ハードウェア制御 (GPIO / I2C / RMT / RTC)¶
ハードウェア周辺機器を Ruby から操作するための API です。
Note
各端子のピン配置・電気的仕様は ハードウェア を参照してください。
ピンが他の機能で使われていないかは FmrbHw.pin_status で確認できます。
ピン番号は機種で違います
GROVE のピンは Retro と Modern で違うので、番号を決め打ちしたアプリは片方でしか 動きません。基板で分岐してください。
ruby
sda, scl = case FmrbConst::BOARD
when "tab5", "naryav4" then [53, 54] # Tab5 の GROVE
else [47, 48] # narya-board の GROVE 2
end
システムが確保していて、そもそも取得できないピンもあります。機種ごとの一覧は ハードウェア を参照してください。
GPIO¶
デジタル入出力です。
コンストラクタ¶
GPIO.new(pin, flags, alt_function = 0)
| 引数 | 用途 |
|---|---|
pin |
GPIO 番号 |
flags |
方向・プル設定（OR で組み合わせ可） |
alt_function |
代替機能番号（通常 0） |
flags 定数¶
| 定数 | 意味 |
|---|---|
GPIO::IN |
入力 |
GPIO::OUT |
出力 |
GPIO::HIGH_Z |
ハイインピーダンス |
GPIO::PULL_UP |
プルアップ抵抗有効 |
GPIO::PULL_DOWN |
プルダウン抵抗有効 |
GPIO::OPEN_DRAIN |
オープンドレイン出力 |
GPIO::ALT |
代替機能 |
OR で組み合わせます:
btn = GPIO.new(10, GPIO::IN | GPIO::PULL_UP)
led = GPIO.new(11, GPIO::OUT)
インスタンスメソッド¶
| メソッド | 用途 |
|---|---|
read |
レベル読み出し（0 / 1） |
write(val) |
0 または 1 を出力 |
high? |
レベルが High なら true |
low? |
レベルが Low なら true |
クラスメソッド（インスタンスを作らずダイレクト操作）¶
| メソッド | 用途 |
|---|---|
GPIO.read_at(pin) |
レベル読み出し |
GPIO.write_at(pin, val) |
レベル出力 |
GPIO.high_at?(pin) / GPIO.low_at?(pin) |
レベル判定 |
GPIO.set_dir_at(pin, dir) |
方向のみ変更 |
GPIO.pull_up_at(pin) / GPIO.pull_down_at(pin) |
プル抵抗を有効化 |
GPIO.open_drain_at(pin) |
オープンドレイン |
GPIO.set_function_at(pin, alt) |
代替機能 |
サンプル: ボタンで LED トグル¶
class LedToggle < FmrbApp
BTN_PIN = 10
LED_PIN = 11
def on_create
@btn = GPIO.new(BTN_PIN, GPIO::IN | GPIO::PULL_UP)
@led = GPIO.new(LED_PIN, GPIO::OUT)
@led.write(0)
@prev = 1
end
def on_update
cur = @btn.read
if @prev == 1 && cur == 0 # 立ち下がり
@led.write(@led.read == 1 ? 0 : 1)
end
@prev = cur
20
end
end
LedToggle.new.start
I2C¶
I2C バス経由でデバイスと通信します。
コンストラクタ¶
I2C.new(unit:, frequency: 100_000, sda_pin: -1, scl_pin: -1, timeout: 500)
| 引数 | 用途 |
|---|---|
unit: |
バス識別子。例: "ESP32_I2C0"、"ESP32_I2C1" |
frequency: |
クロック周波数 (Hz)。デフォルト 100kHz |
sda_pin: / scl_pin: |
-1 で既定ピンを使用 |
timeout: |
タイムアウト ms |
メソッド¶
| メソッド | 用途 |
|---|---|
read(addr_7bit, length, timeout: @timeout, *write_data) |
リード（write_data があれば事前ライト → STOP なしでリード） |
write(addr_7bit, *data, timeout: @timeout) |
ライト。Integer / Array<Integer> / String を受け付け |
scan(timeout: @timeout) |
0x08〜0x77 をスキャンして応答デバイス一覧を返す |
close |
バス解放 |
サンプル: I2C デバイスのスキャン¶
i2c = I2C.new(unit: "ESP32_I2C0", frequency: 400_000)
addrs = i2c.scan
Log.info("found: #{addrs.map { |a| a.to_s(16) }.join(', ')}")
サンプル: レジスタ読み書き¶
i2c = I2C.new(unit: "ESP32_I2C0")
# レジスタ 0x10 から 4 バイト読み出し
data = i2c.read(0x32, 4, 0x10) # 第3引数以降が write_data
i2c.write(0x32, 0x10, 0xAB) # 0x10 = 0xAB を書き込み
RMT¶
ESP32 の RMT ペリフェラル経由で WS2812B / WS2812 LED や赤外線リモコンを駆動します。
コンストラクタ¶
RMT.new(pin, t0h_ns:, t0l_ns:, t1h_ns:, t1l_ns:, reset_ns:)
NRZ 符号化のタイミング（ナノ秒）を指定します。WS2812B の標準値:
rmt = RMT.new(8,
t0h_ns: 350, t0l_ns: 900,
t1h_ns: 700, t1l_ns: 600,
reset_ns: 50_000)
メソッド¶
| メソッド | 用途 |
|---|---|
write(*params) |
バイト列出力。Integer / Array / String 引数対応 |
サンプル: WS2812B を点灯¶
class LedStrip < FmrbApp
RMT_PIN = 8
def on_create
@rmt = RMT.new(RMT_PIN,
t0h_ns: 350, t0l_ns: 900,
t1h_ns: 700, t1l_ns: 600,
reset_ns: 50_000)
set_color(0xFF, 0x00, 0x00) # 赤
end
def set_color(r, g, b)
# WS2812B は GRB 順
@rmt.write([g, r, b])
end
end
LedStrip.new.start
/app/demo/led_matrix.app.rb に WS2812B マトリクスのサンプルがあります。
このアプリはパネルに送るのと同じ模様を画面にも描くので、何もつないでいなくても
動きが分かります。ソースの先頭近くにある LED_PIN の FmrbConst::BOARD による
分岐にも注目してください。GROVE のピンは機種で違います。
時計 (RX8900 / RX8130)¶
両機種とも I2C の 0x32 に電池つきの RTC を持っています。部品は違います。
| 機種 | 部品 | クラス |
|---|---|---|
| Retro (narya-board) | RX8900。I2C1 上で GROVE 1 と共有 | RX8900 |
| Modern (M5Stack Tab5) | RX8130。内部のバスに接続 | RX8130 |
2 つのクラスは引数もメソッドも同じなので、基板でクラスを選べば同じアプリが両方で動きます。
i2c = I2C.new(unit: "ESP32_I2C0")
rtc = FmrbConst::BOARD == "tab5" ? RX8130.new(i2c) : RX8900.new(i2c)
rtc.sync_system_clock
メソッド¶
| メソッド | 戻り値 / 用途 |
|---|---|
init |
RTC の初期化 |
read_time |
{year:, month:, day:, hour:, minute:, second:, wday:} |
write_time(hash) |
時刻を書き込む |
sync_system_clock |
RTC からシステム時計を合わせる。成功なら true |
vlf? |
電圧低下フラグ。true なら保持していた時刻が失われた可能性があります |
temperature |
摂氏の温度 (Float)。RX8900 のみ |
サンプル: 起動時に時計を合わせる¶
class ClockSyncApp < FmrbApp
def on_create
i2c = I2C.new(unit: "ESP32_I2C0")
rtc = FmrbConst::BOARD == "tab5" ? RX8130.new(i2c) : RX8900.new(i2c)
if rtc.vlf?
Log.warn("RTC battery low; resetting")
rtc.write_time(year: 2026, month: 1, day: 1,
hour: 0, minute: 0, second: 0, wday: 4)
end
rtc.sync_system_clock
now = rtc.read_time
Log.info("time: #{now[:year]}-#{now[:month]}-#{now[:day]} #{now[:hour]}:#{now[:minute]}")
end
end
ClockSyncApp.new.start
普段は使わなくて済みます
システムは起動時に RTC から時刻を取り込みますし、FmrbApp.wallclock /
FmrbApp.set_wallclock はシステム時計 (POSIX epoch) 経由で RTC にも書き戻します。
このクラスを直接使うのは、電圧低下フラグや RX8900 の温度センサなど、部品自身の機能が
要るときだけです。
ピン割り当て確認¶
ピンを使う前に、システムが既に使っていないか確認できます。
unless FmrbHw.pin_available?(10)
Log.error("Pin 10 already in use: #{FmrbHw.pin_status(10)}")
return
end
詳細は FmrbHw を参照。