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多機能メーターが完成した暁には、どうやってバイクに搭載するかが課題になります。ディスプレイはハンドル周辺に装着するつもりですが、Nucleoマイコンボードは大きいので取り付け位置に困ります。調べたところ左側のサイドカウル内ならなんとか入りそうです。その場合、マイコンボードからディスプレイの距離が長くなってしまうため、SPI通信に不安があります。今回は長距離配線でSPI通信が成立するか確認しました。

まず、ディスプレイ周りの基板を試作しました。基板の右側に2つ並んでいるのはモード切替用のプッシュスイッチです。マイコンボードとの接続にはRS232Cケーブルを使用します。防水性がゼロなので追々対策を考えないといけません。


こちらが製作したシールド基板です。RS232Cケーブル接続用に右下にD-SUBコネクタを搭載しています。電源/GNDを含むディスプレイ信号7本とプッシュスイッチ2本で、D-SUBの信号線9本を全て使いました。また、左下に見えるのは電源接続用のコネクタです。まだ配線していないので、現状USB給電のままです。


作った物を合体。OK。

前回有機ELディスプレイ（OLED）と接続できたので、今回は時計と電圧計を作ります。まずはプロトタイプの製作からです。これにはkeyestudioのKS0068(37 in 1 Sensor Kit for Arduino Starters)というセンサーモジュールキットを使用しました。


箱を開けるとこんな具合に37種類ものセンサーが入っています。各センサーとピンヘッダーが小さな基板上に実装されており、これをブレッドボードに挿し込んで使用します。


使用するのはDS3231というデバイスが搭載されたクロックモジュールと、可変抵抗器です。クロックモジュールはマイコンとI2Cで通信して現在時刻を取得することができます。ボタン電池が載っており、メイン電源が切れても時刻のカウントを継続できるので、バイクのACCをオフにしても時計が停止する心配がありません。また、温度測定機能も搭載されています。可変抵抗器モジュールの方は、電圧計の機能をデバッグするために使用しました。マイコンのアナログ入力端子に接続します。


接続図です。fritzingというソフトを使用して作成しています。ネットで探してもkeyestudioのクロックモジュールのパーツデータが見つからなかったので、同じDS3231を搭載した他社モジュールのパーツデータで代用しています。また、前回からOLEDの接続を変更しました。NucleoボードにはLEDが載っており出力ポートで制御できるのですが、このポートが前回OLEDで使用していたSCK/D13と重複しているため、OLED使用時にLEDも点灯してしまうという問題があったからです。


ディスプレイ表示はこんな感じで作成しました。時計の下にバーグラフで分を視覚的に表示しています。また、電圧計はノイズの影響で表示がふらつくため、移動平均処理によるローパスフィルターを入れました。100msec周期でサンプリングし、1sec周期で移動平均処理した上でディスプレイ表示を更新しています。電圧計も同様に右下にバーグラフを表示してみました。


画面表示のモードを切り替えると、DS3231で測定した温度を折れ線グラフで表示できるようにしています。横軸が時間で、過去30分の温度履歴を表示しています。縦軸が温度で、過去30分の最大/最小温度から自動的にレンジを調整してくれるようになっています。


第一段階で盛り込みたい機能の確認が出来ました。

私は週末しかエイプに乗らないので、冬場はバッテリーの電圧が気になっていました。バイク用に各社から電圧計が販売されていますが、マイコンを使って趣味で自作することにしました。折角なのでバッテリーだけでなく、時計機能、気温、油温、タコメーター、距離計、燃料計なども作れたらと思っています。

マイコンにはSTマイクロ社のNUCLEO-F411REというマイコンボードを使用します。これはARM社が整備するMbedというプラットフォームで開発可能なマイコンボードで、Arduinoとピン互換になっていたりします。Cortex-M4/FPU 100MHz, Flash512KByte, RAM128KByteと、ハイスペックどころかかなりのオーバースペックなので機能的に不足することはないでしょう。


表示には SSD1306というディスプレイを使用します。有機EL（OLED）なので太陽光の下でも見やすく、0.96インチ128x64ピクセルと非常に小型です。マイコンとはシリアルIFで接続し、I2C方式とSPI方式があります。I2C方式は配線数が少ないというメリットがあるのですが、SPI方式の方が表示が高速とのことなのでこちらを選択しました。半年程前に購入し放置していましたが、そろそろ本気を出そうと思います。


下図がマイコンとOLEDとの接続図です。




SSD1306のライブラリは「関連情報URL」から入手しました。
ピンアサインを上記接続図に変更。
ソフトをマイコンにダウンロードして起動。

おぉ！サンプル画像が表示された！
が、なんか変ですね。。。
画像が縦に伸びているようです。
そして左上には128x32の表示が。
解像度は128x64では？


調べてみるとライブラリのヘッダーファイル「Adafruit_SSD1306.h」に記述のある「Adafruit_SSD1306_Spi」クラスのコンストラクタで、OLEDの高さ指定と思われる個所が32になっていました。これを64に変更。

Adafruit_SSD1306_Spi(SPI &spi, PinName DC, PinName RST, PinName CS, uint8_t rawHieght = 32, uint8_t rawWidth = 128)
↓
Adafruit_SSD1306_Spi(SPI &spi, PinName DC, PinName RST, PinName CS, uint8_t rawHieght = 64, uint8_t rawWidth = 128)

解像度が128x32の製品もあるということでしょうか？よく分かりませんが成功です。

私が愛用しているFILCOのキーボード（FKBC91M/JB2, Majestouch Convertible 2 Tenkeyless 茶軸・テンキーレス・日本語）です。オリジナリティーを出したかったので、アルファベットと数字の領域をグレーのキーキャップに交換しています。

アクセントとしてESCキーをカラフルなキーキャップにしていた時期もあったのですが、少し派手すぎました。もう少し落ち着いたものはないかと探していると、木製のキーキャップがあるようです。しかしキーキャップ1個で1600円。購入するか迷っていたのですが、これ自分で作れるんじゃないかと。


例によって100円ショップで材料を物色。このメモスタンドの台座部分を使うことにしました。


のこぎりでサイコロ状にカットし、万力に固定して木工ヤスリで削っていきます。最後に紙やすりで表面を仕上げます。現物のキーキャップを見ながら似たような形状になるようにフィーリングで削っていくのがコツです。何の説明にもなっていませんね。


ところで本物のキーキャップを観察すると、追加で以下加工が必要であることが分かります。
・キーキャップの裏側を大きくえぐる。
・スイッチの軸と連結するためのステーの取り付け。


彫刻刀でキーキャップの裏側を掘っていきます。彫刻刀なんて中学生以来でしょうか。途中まで調子が良かったのですが…


なんてこった。指も怪我しました。


破片を木工用ボンドで接着してなんとかリカバリーできました。ステー部分は前述のカラフルなキーキャップから金切りばさみで切り出し、製作中のキーキャップ裏にドリルで穴を開け差し込みました。


この状態で一旦キーボードに取り付けてみたのですが、キーキャップの色が白くてちょっと浮いた感じになります。100円ショップのニスを塗って色を調整。


筆を買うのももったいなかったので、使い古した台所用のスポンジに染み込ませて塗ってみました。


装着。


満足です。


労力を考えると買った方が安いと思います。
ただの趣味ですね。

10年以上前に購入したヘッドセットがあったのですが、ヘッドフォンのスポンジが劣化してベタベタになっていたので先日廃棄しました。そのときマイクは何かに使えそうだったのでもぎ取っておきました。


分解するとコンデンサーマイクが入っていました。よし、リモートワーク用PCマイクを作ろう。今までスマホのマイク付きイヤホンを使っていたのですが、話す際にマイク部分を口元に持ってくる必要があったため、PC操作がままならないという不便さがありました。PCマイクなら捗りそうです。


100円ショップを物色してPCマイクと似た形状の商品を探しました。このスタンドライトが丁度良さそうです。


スタンドライトを開封。LEDは不要なので除去します。


拡散板をカットしてマイクをボンドで接着。


4極プラグでPCに接続します。これも100円ショップです。


完成。ジャクにヘッドフォンを接続することができます。また、電源ボタンをマイクラインに配線しているため、ミュートボタンとして使用することができます。ただ、ミュートボタンを操作したときのノイズがひどいので使っていません。


PCマイクは購入すると2000円ぐらいするようですが、今回200円で制作できました。特に問題なく使えています。