RaspberryPi Pico MicroPythonでSPIを使う方法 【シリアル接続7セグメント4桁LED(青)】

KAUMO 電池ボックス単3電池×3 直列 4.5V 電池ケース ON/OFFスイッチ付き電池ホルダー (2個)

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電池ボックス

Picoの電源に使う電池ボックスです。解説では「単4」を使っていますが、容量が多いので「単3」のものをおすすめします。

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ちなみに記事内(単4)の電池ボックスはこちら

ブレッドボード

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使い捨てタイプもいいですが、エネループなら4本充電しても電気代は約1円。モーター・ポンプなどの電池が消耗しやすい実験・工作におすすめです。

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※ はじめて使う方は充電器とのセットがおすすめです。

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こちらはレッド版です。

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ピンヘッダ

7セグLEDに使うためのピンヘッダです。特別なものは必要ないので、お手持ちの物があればそれで構いません。

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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。

SPIを設定をする
「1234」を表示する
少数点を表示する

実行結果

後述するプログラムを実行すると、以下のように7セグLEDに数値と少数点が表示されます。

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 SPI, Pin
import time

#
# SPIの設定
#
spi = SPI( 0,
           baudrate = 100000,
           sck  = machine.Pin(18),
           mosi = machine.Pin(19)  )

#
# チップセレクト(スレーブセレクト)用の出力ピンを設定。
#
cs = machine.Pin(17, mode=Pin.OUT)
cs.value(1)

#
# クリアコマンド(0x76)でLEDを全て消す
#
cs.value(0)
spi.write(b"\x76")
cs.value(1)
time.sleep(0.5)

#
# 左から順に数値の表示
#
cs.value(0)
spi.write(b'\x01')
spi.write(b'\x02')
spi.write(b'\x03')
spi.write(b'\x04')
cs.value(1)

time.sleep(1)

#
# 小数点設定コマンド
#
cs.value(0)
spi.write(b"\x77")
spi.write(b"\x01")
cs.value(1)

print("done")

コードのポイント

コードのポイントは以下の通りです。

SPIの設定

SPI通信のクロック、通信に使うピンの設定をします。

MicroPythonの公式リファレンスでは、バス番号のみを指定していますが、それだと動作せずにちょっとハマりました。今回のピン(GP18,19)を使用する場合は、下記のようにピンを指定してください。

#
# SPIの設定
#
spi = SPI( 0,
           baudrate = 100000,
           sck  = machine.Pin(18),
           mosi = machine.Pin(19)  )

クロック(baoudrate)は変更可能ですが、7セグLEDのボードが250kHzまでの対応です。クロックは250kHzまでにしてください。

CS(Chip Select) 用の出力ピンを設定

通信相手を選ぶCS(Chip Select)用のピンを設定します。
この基板では通信状態によってCSを以下のようにするため、設定直後は通信なしの(1)にしておきます。

指定	電圧	value
チップへのコマンド送信なし	High	1
チップへのコマンド通信あり	Low	0

#
# チップセレクト(スレーブセレクト)用の出力ピンを設定。
#
cs = machine.Pin(17, mode=Pin.OUT)
cs.value(1)

クリアコマンド

表示のクリアコマンド(0x76) で、全てのLEDが消灯して表示のクリアができます。通信に合わせてCSの状態も切り替えてください。

最後のスリープはLEDの消灯を目視確認するためのものなので、必須ではありません。

#
# クリアコマンド(0x76)でLEDを全て消す
#
cs.value(0)
spi.write(b"\x76")
cs.value(1)
time.sleep(0.5)

byte型の表記

LEDのクリアは16進の「0x76」ですが、write関数の引数はbyte型なので、「b”\x76″」という書き方をしています。

公式リファレンスでは、コマンドは16進数で書かれているので、引数に書く際は、上記のように「b”\x〇〇”」という形式に変換してください。

数値表示

左の桁から順に数字を送信すると、LEDに「1234」と表示されます。通信の前後でCSの状態も変化させてください。

#
# 左から順に数値の表示
#
cs.value(0)
spi.write(b'\x01')
spi.write(b'\x02')
spi.write(b'\x03')
spi.write(b'\x04')
cs.value(1)

time.sleep(1)

少数点の表示

コマンド「0x77」を送信すると、小数点などの設定を指定できます。
設定はコマンドに続けて、以下のように2進数で指定します。

#
# 小数点設定コマンド
#
cs.value(0)
spi.write(b"\x77")
spi.write(b"\x01")
cs.value(1)

小数点などの指定方法

bit	7	6	5	4	3	2	1	0
内容	—	—	アポストロフィ	コロン	少数点③	少数点②	少数点①	少数点⓪

※ SparkFunの公式ページより引用

まとめ

RaspberryPi PicoでSPI接続の7セグLEDを使う方法を解説しました。

OLEDディスプレイが格安で買える時代ですが、7セグLEDはいかにも工作・プロダクトっぽくて楽しいですよね。

PicoでSPI使う方法の解説を書こうと思った時に、使いやすくて、面白そうなのでこの7セグLEDを買ってみました。「7セグLEDを使ってみたい」「SPIの使い方が知りたい」という人の参考になればうれしいです。

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