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ESPHome クックブック: RTC、SD カード & マイク (reTerminal E シリーズ)


前提条件

このページでは、すでに reTerminal E シリーズ向け ESPHome ディスプレイクックブック を完了し、デバイスが Home Assistant 上でオンラインになっていることを前提とします。ボタン、ブザー、LED、バッテリー監視、SHT4x、ディープスリープについては、ESPHome クックブック: ボタン、ブザー、LED、バッテリー & 省電力 を参照してください。

開発環境を用意せずにデモを試す

開発環境をセットアップする前に、プロジェクトの結果をすばやくプレビューしたり、基本的なデモファームウェアを試したい場合は、reTerminal E-Series Firmware Hub を開いてください。対応する reTerminal E シリーズデバイスを選択し、ブラウザから直接デモファームウェアを書き込むことができます。

Firmware Flasher 🖱️

このクックブックは、ディスプレイおよび I/O クックブックでは扱っていない 3 つのオンボードハードウェアブロックについて、reTerminal E シリーズ向け ESPHome の例を続けて紹介します。

  • PCF8563 RTC - オンボード RTC からハードウェア時刻を読み取り、Home Assistant から同期します。
  • microSD カードスロット - SD 電源レールを有効にし、カードが挿入されているかどうかを報告します。
  • PDM マイク - オンボードマイクの電源レールを有効にし、ESPHome 経由で PDM マイクを初期化します。

以下の各セクションは、小さな単体 ESPHome デモとして構成されています。完全な YAML 例を 1 つコピーし、API と OTA のプレースホルダを置き換えて、ESPHome からそのままアップロードできます。

対応モデル

このページのコピーしてすぐ使えるサンプルは、検証済みの ESPHome ハードウェア例に合わせて reTerminal E1001 と reTerminal E1002 向けに記述されています。オンボードマイクのサンプルは PDM マイクハードウェアを搭載したモデルに適用されます。reTerminal E1004 にはマイクが搭載されていません。

ハードウェア機能​

このクックブックのデモで使用するピンは次のとおりです。

機能ESPHome コンポーネントピン / アドレス
PCF8563 RTCtime.pcf8563I2C アドレス 0x51、SDA GPIO19、SCL GPIO20
microSD カード検出binary_sensor.gpioGPIO15、アクティブ LOW
microSD 電源イネーブルoutput.gpioGPIO16
PDM マイク電源イネーブルoutput.gpioGPIO38
PDM マイククロックi2s_audioGPIO42
PDM マイクデータmicrophone.i2s_audioGPIO41
共有 SPI バスspiCLK GPIO7、MOSI GPIO9、MISO GPIO8
秘密情報を公開しないでください

サンプルでは、REPLACE_WITH_YOUR_API_KEY や REPLACE_WITH_YOUR_OTA_PASSWORD などのプレースホルダを使用しています。実際の API 暗号化キー、OTA パスワード、Wi-Fi パスワード、Home Assistant トークンを公開しないでください。

RTC 時刻同期​

このデモでは、オンボードの PCF8563 RTC から時刻を読み取り、ePaper 画面に表示します。Home Assistant がデバイスに時刻を同期すると、ESPHome はその時刻をハードウェア RTC に書き戻します。

RTC は共有 I2C バスを使用します：

  • SDA: GPIO19
  • SCL: GPIO20
  • RTC アドレス: 0x51

このサンプルは、プレースホルダ値を置き換え、完全な YAML をデバイスにアップロードすることで使用できます。

esphome:
  name: reterminal-e1001-rtc-demo
  friendly_name: reTerminal_E1001_RTC_Demo
  on_boot:
    priority: 600
    then:
      - pcf8563.read_time:

esp32:
  board: esp32-s3-devkitc-1
  framework:
    type: arduino

logger:
  hardware_uart: UART0

api:
  encryption:
    key: "REPLACE_WITH_YOUR_API_KEY"

ota:
  - platform: esphome
    password: "REPLACE_WITH_YOUR_OTA_PASSWORD"

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  ap:
    ssid: "E1001-RTC-Demo"
    password: "ChangeMe123"

captive_portal:

i2c:
  scl: GPIO20
  sda: GPIO19

spi:
  clk_pin: GPIO7
  mosi_pin: GPIO9

time:
  - platform: pcf8563
    id: rtc_time
    address: 0x51
    update_interval: never

  - platform: homeassistant
    on_time_sync:
      then:
        - pcf8563.write_time:
        - component.update: epaper_display

font:
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_title
    size: 32
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_body
    size: 26

display:
  - platform: waveshare_epaper
    id: epaper_display
    model: 7.50inv2
    cs_pin: GPIO10
    dc_pin: GPIO11
    reset_pin:
      number: GPIO12
      inverted: false
    busy_pin:
      number: GPIO13
      inverted: true
    update_interval: 300s
    lambda: |-
      it.printf(400, 40, id(font_title), TextAlign::TOP_CENTER, "RTC Time Sync Demo");
      auto now = id(rtc_time).now();
      if (now.is_valid()) {
        it.strftime(400, 135, id(font_title), TextAlign::TOP_CENTER, "%Y-%m-%d", now);
        it.strftime(400, 190, id(font_title), TextAlign::TOP_CENTER, "%H:%M:%S", now);
        ESP_LOGD("rtc_demo", "RTC time is valid");
      } else {
        it.printf(400, 150, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "RTC: waiting for sync");
        ESP_LOGW("rtc_demo", "RTC time is not valid yet");
      }

この設定では、次のことを行います：

  • 起動時に一度 PCF8563 RTC から時刻を読み取ります。
  • デバイスが接続された後は、Home Assistant の時刻を信頼できる情報源として使用します。
  • Home Assistant の時刻をハードウェア RTC に書き戻します。
  • 現在の日付と時刻を ePaper 画面に表示します。

次の画像は、reTerminal E1002 上で期待される結果を示しています。同じデモは reTerminal E1001 と E1002 の両方で動作します。主な違いはディスプレイ出力で、E1001 はモノクロ表示、E1002 はカラー表示が可能です。

ヒント

完全に電源を切って再投入した後に RTC の時刻が正しく保持されない場合は、RTC バックアップ用ホルダの CR1220 コイン電池を取り付けるか交換してください。

MicroSD カード検出​

このデモでは、microSD カードが挿入されているかどうかを報告します。また、GPIO16 を通じて SD カードの電源レールをオンにします。

カード検出ピンはアクティブ LOW なので、binary sensor では inverted: true を使用します。

このサンプルは、プレースホルダ値を置き換え、完全な YAML をデバイスにアップロードすることで使用できます。

esphome:
  name: reterminal-e1001-sd-demo
  friendly_name: reTerminal_E1001_SD_Demo
  on_boot:
    priority: 600
    then:
      - output.turn_on: bsp_sd_enable
      - delay: 200ms
      - component.update: epaper_display

esp32:
  board: esp32-s3-devkitc-1
  framework:
    type: arduino

logger:
  hardware_uart: UART0

api:
  encryption:
    key: "REPLACE_WITH_YOUR_API_KEY"

ota:
  - platform: esphome
    password: "REPLACE_WITH_YOUR_OTA_PASSWORD"

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  ap:
    ssid: "E1001-SD-Demo"
    password: "ChangeMe123"

captive_portal:

spi:
  clk_pin: GPIO7
  mosi_pin: GPIO9
  miso_pin: GPIO8

output:
  - platform: gpio
    pin: GPIO16
    id: bsp_sd_enable

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: GPIO15
      mode: INPUT_PULLUP
      inverted: true
    id: sd_card_detect
    name: "SD Card Detected"
    on_press:
      then:
        - logger.log: "SD card inserted"
        - component.update: epaper_display
    on_release:
      then:
        - logger.log: "SD card removed"
        - component.update: epaper_display

font:
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_title
    size: 32
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_body
    size: 28

display:
  - platform: waveshare_epaper
    id: epaper_display
    model: 7.50inv2
    cs_pin: GPIO10
    dc_pin: GPIO11
    reset_pin:
      number: GPIO12
      inverted: false
    busy_pin:
      number: GPIO13
      inverted: true
    update_interval: 300s
    lambda: |-
      it.printf(400, 40, id(font_title), TextAlign::TOP_CENTER, "microSD Card Detection");
      if (id(sd_card_detect).state) {
        it.printf(400, 160, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "SD Card: inserted");
      } else {
        it.printf(400, 160, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "SD Card: not detected");
      }
      it.printf(400, 230, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "Detect pin: GPIO15");

この設定では、次のことを行います：

  • GPIO16 を通して SD カードの電源を有効にします。
  • GPIO15 からカード検出信号を読み取ります。
  • ePaper 画面にカードの状態を表示します。
  • Home Assistant に SD Card Detected をバイナリセンサーとして公開します。

次の画像は reTerminal E1002 上での期待される結果を示しています。同じデモは reTerminal E1001 と E1002 の両方で動作します。主な違いはディスプレイ出力で、E1001 はモノクロ表示、E1002 はカラー表示が可能です。

ESPHome が microSD カードをどのように利用するか

この ESPHome クックブックでは、microSD カードはデバイスのステータス信号として使用されます。デモではカードが挿入されているかどうかを確認し、その結果を画面に表示し、同じ状態を Home Assistant に公開します。

これは、ESPHome が主にセンサー、スイッチ、ディスプレイ、および Home Assistant の自動化向けに設計されているためです。通常、デバイス上のローカルファイルマネージャとしては使用されません。ファイルを開く、フォルダを作成する、ログを書き込む、WAV オーディオを SD カードに直接記録するといったタスクは、ファームウェアが SD カードのファイルシステムを直接制御できる Arduino で扱う方が適しています。

典型的な ESPHome セットアップでは、SD カードのステータスは次の用途に利用できます：

  • ストレージが物理的に利用可能かどうかを表示する。
  • カードの挿入・取り外し時に Home Assistant のオートメーションをトリガーする。
  • RTC、バッテリー、マイクの状態と合わせてハードウェアヘルス情報を表示する。

SD カードファイルの直接的な読み書きが目的の場合は、代わりに Arduino の SD カードクックブックを参照してください。

PDM マイク電源チェック​

このデモでは、オンボード PDM マイクの電源レールを有効にし、マイクのピン割り当てを ePaper 画面に表示します。YAML を最小限に保つことで、まずディスプレイ更新を確認し、その後、Home Assistant Voice Assistant でマイクを使用したい場合に、任意の ESPHome I2S マイク設定を追加できるようにしています。

マイクは次のピンを使用します：

  • 電源イネーブル：GPIO38
  • PDM クロック：GPIO42
  • PDM データ：GPIO41

プレースホルダー値を置き換え、完成した YAML をデバイスにアップロードすることで、このサンプルを使用できます。

esphome:
  name: reterminal-e1001-mic-demo
  friendly_name: reTerminal_E1001_Mic_Demo
  on_boot:
    priority: 600
    then:
      - output.turn_on: mic_power_enable
      - delay: 200ms
      - logger.log: "PDM microphone power enabled"
      - component.update: epaper_display

esp32:
  board: esp32-s3-devkitc-1
  framework:
    type: arduino

logger:
  hardware_uart: UART0

api:
  encryption:
    key: "REPLACE_WITH_YOUR_API_KEY"

ota:
  - platform: esphome
    password: "REPLACE_WITH_YOUR_OTA_PASSWORD"

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  ap:
    ssid: "E1001-Mic-Demo"
    password: "ChangeMe123"

captive_portal:

spi:
  clk_pin: GPIO7
  mosi_pin: GPIO9

output:
  - platform: gpio
    pin: GPIO38
    id: mic_power_enable

font:
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_title
    size: 32
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_body
    size: 26

display:
  - platform: waveshare_epaper
    id: epaper_display
    model: 7.50inv2
    cs_pin: GPIO10
    dc_pin: GPIO11
    reset_pin:
      number: GPIO12
      inverted: false
    busy_pin:
      number: GPIO13
      inverted: true
    update_interval: 300s
    lambda: |-
      it.printf(400, 40, id(font_title), TextAlign::TOP_CENTER, "PDM Microphone Power");
      it.printf(400, 135, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "Mic Power: ON");
      it.printf(400, 190, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "CLK GPIO42 / DATA GPIO41");
      it.printf(400, 245, id(font_body), TextAlign::TOP_CENTER, "I2S microphone: optional");

この設定では、次のことを行います：

  • GPIO38 を通してマイクの電源を有効にします。
  • ePaper 画面に PDM クロックピン GPIO42 とデータピン GPIO41 を表示します。
  • メインのデモを RTC と microSD のデモに近い構成に保ち、オーディオコンポーネントを追加する前にディスプレイのリフレッシュを確認できるようにします。

オンボード PDM マイクを ESPHome に公開したい場合は、画面デモが正しくリフレッシュされることを確認した後に、次のオプションブロックを追加してください：

i2s_audio:
  i2s_lrclk_pin: GPIO42

microphone:
  - platform: i2s_audio
    id: onboard_mic
    adc_type: external
    pdm: true
    i2s_din_pin: GPIO41

次の画像は reTerminal E1002 上での期待される結果を示しています。同じデモは reTerminal E1001 と E1002 の両方で動作します。主な違いはディスプレイ出力で、E1001 はモノクロ表示、E1002 はカラー表示が可能です。

注記

このデモは、マイク電源制御と、それに関連するピン割り当てを ePaper 画面上で検証するだけです。完全な Home Assistant Assist 音声パイプラインには、上記のオプションのマイクブロックと、追加の音声アシスタント設定が必要です。オーディオを SD カードに直接録音する処理は、Arduino のマイクサンプルで扱う方が適しています。

デモ 4：RTC・SD カード・マイクのステータスを統合したダッシュボード​

このデモでは、上記 3 つの機能を 1 つのハードウェアステータスページに統合します：

  1. PCF8563 からの RTC 日付と時刻。
  2. GPIO15 からの microSD カード挿入ステータス。
  3. PDM マイクの初期化ステータス。

理解を深めるために、この統合サンプルを試す前に、単一機能のデモを先に実行してください。

完全なコードを見るにはここをクリック
esphome:
  name: reterminal-e1001-hardware-status
  friendly_name: reTerminal_E1001_Hardware_Status
  on_boot:
    priority: 600
    then:
      - output.turn_on: bsp_sd_enable
      - output.turn_on: mic_power_enable
      - delay: 200ms
      - pcf8563.read_time:
      - component.update: epaper_display

esp32:
  board: esp32-s3-devkitc-1
  framework:
    type: arduino

logger:
  hardware_uart: UART0

api:
  encryption:
    key: "REPLACE_WITH_YOUR_API_KEY"

ota:
  - platform: esphome
    password: "REPLACE_WITH_YOUR_OTA_PASSWORD"

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  ap:
    ssid: "E1001-HW-Status"
    password: "ChangeMe123"

captive_portal:

spi:
  clk_pin: GPIO7
  mosi_pin: GPIO9
  miso_pin: GPIO8

i2c:
  scl: GPIO20
  sda: GPIO19

i2s_audio:
  i2s_lrclk_pin: GPIO42

output:
  - platform: gpio
    pin: GPIO16
    id: bsp_sd_enable

  - platform: gpio
    pin: GPIO38
    id: mic_power_enable

time:
  - platform: pcf8563
    id: rtc_time
    address: 0x51
    update_interval: never

  - platform: homeassistant
    on_time_sync:
      then:
        - pcf8563.write_time:
        - component.update: epaper_display

microphone:
  - platform: i2s_audio
    id: onboard_mic
    adc_type: external
    pdm: true
    i2s_din_pin: GPIO41

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: GPIO15
      mode: INPUT_PULLUP
      inverted: true
    id: sd_card_detect
    name: "SD Card Detected"
    on_press:
      then:
        - component.update: epaper_display
    on_release:
      then:
        - component.update: epaper_display

font:
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_small
    size: 20
  - file: "gfonts://Inter@700"
    id: font_medium
    size: 32

display:
  - platform: waveshare_epaper
    id: epaper_display
    model: 7.50inv2
    cs_pin: GPIO10
    dc_pin: GPIO11
    reset_pin:
      number: GPIO12
      inverted: false
    busy_pin:
      number: GPIO13
      inverted: true
    update_interval: 300s
    lambda: |-
      it.printf(400, 20, id(font_medium), TextAlign::TOP_CENTER,
                "reTerminal E1001 Hardware Status");
      it.line(20, 60, 780, 60);

      auto now = id(rtc_time).now();
      if (now.is_valid()) {
        it.strftime(30, 95, id(font_medium), "%Y-%m-%d %H:%M", now);
        ESP_LOGD("status", "RTC time is valid");
      } else {
        it.printf(30, 95, id(font_medium), "RTC: waiting for sync");
        ESP_LOGW("status", "RTC time is not valid yet");
      }

      if (id(sd_card_detect).state) {
        it.printf(30, 155, id(font_medium), "SD Card: inserted");
      } else {
        it.printf(30, 155, id(font_medium), "SD Card: not detected");
      }

      it.printf(30, 215, id(font_medium), "PDM Mic: initialized");
      it.printf(30, 265, id(font_small), "RTC: I2C address 0x51");
      it.printf(30, 295, id(font_small), "SD: DET GPIO15 / EN GPIO16");
      it.printf(30, 325, id(font_small), "Mic: CLK GPIO42 / DATA GPIO41 / EN GPIO38");

ファームウェアが動作しているとき、画面には 1 ページに RTC 時刻、SD カードの状態、マイクの初期化ステータスが表示されます。

次の画像は reTerminal E1002 上での期待される結果を示しています。同じデモは reTerminal E1001 と E1002 の両方で動作します。主な違いはディスプレイ出力で、E1001 はモノクロ表示、E1002 はカラー表示が可能です。

FAQ​

Q1: なぜ画面に「RTC: waiting for sync」と表示されるのですか？​

デバイスがまだ有効な時刻を受信していません。Wi-Fi が接続されていること、ESPHome API が Home Assistant に接続されていること、そして Home Assistant のシステム時刻が正しいことを確認してください。Home Assistant が時刻を同期すると、ESPHome はその時刻を PCF8563 RTC に書き戻します。

Q2: なぜ USB 経由のシリアルログが出力されないのですか？​

reTerminal E シリーズは UART0 上に CH340K USB-UART ブリッジを使用しています。YAML では次の logger 設定を維持してください：

logger:
  hardware_uart: UART0

Q3: なぜ RTC またはマイクのデモで画面が更新されないのですか？​

microSD カードが挿入されている場合は、まずカードを取り外してからデバイスを再起動してください。microSD カード検出デモを除き、このページの他のデモではカードを挿入しておく必要はありません。カードを挿入したままにしておくと、共有 SPI バスに影響し、ePaper 画面が正しく更新されない可能性があります。

カードを取り外した後、RTC またはマイクのデモを再度アップロードするか再起動してください。ePaper 画面は正常に更新されるはずです。

リソース​

技術サポート & 製品ディスカッション​

当社の製品をお選びいただきありがとうございます。私たちは、製品をできるだけスムーズにご利用いただけるよう、さまざまなサポートを提供しています。お好みやニーズに合わせて選べる、複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

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