Arduino互換機ほかIoT・電子工作パーツ類の追加購入3

　時計を作るにあたって時計や温湿度表示、LEDの選定まではできたのでNTPのためにWifi。。。と思って改めて見なおしてみたら、当初、動作確認した内容は、通電・導通だけでしたね...。

　とは言え、今時点、まだ、Wifi機能は試していませんが、ESP8266のBlinkをアップロード、実行してみました。

　と言うのもスケッチのアップロードに手間がかかるなんて思いもしなかったからでしたが、そのトリッキーさに、かなりハマりました。

　途中、気分転換に有線LANのW5100シールドでの検証もしてみたら、イーサネットシールドとArduinoの組み合わせにおけるイーサネットシールド側のリセット問題にハマったり、対策を講じてもスケッチの書き方なのか、シールド類との組み合わせ上なのか、リセットせずに済む時とそうでない時があったりと、いろいろで時間も結構費やしました。

　ESP8266については、まずは、ボードを登録する必要があり、Arduino IDE 1.6.5辺り？からは[環境設定]に[追加のボードマネージャのURL:]欄に当該ボード用のjsonファイルを指定(複数指定可)後、[ツール]メニューから[ボードマネージャ]を選択。。。という手順でボードを追加、その後、ESP8266の場合、[Generic ESP8266]を選択、esp8266/ArduinoなどESP8266用のライブラリを適切なディレクトリに追加、Arduino IDEを再起動するなりして[ファイル] > [スケッチ例]からESP8266関連のスケッチを選択するという具合ですが、これはまだ序の口。

　尚、この時、自身はDebian(Linux)上で開発しており、DebianのStable版標準リポジトリには、Arduino IDEは、バージョン1.0.6しかなく、これを使って{ARDUINO}/hardware/arduino/boards.txtに追記する格好で一応ESP8266も登録はできたのですが、ボードマネージャもなく、情報を得るにしても、より新しい方が、できれば最新版の方が、得られた情報を利用する段階で錯綜・混乱・混線することも少ないはずで何かとよいよなと別マシンのFedoraを確認、Arduino IDE 1.6.5だか1.6.4だかがあり、一度はそれでやってみました。

　一方でArduino IDEのダウンロード版は複数バージョンを使い分けできるという情報もあったので、もしかしてと思って試しに本家からダウンロード版をダウンロードしてみたら、展開しただけでホームディレクトリ上で完結した環境を構築、最新らしき1.8.2に(ディレクトリに移動すれば、実行ファイルarduinoを実行)できたので、やはり、メインマシンのDebianで開発することにし、ボードマネージャでESP8266を追加。

　ESP8266用のスケッチさえアップロードすれば、機能しそうなもんですが、そのまま、アップロードすると[warning: espcomm_sync failed]、[error: espcomm_open failed]、[error: espcomm_upload_mem failed]などとエラーになって一向に書き込み(アップロード)できない。。。

　やっぱり、随所に書いてあった通り、タクトボタンが2つついた回路が必要なんだろうな。。。

　というわけで、そうした情報に絞って当たってみると超小型Wifiモジュールであり、各種Arduinoと同様に、Arduinoなしでスケッチを書き込み、実行させることができる優れものな中国企業が開発したESPシリーズには様々あってFTDIシリアルUSB変換モジュールを使う必要がないものや、これを使うにしてもボード上にリセットボタンが付いているものは、まだ楽で良いですが、今回買った、このESP8266モジュールのように、リセットボタンがないタイプだとESP＋FTDIシリアルUSB変換モジュールを使ってスケッチをアップロードするためには、まず、とりあえずは、ブレッドボード上でも良いので2つのボタン付きの簡易回路を作る必要がありました。

　その回路も言語圏関わらず、読み漁ってみても文章だけだったり、配線図が違ったりで、どれが正しいのかさえわかりにくい状況にあり、試行錯誤してみてももどうにもアップロードできない。。。そうこうしつつ、更に検索しまくった結果、配線図もあったTopic: Need help with ESP8266 ESP-01/forum.arduino.ccにたどり着き、配線もそのままに、質疑応答を読んでやってみたら、ようやくスケッチのアップロードをできるに至りました。。。

　それまでは、『リセットボタン』と『GPIO0をLOWにするボタン』のある回路を作って、スケッチをアップロードする際には、「両方のボタンを同時に押して」、「『リセットボタン』を離してちょっとしてから」、「『GPIO0をLOWにするボタン』を離す」なんてトリッキーなことを、まるで極々当たり前のことのように言われても、できてみれば、ああ、なるほど、そういうことね・・・とわかることも、できない内は、へ？何言ってるの！？状態。

　アップロード済みのスケッチでリセットしたい時には、各種Arduninoや各種シールド同様、ESP8266のRSTをつないだ方の『リセットボタン』のみ押す。。。という点は唯一わかりやすかったですけどね。

　尚、アップロード中には、Blinkのスケッチ通り、ESP8266ボード上のLEDが点滅しますが、書き込みが終了状態になると『closing bootloader...』と表示され、Blinkの場合、点滅もしなくなり、『リセットボタン』を押すと点滅が開始するわけではなく、押した時だけボード上の青いLEDが光るという状態になります。(ESP8266＋ボタン付き簡易回路＋Blinkの場合、これが正常？それとも、やはり、リセット押したら点滅するのが正常？ => 点滅するのが正常、点滅しなかったのは、他のスケッチをアップロードしてしまったからだった模様。)

　ちなみにタクトスイッチも導通はクロス方向だけなのかと思い込んでいてブレッドボード上で配線してみても、どうにもボタン押しにくいなと思っていたら、クロスでなくても導通するんだなんてことも、リンク先の配線図を見て初めて知りました。。。

　自身は、今のところ、実装にはPro Miniを使っており、Pro MiniはUSBポートがない為、FTDI必須で1つ持っていた(実装時にUSBポートを要するものは別としてそうでないものは、USBポート付きのNanoより安価なPro Miniが賢明だと思っている)のですが、このESPモジュールも扱い方さえわかってしまえば安価で小さくて使い勝手もよいので追加でFTDIモジュール(FTDI232/FT232RL互換FTD1232など)を買ってボタン付きの専用回路を用意しておこうかと。

　このままブレッドボード＆ジャンパワイヤでも良いのは良いですが、かなり、かさばるのでピンヘッダーも買わないといけないし、初挑戦ではありますが、ユニバーサル基板にFTDIモジュール含め、ハンダ付けしてメスのピンヘッダー出しにしておいた方がよさそうですね。

　今度は、Wifiを試してみようとESP8266サンプルスケッチをいくつかアップロードしては失敗してみたりしつつ、WifiScanを書き込むことができたようでシリアルモニタ上に流れ行く文字たちを追っかけてみると周辺の2.4GHz帯のアクセスポイント一覧も表示されていました。

　確かアクセスポイントとしているWiFiルータはステルスモードにしているからかシリアルモニタ上の一覧には表示されませんでしたが、一方、なぜかパスフレーズが長すぎる旨のメッセージも表示されるものの、サンプルスケッチWifiScanにSSIDやパスフレーズを設定する行はなく、なぜ？状態。

　それもあって、その後、ほかのサンプルスケッチであるWifiClientBasicをアップロードしてみようとすると、なぜか何をやってもエラーになって以後、全く書き込むことができなくなりました。

　自作簡易回路のボタンを押す・離すタイミングを変えてみたり、押し続けてみたりしてもダメ、Arduino IDEの別バージョンをインストールしていろいろ(1.0.6/1.8.0/1.8.2)やってみてもダメ、違うPC(デスクトップPCやノートPC)や違うOS(DebianやFedora)を使ってみてもダメ、FTDIの代わりにArduino Unoを使ってみてもダメ、数回やってみたものの、一から配線をやり直してみてもダメなのでUSBケーブル含め、ESP8266モジュール以外の周辺環境に起因する問題ではないように見受けられますが。。。

　ちなみに安定した電流が足りない可能性を考慮するとArduinoボードのDC、もしくは5Vからプルダウン、または、3.3Vから、また、3.3V(または3.3V/5V対応で3.3Vにジャンパした)FTDIのVCCを直接電源としてESPに接続するのは、避けた方が良く、別電源を用意した方がよいようなので、この検証では、一貫して安定化電源としてSOTEC e-oneの電源を取り出したものを12Vか5Vをデジタル表示器付きDC-DC降圧モジュール(LM2596)で3.3Vに落としつつ、まだ直流安定化電源として体を成していないことやモジュール付属のデジタル計は正確ではないこと、高いと300mA超となる電流値も測定したいことなどからマルチメータも併用して電圧・電流を確認しながら、これらを使っています。

　そうこうしている内にIDEのメッセージ表示窓を見る限りでは、見た目上、「書き込みが完了しました」と表示されるようにはなったのですが、ちょっと時間がかかり過ぎる点とIDEの[環境設定]の[より詳細な情報を表示する]で[コンパイル]、[書き込み]の両方のチェックボックスにチェック済みであるにも関わらず、それまでのようにオレンジ？茶色？の[closing bootloader...]などの一連の表示が一切なくなった点、実行してみようと簡易回路のリセットボタンを押してシリアルモニタを開く(順番は逆でも同じ)と文字化けした状態の表示がサーッと流れ、CPU消費量がみるみる上昇、あっという間に100%になり、当然ですが、放置しておくとPC操作自体できない状態になるという3点の不可解な状態に。

　尚、何度かやってCPUが急速に消耗される限られた時間内にシリアルモニタの改行コードや速度を一通り変更してみても文字化けは改善されませんでした。

　PCを再起動して以降だったか、その後は、また、何をやっても書き込みに失敗するようになりました。

　途中、通電しながら、GNDにつなぐところを、挿す穴を見間違えてブレッドボード上のVCCラインにつないでしまった自覚もあり、曖昧ながらもできなくなったのはそれからか？と考えるとPower LEDも青いLEDも点灯、書き込み時は点滅もしていたものの、今は赤いPower LEDのみ点灯するのみ。。。WiFiモジュールが壊れた可能性が高そう？かなと。。。

　手持ちのWiFiモジュールがほかにないため、入手するまでは、検証も、そして時計作りも見送りか。。。それともほかにも、まだ、試してみるべきことがあってデバイスを替えることなく、状況が好転するケースもあるのか？

　というか、2年ほど前の記事のようですが、ESP8266-01 using Arduino IDEによるとYouTubeを含めネット上にはESP8266の情報が、たくさんあるけど、間違いだらけらしく。。。そこでは、レギュレータで3.3Vに降圧させるだけでなく、電流値を安定させる為のパスコンと思われるコンデンサも入れてたりしてますね。

　ちなみにESP8266も通電中は、大丈夫なのか？と思うほど相当熱くなるけど、LCD1602のところで後述のようにイーサネットシールドW5100のWIZnet ICも、ましてPCに挿すUSB接続のWifiドングルBUFFALO WLI-UC-GNM2なんかも熱くなるから、そこそこ電流値が高いものは、これくらいは当たり前なんでしょうね。

　何れにしてもESP8266からは離れて脳内冷却期間に突入。。。

　と言いつつ、手持ちのものには、CTSとDTRピン(ホール)があるもESP8266が壊れたようで何をしてもこれにアクセスできない為、未確認もFTDI Basic Breakout - 3.3V by sparkfunによるとFTDIシリアルUSB変換モジュールには、RTS、CTSやDTRピン(ホール)があるものがあって、DTRピンがある場合、RESETピンのあるAruduinoボードで、これを使えば、Aruduinoボードのリセットボタンを押す必要がなくなる(自動リセットしてくれる)らしい。。。が、ESP8266も該当するのかについては不明、仮に該当するとしてもGPIO0は？という疑問が。。。

　ん？買ったばかりでBlinkが機能することは確認済みのもの含め、3つのPro Mini互換機に手持ちの唯一のFTDIシリアルUSB変換モジュール経由でオリジナルスケッチを書き込もうとしたら1つだけ成功、2つは失敗、というか失敗、成功、失敗のようにある時点を境に失敗し続けているわけではない状況で書き込めたものも、とても不思議なことにマイナス電源でしか電源が入らない模様。。。WiFiモジュールではなく、なのか、併せてなのか、ミニUSB-USB Aケーブル、FTDIモジュールが/も壊れてるのかも。。。

　今日時点、未発注で、どれが原因か不明なので、USBケーブル含め、これら3点は、新しい物を買って再検証してみるつもりです。

　HiLetgoにESP8266(ESP-01？型番不明の前回と同一品)とESP-12F、FTDIモジュール各種4個含め、追加発注したので届き次第(約2週間予定)、再検証したいと思います。

　100円ショップSeriaでMini USB-USB Aリールケーブルを2個買ってきました。

　一昨日、WifiモジュールやFTDIモジュールも、それぞれ複数個届き、検証中。

　まず、Pro Miniの件に関しては、原因はFTDIモジュールでもMini USB-USB Aリールケーブルでもなく、いろいろやっている内にPro Miniのbootloaderを消してしまったようでPro Miniにブートローダを書き込むことでスケッチもアップできるようになりました。

　ちなみに現時点で4個中1個は、Pro Mini自体が壊れているのか、何度やってみてもブートローダの書き込みに失敗しますが、他の3個は成功しました。

　当初、FTDI経由ではうまくいかず、Arduino as ISPスケッチを書き込んだUNOで挑戦、Unoのマイコンを外してみたりもしましたが、うまくいきませんでした。

　オシレータが...という情報が結構あるも、少なくともArduino IDE 1.0.5/1.6.5/1.8.0/1.8.2には、内蔵オシレータと外部オシレータを選択できる項目もなく、やはり、外部オシレータなるものがないとダメなのかな。。。と思っていたら、簡単！ATmega328Pにブートローダを書きこむ(第2弾)後段の『それなら、外部オシレータを使わないで書き込むには・・・』に続いて[{ARDUINO}/hardware/arduino/avr/platform.txt]のFuse設定をErase時点ではなく、ブートローダ書き込み後に行なうという修正を行なうことで外部オシレータなしでもArduino as ISPを使えるとのことで、そのままやらせて頂いたら、確かにできるようになりました(感謝)。

　ただ、中華製互換機だからなのか？Arduino IDEから[ツール] => [ブートローダを書き込む]を実行すると[avrdude. Invalid device signature]というエラーと、なんなら[-F]コマンドで強制無視してご覧と表示された為、How To Update the Bootloader on Arduino Pro Mini 328の[avrdude -P /dev/ttyS0 -c stk500v2 -p m328p]を参考にttyをIDEのツールメニューを参考にするなりして実際のシリアルポートとし、IDEから実行した際のログを見るとstk500はv1だったのでstk500v1として、-Fオプションを追加して実行することでブートローダの書き込みに成功。

　尚、Pro Miniのブートローダの書き込みに関しては、実行前にリセットボタンを押す必要はないようでした。(って当たり前か、ブートローダがない段階ではアクセスできないわけだから。。。)

　配線は、google画像検索結果を参照、ISPとするUnoのD10をPro MiniのRST、UnoとPro Mini相互にD11/D12/D13、Unoの5V/GNDをPro MiniのVCC/GNDに接続、更にUsing an Arduino as an AVR ISP (In-System Programmer)にあるようにUno上でRESETとGND間に10μFのコンデンサを追加。

　ただ、この際、HiLetgoで買ったミニブレッドボードを使ったのですが、少し反りがあるのか、稀にPro Miniやジャンパワイヤのピンを抑えたりしつつ、上手くやらないと配線が正しくてもPro MiniのLEDが点灯していてもエラーになることがありました。

　その後、ブートローダの書き込みに成功したPro MiniをFTDI互換モジュールに接続、スケッチをアップしてみたら、スケッチも書き込むことができるようになりました。

　ちなみに上手くいった3個のPro MiniにはBlinkをアップしてみましたが、内1個は、Lチカはするものの、リセットボタンを上にして中央下側にあるPowerらしきLEDがなぜか点灯していない。。。のは激安品のご愛嬌かな。

　一方、ESP8266の方ですが、Pro Miniの一件でFTDI互換モジュールとUSBケーブルは問題なさ気も、それぞれ新しい方を使って12Fと併せて買った前回と同一品のESP8266で簡易回路を作って1回試してみましたが、うまくアップできない。。。何か間違えたか？

　と思ったら、案の定、間違えてました、3.3V/5V対応FTDI互換モジュールのジャンパピンを5Vから3.3Vにするのを忘れてました。

　これを3.3Vとすることで前述の書き込みに(未確認も体感的には3〜5分くらい)時間はかかり、詳細が表示されませんが、「書き込みが完了しました」となる状況にはなりました。

　が、Blinkをアップしたのに点滅はしません。。。というか、青いLEDが仄かな明るさで慌ただしく点滅はしていますが、Blinkのそれとは違う感じ、実は、書き込めていない模様。

　念の為、前回買ったESP8266も改めて試してみましたが、書き込み時にエラーになるので、やはり、壊れたかな。。。

　あら、、、更に間違い...、安定化電源じゃなくてFTDI互換モジュールのVCC/GNDをつないだら、アップ中、ESP8266の青いLEDも素早く点滅、Arduino IDE上でも[closing bootloader]も表示され、適度な短時間で『ボードへの書き込みが完了しました』となり、USBを挿抜し直すなり、再配線するなりESP8266への電源を入れなおしたら青いLEDのほどよい点滅によるLチカもできました。。。

　UnoとESP8266をつないだ場合の話を混同してFTDIを使う場合でも入力電源は常に安定化電源につないでいたのが間違いだったか。。。

　ちなみに前回買ったESP8266も試してみましたが、やっぱり、ダメなので、これについては故障確定と言えそう。

　というわけで、ようやくWifi及び時計の検証に戻れます。。。長かった。。。

　早速、Arduino IDEサンプルスケッチNTPClientでWPA2 SSID/psk(暗号化パスフレーズ)のみ編集してアップしてみると、あっさり、ステルス設定した自宅内のアクセスポイントに接続、シリアルモニタ上に1900/01/01からの経過秒数、Unix Time、UTC Timeが表示されました。

　無謀にも先日、はんだごてをほぼ初めて使うというのに、まず、やってみたのが、扇風機の基板からの部品取り、今日になって、LCD 1602の16ピンのピンヘッダのはんだ付け。

　前回のまま放置しておいたら新品のはんだごてのコテ先が、どうやら酸化したようでコテ先より手元側にははんだがつくもコテ先にはハンダがつかない、温度を上げると玉になる状態になり、ネットで調べて単に軽くヤスリでさするように酸化膜を削ってハンダをクルクルっと付けてみたら300度程度でもコテ先にハンダが付くようになりました。

　さて、LCD 1602Aのピンヘッダに挑戦、したはいいですが、芋ハンダになった部分をやり直すべく、部品取り時にも上手く使えなかったはんだごてセットに付属の簡易はんだ吸い取り器、より真空状態にすればよいんだろうとハンダを溶かしつつ、できる限り接近させてシュポッとやったら、ランド上のピンホールの銅箔まで一緒に剥がれた。。。修繕できないものかネット検索すると銅箔テープや専用ペンなどがある模様。

　どうせなのでAmazon/HiLetgoやAmazon発送品など他のものもチョイスしながら、Amazon発送の銅箔テープやはんだ吸い取り線も発注。

　ヤマト騒動の余波か、Amazon発送品と支払番号が分割され、先発品は初めて日本郵便のプチプチ内装封筒で届いたものの、後発品はこれまでのAmazonとは明らかに違い、支払番号の発行も日をまたぎ、いざ発行され、即支払ってもマーケットプレイス同様、Amazon発送品も「支払い確認から48時間以内発送」の旨あり、発送待ち状態。

　そりゃ、なぜ通販かって「その辺の店よりも安いものが送料無料で早く届く」という部分が大きい要素である中、それを売りにして大躍進、ベゾスさんが長者番付や納税者番付に躍り出てきたら、宅配業界だって、おいおいって話になりますよね。

　即日届くっていうサービスを当たり前のものとして感覚麻痺していなければ、都心部でも数日かかったって別に不思議はなく、手許に届けてくれる、それが送料無料なら尚更ありがたいっていう話ですから、これは大勢に影響なし。

　結果、銅箔テープは後発になり、先発のはんだ吸い取り線が届いたところで銅箔テープを待たずして試しに、はんだ付けをやり直してみることにしたら、銅箔が剥がれた部分はハンダが載らないにしても2度めにしては、結構上手くいきました。

　で、Arduino　UNOに接続、ジャンパワイヤでつないで電源を入れると。。。バックライトしかつかない。。。ポテンショメータを付けて調整してみるもダメ。。。やはり、銅箔か。。。と半ば諦めたのが04月30日。

　でも、自画自賛ながら、かなり上手く、はんだ付けできてるけど、接触かな。。。と思いつつ、ポテンショメータを付けない方法で再挑戦。。。バックライトしかつかない。。。あ！ポテンショメータを付けない場合、V0ピンは、GNDって情報があったはず。。。と何も挿していなかったV0ピンからGNDに配線してみると。。。できました！標準のLiquidCrystalライブラリがことごとく表示されるようになりました。

　あと、スケッチには抵抗10Kとありますが、これを入れ忘れたらできました。。。逆にちゃんと入れてみると表示が壊れる。。。と思ったらVDDじゃなくてA(LED Anode)との間に抵抗らしい。。。が10Kだとバックライトが点かない。。。1Kだと確かに抵抗入れないと明るすぎるかという感じで、まぁまぁという印象、抵抗は1Kの間違いっぽい？

　銅箔テープ要らなかったか。。。ま、使う日も来るっしょ。。。

　いや〜。。。LED A(node)への抵抗はまだしも、V0ピンかー。。。これまで各種シールド、センサー、モジュールなどいろんな検証をして、ひとしきり調べまくった後は、スケッチのコメントや各種宣言行などを見ながら、配線したりすることも増えてきたのですが、そもそも、かなり丁寧に詳細にコメント入れてくれている標準スケッチ、なんでそこわざわざ曖昧に書くかな〜。。。とか、あと、たった一文入れてくれますだけでだいぶ違うのに。。。と思うこともしばしば。。。コメント行もマニュアルじゃないわけで全て書けるはずもなく、期待し過ぎたり、横着しちゃいけないってことですけどね。

　あれ？このUNOには今、ネットは使ってないけど外すのが面倒だからイーサネットシールドW5100を装着したまま検証してて、これのピンソケットに挿しているのですが、ふと無意識に触ってみたら、中央にあるW5100の石がかなり熱い！！UNOは全く熱くないけど。。。なんで！？なんで！？目視した限り、おかしそうなところはないように見えるけど、ピン部分かな？何れにしても激安品の洗礼か。。。？HiLetgoに相談中。

　ありがたいことに対応早っ。。。！昨日HiLetgoから返信があってコンデンサ、発振器の確認を求められ、併せて写真も添付してということだったのでイーサネットシールドの表裏、コンデンサ、発振器をルーペで拡大したものなど送ったら、今日午前中には返信が来ていてサプライヤに連絡、ピンがショートしている可能性があるから早急に新しいものを再送してくれる( & 返送不要)とのこと。

　予定範囲内の14日で到着、早速、確認してみるとスケッチのアップ以前に2〜3本曲がっていたピンを修正、一発でUnoにはめ込み、電源ON。。。ちょっとするとW5100のICが熱い。。。Unoは熱くない。。。2台あるのでほかのUnoでも確認。。。同じ。。。なんで？W5100ってこれが普通？こんなに熱くなって普通っていうのもね。。。輸送中の破損も考えられなくもないけど前回はともかく、今回はそれほどピンも曲がってなかったし。。。

　っていうかW5100ってピンが細すぎるんじゃないのかな？極細過ぎて過電流気味になるとかいうことはないのだろうか？と思ったら、オス-メスのジャンパワイヤを使ってICSPの6ピンのみでUnoと接続してもW5100のICだけが熱くなる。。。USB(電源)を抜くとすぐに冷める。。。

　まぁ、確かに無線LANドングルでも電流値が高いらしきBUFFALO WLI-UC-GNM2のように、このくらい熱くなるものはあるけど、こんなもんなのかな。。。？

　でも、HiLetgoでもサプライヤと話した上で代替品を送ってくれたわけで熱くなるのはおかしいっていう判断したってことだもんね。。。？サプライヤも実装部品についてまではわからないか。。。

　ほかでは出てないのか？と思って今更ながら[w5100 ic hot]で検索してみると。。。あれ？結構前から話題になってるっぽい。。。WiznetのICは、ほかのICと比べると相対的に熱め。。。それが標準(仕様)なんじゃない。。。？みたいな話もなくもない。。。ヒートシンクや冷却ファンなどで対策をとるしかないって話か。。。

　ちなみに検証時は、全てUSB接続だから電圧は5V。

　ネット検索する以前に改めてHiLetgoに確認結果メールを投げてはみたものの、そもそも、こんなもんってことだとしたら、手間ばかりかけさせてしまって申し訳ないな。。。