ESP32でスマホとシリアル通信 その２ BluetoothでLチカ

１．BluetoothでLチカ制御

前回、Bluetoothでの双方向通信に成功しましたので、ついでに少しスケッチを修正してスマホからESP32のLチカを制御した様子が以下の動画です。

撮影が悪くて画面が良く見えませんが、"1"を送信してESP32上の青色LED（LED0）を点灯、"0"で消灯です。LEDの載ってないボードの場合は、適当なLチカ回路を組んでみましょう。

２．改良スケッチ

Lチカ用に改良したスケッチは以下の通りです。

Arduino IDEでESP32の動作テストの際と同様、基板上のLED0を点灯させています。

#include "BluetoothSerial.h"

BluetoothSerial SerialBT;

int outpin = 2;

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  SerialBT.begin("ESP32");

  pinMode(outpin, OUTPUT);

}

void loop() {

  if (Serial.available()) {

    SerialBT.write(Serial.read());

  }

  if (SerialBT.available()) {

    char SW = SerialBT.read();

    if (SW == '1'){

        Serial.print("input char is ");

        Serial.print(SW);       

        Serial.println(" / LED ON.");

        digitalWrite(outpin,HIGH);

    }

    else if (SW == '0'){

        Serial.print("input char is ");

        Serial.print(SW); 

        Serial.println(" / LED OFF.");

        digitalWrite(outpin,LOW);

    }

  }

  

  delay(20);

}

３．便利なシリアル通信コントローラアプリ

「Serial Bluetooth Terminal」もとても便利なのですが、ESP32へ定型のコマンドを送るには少々面倒です。そこで「ボタンを押したらLED ON」の様な操作が出来るようなアプリをつくろうかな・・・・と思っていたら、便利なアプリを見つけてしまったのでこちらを使います。（Android studioもインストールしてやる気まんまんだったのですが。。）

使用したのは「BlueTooth Serial Controler」です。

操作画面は次の通りで、CONNECTからESP32と接続し、PREFERENCEから各ボタンにコマンドを割り付けます。今回は左上のボタンの名前を「ON」にしてコマンドは"1"、一つ右のボタン名を「OFF」にして"0"を割り付けました。

それぞれのボタンでLEDの制御が出来ています。

まだ試していませんが、他にもたくさんの機能が実装されていますので、当面はこのアプリで事足りそうです。

４．ついでにＰＷＭでＬチカも

ロボット制御の事を考えると、ＰＷＭ制御の事も確認しておきたいので、ＰＷＭを使ったＬＥＤの照度コントロールも試しておきました。
Arduinoでは、servo.hというライブラリを使用していましたが、ESP32ではledcＷrite()と言う関数が使えます。
使うＬＥＤはいつものＬＥＤ０ですが、ledcWrite()を使う際はアナログ出力を使用するため、ピン番号は2では無くA12となります。下のESP-WROOM-32のピンアウト図を見るとGPIOのピン2がアナログのA12と共有されていることが判ります。

ledcWrite()の使い方だけ簡単に説明しておきます。

1. ledcSetup(chan,freq,bit_num)でチャンネルのパラメータを定義。chanはPWM制御を使うチャンネル番号で、同時に16チャンネル、０~15が使用出来ます。freqはPWM周波数、最大312.5KHz。bit_numはデューティ比設定の分解能で最大8ビット（256段階）です。
2. ledcAttachPin(pin,chan)でPWM制御するピンを指定。選択したpinにledcSetupで指定した設定が適用されます。
3. ledcWrite(chan,duty)で明るさを指定して点灯。指定したchanをdutyに設定した値に対応したduty比で点灯させます。dutyはbit_numで指定した値しか取れませんので、bit_numが8の場合は0~255、bit_numが7であれば0-127･･･となります

詳細はこちらのサイトに詳しく載っています。

これを踏まえたうえで、BluetoothからONにするとPWM制御でLEDが点滅するスケッチを書いてみました。

//スマホからの通信でLEDをPWM点灯させる

#include "BluetoothSerial.h"

BluetoothSerial SerialBT;

const int outpin = A12

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  SerialBT.begin("ESP32");

  ledcSetup(0,12800,8);
  ledcAttachPin(outpin,0);
}

void loop() {
  static int brightness = 0;
  static int diff = 1;
  static char SW = 0;

  ledcWrite(0, brightness);

  if (SerialBT.available()) {
    SW = SerialBT.read();
    Serial.println(SW);
  }

  if (SW == '1'){
    if (brightness == 0) {
      diff = 1;
    } else if (brightness == 255) {
      diff = -1;
    }
    brightness += diff;
  }

  else if (SW == '0'){
    brightness = 0;
  }
  delayMicroseconds(1000); //1000で点滅サイクル約0.5sec、100で0.05sec、10だと0.005secなので点滅に見えない。
}

６．ledcWriteの限界？

ledcWrite関数でサーボもコントロールできそうなのですが、気になったのがbit_numで定義するデューティ比の分解能です。最大値の8bitとした場合でも256段階にしかなりません。

一方、servo.hでは、周期20msecのPWM信号に対してµsec単位でパルス幅を設定できます。これは20000段階でのデューティ比制御に等しく、ledcWriteで同程度の制御を行う場合は、14bit（16384段階）もしくは15bit（32768段階）に相当します。

ここまで理解したところでledcWrite関数は使えないかなと思いかけたのですが、こちらのサイトで最大16bitの精度で制御を行う方法が紹介されていました。大変参考になります。これならサーボ制御にも問題は無いでしょう。

７．まとめ

ESP32の簡単な使い方は見えてきました。ついでにサーボ制御のテストもやっておこうか、四足ロボットの製作記録も更新したいし、プリメイドAIも3台ゲットしたのに手を付けられていない。。。。