マーティーの工房日誌: ATtiny85でOLED（SH1106 128x64 I2C）が使えてる(・o・)

OLEDシリーズも第3弾になりました！
すっかりハマっております^^;

目に止まったのが、このサイト

この８pinのIC、ひょっとしたらと思ったら
何と！

ATtiny85でOLED（SH1106 128x64 I2C）を使えてるのです。
OLEDは、RAMを大量消費するので無理かと思ってました。
「Tiny Graphics Library」ってのがあるようですね～

特別にライブラリをインストールするわけではなさそうです。

詳しい英文の解説が続いて、
最後の方に
「Tiny Graphic Library Program」部にスケッチへのリンクがあります。
このリンクはちと分かり難かった～

そのリンクのスケッチを開いて、全てコピーして
Arduino IDE Ver.1.8.3に貼り付けます。
取り敢えず、そのまま［検証・コンパイル］してみます。
設定は、これです。

お～っ！何事もなく無事コンパイルできました！
懸念してたグローバル変数の使用量は、10%です！

さて、作者David Johnson-Daviesさん使用の温度センサーは、

TMP37 20mV／℃、0mV at 0°C

マーティー手持ちの温度センサーも同じ様な TO-92 3pin

NSのLM35DZ、10mV／℃、0mV @0℃

温度センサーの計算式だけ変更すればいいハズです。

LM35DZは、0℃で0mV、100℃で1000mV

analogReference(INTERNAL1V1);
なので、基準電圧：1.1V
入力：1.1V の時にADC：1023になるので
100℃、1000mVの時、
・温度［℃］=（ADC値 ÷ 1023 x 1100mV）÷ 10mV／℃
　 = ADC値 x 110 ÷ 1023
更に１目盛 0.5℃刻みなので
・温度［0.5℃刻み］= ADC値 x 110 ÷ 1023 x 2
　　　= ADC値 x 220 ÷ 1023

ということで、スケッチを

＊＊＊＊＊＊＊＊＊
int Temperature = (analogRead(A2)*25)/233;
⇒
int Temperature = (analogRead(A2)*220)/1023;
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
に変更します。

ATtiny85は、すっかりお気に入りになり

新品の生チップを10個、ここで調達しております。
US$ 12.31／10個（送料無料）

AliExpress.com Product - (10piece)100% New ATTINY85-20PU ATTINY85 20PU DIP-8 Chipset

この設定にして、Arduino UNOの書込機でやるので
［書込装置：”Arduino as ISP”］です

新品の生チップは、

Clock：8MHz、Prescale Resister：1/8になってるので

最初に［ブートローダを書き込む］して

Fuse bitをセットする必要があります。

Fuse bitの書換が終ったら

スケッチを書き込みます。

書き込みも無事終わりました。

この時作ったArduino UNOの書込装置です。

ちなみに、14pinのソケットを新調しております^^;

US$ 1.01／2個（30% OFF）

AliExpress.com Product - 2pcs/lot IC lock seat zif socket Test Universal zif sockets 14Pin/16Pin/18Pin/20Pin/24Pin/28Pin/40Pin 14P/16P/18P/20P/24/

配線して～

電源ON！
表示には数秒かかるという遅さで、

半世紀前のPC8001のBASICインタプリタを思いだしました^^;
ちゃんと表示されたと思いきや
ん？温度が表示されません(T_T)

あれっ？ 15分経つと画面が真っ暗になってしまいました(-_-;)
電源入れ直すと、目盛りは、また表示されます。

スケッチを見直すと～
「int Temperature = (analogRead(A2)*220)/1023;」
の「analogRead(A2)*220」の最大時
intの最大 32767 < 1023 x 220 でオーバーフローしてました～(-_-;)

Ｙ軸のTemperature値がオーバーフローすると止まるようです。
ということで、
オリジナルのセンサー 20mV／℃ から 10mV／℃への変更だけなので
元の式を単純に2倍することにして
int ⇒ unsigned int にして
65535 > 1023 x 25 x 2
なので、今度はオーバーフローしないハズです^^;
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
int Temperature = (analogRead(A2)*25)/233;
⇒
unsigned int Temperature = (analogRead(A2)*25*2)/233;
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

それと、15分間隔で24時間は、確認が大変なので
ひとまず、1.5秒間隔にします。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
while ((unsigned long) ((StartMins + millis()/60000)/15)%96 == SampleNo);
⇒
while ((unsigned long) ((StartMins + millis()/100)/15)%96 == SampleNo);
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

横軸 2.4分になりました。
途中、センサーを手で温めて山を作ってみました^^;

無事動作したので
横軸を24時間に戻して～
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
while ((unsigned long) ((StartMins + millis()/100)/15)%96 == SampleNo);
⇒
while ((unsigned long) ((StartMins + millis()/60000)/15)%96 == SampleNo);
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

夜中の0時に始めるので
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
const int Now = 1547; // To set the time; eg 15:47
⇒
const int Now = 0000;
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
にして、書き込んで開始です。
一晩様子を見たいと思います。
･･･朝8時、夜中の室温は、もう初夏なのであまり下がってないですね～

小型のリチウムイオン電池のモバイルバッテリーで放置してます。

12時間後

20時辺りの跳ね上がりは、夕食のために位置を移動してます。

こういうスタンドアローンのデータロガーもなかなか面白いですね～

結局、変更したのは、温度センサーだけですが、
一応、Google Driveのここに全スケッチを入れてます。
ここにLICENSE FREEのある免責事項が書いてあります。

ちょっとPlotの描画速度を測りたいと思います。

PB1（6pin）が空いてるので

setupに1行追加して
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
void setup() {
// initialize
pinMode(1, OUTPUT); // PB1(pin6) for PlotDot時間確認用

＊＊＊＊＊＊＊＊＊

最高速にするため、while行をコメントアウトします。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
// Now start plotting the temperature every 15 mins
// while ((unsigned long) ((StartMins + millis()/60000)/15)%96 == SampleNo);
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

PlotPointコードの後に「PINB |= 0b10;」を追加して

は、ADC完了毎にPB1をトグルしてます。
つまり、1dotプロットする毎にPB1を反転させます。
PB1のパルスの１／２が、ADCしてPlotPointする処理時間になります。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

PlotPoint(SampleNo+x1, Temperature-10+y1);
PINB |= 0b10; // PB1反転
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

CPU Clock 8MHz（internal）
PB1の波形を見ます。
1周期の1/2（HIGH or LOW期間）が1dotプロットする時間なので
2.1msec／dotってとこですね～
かなり遅いな～
1msecを軽く切ると思ってました。

では、CPU Clock 16MHz（PLL）
ちなみに、ATtiny85のCPU Clockを変更するには、
［16MHz（PLL）］にして

で、忘れるのはマーティーだけだと思うのですが
この［ブートローダを書き込む］を忘れないように実行してから
スケッチを書き込みます。

CPU Clock 16MHz（PLL）
1.9msec
ちょっとしか速くなりませんね～
ADC Clock 50KHzでも高々0.26msecのはずなので、
analogReadの時間が支配的だとも考え難いし～？

ATtiny85のDatasheetには、

ADC Clockは、CPU Clockに応じて決まると書いてあるだけですが
たぶん、
Clock 8MHzではPrescale 1/64でADC Clock 125KHz
Clock 16MHzではPrescale 1/128でADC Clock 125KHz

で13cycleだと0.104msecだと思われます。

では、CPU Clock 16MHzのまま
更に、ADCもコメントアウトして殺します。

forルーチン内はこれだけです。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
for (;;) {
SampleNo = (SampleNo+1)%96;

// unsigned int Temperature = (analogRead(A2)*25*2)/223;
unsigned int Temperature = 20;
PlotPoint(SampleNo+x1, Temperature-10+y1);
PINB |= 0b10; // PB1反転
}
＊＊＊＊＊＊＊＊＊

1.75msec（Clock 16MHz）

ADC有り1.9msecから0.15msec減ってるので

上のADC時間はほぼ正しいことになります。
ん～ん、IICの通信レートで決まるのかな～？

これをCPU Clock 8MHzでは、2msec
ADC有りでは、2.1msecだったので

やはりADC処理部は、0.1～0.15msecということになります。

整理すると
この差、つまりADCの有無の処理時間を波形で見ます。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
unsigned int Temperature = (analogRead(A2)*25*2)/223;
⇒
unsigned int Temperature = 20;

＊＊＊＊＊＊＊＊＊

PB1のパルスの１／２が、ADCとPlotPointする処理時間になります。
CPU Clock 8MHzのADC処理部の有り

CPU Clock 8MHzのADC処理部の無し

CPU Clock 16MHzのADC処理部の有り

CPU Clock 16MHzのADC処理部の無し

8MHz、16MHzともADC Clockは、自動的に125KHzだと考えられます。

I2C Clock Default 100KHzらしいので、400KHzにしてみます。
Wire.begin();
の後に追加
Wire.setClock(400000);

を追加して変更できるのですが、このATtiny85では変化なし(T_T)
Wire.setClock(100000L);

でも変化なし
#define I2C_FASTMODE 1

も変化なし

これは、CPU Clock 16MHzのADC処理部の無し

I2C 400KHzにしたつもりですが、一つ上のショットと全く変わりありません。

どうやらATtiny85では、固定されてるようです。

ATmega328Pでは、TWI ModuleのBit Rate Generatorをいじってますね～

ATtiny85には、TWI Moduleがないので変化しないんですね。
で、どこだったか、こんな文章が！

「the default Arduino Wire() library does not support changes in bus speed or feature proper clock stretching support.」

･･･I2C speedは、変更できないのか～(T_T)

このSoftI2CMasterライブラリを使えばできるようですが、

またの機会にします^^;

ということで、
1dot 2msecとして、横100dotだと、200msecになるので
5Hzの１周期がReal Timeでサンプリングして表示できる速度です。

何に応用しようかな～？

最後に、Ｙ軸の温度範囲を変更しようと思いましたが
画面ドットの座標は、この図の仕様で
これを8x8pixelに分割してProgram Memoryに格納して
Graphic Fontとして表示しています。
だからバッファ領域が不要なのですが、
データ作るのは、とても大変ですね～
汎用のツールがないので、自力でソフト組まないといけないのです。
Pythonで作れそうですが、マーティーにはちと重たいな～(-_-;)