RP2040-Zero をUART経由でラズパイZeroから制御してみる（PWM制御ーメモ）

Pi Pico よりサイズの小さなマイコンボードRP2040-ZeroをラズパイZeroから制御してサーボモータを動かしてみます。

前回はPico とI2Cの組み合わせでしたが、ここではサーボ１個を駆動させるだけなのでUARTを使います。

これはRP2040チップを使ったPico互換デバイスです。

RP2040-Zero用のMicroPythonのファームウェア（uf2）はPi Picoのものを使います。

ラズパイZeroのOSはBullseye Lite を使ってみます。

以下のようにラズパイZeroからRP2040-ZeroにUART経由でコマンドを送ってサーボモータ（SG-90）を制御します。

結線

UART1（Rx,Tx）で結線します。RP2040-ZeroにはGNDは２つありますが、内１つは非常にはんだ付けしづらい場所にあるので実質１つと思ったほうがいいです、その１つにまとめてグラウンドします。

ラズパイZeroに環境構築

OSにはBullseye Liteを使ってみます。

OSインストールに関しては以下をご参照ください。

UARTを使うのでSerial Port の設定は正しく行っておいてください。

ラズベリーパイで顔認識（改-2）

次にシリアル接続用のライブラリをインストールします。

pyserialを使いますがBullseyeには入っていないのでインストールします。

インストールにはpipを使いますがBullseyeにはこれも入っていないのでこれからインストールします。

aptリポジトリにはなく少し古いapt-getリポジトリを使ってpipをインストール。

sudo apt-get install pip

1	sudo apt-get install pip

で、/dev/serial0 へのアクセス権を得るためsudoでpyserialをインストールします。

sudo pip install pyserial

1	sudo pip install pyserial

RP2040-Zero に環境構築

ファームウェア（uf2）は以下からダウンロードできます。

MicroPython

最初にあるPicoのファームウェアをダウンロードして使います。

この環境構築にはラズパイZeroは使えません、他のラズパイ４や５、Windowsなどを使います。

例：ラズパイを使用

BOOTボタンを押しながらUSBケーブルで接続します。

RP2040-Zeroはストレージデバイスとして認識され、デバイスをオープンするウィンドウが開きます。

ここに先にダウンロードしたuf2ファイルをドラッグ・ドロップします。コピーが始まり終了するとウィンドウが閉じます。

これでインストール完了です。

以降開発ツールはThonny IDE を使います。

RP2040-Zero側のコード

Pi Zeroから送られてきた角度変数を受けてサーボモータを駆動します。

Thonnyを開いて右下の三本線のバーガーアイコンをクリックして、接続したRP2040-Zeroを開きます（デバイスは/dev/ttyACM0）。

もしここに選択できるメニュが現れなければ、RP2040-Zeroにまだファームウェアがインストールされていない…ということです。

コード

起動時にサーボを３回回転させて位置決めし、パラメータが送られてくるのを待機しています。

from machine import PWM, Pin
from machine import UART
import time

uart1 = UART(1, 115200, tx=Pin(4), rx=Pin(5))

servo1 = PWM(Pin(28))
servo1.freq(50)

def servo_rotate(v):
    if v >= 10 and v <= 75:
        w = v * 100
        servo1.duty_u16(w)
    else:
        pass


servo1.duty_u16(1400)
time.sleep(0.5)
servo1.duty_u16(7500)
time.sleep(0.5)
servo1.duty_u16(4400)
time.sleep(0.5)


try:
    while True:
        rxData = bytes()
        while uart1.any() > 0:
            rxData += uart1.read(1)
            if len(rxData) > 0:
                v = int(rxData.decode('utf-8'))
                servo_rotate(v)
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    pass

from machine import PWM, Pin

from machine import UART

import time

uart1 = UART(1, 115200, tx=Pin(4), rx=Pin(5))

servo1 = PWM(Pin(28))

servo1.freq(50)

def servo_rotate(v):

if v >= 10 and v <= 75:

w = v * 100

servo1.duty_u16(w)

else:

pass

servo1.duty_u16(1400)

time.sleep(0.5)

servo1.duty_u16(7500)

time.sleep(0.5)

servo1.duty_u16(4400)

time.sleep(0.5)

try:

while True:

rxData = bytes()

while uart1.any() > 0:

rxData += uart1.read(1)

if len(rxData) > 0:

v = int(rxData.decode('utf-8'))

servo_rotate(v)

time.sleep(1)

except KeyboardInterrupt:

pass

これをmain.py という名前でRP2040-Zeroに保存します。

main.pyという名前にすることでRP2040-Zeroに通電されると単独で起動します。

コードをコピーペーストして保存ボタンをクリックします。

どこに保存するか聞いてくるので、「Raspberry Pi Pico」と書かれた方に保存します。

これでOKです。

あとはケーブルを一度外して、再度接続すればRP2040-Zeroは単体で給電されて起動します。

Pi Zero 側のコード

ZeroからUART経由でRP2040-Zeroに角度パラメータを送ります。

送る文字変数はバイト列にする必要があります。

こんな感じ。

【UART_send_angle.py】

import serial
import sys

args = sys.argv
if 2 <= len(args):
    angle = args[1]
else:
    angle = "0"

ser = serial.Serial('/dev/serial0', 115200)

ser.write(angle.encode())

ser.close()

import serial

import sys

args = sys.argv

if 2 <= len(args):

angle = args[1]

else:

angle = "0"

ser = serial.Serial('/dev/serial0', 115200)

ser.write(angle.encode())

ser.close()

UART_send_angle.pyはsudo権限で実行する必要があります。

こんな感じ。

sudo python3 UART_send_angle.py ＜角度＞

いちいちsudo をつけるのは面倒なのでUART_send_angle.pyをsubprocessで実行してみます。

【UART_send_angle_sub.py】

import subprocess
import sys

args = sys.argv
if 2 <= len(args):
    angle = args[1]
else:
    angle = "0"

command = ['sudo', 'python3', 'UART_send_angle.py',angle]
result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True)

stdout = result.stdout
stderr = result.stderr

print("Standard Output:", stdout)
print("Standard Error:", stderr)

import subprocess

import sys

args = sys.argv

if 2 <= len(args):

angle = args[1]

else:

angle = "0"

command = ['sudo', 'python3', 'UART_send_angle.py',angle]

result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True)

stdout = result.stdout

stderr = result.stderr

print("Standard Output:", stdout)

print("Standard Error:", stderr)

例：55度の角度を送る場合

python3 UART_send_angle_sub.py 55

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