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【Arduino】UNO R4 WiFi のLEDマトリックスをマスターする!(①アニメーションの作成)

すけろく
ついに、Arduino UNO R4 WiFiには、LED マトリックスが
搭載されているぞ!
げんろく
しかもArduinoで表示するイメージやアニメーションの
フレーム構成を作ることができるツールもある!
すけろく
LEDマトリックス。挑戦したいぞ!
げんろく
よし、まずは第一弾として簡単なアニメーションを
LEDマトリックスで表示させてみよう!
この記事では、「Arduino UNO R4 WiFi」に搭載されているLEDマトリックスを使って、簡単なアニメーションを表示させてみます。
Arduino UNO R4 WiFi」は、「Wi-Fi」機能が開発ボード上に実装されたマイコン開発ボードで、インターネットへの接続などが開発ボードだけで実装できます。
Arduino UNO R4 WiFi」の始め方については、次の記事で紹介しています。

「Arduino UNO R4 WiFi」の始め方はこちら!

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Arduino UNO R4 WiFiに実装されているLEDマトリックスとは?

ボード上に実装されたたくさんのLED

Arduino UNO R4 WiFi」には、次の画像のように、LEDがマトリックス上に実装されています。
その数は、横12×縦8の96個もついているんです。
ボード起動時や、センサーなどの入力に対する出力をこのLEDマトリックスを使ってユーザーに知らせることができます。
図 Arduino UNO R4 WIFi のLEDマトリックス
図 Arduino UNO R4 WIFi のLEDマトリックス

 

LEDマトリックの仕組み

Arduino UNO R4 WiFi」のLEDマトリックは、次のような構成になっています。
LEDマトリックを構成する各LEDに対して、Arduinoから提供されているライブラリから以下の順番にアクセスできるようになっています。
このライブラリを使って、何番目を点灯させるかを指示できるようになっています。

LEDマトリックに表示する画像を作成するには

LEDマトリックスに文字や画像を表示させるためには、どのLEDを点灯するかを定義したデータが必要です。
一番わかりやすい表記方法を使うと次のようになります。
byte frame[8][12] = {
{ 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0 }, //1行目
{ 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 },   //2行目
{ 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0 },   //3行目
{ 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0 },   //4行目
{ 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0 },   //5行目
{ 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 },   //6行目
{ 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0 },   //7行目
{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }    //8行目
};
このデータを表示するとハート形になります。「1」になっている箇所をなぞるとハート型になっているのがわかります。
このようにこの表記方法だと、プログラム上でも表示されるイメージがわかりやすいですね。
同じハート形を32bitの16新進で指定することもできます。
unsigned long frame[] = {
0x3184a444,
0x42081100,
0xa0040000
};
しかし、頭の中のイメージを自分で「1」、「0」に置き換えて配列を作っていくのは大変です。
そこでArduinoでは、イメージを配列に変えてくれるツール「LED MATRIX EDITOR」を提供してくれています。
「LED MATRIX EDITOR」はこちら!

LED MATRIX EDITORの使い方


左のLED MATRIX EDITORのリンクをクリックしてアクセスします。

LED MATRIX EDITORが表示されると、左図のようにクリップボードへのアクセス許可を聞いてきますので、「許可する」を押します。

左のようなエディタ画面が開きます。

左図のようにフレームを複数作り、アニメーションさせる絵を作りました。

作成が終わったら、右上のファイル出力用のボタンから「</>」を押します。

保存するファイル名を聞いてきますので入力し、保存します。

Windowsエクスプローラでダウンロードフォルダを見ると指定した名前でヘッダファイルができています。
これで、「LED MATRIX EDITOR」を使った配列の作成は完了です。

今回使ったサンプル画像イメージ

今回動作確認のために作成した画像イメージのヘッダファイルの中身は次の通りです。
ちょこっと試される場合は、使ってください。
次は、Arduino IDEのプログラムに組み込んでいきます。

Arduino IDEでプログラミングする

Arduino IDE は、開発ボードであるArduino製品、M5Stack、micro:bitなど、幅広いマイコンに対して、組み込みプログラムを書き込める開発環境です。

Arduino Uno Rev4 WiFi向けに、Arduino IDE の開発環境を整える手順は、次の記事で紹介しています。

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Arduino UNO R4 WiFiでLEDマトリックスを使ってみる

ではLEDマトリックにアニメーションを表示させてみます。

Arduino IDEを起動して、「ファイル」メニューから「新規ファイル」を選択し、表示されるスケッチに以下のように記述します。

 Arduino IDE スケッチ例

ファイルの保存と画像配列データの組み込み

スケッチを描き終わったら、スケッチを名前を付けて保存します。
保存し終わったら、以下の手順で先ほど作成した画像イメージのヘッダファイルを組み込みます。

先ほど作った画像イメージのヘッダファイルをコピーします。
※Windowsのコピー操作です。

Arduino IDEのメニューから「スケッチ」ー「ファイルを追加」を押します。

スケッチの保存先のフォルダが表示されるので、先ほどコピーした画像イメージのヘッダーファイルをコピーします。
コピー後に「ファイルを開く」ボタンを押します。
※ファイルの置き換えなどメッセージが表示された場合は、適切なものを選択してください。

Arduino IDEのスケッチに画像イメージのヘッダファイルが追加されます。
ヘッダファイルの名前を記録します。

スケッチ例の左の部分のヘッダーファイル名を追加した画像イメージのヘッダファイル名に変更し、スケッチを保存します。
以上で、画像イメージのヘッダファイル組み込み作業は完了です。

 Arduino UNO R4 WiFi への書き込み

 

書き込み

  1. Arduino UNO R4 WiFiをパソコンにUSB接続します。
  2.  Arduino IDEで前述のプログラムを記載して、 「ファイル」メニューから「名前を付けて保存」で任意の名前を付けて保存します。
  3. 「ツール」メニューから「ボード」情報を確認し、次のものを選択します。
    「Arduino UNO R4 Boards」-「Arduino UNO R4 WiFi」
  4. 「シリアルポート」にマイコンを接続したCOMポートが指定されているかも確認します。
    COMポートが正常に認識されている場合、COMポート名の右側に「Arduino UNO R4 WiFi」と表示されます。
  5. 「ツール」メニューから「シリアルモニタ」を選択してシリアルモニタを起動します。(転送速度は「115200」です)
  6. 「スケッチ」メニューから「マイコンボードに書き込む」を選択します。

 プログラム実行結果

プログラム書き込みが完了すると、次のようにLEDマトリックに表示されます。

 

 

編集後記

いかがだったでしょうか。

新しい「Arduino UNO R4 WiFi」に実装されているLEDマトリックスでアニメーションを表示してみました。

作成に使うツールやプログラム上のライブラリなどが充実しているので助かりますね。

皆さんも挑戦してみてはいかがでしょうか。

記事は、以上になります。

最後までご覧いただきありがとうございました。

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