ESP32で円形POV(バーサライタ)を作る②(内蔵フラッシュメモリを使った画像表示編)

前回に引き続き、今回は画像変換やESP32のプログラムの解説になるのだが、後に続く解説の基礎を担う大事な回となっているので一読の価値あり。
前回はこちら

無線通信もできてダブルコアのマイコンであるESP32を使って円形(扇風機型)POV(バーサライタ)を作った記事です。記事の構成は全4回を予定していて、①ハード編②内蔵フラッシュメモリを使った画像表示編③SDカードを使った画像表示編④SDカー...

画像変換
ESP32用プログラム
次回

画像変換

変換の概要

円形POVでは縦x横の画像を半径x分解能の画像へと変形する必要があります。半径はLEDの数、１周の分解能は(360度÷表示する角度)となりますが、分解能については一番外側がLEDのサイズよりも小さいことだと考えているので、直径x3.14÷LEDのサイズ、が最大値だと思います。

今回は90mmの基板に30個の2mmサイズLEDを載せたものを回すため、半径は30(個)、分解能は[円周]÷[LEDサイズ]=[90(mm)x2x3.14]÷[2(mm)]で283とします。

画像の変換にはPythonを使用しています。変換の方法は、一辺がLEDの数x2の正方形に画像を縮小してから、回転角度に沿ってそれぞれのピクセルの色を取得するというものです。もう少し画像の劣化を防ぐ方法のアイデアはありますが、一番シンプルなので今回はこの方式を採用しました。

※画像の劣化を防ぐアイデア…画像のサイズ縮小を行わず、回転角度に沿って扇形状内の全ての画素の色を取得して足す。全ての画素の色を取得後、扇形状内に含まれる画素数で色を割る。

Pythonプログラム

# -*- coding: utf-8 -*-

from PIL import Image
import numpy as np
import math
import os

#ガンマ補正値
gammaR = 5.0
gammaG = 5.0
gammaB = 5.0

#LEDの数を設定
LEDNum = 30

np.set_printoptions(threshold=np.inf)#printの表示を省略しない
dirName = '画像があるフォルダのアドレス'
fileName = '画像ファイル名'

# 元となる画像の読み込み
img = Image.open(dirName + '\\' +fileName)
#RGBAの場合、RGBに変換しておく
img = img.convert("RGB")
#出力画像の幅と高さを設定
width = LEDNum
height = round(LEDNum*3*3.14*2/2)

#リサイズ画像の幅と高さを設定
rewidth = LEDNum*2
reheight = LEDNum*2

#リサイズ
img_resize = img.resize((rewidth, reheight), Image.LANCZOS)
img_pixels = Image.new("RGB", (width,height))

for deg in range(height):
  for r in range(width):
    #画像中心から距離r,角度 2pi*deg/heightのピクセル位置を計算
    x = math.floor(rewidth/2 + (r+0.5) * math.sin(2*math.pi * deg/height))
    y = math.floor(reheight/2 - (r+0.5) * math.cos(2*math.pi * deg/height))

    # getpixel((x,y))で左からx番目,上からy番目のピクセルの色を取得し、img_pixelsに追加する
    img_pixels.putpixel((r,deg),img_resize.getpixel((x,y)))
# あとで計算しやすいようにnumpyのarrayに変換しておく
print(img_pixels.size)
img_pixels = np.array(img_pixels)
print(img_pixels.shape)

#画像の変換
img_dataRGB = np.zeros((height,width,3),dtype=np.uint8)
img_data32 = np.zeros((height,width))
img_data16 = np.zeros((height,width))

for y2 in range(height):
    for x2 in range(width):
        R = img_pixels[y2,x2,0]
        G = img_pixels[y2,x2,1]
        B = img_pixels[y2,x2,2]
        #ガンマ補正
        R = ((R/255.0)**gammaR)*255.0
        G = ((G/255.0)**gammaG)*255.0
        B = ((B/255.0)**gammaB)*255.0
        #円中心と外側の明るさ補正
        R = R*(x2+1)/width
        G = G*(x2+1)/width
        B = B*(x2+1)/width
        #整数値丸め
        R = round(R)
        G = round(G)
        B = round(B)

        img_dataRGB[y2,width-x2-1] = [R,G,B]
        Color32 = B*(2**16)+G*(2**8)+R
        img_data32[y2,width-x2-1] = Color32
        Color16 = round(B/8)*(2**11)+round(G/4)*(2**5)+round(R/8)
        img_data16[y2,width-x2-1] = Color16

fileName2 = fileName.split('.')[:-1]
dirName2 = dirName +'\\'+ 'forPOV'
#変換画像収納フォルダの作成
if not os.path.exists(dirName2):
    os.mkdir(dirName2)

#RGB(3x8bit)での出力
path_w = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + 'BGR.c'
with open(path_w, mode='w') as f:
    f.write('//')
    f.write(fileName)
    f.write('\n')
    f.write('const unsigned char imageBGR[')
    f.write(str(height))
    f.write('][')
    f.write(str(width*3))
    f.write('] = {\n')

    for y2 in range(height):
        f.write('{')
        for x2 in range(width):
            f.write(format(int(img_dataRGB[y2,x2,2]),'#04x'))
            f.write(',')
            f.write(format(int(img_dataRGB[y2,x2,1]),'#04x'))
            f.write(',')
            f.write(format(int(img_dataRGB[y2,x2,0]),'#04x'))
            if x2<(width-1):
                f.write(',')
        if y2<(height-1):
            f.write('},\n')
    f.write('}\n};')

#32bit(実際は3x8bitの24bitカラー)での出力
path_w = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '32.c'
with open(path_w, mode='w') as f:
    f.write('//')
    f.write(fileName)
    f.write('\n')
    f.write('const unsigned long image32[')
    f.write(str(height))
    f.write('][')
    f.write(str(width))
    f.write('] = {\n')

    for y2 in range(height):
        f.write('{')
        for x2 in range(width):
            f.write(format(int(img_data32[y2,x2]),'#08x'))
            if x2<(width-1):
                f.write(',')
        if y2<(height-1):
            f.write('},\n')
    f.write('}\n};')

#16bitカラーでの出力
path_w = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '16.c'
with open(path_w, mode='w') as f:
    f.write('//')
    f.write(fileName)
    f.write('\n')
    f.write('const unsigned short image16[')
    f.write(str(height))
    f.write('][')
    f.write(str(width))
    f.write('] = {\n')

    for y2 in range(height):
        f.write('{')
        for x2 in range(width):
            f.write(format(int(img_data16[y2,x2]),'#06x'))
            if x2<(width-1):
                f.write(',')
        if y2<(height-1):
            f.write('},\n')
    f.write('}\n};')

#画像の保存
#print(img_dataRGB.shape)
path_w2 = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '.bmp'
img2 = Image.fromarray(img_dataRGB.astype(np.uint8))#uint8に変換しないとエラーになる
#img2 = img2.convert("L")
img2.save(path_w2)
print(img2)

#binファイルの保存
path_w3 = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '.bin'
f3 = open(path_w3, mode='wb')
# バイナリ変換
img_bin = np.ravel(img_dataRGB).tobytes()
print(len(img_bin))
print(img_bin)
f3.write(img_bin)
f3.close()

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# -*- coding: utf-8 -*-

from PIL import Image

import numpy as np

import math

import os

#ガンマ補正値

gammaR = 5.0

gammaG = 5.0

gammaB = 5.0

#LEDの数を設定

LEDNum = 30

np.set_printoptions(threshold=np.inf)#printの表示を省略しない

dirName = '画像があるフォルダのアドレス'

fileName = '画像ファイル名'

# 元となる画像の読み込み

img = Image.open(dirName + '\\' +fileName)

#RGBAの場合、RGBに変換しておく

img = img.convert("RGB")

#出力画像の幅と高さを設定

width = LEDNum

height = round(LEDNum*3*3.14*2/2)

#リサイズ画像の幅と高さを設定

rewidth = LEDNum*2

reheight = LEDNum*2

#リサイズ

img_resize = img.resize((rewidth, reheight), Image.LANCZOS)

img_pixels = Image.new("RGB", (width,height))

for deg in range(height):

for r in range(width):

#画像中心から距離r,角度 2pi*deg/heightのピクセル位置を計算

x = math.floor(rewidth/2 + (r+0.5) * math.sin(2*math.pi * deg/height))

y = math.floor(reheight/2 - (r+0.5) * math.cos(2*math.pi * deg/height))

# getpixel((x,y))で左からx番目,上からy番目のピクセルの色を取得し、img_pixelsに追加する

img_pixels.putpixel((r,deg),img_resize.getpixel((x,y)))

# あとで計算しやすいようにnumpyのarrayに変換しておく

print(img_pixels.size)

img_pixels = np.array(img_pixels)

print(img_pixels.shape)

#画像の変換

img_dataRGB = np.zeros((height,width,3),dtype=np.uint8)

img_data32 = np.zeros((height,width))

img_data16 = np.zeros((height,width))

for y2 in range(height):

for x2 in range(width):

R = img_pixels[y2,x2,0]

G = img_pixels[y2,x2,1]

B = img_pixels[y2,x2,2]

#ガンマ補正

R = ((R/255.0)**gammaR)*255.0

G = ((G/255.0)**gammaG)*255.0

B = ((B/255.0)**gammaB)*255.0

#円中心と外側の明るさ補正

R = R*(x2+1)/width

G = G*(x2+1)/width

B = B*(x2+1)/width

#整数値丸め

R = round(R)

G = round(G)

B = round(B)

img_dataRGB[y2,width-x2-1] = [R,G,B]

Color32 = B*(2**16)+G*(2**8)+R

img_data32[y2,width-x2-1] = Color32

Color16 = round(B/8)*(2**11)+round(G/4)*(2**5)+round(R/8)

img_data16[y2,width-x2-1] = Color16

fileName2 = fileName.split('.')[:-1]

dirName2 = dirName +'\\'+ 'forPOV'

#変換画像収納フォルダの作成

if not os.path.exists(dirName2):

os.mkdir(dirName2)

#RGB(3x8bit)での出力

path_w = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + 'BGR.c'

with open(path_w, mode='w') as f:

f.write('//')

f.write(fileName)

f.write('\n')

f.write('const unsigned char imageBGR[')

f.write(str(height))

f.write('][')

f.write(str(width*3))

f.write('] = {\n')

for y2 in range(height):

f.write('{')

for x2 in range(width):

f.write(format(int(img_dataRGB[y2,x2,2]),'#04x'))

f.write(',')

f.write(format(int(img_dataRGB[y2,x2,1]),'#04x'))

f.write(',')

f.write(format(int(img_dataRGB[y2,x2,0]),'#04x'))

if x2<(width-1):

f.write(',')

if y2<(height-1):

f.write('},\n')

f.write('}\n};')

#32bit(実際は3x8bitの24bitカラー)での出力

path_w = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '32.c'

with open(path_w, mode='w') as f:

f.write('//')

f.write(fileName)

f.write('\n')

f.write('const unsigned long image32[')

f.write(str(height))

f.write('][')

f.write(str(width))

f.write('] = {\n')

for y2 in range(height):

f.write('{')

for x2 in range(width):

f.write(format(int(img_data32[y2,x2]),'#08x'))

if x2<(width-1):

f.write(',')

if y2<(height-1):

f.write('},\n')

f.write('}\n};')

#16bitカラーでの出力

path_w = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '16.c'

with open(path_w, mode='w') as f:

f.write('//')

f.write(fileName)

f.write('\n')

f.write('const unsigned short image16[')

f.write(str(height))

f.write('][')

f.write(str(width))

f.write('] = {\n')

for y2 in range(height):

f.write('{')

for x2 in range(width):

f.write(format(int(img_data16[y2,x2]),'#06x'))

if x2<(width-1):

f.write(',')

if y2<(height-1):

f.write('},\n')

f.write('}\n};')

#画像の保存

#print(img_dataRGB.shape)

path_w2 = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '.bmp'

img2 = Image.fromarray(img_dataRGB.astype(np.uint8))#uint8に変換しないとエラーになる

#img2 = img2.convert("L")

img2.save(path_w2)

print(img2)

#binファイルの保存

path_w3 = dirName2 +'\\'+ fileName2[0] + '.bin'

f3 = open(path_w3, mode='wb')

# バイナリ変換

img_bin = np.ravel(img_dataRGB).tobytes()

print(len(img_bin))

print(img_bin)

f3.write(img_bin)

f3.close()

画像変換プログラムについての補足

ガンマ補正(9~11行目)

画像の色をそのままLEDで表示すると、明るめの色が白飛びしてしまうのでガンマ補正という方法で明るさを抑えています。普通の画像変換ではガンマ補正は±1.0ぐらいまでなのですが、LEDで本来の色を再現しようとすると5.0ぐらいの強烈な値を設定する必要がありました。（この値は各々調整してください）

円中心と外側の明るさ補正(64~66行目)

円形POVは円の中心に近いほどLEDの回転速度が遅くなるため、中心ほど明るくなります。外側と中心の明るさを揃えるため、中心からの距離が近くなるにつれて明るさを下げています。

出力されるファイル

このプログラムで出力されるファイルには以下のものがあります。保存先は画像のあったフォルダに「forPOV」フォルダが作成され、その中に保存されます。

・[画像名]BGR.c…RGB各8bitのChar配列を３つずつ並べた24bitカラーの配列を出力します。配列の並びとしてはB,G,Rの順です。内蔵フラッシュメモリに書き込む画像データは基本的にこれを使います。

・[画像名]32.c…RGB24bitカラーをunsigned long(32bit:0x8+Bx8+Gx8+Rx8)の配列として並べたものを出力します。再現される色はBGR.cと同じですが、ファイルサイズが32bit/24bit =4/3倍になるので、フラッシュメモリに複数枚のデータを保存するときには不向きです。

・[画像名]16.c…BBBBBGGGGGGRRRRRの並びの16bitカラーをunsigned short(16bit)の配列として出力します。24bitカラーよりも色の再現は悪くなりますが、データサイズは節約できます。

・[画像名].bmp…円形POV用に変形したBitmap画像を出力します（つまりは変換の概要で説明した縦長の画像）。カラーは24bitカラーです。画像ファイルなので出力結果を見ることができます。また、SDカードからデータを読み込む場合にはこの形式で保存します。

・[画像名].bin…24bitカラーのデータをバイナリファイルで保存しています。今回は使っていませんが、16bitカラーのファイルでSDカードに保存する場合など、将来的な参照のために記載しています。

実際に変換した結果

この画像を変換しました。ファイル種類としては透過PNGとなり、透過部分は黒として判定されます。

変換後画像

ESP32用プログラム

今回はESP32の内蔵フラッシュメモリに画像データを書き込む方法をとります。フラッシュメモリは電源を切っても内容が消えないので主にプログラムの保管先となっていますが、ある程度の大きさのデータを入れておくこともできます（容量はESP32の種類によって変わりますが2~16MB程度です）。フラッシュメモリへの書き込み方法としてはいくつかの方法がありますが、.cのファイルを追加する方法を採用しています。

画像データの追加方法

Pythonで出力した.cファイルをArduinoエディタ上にドラッグ・アンド・ドロップして追加します。また、プログラムで「#include “MFTLogo_sqRGB.c”」というふうに記載します。
Pythonで出力した画像データのダウンロードはコチラ

プログラム（Arduinoで記載）

#define GPIO_0to31_REG   *((volatile unsigned long *)GPIO_OUT_REG)
#define GPIO_0to31SET_REG   *((volatile unsigned long *)GPIO_OUT_W1TS_REG)
#define GPIO_0to31CLR_REG   *((volatile unsigned long *)GPIO_OUT_W1TC_REG)

#include "MFTLogo_sq16.c"
#include "MFTLogo_sq32.c"
#include "MFTLogo_sqBGR.c"
#include <SPI.h>

// Define which pins to use.
//VSPI:18SCLK,23MOSI,19MISO,5CS
//HSPI:14SCLK,13MOSI,12MISO,15CS
#define sensorPin 27 //回転検出センサ入力
#define dataPin   13 //LEDクロック（HSPI使用時は不要）
#define clockPin  14 //LEDデータ（HSPI使用時は不要）
SPIClass hspi(HSPI);
const bool SPIEnable = false; //SPIをLEDの通信に使うかどうか（false:GPIOをLEDの通信に使う）

// Set the number of LEDs to control.
const uint16_t LEDNum = 30; //LEDの数
const uint16_t circleNum = 283; //一周を何分解するか
const uint16_t startDeg = 120; //回転検出センサの位置（0~359度）

// Set the brightness to use (the maximum is 31).
uint8_t brightness = 8;

//Display Setting
//0:BGR 1:32bit 2:16bit
int imageNum = 0;

//Timing to drawing
unsigned long drawTime;
unsigned long preTime;
unsigned long nowTime;
unsigned long cycleTime;
unsigned long rawCycleTime;
unsigned long cycleTimeTh = 20000; //誤検知防止用のしきい値[us]
bool drawFlag;

byte sendData[LEDNum*4+9];

//回転検出センサの割り込み
void Interrupt(){
  nowTime = micros();
  rawCycleTime = nowTime-preTime;
  //回転検出センサの誤入力を除外
  if(rawCycleTime>cycleTimeTh){
    cycleTime = rawCycleTime;
    drawTime = cycleTime/circleNum;
    preTime = nowTime;
    drawFlag = true; 
  }
}

void setup()
{ 
  pinMode(sensorPin,INPUT);
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) {
    delay(1); // wait for serial port to connect.
  }

  //SPI設定、もしくはGPIOの出力設定
  if(SPIEnable){
    hspi.begin(14, 12, 13, 15);
    hspi.setFrequency(30000000);
    hspi.setDataMode(SPI_MODE3);
    hspi.setHwCs(true);
  }
  else{
    pinMode(dataPin,OUTPUT);
    pinMode(clockPin,OUTPUT);
  }

  //割り込み設定
  cycleTime = 500000;
  preTime = 0;
  //attachInterrupt(sensorPin, Interrupt, RISING);
  attachInterrupt(sensorPin, Interrupt, FALLING);
  drawFlag = false;

  //LEDに送信するデータ配列の準備（開始Byte/終了Byte/明るさ）
  for(int i=0;i<sizeof(sendData);i++){
    if(i<4){
      sendData[i] = 0x00;
    }
    else if(i>=sizeof(sendData)-5){
      sendData[i] = 0xFF;
    }
    else if(i%4 == 0){
      sendData[i] = 224+brightness;
    }
  }
  
  Serial.println("cycleTime,initialTime,memcpyTime,sendDataTime");
}

void loop()
{
  //drawFlag = true;//回転させずともLEDにデータを流す。デバッグ用
  if(drawFlag){
    drawFlag=false;
    unsigned long nextDrawTime = micros();

    //描画開始位置の調整
    uint16_t startPos = round((float)circleNum * (float)startDeg/360.0);
    uint16_t h = startPos;

    //計測時間の変数定義
    uint32_t testTime;
    uint32_t initialTime = 0;
    uint32_t memcpyTime = 0;
    uint32_t sendDataTime = 0;

    //データ読み込みとLEDへの書き込み
    while(1){
      //nextDrawTimeになるまで待つ
      if(nextDrawTime<=micros()){
        testTime = micros();
        nextDrawTime += drawTime;
        
        uint16_t h2;
        if(h<circleNum/2) h2=h+circleNum/2;
        else h2=h-circleNum/2;
        
        uint32_t data32[LEDNum];
        uint16_t data16[LEDNum];
        uint8_t dataBGR[LEDNum*3];

        initialTime += micros()-testTime;

        //BGRx8bitデータ
        if(imageNum == 0){
          testTime = micros();
          //フラッシュメモリから配列へのコピー
          memcpy(dataBGR, imageBGR[h], sizeof(dataBGR));
          
          //LEDへ送るデータ配列に色情報を入力
          for(int i=0;i<LEDNum;i++){
            sendData[4*i+5] = dataBGR[3*i];
            sendData[4*i+6] = dataBGR[3*i+1];
            sendData[4*i+7] = dataBGR[3*i+2];
          }
          memcpyTime += micros()-testTime;
        }

        //32bitデータ
        else if(imageNum == 1){
          testTime = micros();
          //フラッシュメモリから配列へのコピー
          memcpy(data32, image32[h], sizeof(data32));
          
          //LEDへ送るデータ配列に色情報を入力
          for(int i=0;i<LEDNum;i++){
            sendData[4*i+5] = (data32[i]&0xFF0000)>>16;
            sendData[4*i+6] = (data32[i]&0x00FF00)>>8;
            sendData[4*i+7] = data32[i]&0x0000FF;
          }
          memcpyTime += micros()-testTime;
        }

        //16bitカラー
        else if(imageNum == 2){
          testTime = micros();
          //フラッシュメモリから配列へのコピー
          memcpy(data16, image16[h], sizeof(data16));
          
          //LEDへ送るデータ配列に色情報を入力
          for(int i=0;i<LEDNum;i++){
            sendData[4*i+5] = (data16[i]&0xF800)>>8;
            sendData[4*i+6] = (data16[i]&0x07E0)>>3;
            sendData[4*i+7] = (data16[i]&0x001F)<<3;
          }
          memcpyTime += micros()-testTime;
        }

        //LEDへデータを送信
        testTime = micros();
        if(SPIEnable){
          hspi.writeBytes(sendData,sizeof(sendData));
        }
        else{
          writeBytes(sendData,sizeof(sendData));
        }
        sendDataTime += micros()-testTime;
        
        h++;
        if(h == startPos)break;//hが一周したら終了
        if(h == circleNum) h=0;
      }
    }
    Serial.printf("%ld,%ld,%ld,%ld\n",cycleTime,initialTime,memcpyTime,sendDataTime);
  }
}


void writeBytes(uint8_t *dat, uint16_t datSize){
  for(uint16_t i=0;i<datSize;i++){
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>7&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>6&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>5&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>4&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>3&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>2&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>1&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
    GPIO_0to31_REG    = (dat[i]>>0&1)<<dataPin; //Clock:LOW
    GPIO_0to31SET_REG = 1<<clockPin;            //Clock:HIGH
  }
}

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#define GPIO_0to31_REG *((volatile unsigned long *)GPIO_OUT_REG)

#define GPIO_0to31SET_REG *((volatile unsigned long *)GPIO_OUT_W1TS_REG)

#define GPIO_0to31CLR_REG *((volatile unsigned long *)GPIO_OUT_W1TC_REG)

#include "MFTLogo_sq16.c"

#include "MFTLogo_sq32.c"

#include "MFTLogo_sqBGR.c"

#include <SPI.h>

// Define which pins to use.

//VSPI:18SCLK,23MOSI,19MISO,5CS

//HSPI:14SCLK,13MOSI,12MISO,15CS

#define sensorPin 27 //回転検出センサ入力

#define dataPin 13 //LEDクロック（HSPI使用時は不要）

#define clockPin 14 //LEDデータ（HSPI使用時は不要）

SPIClass hspi(HSPI);

const bool SPIEnable = false; //SPIをLEDの通信に使うかどうか（false:GPIOをLEDの通信に使う）

// Set the number of LEDs to control.

const uint16_t LEDNum = 30; //LEDの数

const uint16_t circleNum = 283; //一周を何分解するか

const uint16_t startDeg = 120; //回転検出センサの位置（0~359度）

// Set the brightness to use (the maximum is 31).

uint8_t brightness = 8;

//Display Setting

//0:BGR 1:32bit 2:16bit

int imageNum = 0;

//Timing to drawing

unsigned long drawTime;

unsigned long preTime;

unsigned long nowTime;

unsigned long cycleTime;

unsigned long rawCycleTime;

unsigned long cycleTimeTh = 20000; //誤検知防止用のしきい値[us]

bool drawFlag;

byte sendData[LEDNum*4+9];

//回転検出センサの割り込み

void Interrupt(){

nowTime = micros();

rawCycleTime = nowTime-preTime;

//回転検出センサの誤入力を除外

if(rawCycleTime>cycleTimeTh){

cycleTime = rawCycleTime;

drawTime = cycleTime/circleNum;

preTime = nowTime;

drawFlag = true;

}

void setup()

{

pinMode(sensorPin,INPUT);

Serial.begin(115200);

while (!Serial) {

delay(1); // wait for serial port to connect.

}

//SPI設定、もしくはGPIOの出力設定

if(SPIEnable){

hspi.begin(14, 12, 13, 15);

hspi.setFrequency(30000000);

hspi.setDataMode(SPI_MODE3);

hspi.setHwCs(true);

}

else{

pinMode(dataPin,OUTPUT);

pinMode(clockPin,OUTPUT);

}

//割り込み設定

cycleTime = 500000;

preTime = 0;

//attachInterrupt(sensorPin, Interrupt, RISING);

attachInterrupt(sensorPin, Interrupt, FALLING);

drawFlag = false;

//LEDに送信するデータ配列の準備（開始Byte/終了Byte/明るさ）

for(int i=0;i<sizeof(sendData);i++){

if(i<4){

sendData[i] = 0x00;

}

else if(i>=sizeof(sendData)-5){

sendData[i] = 0xFF;

}

else if(i%4 == 0){

sendData[i] = 224+brightness;

}

Serial.println("cycleTime,initialTime,memcpyTime,sendDataTime");

}

void loop()

{

//drawFlag = true;//回転させずともLEDにデータを流す。デバッグ用

if(drawFlag){

drawFlag=false;

unsigned long nextDrawTime = micros();

//描画開始位置の調整

uint16_t startPos = round((float)circleNum * (float)startDeg/360.0);

uint16_t h = startPos;

//計測時間の変数定義

uint32_t testTime;

uint32_t initialTime = 0;

uint32_t memcpyTime = 0;

uint32_t sendDataTime = 0;

//データ読み込みとLEDへの書き込み

while(1){

//nextDrawTimeになるまで待つ

if(nextDrawTime<=micros()){

testTime = micros();

nextDrawTime += drawTime;

uint16_t h2;

if(h<circleNum/2) h2=h+circleNum/2;

else h2=h-circleNum/2;

uint32_t data32[LEDNum];

uint16_t data16[LEDNum];

uint8_t dataBGR[LEDNum*3];

initialTime += micros()-testTime;

//BGRx8bitデータ

if(imageNum == 0){

testTime = micros();

//フラッシュメモリから配列へのコピー

memcpy(dataBGR, imageBGR[h], sizeof(dataBGR));

//LEDへ送るデータ配列に色情報を入力

for(int i=0;i<LEDNum;i++){

sendData[4*i+5] = dataBGR[3*i];

sendData[4*i+6] = dataBGR[3*i+1];

sendData[4*i+7] = dataBGR[3*i+2];

}

memcpyTime += micros()-testTime;

}

//32bitデータ

else if(imageNum == 1){

testTime = micros();

//フラッシュメモリから配列へのコピー

memcpy(data32, image32[h], sizeof(data32));

//LEDへ送るデータ配列に色情報を入力

for(int i=0;i<LEDNum;i++){

sendData[4*i+5] = (data32[i]&0xFF0000)>>16;

sendData[4*i+6] = (data32[i]&0x00FF00)>>8;

sendData[4*i+7] = data32[i]&0x0000FF;

}

memcpyTime += micros()-testTime;

}

//16bitカラー

else if(imageNum == 2){

testTime = micros();

//フラッシュメモリから配列へのコピー

memcpy(data16, image16[h], sizeof(data16));

//LEDへ送るデータ配列に色情報を入力

for(int i=0;i<LEDNum;i++){

sendData[4*i+5] = (data16[i]&0xF800)>>8;

sendData[4*i+6] = (data16[i]&0x07E0)>>3;

sendData[4*i+7] = (data16[i]&0x001F)<<3;

}

memcpyTime += micros()-testTime;

}

//LEDへデータを送信

testTime = micros();

if(SPIEnable){

hspi.writeBytes(sendData,sizeof(sendData));

}

else{

writeBytes(sendData,sizeof(sendData));

}

sendDataTime += micros()-testTime;

h++;

if(h == startPos)break;//hが一周したら終了

if(h == circleNum) h=0;

}

Serial.printf("%ld,%ld,%ld,%ld\n",cycleTime,initialTime,memcpyTime,sendDataTime);

}

void writeBytes(uint8_t *dat, uint16_t datSize){

for(uint16_t i=0;i<datSize;i++){

GPIO_0to31_REG = (dat[i]>>7&1)<<dataPin; //Clock:LOW