっては古いバージョンで動作確認すると動くこともあります。

ライブラリの追加

次にライブラリの追加を行います。
「AtomS3 Lite」を動かすために最低限必要なライブラリは以下の3点です。

・M5AtomS3
・FastLED
・M5Unified

ライブラリを追加するには下画像のように［ツール］→［ライブラリ管理］をクリックします。

下画像のようなウインドウが表示されたら検索窓に「atoms3」と入力します。
「M5AtomS3」が表示されますので［インストール］をクリックします。

下画像のように「M5AtomS3」ライブラリに関連する他のライブラリもまとめてインストールするかを聞いてきますが、現時点ではエラーが発生したため「M5AtomS3」だけをインストールする［Install ‘M5AtomS3’ only］をクリックしてください。

以下のように［INSTALLED］が表示されれば追加完了です・

同じ手順で「FastLED」と「M5Unified」ライブラリも検索して［インストール］して追加を行なってください。

使用するボード選択

次にボードの選択を行います。
下画像のように［ツール］→［ボード：”(ここは環境によって異なります)”］→［M5Stack Arduino］→［M5Stack-ATOMS3］をクリックして選択します。

「M5Stack-ATOMS3」が表示されていない場合は「ArduinoIDE」を一度閉じて、再度開いてから確認してみましょう。

通信ポートの選択

最後に通信ポートの選択を行います。
「AtomS3 Lite」をUSBケーブルでパソコンと接続します。

既に接続済みの場合でも、ボードの更新やメインライブラリの追加を行なった後には再度接続し直した方が良いです。うまく認識しない場合は「ArduinoIDE」を一度閉じて、再度開いてから確認してみましょう。

下画像のように［ツール］→［シリアルポート：”(COM番号は環境によって異なります)”］→［COM番号（M5Stack-ATOMS3）］をクリックして選択します。

以上で初期設定は完了です。

プログラムの書き込み

プログラムの書き込みは下画像のように、プログラムを作成またはコピペして［→］アイコンをクリックします。
画面下部に「ボードへの書き込みが完了しました」と表示されたら書き込み完了です。

サンプルプログラムは「こちら」を使用してください。

・PlatformIO

「PlatformIO」を使用した「AtomS3 Lite」の初期設定から書き込み方法まで紹介します。
本格的にプログラミングするなら書き込みが早い「PlatformIO」がおすすめです！

「PlatformIO」のインストール方法は以下のリンクで詳しく紹介しています。
「VS Code」と「Python」のインストールも別途必要になりますのでリンクを載せておきます。

インストール順は「① VS Code」「② Python」「③ PlatformIO」です。

Visual Studio Code (VSCode)のインストールと日本語化から基本設定まで紹介

簡単高機能エディタ「VS Code（Visual Studio Code）」のインストールから初期設定まで紹介。様々なプログラム言語に対応。プログラミング初心者にもおすすめ、現役最強エディタを使いこなしていきましょう。

pythonのダウンロードからインストール方法の紹介

PlatformIO のダウンロードからインストールの紹介。Arduino IDEより速い！高性能！

Platform IOとは VSCode（エディタ）で動作する、IDEと呼ばれる統合開発環境です。 Arduino IDEでも開発できますが、見やすさ、編集のしやすさ、書込みスピード、どれをとってもPlatform IOの方がおすすめです

初期設定については以下リンク詳しく紹介している「ATOM LITE」の初期設定と同じ手順で、選択する「ボード」と追加する「ライブラリ」が異なります。

ATOM LITE の初期設定。プログラミング初心者におすすめ

Platform IOを使用した ATOM LITE の初期設定です。ファイルを作成、必要なライブラリの準備、初期設定方法を紹介。実際に「Lチカ」プログラムを「コピペ」で書き込み動作確認まで行います。

ボード情報の更新

まずは下画像のように「PlatformIO」の画面左下の「ホーム」アイコンをクリックして「HOME」画面を表示させます。

次にボード情報の更新のため、下画像のように［Platforms］アイコンのクリックで表示される画面の［Updates］をクリックし「Espressif32」の欄に表示されている［Update to ＊.＊.＊（バージョン番号は異なる場合があります）］ボタンをクリックします。

アップデートが始まりますが結構時間がかかるのでしばらく待ちましょう。

「Updates」に「Espressif32」が表示されていない場合は「Installed」からインストールを行なってください。

新規プロジェクトの作成

次に［Home］アイコンをクリックして、下画像のように［New Project］をクリックします。

下画像のようなウインドウが表示されるので「Name：」に任意のファイル名（ここではAtomS3_Lite）を入力します。

次に「Board：」に「esp32-s3-devkit」を入力すると、その下に「Espressif ESP32-S3-DevKitC-1-N8」が表示されるのでこれをクリックして選択します。

※2024/3/6最新情報にて確認中です。ボード設定の「Board:」では「M5Stack AtomS3」が表示されるので、これを選択してください
画像の更新が追いついていませんが順次更新していきます^^;

下画像のように設定が完了したら［Finish］ボタンをクリックします。

画面に下画像のようなウインドウが表示されます。
自分で作成したファイルであれば問題ありませんので［はい］をクリックします。

ライブラリの追加

作成したプロジェクトに必要なライブラリを追加していきます。
「AtomS3 Lite」を動かすために最低限必要なライブラリは以下の3点です。

・M5AtomS3　バージョン1.0.0
・FastLED　バージョン3.6.0
・M5Unified　バージョン0.1.13

バージョンは動作確認済のバージョンです。基本的には最新バージョンを使用し、うまく動かない場合は上記のバージョンでお試しください。

ライブラリを追加するには下画像のように［Libraries］アイコンをクリックして、検索窓に「atoms3」を入力し［虫眼鏡］アイコンをクリックします。

「M5AtomS3」ライブラリが表示されるのでこれをクリックします。

次の画面では下画像のように［Add to Project］ボタンをクリックします。

下画像のようなウインドウが表示されたら［Select a project］部右の矢印部をクリックすると、ドロップダウンリストに先ほど作成したプロジェクト名（ここではAtomS3 Lite）が表示されるのでこれをクリックして選択します。

プロジェクトの選択が完了したら［Add］ボタンをクリックします。

同じ手順で「FastLED」ライブラリも検索して、表示されるリストから下画像のようにクリックして追加していきます。

「M5Unified」ライブラリも同様にインストールしてください。

以上で初期設定が完了しました。

設定情報の確認

下画像のように画面左のリスト（表示されていない場合は左リストのプロジェクト名をクリック）の「platformio.ini」をクリックすると、設定したボード情報（board =）や追加されているライブラリ（lib_deps =）が確認できます。

※2024/3/6最新情報にて確認中です。
上画像では「board = esp32〜」になってますが、現在は「m5stack-atoms3」となります。また「M5Unified」がありませんが、必要ですのでインストールしておいてください。
最新版の「platformio.ini」の内容は下画像になります。

プログラムの書き込み

プログラムの書き込みは「main.cpp」ファイル内にプログラムを作成またはコピペして、下画像のように［→］アイコンをクリックして行います。

サンプルプログラムは「こちら」を使用してください。
初回のみ、下画像のように必要なツールのインストールから始まります。

画面下部に「SUCCESS」と表示されたら書き込み完了です。

７．サンプルプログラム（コピペ）

基本的な入出力端子の機能を確認するためのサンプルプログラムを以下に準備しました。

本体ボタンと外付けスイッチによる「Lチカ」や外付けボリュームを使用したアナログ入力によるフルカラーLEDの色を変化させる等の動作が確認できます。

サンプルプログラムは以下になります。「コピペ」して書き込んでください。
※下コード（黒枠）内の右上角にある小さなアイコンのクリックでコピーできます。

#include <M5AtomS3.h> // ヘッダーファイル準備（別途FastLEDライブラリをインストール）

#define INPUT_PIN0 39  // 外部スイッチ1
#define INPUT_PIN1 38  // 外部スイッチ2
#define OUTPUT_PIN0 5  // 外部LED
#define AN_PIN0 1      // ボリューム入力
#define COUNT 100      // シリアル出力タイミングカウント値

// FastLEDライブラリでフルカラーLEDを使用するための設定
CRGB dispColor(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {
  return (CRGB)((r << 8) | (g << 16) | b);
}
// 変数宣言
float ad_val;     // アナログ入力値格納用
float ad_volt;    // アナログ入力値格納用
float r,g,b;      // LED明るさ指定用（赤、緑、青）
bool state = LOW; // フルカラーLED点灯確認用
int cnt = 0;      // カウンタカウント用

// 初期設定 -------------------------------------------------
void setup() {
  auto cfg = M5.config(); // 本体初期設定
  AtomS3.begin(cfg, true);

  Serial.begin(9600); // USBシリアル通信初期化
  delay(1000);        // シリアル出力開始待ち
  Serial.println("AtimS3 Lite TEST"); // シリアル通信出力

  // 入力ピン設定
  pinMode(INPUT_PIN0, INPUT_PULLUP); // 入力設定1（プルアップ）
  pinMode(INPUT_PIN1, INPUT_PULLUP); // 入力設定2（プルアップ）
  // 出力ピン設定
  pinMode(OUTPUT_PIN0, OUTPUT);    // 出力設定
  digitalWrite(OUTPUT_PIN0, HIGH); // 出力初期値
  // アナログ入力設定
  pinMode(AN_PIN0, ANALOG); //アナログ入力設定

  AtomS3.dis.drawpix(0); // 本体LED消灯
}
// メイン ---------------------------------------------------
void loop() {
  AtomS3.update(); // ボタン状態初期化

  // アナログ入力処理
  ad_val = analogRead(AN_PIN0); // アナログ換算値（0～4095）取得

  // 本体ボタン処理
  if (M5.BtnA.wasPressed()) { // ボタンが押されていれば
    state = !state; // state状態反転
  }
  // 本体フルカラーLED色可変
  if (state == HIGH) {      // stateがHIGHなら
    if(ad_val < 1365) {     // アナログ値が1365より小さいなら赤、緑指定
      g = (ad_val / 5.353); // 緑を指定（0～255へ換算）
      r = 255 - g;          // 緑が明るくなったら赤を暗く
    } else if(ad_val >= 1365 && ad_val < 2730) { // アナログ値が1365以上2730より小さいなら赤、緑指定
      b = ((ad_val - 1365) / 5.353); // 青を指定（0～255へ換算）
      g = 255 - b;                   // 青が明るくなったら緑を暗く
    } else if(ad_val >= 2730) {      // アナログ値が1365以上なら青、赤指定
      r = ((ad_val -2730) / 5.353);  // 赤を指定（0～255へ換算）
      b = 255 - r;                   // 赤が明るくなったら青を暗く
    }
    AtomS3.dis.drawpix(dispColor((int)r, (int)g, (int)b)); // フルカラーLED点灯色指定
  } else {                                  // stateがHIGHでなければ
    AtomS3.dis.drawpix(dispColor(50, 50, 50)); // フルカラーLED白点灯
  }
  // 外部スイッチ入力、外部LED ON/OFF
  if (digitalRead(INPUT_PIN0) == LOW && digitalRead(OUTPUT_PIN0) == HIGH) { // スイッチA ONで外部LED消灯なら
    digitalWrite(OUTPUT_PIN0, LOW);         // 外部LED点灯
  }
  if (digitalRead(INPUT_PIN1) == LOW && digitalRead(OUTPUT_PIN0) == LOW) {  // スイッチB ONで外部LED点灯なら
    digitalWrite(OUTPUT_PIN0, HIGH);        // 外部LED消灯
  }
  // アナログ入力値 - 電圧換算値 シリアル出力
  if (cnt == COUNT) {                            // カウント終了なら
    ad_volt = 3.3 - (ad_val * 3.3 / 4095);       // アナログ入力電圧換算 0V〜3.3V（0〜4095）
    Serial.printf("VOLT : %.2fV\n", ad_volt); // シリアル出力
    cnt = 0;                                     // カウント値初期化
  }
  cnt++; // カウント+1
  AtomS3.dis.show(); // 本体フルカラーLED出力
  delay(10); // 遅延時間
}

フルカラーLEDを制御する「FastLED」と「シリアル出力」の使用方法が「Atom Lite」の時と変わっていたので以下抜粋して紹介します。

FastLEDでのフルカラーLEDの制御方法

// FastLEDライブラリでフルカラーLEDを使用するための設定
CRGB dispColor( uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {
return ( CRGB)( ( r << 8 ) | ( g << 16 ) | b);
}
// LEDの消灯

M5.dis.drawpix( 0);
// LEDの点灯色をRGB値（0〜255）で設定（赤, 緑, 青）

M5.dis.drawpix( dispColor( 20, 20, 20) );
// LED色を設定した色で点灯

M5.dis.show( );

シリアル出力の使用方法

シリアル出力は以下のように指定して使用します。

Serial.begin ( 9600 ); // USBシリアル通信初期化（通信速度指定）
USBSerial.println ( “出力内容” );// シリアル通信出力

８．配線図

サンプルプログラムの動作確認をするための配線図は下画像のようになります。

外付け部品は無くても、本体のボタンとLEDを使用した「Lチカ」の動作確認はできますが、外付け部品を使用することで全ての動作確認ができます。

実際にブレッドボードを使用して下画像のように配線しました。
「AtomS3 Lite」とブレッドボードの接続はピンヘッダーを使用、スイッチやボリュームの固定には「LEGOブロック」の「コネクターペグ」等を使用します。

「AtomS3 Lite」をピンヘッダーに差し込み、スイッチユニット等は上画像のように取り付けます。

ブレッドボード上に載せた「LEGO」のコネクターペグ等を使うことで各ユニットをコンパクトに固定できます。

スイッチやボリュームユニットについては以下のリンクで詳しく紹介しています。

ボリューム（可変抵抗器）の使い方、つなぎ方、抵抗値計算等を回路図も使って詳しく解説

ボリュームというと音量調節のイメージですが、明るさや回転数等を調整するのにも使用されます。「抵抗（固定抵抗器）」が固定の抵抗値を持つのに対して「可変抵抗器」は抵抗値を調整することができます。このボリューム（可変抵抗器）について紹介します。

スイッチ（操作用）の使い方。便利なスイッチユニットについても詳しく紹介

スイッチとは「開閉器」とも呼ばれ電気の通り道をつないだり開いたりするものです。スイッチには人が操作して動作する「操作スイッチ」と、状況によって動作する「検知スイッチ（センサー）」があります。ここでは「操作スイッチ」について紹介します。

LED（発光ダイオード）の使い方。Lチカでの動作確認方法

LEDが登場するまで光源としては白熱電球が主流でした。白熱電球は電気を熱に変えて光りますがLEDは＋と－の電気が結合する時のエネルギーで光り、電気を直接光に変換するため発光効率が非常に良いです。

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ブレッドボードは1列の穴数が6個あるサンハヤトの「SAD-101」がおすすめです。
安価なものはありますが、ほとんどが1列の穴数が5個で自由度がなく、ボードが歪んでいたり、抜き差しが硬かったり緩かったりするものが多いように思います。

サンハヤト SAD-101 ニューブレッドボード

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ここで使用したオスピン付きの「Groveコネクタ」配線は「Seeedstudio社」製で「M5Stack社」製のGrove配線とは白と黄が逆になっています。
「スイッチユニット」に表示されている「A（白）」と「B（黄）」の表示の色とも逆になってますので間違えないようにしましょう。

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スイッチとボリュームユニットには「LEGOブロック」互換の穴が空いているため「テクニックシリーズ」の「コネクターペグ」を使用して固定すると配線がスッキリします。

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