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RaspberryPi Pico MicroPythonでタイマー割り込みを使う方法

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はじめに

RaspberryPi Picoで、GPIOの割り込み処理をする方法を解説します。回路はシンプルにLED2つ、言語はMicroPythonを使います。

一定時間で同じ処理を行いたい場合、ループとスリープを使う方法がありますが、コードが複雑になりがちです。しかし今回解説する「タイマー割り込み」を使えば、シンプルに記載することができます。

今回は上記「タイマー割り込み」の使用方法を解説します。

環境

この記事は以下の環境で作成しています。

環境 バージョンなど 備考
開発用PCのOS Windows11 Windows10でもOKです
言語 MicroPython
開発環境 Thonny 3.3.13
ボード RaspberryPi Pico

RaspberryPi Picoとの接続

RaspberryPi PicoののGPIOに、LEDを2つつなげます。抵抗は1kΩを使用していますが、直結を防止しているだけなので、220Ωなどの小さいものでも構いません。LEDは足の長い方(アノード)をPico側に接続してください。

RaspberryPi Pico とLEDの回路を接続する方法を解説する画像
回路の説明
ピン番号 内容 備考
38 GND グラウンド
36 3V3(OUT) 電源(3.3V)
22 GP17 点灯用のLEDに使います
21 GP16 点滅用のLEDに使います

Picoピンアサイン(Pin-Out)

RaspberryPi Picoのピンアサイン(pinout)の画像

Pico公式サイトより引用

使用する部品

今回は以下のものを使用します。

RaspberryPi Pico

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LED

抵抗

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プログラム概要

今回のプログラムの概要は以下の通りです。

  • タイマーを作成する。
  • タイマーを使って、LEDを点滅・点灯させる。

実行結果

後述するプログラムを実行すると、点滅用のLEDが1秒周期で点滅、3秒経過後に点灯用のLEDが点灯します。

全体コード

全体コードは以下の通りです。詳細な内容は後述する「コードのポイント」で解説します。

from machine import Pin, Timer
import micropython,time

# 割り込み処理中の例外を作成するための設定です
micropython.alloc_emergency_exception_buf(100)

# Ledに使うピンを定義・初期化します。
blink = machine.Pin(16, machine.Pin.OUT)
light = machine.Pin(17, machine.Pin.OUT)

# タイマーを作成します
blinkTimer   = Timer()
oneShotTimer = Timer()

#
# LEDを点滅させる関数です
#
def blinkFunc(timer):
    # 関数の外で定義したピンを参照します
    global blink
    
    # LEDの状態を確認して、反転させます
    if blink.value() == 0 :
        blink.value(1) # 点灯
        
    else:
        blink.value(0) # 消灯

#
# LEDを点灯させる関数です
#
def oneShotFunc(timer):
    # 関数の外で定義したピンを参照します
    global light
    light.value(1) # 点灯
    
# LEDを消灯で初期化します。
blink.value(0)
light.value(0)

# 周期的に実行(周波数指定)
blinkTimer.init(mode=Timer.PERIODIC, freq=1, callback=blinkFunc)

# 周期的に実行(ミリ秒指定)
#blinkTimer.init(period=1000, callback=blinkFunc )

# 3000ms 後に1度だけ実行
oneShotTimer.init(mode=Timer.ONE_SHOT, period=3000, callback=oneShotFunc)

#
# メイン処理です。
# タイマーは自動で呼ばれるので、何もする必要がありません。
#
print ("タイマーを開始しました")
    

コードのポイント

例外用の容量確保

割り込み処理内で例外が発生した場合、デフォルトでは情報が少ないので、デバッグが大変になります。以下のコードで例外用のバッファを設定しておくと、例外時の情報が多くなるのでデバッグが楽になります。

# 割り込み処理中の例外を作成するための設定です
micropython.alloc_emergency_exception_buf(100)

LEDの初期化

LEDに使うピン(GP16,GP17)を出力用のピンとして設定します。

# Ledに使うピンを定義・初期化します。
blink = machine.Pin(16, machine.Pin.OUT)
light = machine.Pin(17, machine.Pin.OUT)

タイマーを作成

点滅用と点灯用で2つのタイマーを作成します。

作成後、init関数で「モード設定」「周期」「呼び出し用の関数」を設定します。

init関数を実行すると、タイマーが開始され、設定間隔に従って自動的に関数が実行されます。基本的にメインループ等で処理をする必要はありません。

モード設定、周期の詳細は後述の表で説明します。

# タイマーを作成します
blinkTimer   = Timer()
oneShotTimer = Timer()

#
# ~~~~~ 中略 ~~~~~
#

# 周期的に実行(周波数指定)
blinkTimer.init(mode=Timer.PERIODIC, freq=1, callback=blinkFunc)

# 周期的に実行(ミリ秒指定)
#blinkTimer.init(period=1000, callback=blinkFunc )

# 3000ms 後に1度だけ実行
oneShotTimer.init(mode=Timer.ONE_SHOT, period=3000, callback=oneShotFunc)

関数はタイマー初期化の前(上の行)に書いてください初期化よりも後に書くと関数が定義されていない。としてエラーになります。

モードの詳細

モード 動作
ONE_SHOT 一度のみタイマーを実行
PERIODIC 毎周期タイマーを実行

周期の詳細

周期 動作
freq 周波数(Hz)で実行間隔を指定。
period 時間指定(ミリ秒)で実行間隔を指定。

※両方指定した場合は「freq」が優先されます。

タイマー処理・メイン処理

タイマーに設定する、点滅・点灯用の関数です。関数外のピンを参照するため、globalを付けます。

解説するコードでは、シンプル化のためにメインの部分に何も書いていませんが、メイン部分に処理を記載してももちろんOKです。

※呼び出し用の関数には引数がないとエラーになるため、記載してきますが、関数内では使用していません。

#
# LEDを点滅させる関数です
#
def blinkFunc(timer):
    # 関数の外で定義したピンを参照します
    global blink
    
    # LEDの状態を確認して、反転させます
    if blink.value() == 0 :
        blink.value(1) # 点灯
    else:
        blink.value(0) # 消灯

#
# LEDを点灯させる関数です
#
def oneShotFunc(timer):
    # 関数の外で定義したピンを参照します
    global light
    light.value(1) # 点灯

# ~~~~~ 中略 ~~~~~

#
# メイン処理です。
# タイマーは自動で呼ばれるので、何もする必要がありません。
#
print ("タイマーを開始しました")
     

まとめ

RaspberryPi Pico でタイマー割り込みをする方法を解説しました。

ループ・スリープの組み合わせでも同様の処理は出来ますが、タイマーを使うとよりシンプルに書けて、デバッグや拡張が楽になります。簡単に使えるので、みんさんもぜひ使ってみてください。参考になればうれしいです。

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えす
現役のソフトウェアエンジニアです。 C++ C# Python を使ってます。10年ちょい設計/開発部門にいましたが、今はQAエンジニアっぽいことをしています。

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