ESP32のMicroPythonでディスプレイモジュールを使う方法

この記事では、ESP32とMicroPythonを使ってディスプレイモジュールに文字、図形を表示する方法を解説します。

この記事で学べること

ESP32とディスプレイモジュールの接続方法
MicroPythonのコード例
ディスプレイの表示方法

ステップごとの解説

必要な部品を準備する
今回も前回、MicroPythonをインストールしたM5STACK社のM5StampS3を使います。
M5StampS3は、Amazon、スイッチサイエンス社、マルツエレック社などで購入することができます。
M5StampS3にMicroPythonをインストールする
前回の記事を参考にMicroPythonをインストールします。
ディスプレイモジュールを準備する
今回はディスプレイモジュールとして、有機LED(OLED)を用いたI2C制御の128×64グラフィックディスプレイモジュールを使います。モジュールで使われている制御チップSSD1306はArduinoやRaspberryPi等でライブラリが多くある定番ICです。MicroPythonのライブラリもあるので、今回はライブラリを使います。SSD1306のインタフェースはI2Cを実装しているので、M5StampS3とはI2Cインタフェース接続となります。SSD1306のデータシートはここにあります。

M5StampS3のI2Cインタフェース
M5StampS3のI2CインタフェースであるSDAとSCLは下図をみると、GPIO13がSDA、GPIO15がSCLであることがわかります。

M5StampS3とディスプレイモジュールとの接続
ディスプレイモジュールのSDAとM5StampS3のSDA(GPIO13)、ディスプレイモジュールのSCLとM5StampS3のSCL(GPIO15)を接続します。

ディスプレイモジュールとM5StampS3をブレッドボード上で接続する
下表と写真を参考に接続します。
ジャンパーワイヤは、秋月電子やAmazonで入手できます。

部品	ピン	ブレッドボードマトリックス番号
M5StampS3	G1	22 – I
	G3	23 – I
	G5	24 – I
	G7	25 – I
	G9	26 – I
	GND	27 – I
	5V	28 – I
	G13	29 – I
	G15	30 – I
	3V3	25 – E
	G43	26 – E
	G44	27 – E
	EN	28 – E
	G0	29 – E
	GND	30 – E
ディスプレイモジュール	GND	10 – H
	VCC	9 – H
	SCL	8 – H
	SDA	7 – H

ジャンパーワイヤ	ブレッドボードマトリックス番号
ジャンパーワイヤ１	28 – L === 5V
ジャンパーワイヤ２	27 – L === GND
ジャンパーワイヤ３	30 – J === 8 – J
ジャンパーワイヤ４	29 – K === 7 – K
ジャンパーワイヤ５	9 – L === 5V
ジャンパーワイヤ６	10 – L === GND

M5StampS3をPCに接続する
M5StampS3とPCをUSBケーブルで接続します。接続できているか確認します。

ls -l /dev/tty.usbmodem*
crw-rw-rw-  1 root  wheel  0x9000006  8 24 16:37 /dev/tty.usbmodem11401

VSCodeで以前、作ったプロジェクトを選択する
VSCodeを起動して、以前、作ったプロジェクトを選択します。

エディタで新しいファイルを作成する
左側のエクスプローラにて右クリックして、「新しいファイル」を選択します。ファイル名を入力する欄が表示されるので、適当に名前を入力します。今回は、「display.py」としました。

ディスプレイモジュールのドライバをインストールする
ディスプレイモジュール（SSD1306）には簡単に使えるようにドライバが公開されているので、インストールします。
モジュールはここにあるので、ssd1306.pyをダウンロードします。
ダウンロードしたら、ssd1306.pyをプロジェクトフォルダに保存します。保存したら、ssd1306.pyを選択して、右クリックから、「Upload file to Pico」をクリックすると、ssd1306.pyがM5StampS3内に保存されます。

下記コードをエディターで記入する
「display.py」を選択すると、エディター画面が開くので、下記コードを記入して保存します。

from machine import Pin, I2C
import ssd1306

# using default address 0x3C
i2c = I2C(sda=Pin(13), scl=Pin(15))
display = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

display.text('Hello, World!', 0, 0, 1)
display.show()

「display.py」を実行する
左のエクスプローラにて、「display.py」を選択して、右クリックから、「Run current file on Pico」をクリックすると、ディスプレイモジュールに、「Hello, World!』が表示されます。

SSD1306の基本関数
基本関数は以下のとおりです。

display.poweroff()     # ディスプレイの電源オフ、ピクセルはメモリに残存
display.poweron()      # ディスプレイの電源オン、ピクセルを再描画
display.contrast(0)    # 暗くする
display.contrast(255)  # 明るくする
display.invert(1)      # 反転
display.invert(0)      # 通常表示
display.rotate(True)   # 180度回転
display.rotate(False)  # 0度回転
display.show()         # FrameBuffer の内容をディスプレイメモリに書き出す

display.fill(0)                         # スクリーン全体を colour=0 で埋める
display.pixel(0, 10)                    # x=0, y=10 のピクセルを取得
display.pixel(0, 10, 1)                 # x=0, y=10 のピクセルに colour=1 を設定
display.hline(0, 8, 4, 1)               # x=0, y=8, width=4, colour=1 で水平線を描画
display.vline(0, 8, 4, 1)               # x=0, y=8, height=4, colour=1 で垂直線を描画
display.line(0, 0, 127, 63, 1)          # 0,0 から 127,63 に線を描画
display.rect(10, 10, 107, 43, 1)        # 10,10 と 117,53 の間、colour=1 で長方形を描画
display.fill_rect(10, 10, 107, 43, 1)   # 10,10 と 117,53 の間、colour=1 で塗り潰した長方形を描画
display.text('Hello World', 0, 0, 1)    # x=0, y=0, colour=1 でテキストを描画
display.scroll(20, 0)                   # 20 ピクセルだけ右にスクロール

描画の方法
MicroPython のロゴを描画し、テキストを印字します。

from machine import Pin, I2C
import ssd1306

# using default address 0x3C
i2c = I2C(sda=Pin(13), scl=Pin(15))
display = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

display.fill(0)
display.fill_rect(0, 0, 32, 32, 1)
display.fill_rect(2, 2, 28, 28, 0)
display.vline(9, 8, 22, 1)
display.vline(16, 2, 22, 1)
display.vline(23, 8, 22, 1)
display.fill_rect(26, 24, 2, 4, 1)
display.text('MicroPython', 40, 0, 1)
display.text('SSD1306', 40, 12, 1)
display.text('OLED 128x64', 40, 24, 1)
display.show()