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XIAO ESP32C6 と CircuitPython

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Seeed Studio XIAO ESP32C6 と CircuitPython

このWikiでは、Adafruit Industriesが提供する公式CircuitPythonをSeeed Studio XIAO ESP32C6開発ボードにインストールして実行する方法を紹介します！
CircuitPythonは、低コストのマイクロコントローラーボード上での実験やプログラミング学習を簡単にするために設計されたプログラミング言語です。デスクトップ用のソフトウェアを事前にダウンロードする必要がなく、セットアップがこれまで以上に簡単です。ボードをセットアップしたら、任意のテキストエディタを開いてコードの編集を開始できます。詳細については、こちらをご覧ください。

CircuitPythonのインストール​

方法1: コマンドラインesptool​

Esptoolのインストール​

まだesptool.pyをインストールしていない場合は、PCでpipを使用してインストールできます：

pip install esptool

ESP32C6 CircuitPythonファームウェアのダウンロード​

circuitpython.orgからファームウェアのバイナリファイルをダウンロードする必要があります。
正しいbinファイルをダウンロードした後、そのフォルダに移動し、そこでcmdターミナルを開きます。
執筆時点での最新のbinファイルは以下の通りです：

adafruit-circuitpython-seeed_xiao_esp32c6-en_GB-9.1.1.bin

XIAO ESP32C6をPCに接続​

XIAO ESP32C6ボードのBOOTボタンを押し続けながら、タイプC USBケーブルを使用してPCに接続し、「ブートローダーモード」に入ります。

ポートの確認​

PC上のすべてのシリアルデバイスを確認します。

  • Linux

Linuxでは、dmesgコマンドを使用して接続されたデバイスを表示できます：

dmesg | grep tty

または、lsを使用してシリアルデバイスをリストできます：

ls /dev/ttyS* /dev/ttyUSB*
  • Windows

Windowsでは、デバイスマネージャーを通じてシリアルポートを確認できます。「ポート (COM & LPT)」セクションを探して、利用可能なシリアルポートを確認してください。また、コマンドプロンプトでmodeコマンドを使用してシリアルポートをリストすることもできます：

mode
  • macOS

macOSでは、lsコマンドを使用して利用可能なシリアルポートをリストできます：

ls /dev/cu*

これにより、すべてのシリアルポートデバイスが表示されます。

:::Tip ポートがビジー状態の場合、以下のコマンドを使用してポートを使用しているプロセスを特定し、終了させることができます(macOSの場合)： ポートを使用しているプロセスを特定：

lsof | grep port

このコマンドは、開いているファイルをリストし、指定されたポートを使用しているプロセスを検索します。
出力からプロセスID(PID)を見つけて、そのプロセスを終了します：

kill -9 <PID>

PIDを実際のプロセスIDに置き換えてください。

フラッシュの消去​

esptool.py --chip esp32c6 --port /dev/cu.usbmodem11301 erase_flash

'/dev/cu.usbmodem11301'をシステム上の正しいポート名に置き換えてください（例：WindowsではCOM3、Linuxでは/dev/ttyUSB0）。

フラッシュの書き込み​

XIAO ESP32C6にファームウェアを書き込みます：

esptool.py --chip esp32c6 --port /dev/cu.usbmodem11301 --baud 460800 write_flash -z 0x0 adafruit-circuitpython-seeed_xiao_esp32c6-en_GB-9.1.1.bin

再度、'/dev/cu.usbmodem11301'を正しいポート名に置き換え、'adafruit-circuitpython-seeed_xiao_esp32c6-en_GB-9.1.1.bin'を空のファームウェアファイルのパスに置き換えてください。
RTSピンを介したハードリセット中...

方法2: Web Serial esptool​

WebSerial ESPToolは、シリアルベースのROMブートローダーを持つEspressif ESPファミリーのマイクロコントローラーボードをプログラムするためのウェブ対応オプションとして設計されました。これにより、マイクロコントローラーの内容を消去し、異なるオフセットで最大4つのファイルをプログラムできます。詳細はWeb Serial ESPtoolをご参照ください。

その後、お好みのツールを使用してESP32C6用のスクリプトをコンパイルできます！

CircuitPython におすすめのエディタ​

通常、CircuitPython のインストールが完了すると、または CircuitPython がすでにインストールされている CircuitPython ボードをコンピュータに接続すると、ボードは CIRCUITPY という名前の USB ドライブとしてコンピュータに表示されます。 しかし、ネイティブ USB をサポートしない ESP32 / ESP32-C3 / ESP32-C6 マイクロコントローラでは、CIRCUITPY ドライブを表示することができません。 これらのボードでは、ファイルを転送および編集するための代替方法があります。Thonny を使用することで、REPL に送信される隠しコマンドを利用してファイルを読み書きできます。または、CircuitPython 8 で導入された CircuitPython Web Workflow を使用することもできます。この Web Workflow は、ブラウザベースの WiFi アクセスを通じて CircuitPython ファイルシステムにアクセスする方法を提供します。詳細は Web Workflow を使用したコードエディタの使い方 を参照してください。

1. Thonny​

Thonny をインストールして開き、以下の手順に従って設定を行います：

pip install thonny
# インストール後に Thonny を開く
thonny

メニューの「Run」→「Configure Interpreter」に進み、Thonny のオプション内のインタープリタタブが以下のように表示されていることを確認します。「CircuitPython (generic)」とポートを選択してください：

ダイアログで「OK」をクリックすると、Thonny ウィンドウの下部に Micropython シェルが表示されます。以下の図のように表示されます。 その後、シリアル接続用の Read-Evaluate-Print-Loop（REPL）を使用できます。これにより、コードの個々の行を入力してすぐにシェルで実行することができます。特定のプログラムで問題が発生し、その原因がわからない場合に非常に便利です。インタラクティブなので、新しいアイデアをテストするのにも最適です。詳細は REPL を参照してください。

REPL を操作するには、help() を使用して、REPL の探索を開始する方法を確認します。REPL でコードを実行するには、REPL プロンプトの横にコードを入力します。 組み込みモジュールのリストを表示するには、help("modules") を入力します。これにより、CircuitPython に組み込まれているすべてのコアモジュール（例："board"）のリストが表示されます。

次に、REPL に "import board" と入力して Enter を押します。その後、"dir(board)" と入力して、ボード上のすべてのピンのリストを取得します。

# 以下のコマンドを使用してピンを確認します。REPL の詳細については、Welcome to CircuitPython! を参照してください。
# Thonny のシェルに入ります。
>>> import board
>>> dir(board)
['__class__', '__name__', 'A0', 'A1', 'A2', 'A4', 'A5', 'A6', 'D0', 'D1', 'D10', 'D2', 'D3', 'D4', 'D5', 'D6', 'D7', 'D8', 'D9', 'I2C', 'LP_I2C_SCL', 'LP_I2C_SDA', 'LP_UART_RXD', 'LP_UART_TXD', 'MISO', 'MOSI', 'MTCK', 'MTDI', 'MTDO', 'MTMS', 'RX', 'SCK', 'SCL', 'SDA', 'SPI', 'TX', 'UART', '__dict__', 'board_id']

2. CircuitPython Web Workflow​

[The CircuitPython Code Editor](https://code.circuitpython.org/) は、最新バージョンの CircuitPython を実行している ESP32 ベースのデバイス上でファイルを編集する際に、より充実した体験を提供します。 このエディタを使用すると、Web Bluetooth、USB、および WiFi 経由の Web Workflow を使用してファイルを編集できます。

ピン配置/ポート情報​

XIAO ESP32C6でのCircuitPythonの使い方​

ネットワーク-WLAN​

ネイティブUSBを持たないボード（ESP32-C6やESP32など）の場合、Wi-Fiに接続するにはREPLを使用する必要があります。Wi-Fi機能は、settings.tomlという名前のファイルをCircuitPythonファイルシステムのルートフォルダに追加することで有効になります。

方法1: REPLを使用してsettings.tomlファイルを作成​

REPLを使用してsettings.tomlファイルを作成します:

f = open('settings.toml', 'w')
f.write('CIRCUITPY_WIFI_SSID = "wifissid"\n')
f.write('CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD = "wifipassword"\n')
f.write('CIRCUITPY_WEB_API_PASSWORD = "webpassword"\n')
f.close()
  • wifissidをローカルWi-Fiネットワークの名前に置き換えてください。
  • wifipasswordをローカルWi-Fiのパスワードに置き換えてください。
  • もう1つのパスワードwebpasswordは、ウェブブラウザ経由でボードにアクセスする際に使用されます。任意の値を設定してください。

接続後、リセットボタンを押してファームウェアを起動し、数回リターンキーを押してREPLプロンプトに到達します。その後、デバイスをThonnyに再接続すると、XIAO ESP32C6のIPアドレスが表示されます。

方法2: Thonny Filesを使用してsettings.tomlファイルを編集​

Thonnyを開き、View-->Filesを選択し、Wi-Fiネットワーク、パスワード、およびwebpasswordをsettings.tomlファイルに記述します。保存してリセットボタンを押してファームウェアを起動し、Thonnyを再度開きます。

:::note ESP32は5 GHzネットワークをサポートしていないため、2.4 GHzのSSIDを使用してください（2つある場合）。 :::

遅延とタイミング​

timeモジュールを使用します:

import time
dir(time)
time.sleep(1)           # 1秒間スリープ
time.localtime()        # ローカル時間を取得

ピンとGPIO​

"board"および"microcontroller"モジュールを使用してGPIOを制御できます。以下のコードを使用し、D5にLEDを接続します:

# boardモジュールを使用
import board
import digitalio
import time

led = digitalio.DigitalInOut(board.D5)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:
    led.value = True  # LEDをオン
    time.sleep(1)
    led.value = False  # LEDをオフ
    time.sleep(1)
    
# microcontrollerモジュールを使用
import microcontroller
import digitalio
import time

led = digitalio.DigitalInOut(microcontroller.pin.GPIO23)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:
    led.value = True  # LEDをオン
    time.sleep(1)
    led.value = False  # LEDをオフ
    time.sleep(1)

UART（シリアルバス）​

busioモジュールを使用:

import board
import busio

# UARTを初期化
uart = busio.UART(board.LP_UART_TXD, board.LP_UART_RXD, baudrate=9600)

# データ送信
uart.write(b"Hello UART\n")

# データ受信
while True:
    if uart.in_waiting > 0:
        data = uart.read()
        print("Received:", data)

XIAO ESP32C6には1つのハードウェアUARTがあります。以下のピンが使用可能です: | UART | ピン | GPIO | |------------|-------|-------| | LP_UART_TXD | A5 | GPIO5 | | LP_UART_RXD | A4 | GPIO4 |

PWM（パルス幅変調）​

pwmioモジュールを使用:

import board
import pwmio
from digitalio import DigitalInOut
import time

# PWMを初期化
pwm = pwmio.PWMOut(board.D5, frequency=5000, duty_cycle=0)

# LEDの明るさを調整
while True:
    for duty_cycle in range(0, 65535, 1000):
        pwm.duty_cycle = duty_cycle
        time.sleep(0.1)

ADC（アナログ-デジタル変換）​

analogioモジュールを使用:

import board
import analogio
import time

# ADCを初期化
adc = analogio.AnalogIn(board.A0)

while True:
    value = adc.value
    print("ADC Value:", value)
    time.sleep(1)

SPI​

import board
import busio
import digitalio

# SPIを初期化
spi = busio.SPI(board.SCK, board.MOSI, board.MISO)
# try_lockを呼び出して、SPIバスの唯一のユーザーであることを確認
spi.try_lock()

# チップセレクトピンを選択
cs = digitalio.DigitalInOut(board.D3)
cs.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
cs.value = True

# 通信前にチップセレクトをアクティブ（低）にする
cs.value = False

# データ送受信
data_out = bytearray([0x01, 0x02, 0x03])
data_in = bytearray(3)

try:
    # データの書き込みと読み取り
    spi.write_readinto(data_out, data_in)
    print("Received:", data_in)
finally:
    # 通信後にチップセレクトを非アクティブ（高）にする
    cs.value = True

XIAO ESP32C6には1つのハードウェアSPIがあります。以下のピンが使用可能です:

SPIピン
SCKD8
MOSID10
MISOD9

I2C​

import board
import busio

# I2Cを初期化
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA, frequency=400000)

XIAO用拡張ボードベース​

必要なもの:

XIAO ESP32C6
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光センサーのデータを読み取る​

import time
import board
import analogio

# A0ピンでアナログ入力を初期化
analog_in = analogio.AnalogIn(board.A0)

def get_voltage(pin):
    return (pin.value * 3.3) / 65536

while True:
    # 生のアナログ値を読み取る
    raw_value = analog_in.value
    # 生の値を電圧に変換する
    voltage = get_voltage(analog_in)
    
    # 生の値と電圧をシリアルコンソールに出力する
    print("[Light] Raw value: {:5d} Voltage: {:.2f}V".format(raw_value, voltage))
    
    # 再度読み取る前に短時間待機する
    time.sleep(1)

OLEDスクリーンを点灯する​

ライブラリバンドルをダウンロードして解凍する:

  • ライブラリにアクセスし、CircuitPython用のライブラリバンドルをダウンロードしてください。インストールするには、使用しているCircuitPythonのバージョンに適したバンドルをダウンロードしてください。

ライブラリをCIRCUITPYにコピーする:

  • ライブラリバンドルZIPファイルを解凍します。libという名前のフォルダがあり、その中に複数の.mpyファイルが含まれています。
  • Thonnyを開き、View-->Filesを選択し、必要な.mpyファイルとlibフォルダをCircuitPythonデバイスのlibフォルダにコピーします。 以下のライブラリをバンドルから手動でインストールする必要があります:
    • adafruit_ssd1306
    • adafruit_bus_device
    • adafruit_register
    • adafruit_framebuf.mpy

font5x8.binをCIRCUITPYにコピーする:

  • こちらからfont5x8.binファイルをダウンロードしてください。
  • Thonnyを開き、View-->Filesを選択し、font5x8.binファイルをCircuitPythonデバイスにコピーします。

CircuitPythonコードを作成する:

  • code.pyファイル（またはmain.py）を作成します。このファイルにはCircuitPythonコードを記述します。
import board
import busio
import displayio
import adafruit_ssd1306
import terminalio

# I2Cを初期化
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)

# ディスプレイのパラメータを定義
oled_width = 128
oled_height = 64

# OLEDディスプレイを初期化
oled = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

# ディスプレイを色0で塗りつぶす
oled.fill(0)
# 最初のピクセルを白に設定
oled.pixel(0, 0, 1)
oled.show()

CircuitPythonの「アンインストール」​

多くのボードは複数のプログラミング言語で使用できます。例えば、Circuit Playground ExpressはMakeCode、Code.org CS Discoveries、CircuitPython、Arduinoで使用可能です。ArduinoやMakeCodeに戻りたい場合がありますが、アンインストールする必要はありません。CircuitPythonはボードにロードされた「単なるプログラム」ですので、別のプログラム（ArduinoやMakeCode）をロードするだけでCircuitPythonが上書きされます。

コードのバックアップ​

CircuitPythonを置き換える前に、CIRCUITPYドライブにあるコードのバックアップを忘れないでください。つまり、code.pyやその他のファイル、libフォルダなどです。CircuitPythonを削除するとこれらのファイルを失う可能性があるため、バックアップが重要です。USBドライブと同じように、ファイルをノートパソコンやデスクトップコンピュータのフォルダにドラッグしてください。

Arduinoへの移行​

Arduinoを使用したい場合は、Arduino IDEを使用してArduinoプログラムをロードするだけです。以下は簡単な「Blink」Arduinoプログラムをアップロードする例ですが、この特定のプログラムを使用する必要はありません。 まずボードを接続し、リセットボタンをダブルクリックしてオンボードLEDを点灯させます。

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リソース​

技術サポート & 製品ディスカッション​

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