RP2040 Zero で MicroPython を使う

 

埋め込み用マイコンでも Python を動かせる MicroPython というものがあります。

リアルタイムでコマンドラインからマイコンを動かせる画期的なシステムなので、ちょっとした感動が味わえます。

使い方としては、まずファームウエアをアップロードしてドライブとして認識させます。ここで code.py を走らせてもいいし、コマンドラインから動かすこともできます。

ここでは Waveshare RP2040-Zero （の互換ボード）を例に、基本的な使い方をまとめます。

 MicroPython の特徴

• 組み込みマイコン（ESP32, ESP8266, RP2040 など）で Python を実行可能

• REPL（Read-Eval-Print Loop）を通じてコマンドラインから直接操作できる

• code.py や main.py を書き込むことで自動実行も可能

RP2040-Zero に MicroPython を導入する方法

1. ファームウェアの入手

• MicroPython の公式ダウンロードページから RP2040 用の UF2 ファイルを取得します。 → MicroPython ダウンロード（Raspberry Pi Pico 用）

• RP2040-Zero は RP2040 チップ搭載なので、Pico 用ファームウェアがそのまま利用できます。

2. ボードをブートローダーモードで起動

• RP2040-Zero の BOOT ボタンを押しながら USB ケーブルで PC に接続します。

• 「RPI-RP2」という名前の USB ドライブが認識されます。

3. ファームウェアの書き込み

• ダウンロードした RPI_PICO-latest.uf2 を「RPI-RP2」ドライブにドラッグ＆ドロップします。

• 数秒後に自動的に再起動し、MicroPython が有効になります。

4. REPL の利用

• USB シリアル経由で REPL（対話型プロンプト）にアクセスできます。

• Linux では screen /dev/ttyACM0 115200、Windows では PuTTY や Thonny IDE を利用可能です。

• Thonny を使うのがおすすめです。

1. ダウンロード: https://thonny.org

2. Windows / macOS / Linux に対応しています。

3. 初回起動時に「ツール → オプション → インタープリタ」で MicroPython (Raspberry Pi Pico/RP2040) を選択すると、RP2040‑Zero を自動認識します。

4. 「REPL」ウィンドウが開き、対話型プロンプトで直接 Python コードを入力して実行できます。

5. さらに、ファイルをボードに保存する機能が使えます。File → Save As… → MicroPython device を選び、ファイル名を main.py にすると、RP2040‑Zero の内部フラッシュに保存され、リセット後に自動実行されます。

• Mu Editor も使えます。

1. ダウンロード: https://codewith.mu

2. Windows / macOS / Linux に対応

3. 初回起動時に「モード選択」で MicroPython を選択すると、RP2040-Zero を自動認識します。

4. 「REPL」ボタンを押すと、対話型プロンプトが開き、直接 Python コードを入力して実行できます。

5. スクリプトの配置

• RP2040-Zero 上のファイルシステムに main.py や code.py を保存すると、起動時に自動実行されます。

実行例

# REPL 上で入力

>>> import machine
>>> pin = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)
>>> pin.on()   # LED を点灯
>>> pin.off()  # LED を消灯

まとめ

• MicroPython は「マイコンを Python で動かす」ための画期的な仕組み

• ファームウェアを書き込み → ドライブ認識 → code.py 実行 or REPL 操作

• 小規模な実験や学習に最適で、リアルタイムに動作を確認できる

I2S プロトコル

I²S（Inter-IC Sound）は、マイコンやオーディオ機器間で音声データをやり取りするために設計された、シリアル通信プロトコルです。I²CやSPIと名前は似ていますが、I²Sは音声専用のプロトコルです。

I²Sは、以下の3つの主要な信号線を使って通信します。

• BCLK (SCK) ビットクロック。データ転送の同期
• LRCLK (WS) ワードセレクト。左右チャンネルの切り替え。データ線が一本なのでマイク側でも左右を指定します。LOW で左側となります。
• SD (SDATA) シリアルデータ。音声データ本体

利点

• 高音質：16〜32ビットのPCM（Pulse-Code Modulation／パルス符号変調）音声に対応。つまりデジタル。

• ステレオ対応：1本のデータ線で左右チャンネルを送信

• 低レイテンシ：リアルタイム処理に最適

• シンプルな配線：3本の信号線で完結

ESP32 C3 supermini と INMP441 互換モジュールを使ってマイクから音声データを得る回路を示します。

INMP441 Pin	ESP32-C3 GPIO	Signal Role
VDD	3.3V	Power
GND	GND	Ground
SCK	GPIO2	I²S BCLK (Bit Clock)
WS	GPIO3	I²S LRCLK (Word Select)
SD	GPIO1	I²S Data In
L/R	GND	Mono mode (Left channel only)

コードは以下の通りです。PlatformIo を使っているので Ardunino.h を読み込んでいます。

main.cpp – ESP32-C3 I²S Microphone Reader

#include <Arduino.h>
#include 
#include 

#define SAMPLE_RATE     16000
#define BUFFER_SIZE     512
#define I2S_WS          3
#define I2S_SCK         2
#define I2S_SD          1

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  i2s_config_t i2s_config = {
    .mode = i2s_mode_t(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX),
    .sample_rate = SAMPLE_RATE,
    .bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT,
    .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT,
    .communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,
    .intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1,
    .dma_buf_count = 4,
    .dma_buf_len = BUFFER_SIZE,
    .use_apll = false,
    .tx_desc_auto_clear = false,
    .fixed_mclk = 0
  };

  i2s_pin_config_t pin_config = {
    .bck_io_num = I2S_SCK,
    .ws_io_num = I2S_WS,
    .data_out_num = I2S_PIN_NO_CHANGE,
    .data_in_num = I2S_SD
  };

  i2s_driver_install(I2S_NUM_0, &i2s_config, 0, NULL);
  i2s_set_pin(I2S_NUM_0, &pin_config);
}

void loop() {
  uint8_t buffer[BUFFER_SIZE];
  size_t bytesRead;
  i2s_read(I2S_NUM_0, &buffer, BUFFER_SIZE, &bytesRead, portMAX_DELAY);
  Serial.write(buffer, bytesRead);  // Send raw bytes over serial
}

PHP: 定数を扱う

プロジェクトごとの定数を扱うクラス Config\Constants の紹介です。

<?php

namespace Config;

class Constants

{

    public const DB_USER = "linguist";

呼び出す場合はcomposer を使って use でクラスを読み込みます。

use Config\Constants;

$loader = new \Twig\Loader\FilesystemLoader(Constants::TEMPLATE_DIR);

定数クラスは静的であるため、どこからでも呼び出し可能です。

composer.json で読み込みを指定します。

    "autoload": {

        "psr-4": {

            "Config\\": "src/Config/",

            ...

 git には載せたくない場合でも .gitignore で指定すれば除外できます。

PHP: Composer の使い方

PHP には Composer という優れたパッケージ管理ツールがあります。最近、PHP サイトを Composer を使って再構築する作業を行いましたので、方法を書いておきたいと思います。

Composerとは？

ComposerはPHPのパッケージ管理ツールです。PythonにおけるPoetryに似ており、依存関係の管理とプロジェクトの構造化を支援してくれます。

• composer.json によってすべての依存情報を一元管理

• Packagistというリポジトリから多くのパッケージをインストール可能

• Composerの最大の魅力のひとつが、オートローディング機能です。PSR-4準拠の設定を行えば、名前空間に応じてクラスファイルが自動的に読み込まれます。

インストール方法はこちら⇒公式サイト

プロジェクトの初期化

プロジェクトフォルダで以下のコマンドを実行して composer.json を生成します：

composer init

オートローディング設定

composer.json に以下を追加してクラスを読み込みます。

"autoload": {
        "psr-4": {
            "Pages\\": "src/Pages/"
        }
    }

追加後は以下のコマンドを実行して、オートロード情報を更新します。

composer dump-autoload

使用法

EditPage というクラスを作るなら、src/Pages/EditPage.php ファイルで namespace を指定し、クラスを定義します。

namespace Pages;

class EditPage {
    public static function hello() {
        return "EditPage::hello() が呼ばれました。";
    }
}

EditPage を使うファイルで以下を設定します。

require 'vendor/autoload.php';

use Pages\EditPage;

echo EditPage::hello();

Python: Poetry の使い方

 Python のパッケージ管理で便利なツールがあります。pip や venv などもいいですが、ここでは poetry の使い方を説明したいと思います。

インストール

PoetryはPython 3.7以上で動作します。

curl -sSL https://install.python-poetry.org | python3 -

使い方

まず新規プロジェクトを作成します。

 

poetry new <proj>

このコマンドで以下のファイルが作成されます。

proj/

├── pyproject.toml

├── README.md

├── proj/

│   └── __init__.py

└── tests/

    └── __init__.py

Python モジュールの追加

add コマンドを使ってモジュールを追加します。

poetry add requests

追加されたモジュールは pyproject.toml を見ると確認できます。

仮想環境の管理

run コマンドを使って作成した仮想環境下でプログラムを実行します。

poetry run py script.py

仮想環境の構築

GitHub からプロジェクトをダウンロードしたら、install コマンドを使ってモジュールをインストールします。

poetry install

poetry は仮想環境を管理するための分かりやすい・使いやすい優れたツールです。

Laravel サイトのアップグレード

 Laravel のサイトをアップグレードする機会がありましたので、その方法をここで書いておきたいと思います。かなり構成というか書き方が変わってきているので注意が必要です。

1. 新しいLaravelプロジェクトの作成

まずはクリーンなLaravel環境を作成します。

composer create-project laravel/laravel new-site

2. 既存コードの移行

必要なファイルを新しいプロジェクトにコピーします：

• コントローラ → app/Http/Controllers

• モデル → app/Models

• ビュー → resources/views

• ルーティング → routes/web.php または routes/api.php

• ミドルウェア、サービス、ジョブなど → 必要に応じて

3. Composerのオートロードを更新

クラスのオートロードを再生成します。

composer dump-autoload

4. 必要なパッケージの再インストール

Spatieの権限管理パッケージを使っている場合なら

composer require spatie/laravel-permission

5. Apacheの設定に注意

重要なのが、Apacheの mod_rewrite モジュールを有効化することです。これはひっかかりました。これを忘れるとルーティングが正しく機能せず、トップページしか表示できません。

LoadModule rewrite_module modules/mod_rewrite.so

6. ルーティングの見直し・更新

Laravelのバージョンアップに伴い、ルーティングの記述方法や構文が変更されていることがあります。

• クロージャベースのルートやコントローラルートにおける名前空間の指定方法

• Route::controller() や Route::middleware() を使用したグルーピング構文

• Web/APIルートファイルでのミドルウェアやプレフィックスの指定

Laravel 8以降では、RouteServiceProvider が変更されましたので変更が必要な場合があります。web.php の記述はこれで動きます。

use App\Http\Controllers\CaseController;

Route::resource('case', CaseController::class);

Qt: 外部プログラムを起動する

 

Qt/C++ のアプリは、外部へ直接アクセスできます。これはネットアプリでは不可能な Qt のメリットです。

外部プログラムを起動することもできます。QProcess::startDetached() を使うと独立したプロセスを立ち上げることができます。

この QProcess::startDetached が Qt5.10 から使用方法がアップデートされたようなので、ご報告まで。引数は外部プログラムへのパスではなく、プロセスIDをとります。

外部プログラムは QProcess::setProgram() で設定します。