Arduino/ESP32/TTGO T-WatchのシステムクロックとRTC周りのメモ 2019/07/02


TTGO T-watchの腕時計の時刻表示がおかしいので調べていったことのメモ

・T-Watchでは画面オフ時にシステムクロックが止まる

T-watchでは左側の端っこボタンを押すと画面がオフになる。

この処理は、power_handle関数内の「LVGL_POWER_IRQ」イベントの「axp.isPEKShortPressIRQ()」( 左側の端っこボタン =PEKキー)で行われている。

オフ時に「rtc_clk_cpu_freq_set(RTC_CPU_FREQ_2M)」を実行して、CPU周波数を落としている(240M→2M)

これによりOS内のシステムクロックの進みも劇的に遅くなって、ほぼ止まっているように見える。

このことがあるので、T-Watchのソフトウェアでは、システムクロックからではなく、RTC上の時計から時刻を取得しているようだった。

・システムクロックの設定方法はsettimeofday(UNIX)

Arduino/ESP32環境でシステムクロックを簡単に設定する手法はNTPからの時刻を取得して、システムクロックを適用する、というもの。

    struct tm timeinfo;
    bool ret = false;
    int retry = 0;
    configTzTime("JST-9", "pool.ntp.org");
    do {
        ret = getLocalTime(&timeinfo);
        if (!ret) {
            Serial.printf("get ntp fail,retry : %d \n", retry++);
        }
    } while (!ret &amp;&amp; retry < 3);

また、システムクロックをRTCに反映するのも簡単。(以下は、RTCモジュールがPCF8563の場合に使うPCF8563_Libraryの場合)

        rtc.setDateTime(timeinfo.tm_year, timeinfo.tm_mon + 1, timeinfo.tm_mday, timeinfo.tm_hour, timeinfo.tm_min, timeinfo.tm_sec);

しかし、逆にRTCからシステムクロックに対して時刻を反映させる手法がよく分からない。

RTCモジュールがDS1307RTCの場合の事例があるので Michael MargolisさんによるTimeモジュールを使ってみたが、時刻設定はできなかった。

void syncSystemTimeByRtc()
{
    Serial.print("Read RTC :");
    Serial.println(rtc.formatDateTime(PCF_TIMEFORMAT_YYYY_MM_DD_H_M_S));
    struct tm dt;
    getLocalTime(&amp;dt);
    Serial.printf("getLocalTime is %d:%d:%d\n",dt.tm_hour,dt.tm_min,dt.tm_sec);
    RTC_Date d = rtc.getDateTime();
    Serial.printf("  %d,%d,%d,%d,%d,%d\n",d.hour,d.minute,d.second,d.day,d.month,d.year);
    setTime(d.hour,d.minute,d.second,d.day,d.month,d.year);
    Serial.println(timeStatus());
    getLocalTime(&amp;dt);
    Serial.printf("getLocalTime override RTC clock, %d:%d:%d\n",dt.tm_hour,dt.tm_min,dt.tm_sec);
   
}

上記のデバグコードをいれて、画面オフ→オンイベントを起こしてみると、

10:16:18.034 -> LVGL_POWER_IRQ event
10:16:18.034 -> 
10:16:18.034 -> PEKShortPressIRQ to off
10:31:15.803 -> PEKShortPressIRQ to on
10:31:15.803 -> bma423_disable:0
10:31:15.803 -> Read RTC :2019-7-2/10:31:15
10:31:15.835 -> getLocalTime is 10:16:9
10:31:15.835 ->   10,31,15,2,7,2019
10:31:15.835 -> 2
10:31:15.835 -> getLocalTime override RTC clock, 10:16:9
10:31:24.715 -> RTC time is 2019-7-2/10:31:24
10:31:24.715 -> getLocalTime is 10:16:17

時刻が設定されていない・・・

UNIXだとどうやってシステムクロック設定できたかな?と調べて見たらsettimeofdayでunixtimeを指定する、ということが判明

#include <time.h>    // requried for settimeofday 
#include <sys/time.h>// requried for timeval

上記を冒頭に追加した上で、以下を書いた。

void syncSystemTimeByRtc()
{
    Serial.print("Read RTC :");
    Serial.println(rtc.formatDateTime(PCF_TIMEFORMAT_YYYY_MM_DD_H_M_S));
    struct tm dt;
    getLocalTime(&amp;dt);
    Serial.printf("getLocalTime is %d:%d:%d\n",dt.tm_hour,dt.tm_min,dt.tm_sec);
    RTC_Date d = rtc.getDateTime();
    Serial.printf("  %d,%d,%d,%d,%d,%d\n",d.hour,d.minute,d.second,d.day,d.month,d.year);
    dt.tm_hour = d.hour;
    dt.tm_min  = d.minute;
    dt.tm_sec  = d.second;
    dt.tm_mday  = d.day;
    dt.tm_mon = d.month-1;
    dt.tm_year = d.year-1900; 
    time_t timertc = mktime(&amp;dt);
    Serial.print("RTC unixtime is ");
    Serial.print(timertc);
    Serial.print(" ,system unixtime is ");
    time_t timesys = time(NULL);
    Serial.println(timesys);
    struct timeval tv ={
      .tv_sec = timertc
    };
    settimeofday(&amp;tv,NULL);
    
    getLocalTime(&amp;dt);
    Serial.printf("getLocalTime override RTC clock, %d:%d:%d\n",dt.tm_hour,dt.tm_min,dt.tm_sec);
   
}

これで期待通りにRTCの時刻をシステムクロックに反映することができるようになった。

13:23:48.103 -> PEKShortPressIRQ to on
13:23:48.103 -> bma423_disable:0
13:23:48.103 -> Read RTC :2019-7-2/13:23:47
13:23:48.103 -> getLocalTime is 13:17:30
13:23:48.103 ->   13,23,47,2,7,2019
13:23:48.103 -> RTC unixtime is 1562041427 ,system unixtime is 1562041050
13:23:48.103 -> getLocalTime override RTC clock, 13:23:47
13:23:57.121 -> RTC time is 2019-7-2/13:23:56
13:23:57.121 -> getLocalTime is 13:23:56

・rtc_cpu_freq_setは非推奨

コンパイル中に以下の警告が・・・

C:\Users\osakanataro\Documents\Arduino\TTGO-T-Watch-mod\TTGO-T-Watch-mod.ino:328:17: warning: 'void rtc_clk_cpu_freq_set(rtc_cpu_freq_t)' is deprecated [-Wdeprecated-declarations]

                 rtc_clk_cpu_freq_set(RTC_CPU_FREQ_240M);

https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/tools/sdk/include/soc/soc/rtc.h 」を確認したところ、「 rtc_clk_cpu_freq_config_set 」に置き換わった、とある。

・・・あるんだけど、 rtc_clk_cpu_freq_config_set に関する資料がでてこないってどういうこと???

grepしても定義無いし、試しに置き換えてみても定義されてない、というエラーになった。

ESP32腕時計TTGO T-Watchが届いた


ESP32を搭載した腕時計風のTTGO T-Watchを約49ドルで購入しました。

約2週間で届いたので早速遊んでみました。

資料系

メーカページ(LILYGO)
公式英語マニュアル
公式中国語マニュアル
サンプルソフトウェア

開梱

かわいらしい感じの梱包ですね。

内容物はこちら

T-Watch本体と、予備のボード?、T-Watchの横にあるコネクタから拡張するためのケーブル、Type-Cケーブル、腕時計用バンド、裏蓋取り外し用ネジ回しと予備のネジ

説明書には中を開けた時にどういう感じになっているのか書かれています。

とりあえずこちらも開けてみました。

元に戻して電源ON

最初はタッチパネルの検査プログラムが起動しタッチした座標を報告します、Type-Cコネクタの隣のボタンを押すと、今度は衝撃検知プログラムが起動しstepCountとして振り回した回数を表示します。

とりあえず、パソコンにつなげるとドライバがあれば「Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM?)」として認識します。

ドライバがインストールされていない場合は下記の様に「CP2104 USB to UART Bridge Controller」として認識されます。ドライバのインストールについては後述します。

デモ用のプログラムがgithubで公開されていますのでArduio IDEをセットアップします。

ただし、普通にインストールしただけでは認識せず、追加手順が必要となります。

必要なもの

Arduino IDE
git for Windows

T-watch ソフトウェア書き込み手順

TTGO公式の設定手順を参照しながらやりました。

その1:git for Windowsをインストール

以前に別の件でインストールしていたのでそのまま使っています。

その2:Arduino IDEをインストール

今回はArduino IDE ver 1.8.9をインストールしました。

その3: Arduino IDEのインストール先のhardwareディレクトリ内にespressifディレクトリを作る

標準インストールだとC:\Program Files (x86)\Arduino\hardware ディレクトリ内にespressifディレクトリを作る。

その4:作成したespressifディレクトリ内でコマンドプロンプトを開く

作成したC:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\espressifディレクトリででコマンドプロンプトを開きます。

その5:gitでespressifのarduino-esp32レポジトリを取得する

espressifディレクトリで「git clone –recursive https://github.com/espressif/arduino-esp32.git esp32」(wordpress編集画面だと「-」が2個なのに1個だけになる・・・)を実行します。

そうすると、 C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\espressif\esp32 ディレクトリが作成されファイルが置かれていきます。

その6:esp32\toolsディレクトリにあるgetコマンドを実行し追加ファイルを取得

C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\espressif\esp32\tools\ ディレクトリ内にある「get.exe」を実行し、追加ファイルを取得します。

その7:Silicon Labs CP210xをインストール/アップデート

手順には明記されていないのですが、古いドライバ Ver6.7.4.261で書き込もうとするとエラーになりました。「T-WatchマニュアルのGetting started」に掲載されているCP2104-Win10(Ver10.1.8.2466)だと正常に動きますので、アップデートします。
(CP2104の製造メーカ公式ドライバダウンロードページ)

なお、書き込み時のエラーは下記の「A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header」です。

その8:T-Watchをパソコンに接続

その9:Arduino IDEを起動し、TTGO T-Watchを選択

Arduino IDEを起動し、「ツール」-「ボード」の一覧から「TTGO T-Watch」を選択します。

その10:T-Watchサンプルソフトを取得

git for Windowsを使って、 https://github.com/Xinyuan-LilyGO/TTGO-T-Watch で公開されているサンプルソフトウェアを取得します。

「git clone –recursive https://github.com/Xinyuan-LilyGO/TTGO-T-Watch」

取得完了後、「library」にあるディレクトリを、マイドキュメントの中にある「Arduino\library」内にコピーします。

その11:書き込み

Arduino IDEからサンプルソフトウェアを書き込みます。


サンプルソフトウェアを書き込んだのですが、うまいこと自宅のWiFiに接続できず、時計合わせに失敗しています。

また、タッチパネルの動作が若干微妙な感じもあります・・・

ハードウェア版マウスふるふる(Arduino Leonardo互換のCJMCU beetleの工作例)


CJMCU Beetleという小型のUSB接続のマイコンボードに標準で書かれているプログラムは、USBキーボード/マウスとして認識し、マウスをランダムで動かすという機能となっているらしいので入手してみた。

ネタ元: Okiraku Programing「USB直結のスクリーンセーバーブロッカー

購入はAliexpressの「Beetle ard Leonardo USB ATMEGA32U4 mini development board」から行った。
送料込みで$7.78で、8/22発注、8/25発送、9/1到着、という感じで届きました。


とりあえずWindows10パソコンに接続してみる。

標準でfirmware書き換え用のUSBシリアルポートを認識するというのも驚いた。(Windows7ではドライバ認識はしなかった)

USBキーボードとマウスが認識されてはいるんだが、期待通りにマウスが小刻みに動いている場合と、全然動かない場合が・・・というか、動かないことの方が多い・・・

また、赤いLEDランプが点灯期間が長めの点滅でちょっとうざい。

もうちょっとなんとかならないかとカスタマイズを実施。

準備1:Arduino IDEをインストール

Arduino IDEをインストールする。

準備2:ボード「Arduino Leonardo」を選択

Arduino IDEでボートとして「Arduino Leonardo」を選択する。

準備3:CJMCU beetleをUSBポートにさす

CJMCU beetleをUSBポートにさして認識されるのを待つ(ドライバにより認識が変わる)

準備4:シリアルポートを選択

Arduino IDEで使用するシリアルポートを適切なものに設定する。具体的には「Arduino Leonardo (COM?)」と認識された番号のものを選択する。

準備5:IDE上のボード認識を確認

Arduio IDEの「Get Board Info」で「BN:Arduino Leonardo」と表示されることを確認

プログラミング実施

コードとして以下を入力する。

#include <Mouse.h>
#define LEDPIN 13

void setup() {
  pinMode(LEDPIN, OUTPUT);
  Mouse.begin();
}

int x=4;

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Mouse.move(x, 0, 0);
  digitalWrite(LEDPIN, HIGH);   // turn the LED on
  delay(500);
  digitalWrite(LEDPIN, LOW);   // turn the LED off
  x = -x;
  delay(4500);
}

ボードへの書き込みを実施

スケッチ-マイコンボードに書き込むで書き込みを実施する。

なお、今回のこのコードは5秒間隔でマウスを動かし、動かす際にLEDを短時間点灯させる、というものになっています。

LEDの点灯をさせたくなければ「digitalWrite」の行を削除すればokです。