【mBotプログラミング例③】LEDライトの制御(Arduino編)

今回は、mBotプログラミングシリーズ(Arduino編)の第3回です。

この回では、mBotのLEDライトを光らせるプログラミングを学びます。
mBotにはLEDライトが搭載されており、プログラムで点灯や点滅を制御することができます。
Arduino IDEを使ってmBotのLEDを制御し、さまざまな光り方を試してみましょう。

【mBotプログラミング例②】ブザー制御(Arduino編)｜C言語

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【mBotプログラミング例】基本～応用まとめ～Arduino編｜C言語

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目標
Arduinoプログラムファイルの作成
mBotのLED制御の基本
mBotの基本的なLED制御プログラム
まとめ

目標

光の三原色を理解する
LEDライトを制御する方法を理解する
色や点滅のパターンをプログラムで設定する

Arduinoプログラムファイルの作成

ここでは、プログラムファイルをイチから作成していきます。
Arduino IDEを立ち上げ、ファイル -> 新規スケッチで真っ新なプロジェクトを用意しましょう。

事前にmBotのArduinoライブラリを導入しておいてください。
ライブラリの導入に関しては、次の記事を参考にしてください。

【mBot】Arduino IDEの導入～使用方法まで徹底解説！

Arduino IDE（統合開発環境）は、mBot（Arduinoマイコンボード）のプログラムを開発するためのソフトウェ...

mBotのLED制御の基本

LEDライトを光らせるAPI

APIとは

API（Application Programming Interface）は、ソフトウェアやハードウェアが外部のプログラムとやり取りをするためのインターフェース（接点）です。
簡単に言うと、『決められたルールに従って機能を利用するための仕組み』です。

mBotのArduinoライブラリを使用すると、mBotのモーター、LED、ブザー、センサーなどの各機能を簡単に利用できます。

mBotのLEDは MeRGBLed クラスを使って制御します。
基本的な点灯・消灯や色の変更には、以下の関数を使用します。

MeRGBLed rgb(7,2);           // LED制御用のインスタンス(オブジェクト)を作成する
rgb.setColor(0, 255, 0, 0);  // 指定したLEDの色を変更する
rgb.show();                  // 設定した色を反映する

APIを利用した簡単なプログラム

APIを用いて、次のような簡単なプログラムが作成できます。
LEDライトの場所と色を指定してLEDライトを点灯させます。

#include <MeMCore.h>

MeRGBLed rgb(7,2);           // LEDオブジェクトを作成

void setup() {
  rgb.setColor(0, 255, 0, 0); // LEDを赤色に設定
  rgb.show();                 // 設定を反映
}

void loop() {
  // ループ処理は不要
}

Arduino IDEからmBotへ書き込みして、動作を確認してみましょう。

クラスとインスタンス（オブジェクト）について

このコードを理解するためには、「クラス」と「インスタンス（オブジェクト）」の概念を知ることが重要です。

クラスとインスタンス（オブジェクト）については、こちらで説明しています。

【mBotプログラミング例①】mBotを制御しよう(Arduino編)｜C言語

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MeRGBLedとは？

MeRGBLedは、mBotのLEDライトを制御するためのクラスです。
このクラスは、Makeblockのライブラリ(MeRGBLed.h)に含まれており、mBotのLEDライトを簡単に操作することができます。

class MeRGBLed : public MePort
{
public:
  MeRGBLed(void);
  MeRGBLed(uint8_t port);
  MeRGBLed(uint8_t port, uint8_t led_num);
  MeRGBLed(uint8_t port, uint8_t slot, uint8_t led_num);
  ~MeRGBLed(void);
  void reset(uint8_t port);
  void reset(uint8_t port,uint8_t slot);
  void setpin(uint8_t port);
  uint8_t getNumber(void);
  cRGB getColorAt(uint8_t index);
  void fillPixelsBak(uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue);
  bool setColorAt(uint8_t index, uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue);
  bool setColor(uint8_t index, uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue);
  bool setColor(uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue);
  bool setColor(uint8_t index, long value);
  void setNumber(uint8_t num_led);
  void show(void);
private:
  uint16_t count_led;
  uint8_t *pixels;
  uint8_t *pixels_bak;
  void rgbled_sendarray_mask(uint8_t *array, uint16_t length, uint8_t pinmask, uint8_t *port);

  const volatile uint8_t *ws2812_port;
  volatile uint8_t *ws2812_port_reg;
  uint8_t pinMask;
};

rgb(7,2)とは？

MeRGBLed rgb(7,2);

このコードは、mBotのLEDライトを制御するためのインスタンス（オブジェクト）を作成しています。

MeRGBLedはクラス(設計図)
rgb(7,2)はそのクラスから作られたインスタンス(オブジェクト)
- 7：LEDが接続されているポートを指定します。
- 2：制御するLEDの個数を指定します。左右に2つのRGB LEDが搭載されています。

MeRGBLed rgb(7,2);           // LEDライトを制御するインスタンス(オブジェクト)を作成
rgb.setColor(0, 255, 0, 0);  // 全てのLEDの色を赤に変更する
rgb.show();                  // 設定した色を反映する

このコードを書くことで、
①mBotのLEDライトを制御できるオブジェクトが生成され、
②setColor() メソッドを使ってLEDの場所と色を指定、
③show() メソッドを使って設定を反映することができます。

setColor() メソッドの各引数の意味は次の通りです。
・第１引数　0：全てのLED、1：右側LED、2：左側LED
・第２引数：赤(R)　色の強さ(0～255)
・第３引数：緑(G)　色の強さ(0～255)
・第４引数：青(B)　色の強さ(0～255)

RGBカラーコードとは？

RGBは光の三原色で、赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）の3つの値を組み合わせて色を作ります。
各値は0から255の範囲で指定します。

mBotの基本的なLED制御プログラム

以下のコードは、『LEDの色を時間とともに変化させる』プログラムです。

#include <MeMCore.h>

MeRGBLed rgb(7,2);

void setup() {
}

void loop() {
  rgb.setColor(0, 255, 0, 0); // 赤色
  rgb.show();
  delay(1000);
  
  rgb.setColor(0, 0, 255, 0); // 緑色
  rgb.show();
  delay(1000);
  
  rgb.setColor(0, 0, 0, 255); // 青色
  rgb.show();
  delay(1000);
}

Arduino IDEからmBotへ書き込みして、動作を確認してみましょう。