Unit DoF10 Arduino チュートリアル

1. 準備

環境設定： Arduino IDE はじめにガイドを参照して IDE のインストールを完了し、使用する開発ボードに対応するボードマネージャと必要なドライバライブラリをインストールしてください。
使用するドライバライブラリ：
使用するハードウェア製品：
- CoreS3
- Unit DoF10

2. サンプルプログラム

このチュートリアルでは、CoreS3 をメインコントローラとして Unit DoF10 と組み合わせて使用します。Unit DoF10 は I2C 通信を使用します。BMI270 のデフォルトアドレスは 0x69 で、オンボードスイッチで 0x68 に切り替えることができます（切り替え後はプログラム内の BMI270_ADDRESS も変更してください）。BMM350 のアドレスは 0x14、SPA06-003 のアドレスは 0x76 です。デバイス接続後の対応ピンは G2 (SDA) と G1 (SCL) です。サンプルプログラムは 500 ms ごとに BMI270 の 3 軸加速度と 3 軸角速度、BMM350 の 3 軸磁場、SPA06-003 の気圧と温度データを読み取り、CoreS3 の画面に加速度、角速度、磁場、気圧、相対高度を表示し、同じデータをシリアルポートにも出力します。

cpp 
#include <M5Unified.h>
#include <M5UnitUnified.h>
#include <M5UnitUnifiedIMU.h>

constexpr uint8_t BMI270_ADDRESS = 0x69;

m5::unit::UnitUnified units;
m5::unit::UnitDoF10 dof10{BMI270_ADDRESS};
m5::imu::imu_convert_param_t imu_param{};
m5::imu::imu_convert_param_t mag_param{};

constexpr uint16_t COLOR_BG     = TFT_BLACK;
constexpr uint16_t COLOR_CARD   = TFT_BLACK;
constexpr uint16_t COLOR_BORDER = TFT_BLACK;
constexpr uint16_t COLOR_ACCENT = TFT_CYAN;
constexpr uint16_t COLOR_MUTED  = TFT_DARKGREY;
constexpr uint16_t COLOR_GOOD   = 0x5CE0;

void drawHeader(bool connected) {
    M5.Display.fillScreen(COLOR_BG);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(TFT_CYAN, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(12, 7);
    M5.Display.print("UNIT DoF10");
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(connected ? TFT_GREEN : TFT_ORANGE, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(220, 8);
    M5.Display.print(connected ? "READY" : "WAIT");
    M5.Display.fillCircle(304, 18, 5, connected ? COLOR_GOOD : TFT_ORANGE);
}

void drawStatus(const char* message, uint16_t color) {
    M5.Display.fillScreen(COLOR_BG);
    drawHeader(false);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(color, COLOR_BG);
    M5.Display.setCursor(12, 72);
    M5.Display.print(message);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(COLOR_MUTED, COLOR_BG);
    M5.Display.setCursor(12, 108);
    M5.Display.print("I2C bus / sensor status");
}

void drawVectorCard(int x, int y, const char* title, const char* unit,
                    float x_value, float y_value, float z_value) {
    M5.Display.fillRoundRect(x, y, 148, 68, 8, COLOR_CARD);
    M5.Display.drawRoundRect(x, y, 148, 68, 8, COLOR_BORDER);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(COLOR_ACCENT, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(x + 10, y);
    M5.Display.printf("%s (%s)", title, unit);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(TFT_WHITE, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(x + 10, y + 18);
    M5.Display.printf("X  %+7.2f", x_value);
    M5.Display.setCursor(x + 10, y + 34);
    M5.Display.printf("Y  %+7.2f", y_value);
    M5.Display.setCursor(x + 10, y + 50);
    M5.Display.printf("Z  %+7.2f", z_value);
}

void drawData(float ax, float ay, float az, float gx, float gy, float gz,
              float mx, float my, float mz, float pressure, float altitude) {
    M5.Display.startWrite();
    drawVectorCard(8, 50, "ACCEL", "g", ax, ay, az);
    drawVectorCard(164, 50, "GYRO", "dps", gx, gy, gz);
    M5.Display.fillRect(12, 118, 308, 20, COLOR_BG);
    M5.Display.fillRect(12, 138, 308, 20, COLOR_BG);
    M5.Display.fillRect(12, 158, 308, 24, COLOR_BG);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(COLOR_ACCENT, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(18, 126);
    M5.Display.print("MAG");
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(TFT_WHITE, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(72, 126);
    M5.Display.printf("X %+6.1f", mx);
    M5.Display.setCursor(164, 126);
    M5.Display.printf("Y %+6.1f", my);
    M5.Display.setCursor(72, 142);
    M5.Display.printf("Z %+6.1f uT", mz);
    M5.Display.setTextColor(COLOR_ACCENT, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(18, 166);
    M5.Display.print("BARO");
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setTextColor(TFT_WHITE, COLOR_CARD);
    M5.Display.setCursor(72, 166);
    M5.Display.printf("P %+7.1f  ALT %+6.1f m", pressure, altitude);
    M5.Display.setTextColor(COLOR_MUTED, COLOR_BG);
    M5.Display.setCursor(12, 218);
    M5.Display.print("LIVE  |  500 ms  |  I2C 400 kHz");
    M5.Display.endWrite();
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    const uint32_t serial_start = millis();
    while (!Serial && millis() - serial_start < 3000) {
        delay(10);
    }
    Serial.println("Starting Unit DoF10...");

    auto config = M5.config();
    M5.begin(config);
    M5.Display.setFont(&fonts::FreeSansBold9pt7b);
    M5.Display.setTextSize(1);
    M5.Display.setRotation(1);
    M5.Display.setTextWrap(false, false);
    drawStatus("Initializing...", COLOR_ACCENT);

    auto cfg = dof10.component_config();
    cfg.clock = 400000;
    dof10.component_config(cfg);

    if (!M5.Ex_I2C.begin() || !units.add(dof10, M5.Ex_I2C) || !units.begin()) {
        while (true) {
            Serial.println("Unit DoF10 not found. Check wiring and I2C addresses.");
            drawStatus("Sensor not found", TFT_ORANGE);
            delay(1000);
        }
    }

    dof10.imu().imuConvertParam(imu_param);
    dof10.mag().imuConvertParam(mag_param);
    Serial.printf("Unit DoF10 ready, BMI270 address: 0x%02X\n", BMI270_ADDRESS);
    drawHeader(true);
}

void loop() {
    M5.update();
    units.update();

    static uint32_t last_output = 0;
    if (millis() - last_output < 500) {
        return;
    }
    last_output = millis();

    m5::imu::imu_raw_data_t imu_raw{};
    static bool waiting_shown = false;
    const bool imu_updated = m5::imu::any(dof10.imu().readImuRaw(imu_raw));
    if (imu_updated) {
        Serial.printf("Accel: %.3f, %.3f, %.3f g\n",
                      imu_raw.accel[0] * imu_param.accel_res,
                      imu_raw.accel[1] * imu_param.accel_res,
                      imu_raw.accel[2] * imu_param.accel_res);
        Serial.printf("Gyro:  %.3f, %.3f, %.3f dps\n",
                      imu_raw.gyro[0] * imu_param.gyro_res,
                      imu_raw.gyro[1] * imu_param.gyro_res,
                      imu_raw.gyro[2] * imu_param.gyro_res);
    }

    m5::imu::imu_raw_data_t mag_raw{};
    const bool mag_updated = m5::imu::any(dof10.mag().readImuRaw(mag_raw));
    if (mag_updated) {
        Serial.printf("Mag:   %.2f, %.2f, %.2f uT\n",
                      mag_raw.mag[0] * mag_param.mag_res,
                      mag_raw.mag[1] * mag_param.mag_res,
                      mag_raw.mag[2] * mag_param.mag_res);
    }

    const bool baro_updated = dof10.baro().updated();
    if (baro_updated) {
        Serial.printf("Pressure: %.2f hPa\n", dof10.baro().pressure() / 100.0f);
        Serial.printf("Temperature: %.2f C\n", dof10.baro().temperature());
        Serial.printf("Relative altitude: %.2f m\n\n", dof10.baro().altitude());
    }

    if (imu_updated || mag_updated || baro_updated) {
        waiting_shown = false;
        const float ax = imu_raw.accel[0] * imu_param.accel_res;
        const float ay = imu_raw.accel[1] * imu_param.accel_res;
        const float az = imu_raw.accel[2] * imu_param.accel_res;
        const float gx = imu_raw.gyro[0] * imu_param.gyro_res;
        const float gy = imu_raw.gyro[1] * imu_param.gyro_res;
        const float gz = imu_raw.gyro[2] * imu_param.gyro_res;
        const float mx = mag_raw.mag[0] * mag_param.mag_res;
        const float my = mag_raw.mag[1] * mag_param.mag_res;
        const float mz = mag_raw.mag[2] * mag_param.mag_res;

        drawData(ax, ay, az, gx, gy, gz, mx, my, mz,
                 dof10.baro().pressure() / 100.0f, dof10.baro().altitude());
    } else {
        if (!waiting_shown) {
            waiting_shown = true;
            Serial.println("Waiting for Unit DoF10 data...");
            drawStatus("Waiting for data...", COLOR_ACCENT);
        }
    }
}

3. コンパイルと書き込み

上記のサンプルコードをプロジェクトのコードエリアにコピーして貼り付け、デバイスポートを選択します（詳細はプログラムのコンパイルと書き込みを参照してください）。Arduino IDE の左上にあるコンパイルと書き込みボタンをクリックし、プログラムのコンパイルとデバイスへの書き込みが完了するまで待ちます。

4. 姿勢および環境データの読み取り

プログラムの実行後、画面には 3 軸加速度、3 軸角速度、3 軸磁場、気圧、温度、相対高度データが 500 ms ごとに更新され、シリアルモニタにも対応する値が同時に出力されます。

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