ラズパイPICO互換ボード XIAO RP2040の使い方

TE Connectivity タクトスイッチ単極単投（SPST）スルーホール 1袋(20個入) 1825910-3

②本体フルカラーLEDの動作確認

本体に搭載されているフルカラーLED（赤緑青）の動作確認を行います。
外付けのボタンを押すごとに「消灯→赤→緑→青」と点灯を繰り返します。

Shop de clinic楽天市場店

③本体NeoPixelの動作確認

本体に搭載されている「NeoPixel」の制御方法を確認します。
プログラムを実行すると下図のように1秒ごとに「消灯→黄→水色→紫」と繰り返して点灯し続けます。

「NeoPixel」はライブラリ（ws2812.py）を使用することで、赤、緑、青の明るさを指定するだけで簡単に動作確認できます。

「NeoPixel」を制御するためにはライブラリが必要です。
「MicroPython」では、以下サイトから「ws2812.py」をダウンロードして開発環境「Thonny」で開き、「XIAO」本体内の [lib]フォルダに保存します。
https://wiki.seeedstudio.com/XIAO-RP2040-with-MicroPython/#light-up-rgb-led-on-the-seeed-studio-xiao-rp2040

「CircuitPython」では以下サイトからダウンロードできるBundleデータの中のライブラリ「neopixel.mpy」を、USBで認識されている「XIAO」本体の［lib］フォルダに保存しておく必要があります。
https://circuitpython.org/libraries

M5Stack M5Stack用回転角ユニット【M5STACK-U005】[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]

④アナログ入力（ADC）

外付けボリュームの電圧をアナログ入力端子で読み取り、開発環境「Thonny」のシリアルモニタに取得したアナログ値と換算した電圧値を表示させて確認します。

ボリュームは上図のように「M5Stack社」製の「ANGLE UNIT」を使用しています。
このボリュームで「0〜3.3V」の電圧調整ができます。

プログラムを実行すると「Thonny」のシリアルモニタに取得した値が表示され続けます。

マルツオンライン

SeeedStudio Grove - 4 pin Male Jumper to Grove 4 pin Conversion Cable (5 PCs per Pack)【110990210】

マルツオンライン

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

Groveコネクタ付きケーブルは「Seeed社」製と「M5Stack社」製では白色と黄色の配線が逆なため注意しましょう。

ボリュームについては、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。

ラズパイPicoでSSD1306有機ELディスプレイの使い方 MicroPython編

⑤OLED SSD1306で画面表示

「OLED」の表示確認は簡単なデータを表示するだけの「基本編」と、ボタンのON／OFF回数のカウントやアナログ入力値を表示する応用編の2つの動作確認を行なっています。

配線図は上図のようになります。
この配線図で「基本編」と「応用編」両方の動作確認ができます。

ミニブレッドボードに全ての部品を載せたため、上画像のように少し複雑ですが、配線図も参照して接続を行なってください。

OLED表示基本編

基本編では下画像のように単純な文字と図形の表示を確認します。

OLEDの表示方法は基本的には「ラズパイPico」と同じです。
表示にはライブラリを使用します。ライブラリ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。

液晶表示器のないRaspberry Pi PicoでOLED SSD1306の使い方をMicroPythonのサンプルプログラムで紹介。開発環境はTonnyを使用します。

ラズパイPicoでSSD1306有機ELディスプレイの使い方 CircuitPython編

液晶表示器のないRaspberry Pi Picoで表示器OLED SSD1306を使う方法。今回は開発環境Tonnyを使用したCircuitPythonでの使用方法を紹介します。

Pythonのバージョンによってはライブラリのインストール時にエラーが出るかもしれません、バージョン3.9、3.10で動作確認済みですので、エラーが出る場合はバージョンを変更して動作確認してみてください。

プログラム実行時にエラーが出る場合は、OLEDの接続を確認してください。
OLEDが接続されていなかったり、配線が間違っていると、プログラムが正しくてもエラーが出ます。

KeeYees OLEDディスプレイ OLEDモジュール 0.96インチ I2C 128X64 SSD1306 4ピン白 Arduinoに対応 Raspberry Piに対応 3個入り

KeeYees

OLED表示応用編

「応用編」では下画像のように、アナログ入力値の表示確認とボタンのON／OFF状態や回数のカウント数確認を行います

実行すると上画像のような表示画面になります。

ボリュームを操作すると画面下でアナログ入力値と換算電圧が変化することが確認できます

ボリュームMAXで上画像のような表示になります。

ボタンを押すとボタン状態（BTN）が「ON」になり、カウント数（CNT）の数値が1づつ増加します。

M5Stackをシリアルモニターに使用。パソコン不要でデータ確認Atom、Arduinoに便利

⑥シリアル通信（UART）テスト

「XIAO RP2040」のUART通信は公式には1系統だけですが、「ラズパイPico」のファームウェアを使用すると、送信だけは2系統使えるため、送信したデータ（文字列：Hello）を自分で受信することで、2系統の動作確認を行います。

「XIAO RP2040」では「D6／7（RX／TX）」端子（UART0）が使用できます。
「ラズパイPico」のファームウェアでは送信のみですが「D9（TX1[GP4]）」も使用できます。
UART0は「D2／3（GP28／29）」にも割り付けて使用できます。

受信したデータ「文字列：Hello」に「文字列：World!」を追加して送信し、その結果を外付けのシリアルモニタで確認します。

配線図は上図のようになります。

ブレッドボードを使用して、上画像のように接続しています。

外付けのシリアルモニタは「M5Stack Basic」を使用した、自作のシリアルモニタを使用しています。
このシリアルモニタの作り方や使用方法は、以下のリンクで詳しく紹介しています。

マイコンボードのシリアル出力を液晶やパソコンではなく、外付けして単体で確認できるシリアルモニタが欲しかったのでM5Stackで作りました。 ATOMやArduino等のマイコンボードのデータが手軽に確認できて便利と思うので紹介します。

M5Stack M5Stack Basic V2.7【M5STACK-K001-V27】[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]

マルツオンライン

プログラムを実行すると開発環境「Thonny」のシリアルモニタに送信した文字「Hello」が表示されます。

送信（TX1）した「Hello」を受信（RX0）し、「world!」を追加して送信（TX0）した結果をシリアルモニタで確認すると下画像のようになります。

プログラムを実行するたびに受信した「Hello」に「World!」が加算されて送信されるため、シリアルモニタに「Hello World!」が表示されます。
これで2系統のUARTの送受信ができていることが確認できます。

PWM制御とは？Arduino（ESP32）コマンドで使い方を詳しく紹介

⑦PWM制御

「PWM」制御の動作を本体のフルカラーLEDの明るさを調整することで確認を行います

PWM制御の周波数は「スライス」というグループで管理されており、同じ「スライス」のペア「A/B」は同じ周波数にする必要があります。
フルカラーLEDの赤と緑は同じ「スライス」のペアのため同じ周波数にする必要があり、青は別のスライスのため、異なる周波数が設定できます。

同じ「スライス」で異なる周波数を設定すると「Micropython」では後で指定した周波数で上書きされ、「Circuitpython」ではエラーになります。

赤と緑のLEDでPWM制御の「Duty比」を小さくすると両方とも同じように暗くなります。

「Duty比」を大きくすると赤と緑は両方とも明るくなります。

青のLEDは別の「スライス」にあるため、赤緑とは別の周波数が指定でき、青と赤のLEDで動作確認すると下画像のような動作になります。

赤の周波数を「10Hz」、青を「1kHz」に設定すると「Duty比」最大時には、赤も青も同じように点灯します。

「Duty比」を下げると、青は暗くなり赤は画像ではわかりにくいですが点滅します。
これで赤と青に別の周波数が設定できていることが確認できます。

PWM制御の「周波数」や「Duty比」については以下のリンクで詳しく紹介しています。
（プログラムはC言語になります。）

PWM制御の基本動作からArduinoコマンドを使ったプログラミング方法、サンプルプログラムを使用して音(ブザー)と光(LED)で動作確認しながら使い方を詳しく紹介します。

６．MicroPythonのサンプルプログラム①〜⑦

「MicroPython」を使用したサンプルプログラムは以下になります。
開発環境に「コピペ」で貼り付けて実行してください。

　①Lチカ、入出力
　 ②本体フルカラーLEDの動作確認
　 ③本体NeoPixelの動作確認
　 ④アナログ入力（ADC）
　⑤OLED SSD1306で画面表示
　 ⑥シリアル通信（UART）テスト
　 ⑦PWM制御

seeed studio

①Lチカ（MicroPython）

「MicroPython」で「Lチカ（LEDを点滅）」させるプログラムは以下になります。
（XIAO RP2040本体だけで動作確認できます。）

from machine import Pin  # 入出力モジュールを準備
import time              # タイマーモジュールを準備

# 出力ピン設定
led_red = Pin(17, Pin.OUT)      # 本体LED赤ピンを出力設定
led_green = Pin(16, Pin.OUT)    # 本体LED緑ピンを出力設定
led_blue = Pin('LED', Pin.OUT)  # 本体LED青ピン(25)を出力設定

out = Pin(1, Pin.OUT)  # 端子GP1(D7))を出力設定

led_red.value(True)    # 本体LED赤を消灯
led_green.value(True)  # 本体LED緑を消灯

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    led_blue.value(False) # 本体LED青を点灯
    out.value(True)       # 出力端子をON(High)
    time.sleep(0.5)       # 0.5秒待つ
    
    led_blue.value(True)  # 本体LED青を消灯
    out.value(False)      # 出力端子をOFF(Low)
    time.sleep(0.5)       # 0.5秒待つ

②本体フルカラーLEDの動作確認（MicroPython）

「MicroPython」で本体フルカラーLEDの「赤、緑、青」をボタンを押すごとに切り替えるプログラムは以下になります。

from machine import Pin  # 入出力モジュールを準備
import time              # タイマーモジュールを準備

# 出力端子設定（フルカラーLED）
led_red = Pin(17, Pin.OUT)      # 本体LED赤ピンを出力設定
led_green = Pin(16, Pin.OUT)    # 本体LED緑ピンを出力設定
led_blue = Pin("LED", Pin.OUT)  # 本体LED青ピン(25)を出力設定

#  入力端子設定（ボタンスイッチ）
btn = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)  # GP4(XIAO:D9)をbtnとして入力端子（プルアップ）に設定

# フルカラーLED全消灯
led_red.value(True)    # 本体LED赤を消灯
led_green.value(True)  # 本体LED緑を消灯
led_blue.value(True)   # 本体LED青を消灯

# 変数宣言
state = False  # ボタン状態保持用
cnt = 0        # ボタンON回数カウント用

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    # ボタンスイッチ処理（ON/OFF）
    if btn.value() == False and state == False : # ボタンがONでstateがfalseなら
        state = True  # ボタン状態Trueへ
        cnt += 1      # カウント+1
    if btn.value() == True:
        state = False # ボタン状態Falseへ

    # ボタンON回数カウントが4ならゼロリセット
    if cnt == 4:
        cnt = 0

    # ボタンカウント数ごとに点灯LED変更
    if cnt == 1:
        led_red.value(False)   # LED赤点灯
    elif cnt == 2:
        led_green.value(False) # LED緑点灯
        led_red.value(True)    # LED赤消灯
    elif cnt == 3:
        led_blue.value(False)  # LED青点灯
        led_green.value(True)  # LED緑消灯
    else:
        led_blue.value(True)   # LED青消灯
        
    time.sleep (0.2)

③本体NeoPixelの動作確認（MicroPython）

「MicroPython」で本体のNeoPixelの点灯制御を行うプログラムは以下になります。
（XIAO RP2040本体だけで動作確認できます。）

# 以下サイトから ws2812.py をダウンロードしてXIAO本体の「lib」フォルダ内に保存しておく
# https://wiki.seeedstudio.com/XIAO-RP2040-with-MicroPython/

from machine import Pin   # 入出力とアナログ入出力制御用モジュールを準備
from ws2812 import WS2812 # NeoPixel制御用ライブラリを使用
import time               # タイマーモジュールを準備

# NeoPixel用電源供給用端子(11)を出力設定しHighにする
power = Pin(11,Pin.OUT)
power.value(True)

# NoePixel初期設定
rgb_led = WS2812(12,1)  # WS2812(端子番号12, LED数1)

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    rgb_led.pixels_set(0, (30, 10, 0)) # (LED番号0, (赤, 緑, 青))各LED色の明るさを0〜255で指定
    rgb_led.pixels_show()              # 設定した色構成で点灯実行
    time.sleep(1.0)

    rgb_led.pixels_set(0, (0, 30, 10)) # (LED番号0, (赤, 緑, 青))各LED色の明るさを0〜255で指定
    rgb_led.pixels_show()              # 設定した色構成で点灯実行
    time.sleep(1.0)

    rgb_led.pixels_set(0, (10, 0, 30)) # (LED番号0, (赤, 緑, 青))各LED色の明るさを0〜255で指定
    rgb_led.pixels_show()              # 設定した色構成で点灯実行
    time.sleep(1.0)

    rgb_led.pixels_set(0, (0, 0, 0))   # 消灯
    rgb_led.pixels_show()              # 設定した色構成で点灯実行
    time.sleep(1.0)

④アナログ入力（ADC）（MicroPython）

「MicroPython」でアナログ入力値と電圧換算した値をシリアルモニタに表示するプログラムは以下になります。

from machine import ADC  #  アナログ入出力制御用モジュールを準備
import time              #  タイマーモジュールを準備

# アナログ入力ピン設定
adc = ADC(29)  # 使用するアナログ入力(A0〜3)の端子番号[ADC番号可] 26〜29[0〜3]（XIAO:D0〜D3）を設定

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    adc_val = 65535 - adc.read_u16()    # アナログ入力(ADC)値を取得
    adc_volt = (adc_val * 3.3) / 65535  # アナログ入力(ADC)値を電圧(3.3V)に変換
    print("adc_val = {:5d} adc_volt = {:5.2f}V".format(adc_val, adc_volt))  # 結果を表示する

    time.sleep(1.0)  # 待ち時間

⑤OLED SSD1306で画面表示（MicroPython）

「MicroPython」でOLED「SSD1306」を表示するプログラムについては、単純な表示を行う「基本編」と、ボタンスイッチのON／OFF状態や回数カウント、アナログ入力値の表示を行う「応用編」の2種類準備しました。

SSD1306で表示を行うにはライブラリをインストールしておく必要があります。
Thonnyの「パーケージ管理」から「ssd1306」で検索して「micropython-ssd1306」をインストールしてください。

※Pythonのバージョンによってはライブラリがインストールできない場合があります。（バージョン3.9、3.10は動作確認済み）

OLED表示基本編（MicroPython）

「MicroPython」でOLED「SSD1306」に単純な表示を行うプログラムは以下になります。

# Thonnyの「パーケージ管理」からssd1306で検索して「micropython-ssd1306」をインストールしておく

from machine import I2C  # I2C制御用モジュールを準備
import ssd1306  # 液晶表示器用ライブラリを使用
import time     # タイマーモジュールを準備

# I2C設定
i2c = I2C(1, sda=6, scl=7)  # (I2C識別ID 0or1, SDA, SCL) SDA/SCL=6/7(XIAO:D4/D5)

# 使用するSSD1306のアドレスを取得して表示（通常は0x3C）
addr = i2c.scan()
print("OLED I2C Address :" + hex(addr[0]))

# ディスプレイ設定（幅, 高さ, 通信仕様）
display = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    display.fill(0) # 画面表示初期化

    # 文字表示（"表示内容", x座標, y座標, 色, フォント, サイズ[倍率]）
    display.text("OLED SSD1306", 17, 0, True)
    display.text("Hello!!", 37, 36, True)
    # 線の描画（始点x, 始点y, 終点x, 終点, 色）
    display.line(0, 9, 128, 9, True)
    # 四角の描画（x座標, y座標, 幅, 高さ, 色）
    display.rect(5, 20, 118, 40, True)

    display.show()  # 画面表示実行
    time.sleep(0.5) # 待ち時間

OLED表示応用編（MicroPython）

「MicroPython」でOLED「SSD1306」にボタンスイッチのON／OFF状態や回数カウント、アナログ入力値の表示を行うプログラムは以下になります。

# Thonnyの「パーケージ管理」からssd1306で検索して「micropython-ssd1306」をインストールしておく

from machine import Pin, I2C, ADC  # ボード制御用モジュール
import ssd1306  # 液晶表示器用ライブラリ
import time     # タイマーモジュールを準備

# I2C設定
i2c = I2C(1, sda=6, scl=7)  # (I2C識別ID 0or1, SDA, SCL) SDA/SCL=6/7(XIAO:D4/D5)

# ディスプレイ設定（幅, 高さ, 通信仕様）
display = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# 出力端子設定（LED）
led = machine.Pin("LED", machine.Pin.OUT)  # LED(GP25))をledとして出力端子に設定

# 入力端子設定（ボタンスイッチ）
btn = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)  # GP4(XIAO:D9)をbtnとして入力端子（プルアップ）に設定
state = False # ボタン状態格納用
cnt = 0       # ボタンのON回数カウント用

# アナログ入力ピン設定
adc = ADC(29)  # 使用するアナログ入力(A0〜3)の端子番号[ADC番号可] 26〜29[0〜3]（XIAO:D0〜D3）を設定

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    # 液晶画面表示内容設定
    display.fill(0) # 画面表示初期化
    display.text("SSD1306 TEST", 17, 2, True)  # ("内容", x, y, 色) テキスト表示
    display.hline(0, 12, 128, True)            # (x, y, 長さ, 色) 指定座標から横線
    display.vline(64, 12, 20, True)            # (x, y, 長さ, 色) 指定座標から 縦線
    display.line(0, 32, 128, 32, True)         # (x1, y1, x2, y2, 色) 指定座標1から指定座標2までの線

    #  ボタンスイッチ処理
    if btn.value() == 0:    # ボタンがONなら
        display.text("BTN=ON ",  2, 20, True)  # テキスト表示
        led.value(False)                       # LEDを点灯
        if state == False:                     # ボタン状態Falseなら
            state = True                       # ボタン状態True
            cnt = cnt + 1                      # カウント＋1
    if btn.value() == 1:                       # ボタンがOFFなら
        display.text("BTN=OFF",  2, 20, True)  # テキスト表示
        led.value(True)                        # LEDを消灯
        state = False                          # ボタン状態False
    display.text("CNT={:03}".format(cnt),  68, 20, True)  # カウント数表示（3桁0埋め）

    # アナログ入力処理
    adc_val = 65535 - adc.read_u16()   # アナログ入力(ADC)値を取得
    adc_volt = (adc_val * 3.3) / 65535 # アナログ入力(ADC)値を電圧(3.3V)に変換
    display.text("ADC_Val = {:5d}".format(adc_val), 2, 42, True)     # アナログ入力値表示
    display.text("ADC_Volt= {:4.2f}V".format(adc_volt), 2, 54, True) # アナログ入力電圧換算値表示

    display.show()  # 設定した内容を表示
    time.sleep(0.1) # 待ち時間

⑥2系統のシリアル通信（UART）テスト（MicroPython）

「MicroPython」でシリアル通信（UART）の送受信テストを行うプログラムは以下になります。

from machine import UART  # シリアル通信制御用モジュールを準備
import time               # タイマーモジュールを準備

# UART0を初期化
uart0 = UART(0, 9600) # (UART番号, ボーレート) ※端子を指定しなければ RX/TX=1/0(XIAO:D7/D6)
#uart0 = UART(0, 9600, rx=29, tx=28) # ※通信端子を指定すれば RX/TX=29/28(XIAO:D3/D2)も選択可

# UART1を初期化
uart1 = UART(1, 9600) # (UART番号, ボーレート) ※RX=5(XIAO未接続), TX=4(XIAO:D9)のみ使用可能

# UART1でデータ送信
uart1.write('Hello')  # 文字「Hello」を送信
uart1.flush()         # 全てのデータが送信されるまで待機(1文字分待機必要)
time.sleep(0.01)      # 1文字分（以上）の待機時間

# UART0でデータ受信
while True: # ずっと繰り返し
    if uart0.any() > 0:  # 受信データがあれば
        data = uart0.readline()  # 受信済みの文字データを全て読み込む
        print(data)              # 受信した文字を表示
        
        # UART0でデータ送信
        uart0.write(data + " World!\n")  # 受信した文字に「World」を追加して送信

⑦PWM出力（MicroPython）

「MicroPython」で本体フルカラーLEDの明るさをPWM制御で調整するプログラムは以下になります。

from machine import Pin, ADC, PWM  # 入出力とアナログ入出力、PWM制御用モジュールを準備
import time                        # タイマーモジュールを準備

# アナログ入力ピン設定
adc = ADC(29)  # 使用するアナログ入力(A0〜3)の端子番号[ADC番号可] 26〜29[0〜3]（XIAO:D0〜D3）を設定

# 出力端子設定
led_red = Pin(17, Pin.OUT)     # フルカラーLED赤を出力設定
led_green = Pin(16, Pin.OUT)   # フルカラーLED緑を出力設定
led_blue = Pin("LED", Pin.OUT) # フルカラーLED青(25)を出力設定
led_red.value(True)   # フルカラーLED赤を消灯
led_green.value(True) # フルカラーLED緑を消灯
led_blue.value(True)  # フルカラーLED青を消灯

# PWMピン設定
pwm1 = PWM(led_red)   # LEDのインスタンスを指定してpwm1としてPWM出力設定
pwm2 = PWM(led_green) # LEDのインスタンスを指定してpwm2としてPWM出力設定
#pwm2 = PWM(led_blue) # 上のgreenをコメントアウトし、ここのblueを有効にすると点滅パターンが変化
pwm1.freq(10)   # pwm1の周波数を設定
pwm2.freq(1000) # pwm2の周波数を設定（同じスライスのペア[A/B]の場合は上書きされる）

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    adc_val = adc.read_u16()  # ボリュームからのアナログ入力(ADC)値を取得
    #adc_val = 50000  # 外付けボリュームを使用しない場合は有効にして数値を変更して動作確認

    # PWM出力実行
    pwm1.duty_u16(adc_val)  # アナログ入力(ADC)値をpwm1のDuty比に設定(0〜65535)
    pwm2.duty_u16(adc_val)  # アナログ入力(ADC)値をpwm2のDuty比に設定(0〜65535)

    time.sleep(0.1)  # 待ち時間

７．CircuitPythonのサンプルプログラム①〜⑦

「CircuitPython」を使用したサンプルプログラムは以下になります。
開発環境に「コピペ」で貼り付けて実行してください。

seeed studio

①Lチカ（CircuitPython）

「CircuitPython」で「Lチカ（LEDを点滅）」させるプログラムは以下になります。
（XIAO RP2040本体だけで動作確認できます。）

from board import *   # boardモジュールからすべてのピンの定義を準備
from digitalio import DigitalInOut, Direction  # 入出力ピン制御用モジュールを準備
import time           # タイマーモジュールを準備

# 出力端子設定（フルカラーLED）
led_red = DigitalInOut(GP17)   # 本体LED赤端子を設定
led_green = DigitalInOut(GP16) # 本体LED緑端子を設定
led_blue = DigitalInOut(LED)   # 本体LED青端子(GP25)を設定
out = DigitalInOut(GP1)        # 出力端子GP1(XIAO:D7)を設定

led_red.direction = Direction.OUTPUT  # それぞれ出力モードに設定
led_green.direction = Direction.OUTPUT
led_blue.direction = Direction.OUTPUT
out.direction = Direction.OUTPUT

led_red.value = True   # 本体LED赤を消灯
led_green.value = True # 本体LED緑を消灯

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    led_blue.value = False  # 本体LED青を点灯
    out.value = True        # 出力端子をON(High)
    time.sleep(0.5)         # 0.5秒待つ

    led_blue.value = True   # LEDを消灯
    out.value = False       # 出力端子をON(High)
    time.sleep(0.5)         # 0.5秒待つ

②本体フルカラーLEDの動作確認（CircuitPython）

「CircuitPython」で本体フルカラーLEDの赤緑青をボタンを押すごとに切り替えるプログラムは以下になります。

from board import *   # 端子機能を使用するためのモジュールを準備
from digitalio import DigitalInOut, Direction, Pull  # 入出力ピン制御用モジュールを準備
import time           # タイマーモジュールを準備

# 出力端子設定（フルカラーLED）
red = DigitalInOut(GP17)    # 本体LED赤を設定
green = DigitalInOut(GP16)  # 本体LED緑を設定
blue = DigitalInOut(LED)    # 本体LED青(GP25)を設定
red.direction = Direction.OUTPUT  # それぞれ出力モードに設定
green.direction = Direction.OUTPUT
blue.direction = Direction.OUTPUT

# 入力端子設定（ボタンスイッチ）
btn = DigitalInOut(GP4)         # GP4(XIAO:D9)をbtnとして入力設定
btn.direction = Direction.INPUT # 入力モードに設定
btn.pull = Pull.UP              # 内部プルアップ抵抗を有効化

# フルカラーLED全消灯
red.value = True
green.value = True
blue.value = True

# 変数宣言
state = False  # ボタン状態保持用
cnt = 0        # ボタンON回数カウント用

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    # ボタンスイッチ処理（ON/OFF）
    if btn.value == False and state == False : # ボタンがONでstateがfalseなら
        state = True  # ボタン状態Trueへ
        cnt += 1      # カウント+1
    if btn.value == True:
        state = False # ボタン状態Falseへ

    # ボタンON回数カウントが4ならゼロリセット
    if cnt == 4:
        cnt = 0

    # ボタンカウント数ごとに点灯LED変更
    if cnt == 1:
        red.value = False   # LED赤点灯
    elif cnt == 2:
        green.value = False # LED緑点灯
        red.value = True    # LED赤消灯
    elif cnt == 3:
        blue.value = False  # LED青点灯
        green.value = True  # LED緑消灯
    else:
        blue.value = True   # LED青消灯
        
    time.sleep (0.2)

ラズパイPicoの使い方 CircuitPython＆開発環境Thonny

③本体NeoPixelの動作確認（CircuitPython）

「CircuitPython」で本体のNeoPixelの点灯制御を行うプログラムは以下になります。
（XIAO RP2040本体だけで動作確認できます。）

NeoPixcelを制御するには、以下サイトからダウンロードできるBundleデータの中のライブラリ「neopixel.mpy」を、USBで認識されている「XIAO」本体の［lib］フォルダに保存しておく必要があります。
https://circuitpython.org/libraries

ライブラリの追加方法は、以下のリンクで詳しく紹介しています。

from board import *   # 端子機能を使用するためのモジュールを準備
from digitalio import DigitalInOut, Direction  # 入出力ピン制御用モジュールを準備
import time           # タイマーモジュールを準備
import neopixel       # NeoPicel制御モジュールを準備

# NeoPixel初期設定
PIXEL = neopixel.NeoPixel(GP12, 1)  # NeoPixel(信号端子番号, LED数) 

# 出力ピン設定（XIAOのファームウェアの場合はここの電源端子の指定は不要なので削除する）
PIXEL_PWR = DigitalInOut(GP11)          # NoePixelの電源供給用端子設定
PIXEL_PWR.direction = Direction.OUTPUT  # PIXEL_PWRを出力端子に設定
PIXEL_PWR.value = True                  # PIXEL_PWRをHighで電源供給

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True:  # ずっと繰り返し
    PIXEL[0] = (30, 10, 0)  # (赤, 緑, 青)各LED色の明るさを0〜255で指定
    PIXEL.show()            # 設定した色構成で点灯実行
    time.sleep(1.0)

    PIXEL[0] = (0, 30, 30)
    PIXEL.show()
    time.sleep(1.0)

    PIXEL[0] = (10, 0, 30)
    PIXEL.show()
    time.sleep(1.0)

    PIXEL[0] = 0  # 0で消指定
    PIXEL.show()
    time.sleep(1.0)

④アナログ入力（ADC）（CircuitPython）

「CircuitPython」でアナログ入力値と電圧換算した値をシリアルモニタに表示するプログラムは以下になります。

from board import *  # 端子機能を使用するためのモジュールを準備
import analogio      # アナログ入出力制御用モジュールを準備
import time          # タイマーモジュールを準備

# アナログ入力ピン設定
adc = analogio.AnalogIn(A3)  # 使用するアナログ入力(ADC)番号GP26〜GP28[A0〜A2],GP29は設定不可[A3で設定]（XIAO:D0〜D3）を設定

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True: # ずっと繰り返し
    adc_val = 65535 - adc.value         # アナログ入力(ADC)値を取得
    adc_volt = (adc_val * 3.3) / 65535  # アナログ入力(ADC)値を電圧(3.3V)に変換
    print("ADC_Val = {:5d} ADC_Volt = {:5.2f}V".format(adc_val, adc_volt))  # 結果を表示する

    time.sleep(1.0)  # 待ち時間

CircuitPython - Libraries

⑤OLED SSD1306で画面表示（基本と応用）（CircuitPython）

「CircuitPython」でOLED「SSD1306」を表示するプログラムについては、単純な表示を行う「基本編」と、ボタンスイッチのON／OFF状態や回数カウント、アナログ入力値の表示を行う「応用編」の2種類準備しました。

「CircuitPython」で「SSD1306」を使用するには以下のサイトからライブラリとフォントデータを本体に保存しておく必要があります。

The easiest way to program microcontrollers

ライブラリ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。

ラズパイPicoの使い方 CircuitPython＆開発環境Thonny

OLED表示基本編（CircuitPython）

「CircuitPython」でOLED「SSD1306」に単純な表示を行うプログラムは以下になります。

# 以下のライブラリを[lib]フォルダに保存しておく
# 「adafruit_framebuf.mpy」「adafruit_ssd1306.mpy」
# フォントファイル「font5x8.bin」をルートフォルダに保存しておく

from board import *     # 端子機能を使用するためのモジュールを準備
import adafruit_ssd1306 # OLED制御用モジュールを準備
import busio            # I2C通信用モジュールを準備

# I2C 通信設定
i2c = busio.I2C(GP7, GP6)  # (SCL, SDA) SCL/SDA=GP7/GP6(XIAO:D5/D4)

#  液晶画面設定
display = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c, addr=0x3C) # 画面サイズ幅,  高さ, 通信仕様, デバイスアドレス

#  画面表示
display.fill(0) # 画面表示初期化

# 文字表示（"表示内容", x座標, y座標, 色, フォント, サイズ[倍率]）
display.text("OLED TEST SSD1306", 13, 0, True, font_name="font5x8.bin", size=1)
display.text("Hello!!", 25, 32, True, font_name="font5x8.bin", size=2)
# 線の描画（始点x, 始点y, 終点x, 終点, 色）
display.line(0, 9, 128, 9, True)
# 四角の描画（x座標, y座標, 幅, 高さ, 色）
display.rect(5, 20, 118, 40, True)

display.show()  # 画面表示実行

OLED表示応用編（CircuitPython）

「CircuitPython」でOLED「SSD1306」にボタンスイッチのON／OFF状態や回数カウント、アナログ入力値の表示を行うプログラムは以下になります。

# 以下のライブラリを[lib]フォルダに保存しておく
# 「adafruit_framebuf.mpy」「adafruit_ssd1306.mpy」
# フォントファイル「font5x8.bin」をルートフォルダに保存しておく

from board import *     # 端子機能を使用するためのモジュール
from digitalio import DigitalInOut, Direction, Pull  # 入出力ピン制御用モジュール
import analogio         # アナログ入出力制御用モジュールを準備
import adafruit_ssd1306 # OLED制御用モジュール
import busio            # I2C通信用モジュール

# I2C 通信設定
i2c = busio.I2C(GP7, GP6)  # (SCL, SDA) SCL/SDA=GP7/GP6(XIAO:D5/D4)

# 液晶画面設定
display = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c, addr=0x3C)

# 出力端子設定（LED）
led = DigitalInOut(LED)  # 本体LED青(GP25)を設定
led.direction = Direction.OUTPUT  # 出力モードに設定

# 入力端子設定（ボタンスイッチ）
btn = DigitalInOut(GP4)         # GP4(XIAO:D9)をbtnとして設定
btn.direction = Direction.INPUT # 入力モードに設定
btn.pull = Pull.UP              # 内部プルアップ抵抗を有効化

# アナログ入力ピン設定
adc = analogio.AnalogIn(VOLTAGE_MONITOR)  # 使用するアナログ入力(ADC)番号（A0〜A3）をadcに設定

state = False  # ボタン状態保持用
cnt = 0        # ボタンON回数カウント用

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True: # ずっと繰り返し
    # 表示内容設定
    display.fill(0) # 表示内容消去
    
    # 文字表示（"表示内容", x, y, 色, フォント, サイズ）
    display.text("OLED", 3, 0, True, font_name="font5x8.bin", size=1)
    display.text("TEST", 3, 9, True, font_name="font5x8.bin", size=1)
    display.text("SSD1306", 38, 0, True, font_name="font5x8.bin", size=2)
    
    # 線描画
    display.hline(0, 18, 128, True)    # (x, y, 長さ, 色) 指定座標から横線
    display.vline(62, 18, 18, True)    # (x, y, 長さ, 色) 指定座標から 縦線
    display.line(0, 36, 128, 36, True) # (x1, y1, x2, y2, 色) 指定座標1から指定座標2までの線
    
    # ボタンスイッチON/OFF、カウント処理
    if btn.value == False:  # ボタンがONなら
        display.text("BTN = ON", 2, 25, True, font_name="font5x8.bin", size=1)  # テキスト表示
        led.value = False   # LED点灯
        if state == False:  # ボタン2がONかつボタン状態Falseなら
            state = True    # ボタン状態True
            cnt = cnt + 1   # カウント＋1
    else:                   # ボタンがONでなければ
        display.text("BTN = OFF", 2, 25, True, font_name="font5x8.bin", size=1) # テキスト表示
        state = False       # ボタン状態False
        led.value = True    # LED消灯
        
    display.text("CNT = {:04d}".format(cnt), 66, 25, True, font_name="font5x8.bin", size=1) # カウント数表示（3桁0埋め）
    
    # アナログ入力処理
    adc_val = 65535 - adc.value         # アナログ入力(ADC)値を取得
    adc_volt = (adc_val * 3.3) / 65535  # アナログ入力(ADC)値を電圧(3.3V)に変換
    display.text("ADC_Val  = {:5d}".format(adc_val), 2, 42, True, font_name="font5x8.bin", size=1) # アナログ入力値表示
    display.text("ADC_Volt = {:4.2f}V".format(adc_volt), 2, 54, True, font_name="font5x8.bin", size=1) # アナログ入力電圧換算値表示

    # 設定した内容を表示
    display.show()

⑥2系統のシリアル通信（UART）テスト（CircuitPython）

「CircuitPython」でシリアル通信（UART）の送受信テストを行うプログラムは以下になります。

初回データ受信時に変なデータが受信されたので、送信前に受信データを読み捨てています。

from board import *  # 端子機能を使用するためのモジュールを準備
import busio         # I2C通信用モジュールを準備

# UART0を初期化
uart0 = busio.UART(tx=GP0, rx=GP1, baudrate=9600, timeout=0.1)

# UART1を初期化
uart1 = busio.UART(tx=GP4, rx=GP5, baudrate=9600)

# 初回受信時の変なデータを読み捨てる
data = uart0.read()  # 全てのデータを読み込む
#print(data)         # 変なデータ確認用
data = ""

# UART1でデータ送信（データはbyteデータで送信）
uart1.write(b"Hello")


# UART0でデータ送受信
while True:  #  ずっと繰り返し
     if uart0.in_waiting > 0:  # 受信バッファにデータがあれば
          data = uart0.read()  # 全てのデータを読み込む
          print(data)          # 受信データ表示
          uart0.write(data + b" World!\n")  # 受信データに「World!」を追加して送信

⑦PWM出力（CircuitPython）

「CircuitPython」で本体フルカラーLEDの明るさをPWM制御で調整するプログラムは以下になります。

from board import *  # 端子機能を使用するためのモジュールを準備
import pwmio         # PWM制御用モジュールを準備
import analogio      # アナログ入出力制御用モジュールを準備
import time          # タイマーモジュールを準備

# アナログ入力ピン設定
adc = analogio.AnalogIn(A3)  # 使用するアナログ入力(ADC)番号GP26〜GP28[A0〜A2],GP29は設定不可[A3で設定]（XIAO:D0〜D3）を設定

# PWM出力設定　※同じPWMグループ（スライス）A/Bは同じ周波数を設定しないとエラーになる
# LED 赤と緑は同じPWMグループのため同じ周波数を設定する
pwm_red = pwmio.PWMOut(GP17, frequency=10)    # フルカラーLED赤(GP17)を周波数を指定してPWM設定
pwm_green = pwmio.PWMOut(GP16, frequency=10)  # フルカラーLED緑(GP16)を周波数を指定してPWM設定
pwm_blue = pwmio.PWMOut(LED, frequency=1000)  # フルカラーLED青(LED/GP25)を周波数を指定してPWM設定

# メイン処理　---------------------------------------------------------
while True: # ずっと繰り返し
    adc_val = adc.value  # ボリュームからのアナログ入力(ADC)値を取得(0〜65535)
    #adc_val = 50000  # 外付けボリュームを使用しない場合は有効にして数値を変更して動作確認
    
    # PWM出力のDuty比を設定（0〜65535）
    pwm_red.duty_cycle = adc_val  # アナログ入力(ADC)値をDuty比に設定
    pwm_green.duty_cycle = 65535  # 65535で消灯
    pwm_blue.duty_cycle = adc_val  

    time.sleep(0.1)  # 待ち時間