M5StackToioとわたくし

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2024/12/05: toio Advent Calendar 2024

むとうたけし a.k.a /610t/610t

この記事は、 toio Advent Calendar 2024の5日目として書かれました。

はじめに

みなさん、toioで遊んでますか?

私は、最近M5Stackとtoioで遊んでいます。

この時使っているM5StackToioと言うライブラリに関してご紹介したいと思います。

M5StackToioとは?

M5StackToio by kenichi884は、futomi版とその派生版であるmhama版をベースに拡張した、全てのM5Stackファミリーでtoioを使うためのライブラリです。

kenichi884版では、マットに関する情報が取得できたり、マットの特定位置の移動が可能になっています。

Bluetoothライブラリに依存しているだけなので、その他のESP32ボードでも動作します。手元のESP32-WROOM-32で動作を確認しました。

githubには詳細な説明が用意されているので、使い方に困ることはないと思います。

サンプルは9つあります。

以下に、簡単な説明を付けておきます。

サンプル動作の詳細は、M5Stack と toio を組み合わせ：まずは「kenichi884/M5StackToio」のサンプルで toio 4台の同時制御が参考になると思います。

以下のバージョンはfutomi版由来のもので、M5Stack Core(Basic)とGREYでのみ動きます。

basic.ino: ライブラリで提供されている全ての機能をテストします。

event.ino: イベント処理の例です。

joystick_drive.ino: toioをjoystickで操作します。

_testが付いているいるものは、kenichi884版の新機能のテストも含まれています。M5Unifiedを使っているため、多くのM5Stackファミリーで動作します。

basic_test.ino: basic.inoにマット位置と角度の取得などが追加されています。

config_event_test.ino: イベント処理の例で、拡張されたものも含まれています。

event2_test.ino: 姿勢と時期に関するコールバックをテストします。

multi_corecube_test.ino: 専用マットを使い、複数のtoioを多角形に配置し、ボタンで動かします。

multiple_targetpos_test.ino: 専用マットを使い、一つのtoioを多角形状に動かします。

ちょっとしたデモコード(simple_example.ino)を書いてみました。

このデモは、以下のように動きます。

初期化(setup())

toioと接続する。

接続時にtoioの効果音を鳴らす。

繰り返し(loop())

toioの位置と向きを表示

バッテリーの状態を表示

以下を交互に実行

LEDの明滅

指定位置への移動

code:simple_example.ino

#include <Toio.h>

static bool mode = false; // デモの状態

Toio toio; // Toio オブジェクト

ToioCore* toiocore = nullptr; // ToioCore オブジェクトポインタ

void setup() {

Serial.begin(115200);

std::vector<ToioCore*> toiocore_list = toio.scan(3); // 3 秒間 Toio Core Cube をスキャン

// 見つからなければ終了

size_t n = toiocore_list.size();

if (n == 0) {

exit(-1);

}

toiocore = toiocore_list.at(0); // 最初に見つかった Toio Core Cube の ToioCore オブジェクトを取得

toiocore->connect(); // toioに接続する

// toioの効果音を鳴らす

for (int i = 0; i < 10; i++) {

toiocore->playSoundEffect(i);

delay(500);

}

void loop() {

toio.loop(); // 必要

// toioのマット上での位置と角度を表示

ToioCoreIDData data = toiocore->getIDReaderData();

if (data.type == ToioCoreIDTypePosition) {

Serial.printf("posX: %u posY: %u angle: %u\n",

data.position.cubePosX, data.position.cubePosY, data.position.cubeAngleDegree);

} else if (data.type == ToioCoreIDTypeStandard) {

Serial.printf("Standard ID: %u\n", data.standard.standardID);

}

// Batteryの状態を表示

uint8_t batt_level = toiocore->getBatteryLevel();

Serial.println(String(batt_level) + "%");

// LEDの点滅と目標位置への移動

if (mode) {

toiocore->turnOffLed(); // 点灯中なら消灯

toiocore->controlMotorWithTarget(1, 5, 0, 50, 0, 200, 200, 0, 0); // 位置(x,y)=(200,200), 角度0度に速度50で移動

} else {

toiocore->turnOnLed(255, 255, 255); // 消灯中なら白で点灯

toiocore->controlMotorWithTarget(1, 5, 0, 50, 0, 300, 300, 180, 0); // 位置(x,y)=(300,300), 角度180度に速度50で移動

}

delay(2000);

mode = !mode;

}

シリアルの表示は以下のようになります。

code:serial.txt

15:55:16.816 -> posX: 195 posY: 199 angle: 359

15:55:16.915 -> 100%

15:55:19.125 -> posX: 304 posY: 300 angle: 179

15:55:19.220 -> 100%

M5StackToio joystick_drive.inoの対応Joystickの追加

https://www.youtube.com/watch?v=-lgxvZjHF7A

M5StackToioには、exampleとして、Joystickでtoioを動かすプログラム:joystick_drive.inoが提供されています。この

joystick_drive.inoがサポートするJoystickは、M5Stack用 I2Cジョイスティックユニット(¥2,376)で、最近販売されたJoystick2に比べて値段が高いものになっています。

むとうの手元には、以下のJoystickがありました。

Joystick Panel for M5 FACES(EoL) (スイッチサイエンス,¥1,023)

I2C Joystick 2 Unit (STM32G030) (スイッチサイエンス,¥880)

折角あるので、これらを使えるように改造してみました。

一応、Pull-Request(Add Faces Joystick and Joystck2 support.)は送ったので、興味のある方は使ってみてください。

後は、M5StickC用のM5StickC Joystick HAT(スイッチサイエンス(¥1,485))にも対応したいと思います。ただ、これは、今のデモがCore(Basic)とGREYだけの対応になっているため、M5StickC系でもデモができるようにする大改修が必要になります。

余談ですが、AIｽﾀｯｸﾁｬﾝミニマルと言うATOM Echo - スマートスピーカー開発キット(¥2,475)で動くｽﾀｯｸﾁｬﾝは、toioと接続することができます。上の動画は、その動作の様子になります。接続方法の詳細は、AIｽﾀｯｸﾁｬﾝミニマルとわたくしをご覧ください。この状態で、Joystickで操作できるようになるので、とってもかわいいです。

おまけ:AtomS3の加速度センサーでtoioを動かす(2024/12/08追記)

加速度センサーでtoioを動かせると面白そうだったので、作ってみました。手元ではAtomS3で試しましたが、M5Unifiedの機能を使っているので、他の加速度センサーが付いた機種でも使えると思います。

動作の様子

動作には、専用マットが必要です。手元ではtoio™開発用A3プレイマットで試しました。他の専用マットの場合、ひょっとするとMAT_CENTER_*やax,ayへ掛ける値の微調整が必要かもしれません。

code:toio_accel_control.ino

#include <M5Unified.h>

#include <Toio.h>

// toio コアキューブ（単体）付属の簡易プレイマット

const int MAT_CENTER_X = 98 + (402 - 98) / 2;

const int MAT_CENTER_Y = 142 + (358 - 142) / 2;

static bool mode = false; // デモの状態

Toio toio; // Toio オブジェクト

ToioCore* toiocore = nullptr; // ToioCore オブジェクトポインタ

void setup() {

Serial.begin(115200);

std::vector<ToioCore*> toiocore_list = toio.scan(3); // 3 秒間 Toio Core Cube をスキャン

// 見つからなければ終了

size_t n = toiocore_list.size();

if (n == 0) {

exit(-1);

}

toiocore = toiocore_list.at(0); // 最初に見つかった Toio Core Cube の ToioCore オブジェクトを取得

toiocore->connect(); // toioに接続する

// for M5Stack

auto cfg = M5.config();

M5.begin(cfg);

M5.Display.init();

}

void loop() {

float ax, ay, az;

M5.update();

toio.loop();

// toioのマット上での位置と角度を表示

ToioCoreIDData data = toiocore->getIDReaderData();

if (data.type == ToioCoreIDTypePosition) {

Serial.printf("posX: %u posY: %u angle: %u\n",

data.position.cubePosX, data.position.cubePosY, data.position.cubeAngleDegree);

} else if (data.type == ToioCoreIDTypeStandard) {

Serial.printf("Standard ID: %u\n", data.standard.standardID);

}

// Batteryの状態を表示

uint8_t batt_level = toiocore->getBatteryLevel();

Serial.println(String(batt_level) + "%");

// 加速度の取得

M5.Imu.getAccel(&ax, &ay, &az); // get accel

Serial.printf("ax: %f ay: %f az: %f\n", ax, ay, az);

// toioの移動

toiocore->controlMotorWithTarget(0, 5, 0, 50, 0, MAT_CENTER_X + 100 * -ax, MAT_CENTER_Y + 100 * ay, 0);

// LEDの点滅

if (mode) {

toiocore->turnOffLed(); // 点灯中なら消灯

} else {

toiocore->turnOnLed(255, 255, 255); // 消灯中なら白で点灯

}

mode = !mode;

}

おまけ:専用マットなしで、AtomS3の加速度センサーでtoioを動かす(2024/12/09追記)

専用マットを使った加速度センサーでのtoioの操縦に関しては既にご紹介しました。

「良く考えたら、専用マット無くてもいけるんじゃね?」と思ったので、実際に作ってみました。

動作の様子

code:toio_accel_control_nomat.ino

#include <M5Unified.h>

#include <Toio.h>

static bool mode = false; // デモの状態

Toio toio; // Toio オブジェクト

ToioCore* toiocore = nullptr; // ToioCore オブジェクトポインタ

void setup() {

Serial.begin(115200);

std::vector<ToioCore*> toiocore_list = toio.scan(3); // 3 秒間 Toio Core Cube をスキャン

// 見つからなければ終了

size_t n = toiocore_list.size();

if (n == 0) {

exit(-1);

}

toiocore = toiocore_list.at(0); // 最初に見つかった Toio Core Cube の ToioCore オブジェクトを取得

toiocore->connect(); // toioに接続する

// for M5Stack

auto cfg = M5.config();

M5.begin(cfg);

M5.Display.init();

}

void loop() {

float ax, ay, az, speed;

uint8_t lspeed, rspeed;

M5.update();

toio.loop();

// toioのマット上での位置と角度を表示

ToioCoreIDData data = toiocore->getIDReaderData();

if (data.type == ToioCoreIDTypePosition) {

Serial.printf("posX: %u posY: %u angle: %u\n",

data.position.cubePosX, data.position.cubePosY, data.position.cubeAngleDegree);

} else if (data.type == ToioCoreIDTypeStandard) {

Serial.printf("Standard ID: %u\n", data.standard.standardID);

}

// Batteryの状態を表示

uint8_t batt_level = toiocore->getBatteryLevel();

Serial.println(String(batt_level) + "%");

// 加速度の取得

M5.Imu.getAccel(&ax, &ay, &az); // get accel

Serial.printf("ax: %f ay: %f az: %f\n", ax, ay, az);

speed = -100.0 * ay;

if (speed < 0.0) {

speed = 0.0;

lspeed = rspeed = 0;

} else {

lspeed = (uint8_t)map(speed * -ax, -200, 200, 0, 115);

rspeed = (uint8_t)map(speed * ax, -200, 200, 0, 115);

}

Serial.printf("speed: %f lspeed: %d rspeed: %d\n", speed, lspeed, rspeed);

// toioの移動

toiocore->controlMotor(true, lspeed, true, rspeed, 2000);

// LEDの点滅

if (mode) {

toiocore->turnOffLed(); // 点灯中なら消灯

} else {

toiocore->turnOnLed(255, 255, 255); // 消灯中なら白で点灯

}

mode = !mode;

}

余談としてのおまけ:UIFlow1.0で動かす

(2024/12/15追記)

M5StackToioを使うわけではありませんが、UIFlow 1.0のtoio拡張を使って同じようなことをすることができます。

toio拡張は、Atomシリーズのみで利用可能です。

具体的なことは、説明しませんが、以下のコードを参考にしてみてください。

動作の様子。

https://gyazo.com/91b20c1a64aa37ee66617aebf21af851

おわりに

M5StackToioを使うと、M5Stackから簡単にtoioを利用することができます。

Joystickでtoioを動かすプログラムはラジコンみたいで楽しいです。

もちろん、専用マットを使った動きを行うための関数も用意されているため、色々な作品に利用できると思います。

みなさんも使ってみませんか?

About 610t

https://gyazo.com/61121416c6cd984ca2b902f6af12288b

むとうたけし(武藤武士(wǔ téng wǔ shì)) aka 610t

奈良在住

専業主婦

54歳(1970/06/19生まれ)

詳細: /610t/610t