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ESP32 - MicroPythonで家電を制御しよう－その１（コンセプト、スイッチ）

2021/08/06に公開

ESP32を使って、IFTTTサービスにリクエストを送り、家電を制御します。その仕組みとコードの部分について説明します。
本記事は、コンセプトとスイッチスレッドについての説明です。

コンセプト

何をつくるのか説明します。

全体像

以下が全体像となります。

物理スイッチを押すことでWEBリクエストを行う
WEBリクエスト(Webhooks)をIFTTTサービスにトリガーをかける
- IFTTTと連携しているサービスを使い、家電を制御する

ソフト設計

以下が今回作るソフトウェア内の各スレッドの関係となります。

スイッチ管理スレッドは、スイッチが押されるとイベント管理スレッドに通知する
イベント管理スレッドは、通知を受けて必要なスレッドへ橋渡しをする
ディスプレイ管理スレッドは、通知を受けてOLEDに文字列を表示する
HTTPC管理スレッドは、通知を受けてIFTTTにリクエストを発行する
LED管理スレッドは、通知を受けてLEDの点灯／消灯する

機材

機材名	備考
ESP32評価ボード	ESP32-WROVER 開発ボード/ESP32-WROOM 開発ボードのどちらでも可
スイッチ	最大8つまで
LED	最大3つまで
抵抗	スイッチ用プルアップ抵抗, LED用抵抗
液晶	OLED128x64dot

スイッチ管理スレッドの作成

スイッチ管理スレッドの作成と動作確認を行います。

開発環境の構築

開発環境の構築は、下記の記事を参考にしてください。

パーツ一覧

機材名	数量	備考
ESP32評価ボード	1	ESP32-WROVER 開発ボード/ESP32-WROOM 開発ボードのどちらでも可
スイッチ	3	3つで説明
抵抗	2	10kΩ ※R6, R7に該当（3つのスイッチで説明）

回路図

コード（スイッチ管理スレッド）

sw.py

from machine import Pin

import _thread
import time

# from util import send_que

TACT_SW_DEFs = {
    "no1": (35, "in", 0),
    "no2": (33, "in", 0),
    "no3": (19, "in_pullup", 0),
}


# 50msec
TACT_JUDGE_PRESS = [False, False, True, True]
# 200sec
TACT_JUDGE_LONG = [False, False, 
                   True, True, True, True, True, True, True, True]
# released
TACT_JUDGE_RELEASE = [True, True, False, False]

class TackSwitch:
    def __init__(self, pin, mode, push_logic):
        if mode == "in":
            self.pin = Pin(pin, Pin.IN)
            pass
        elif mode == "in_pullup":
            self.pin = Pin(pin, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
        else:
            raise Exception('')

        self.store = []
        self.long_store = []
        self.push_logic = push_logic
        self.long_evt = False


    def read(self):
        value = self.pin.value()
        if value == self.push_logic:
            return True
        else:
            return False


    def read_poll(self):
        logic = self.read()

        # 短押し
        self.store.append(logic)
        if len(self.store) <= len(TACT_JUDGE_PRESS):
            return False, None
        self.store.pop(0)
        if TACT_JUDGE_PRESS == self.store:
            return True, "pressed"

        # スイッチ離す
        if TACT_JUDGE_RELEASE == self.store:
            if self.long_evt:
                self.long_evt = False
                return False, None
            return True, "released"

        # 長押し
        self.long_store.append(logic)
        if len(self.long_store) <= len(TACT_JUDGE_LONG):
            return False, None
        self.long_store.pop(0)
        if TACT_JUDGE_LONG == self.long_store:
            self.long_evt = True
            return True, "long"

        # イベントなし
        return False, None



class SwProc():
    
    def __init__(self, lock=None, snd_que=None, rcv_que=None):
        self._lock = lock
        self._tsws = {k: TackSwitch(v[0], v[1], v[2]) for k, v in TACT_SW_DEFs.items()}
        self._snd_que = snd_que
        self._rcv_que = rcv_que
        return


    def _proc_poll(self):
        print("_proc_poll - run")
        while True:
            time.sleep_ms(25)
            for key, tact_sw in self._tsws.items():
                sw_evt, sw_how = tact_sw.read_poll()
                if sw_evt:
                    print("dst:pre,src:sw,cmd:sw" + ",type:" + str(key) + ",how:" + sw_how)
                    # send_que(self._lock, self._snd_que, ("dst:pre,src:sw,cmd:sw" + ",type:" + str(key) + ",how:" + sw_how))


    def run(self):
        _thread.start_new_thread(self._proc_poll, ())

def main():
    lock = _thread.allocate_lock()
    sw_proc = SwProc(lock)
    sw_proc.run()
    time.sleep(10)


if __name__ == "__main__":
    main()

実行方法と結果

>>> import sw
>>> sw.main()
_proc_poll - run
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no1,how:pressed <=スイッチ1を短押し
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no1,how:released <=スイッチ1を離す
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no2,how:pressed <=スイッチ2を短押し
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no2,how:released <=スイッチ2を離す
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no3,how:pressed <=スイッチ3を短押し
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no3,how:released <=スイッチ3を離す
dst:pre,src:sw,cmd:sw,type:no2,how:long <=スイッチ2を長押し

ポイント

スイッチの検出

スイッチの検出は、GPIOをインプット指定します
- Pin(pin, Pin.IN)　←外部抵抗でプルアップする場合(SW1, SW2)
- Pin(pin, Pin.IN, Pin.PULL_UP)　←内部抵抗でプルアップする場合(SW3)
  - スイッチが押されている場合は0( pin.value() )となる
  - スイッチが押されていない場合は1( pin.value() )となる
スイッチの状態は、ポーリングにて25msecに一回状態を取得します
- 取得されるデータがTACT_JUDGE_***と一致している場合、イベントとして検出する
- pressed, released, longの3種類のイベントを検出する
  - ※便宜上、longのイベントを検出した場合、releasedは検出しないようにしている

スレッドについて

MicroPythonではthreadingではなく、_threadの対応です
- 低レイヤーの対応となる
- あとで使用するために、lock, queue(実体はリスト)を渡せるようにしている

参考URL

MicroPython公式ドキュメント

MicroPython - ESP32 用クイックリファレンス

さいごに

次は、IFTTTにリクエストを投げるところを記載する予定です。

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