MicroPython関数ライブラリ

本記事は、MicroPython の machine モジュールを Raspberry Pi Pico（RP2040）で使う際によく利用するインターフェースを整理したものです。内容は MicroPython 公式ドキュメント と照合して確認済みです。

machine：ハードウェア関連の機能

ピン番号には次の2種類があります：

• GPIO 番号（GP0–GP29）：コードではこれが最もよく使われます。Pin(25) は GP25 のことです。
• 物理ピン番号：開発板上の 40 本のピンの位置であり、GPIO 番号とは別物です。配線時には区別に注意してください。

Pin クラス

コンストラクタ machine.Pin(id, mode=-1, pull=-1, value=None)

Pin.PULL_DOWN であり、Pin.DOWN ではないことに注意してください。

Pin.init(mode=-1, pull=-1, value=None)

ピンを再初期化します。渡した引数のみを変更し、それ以外の状態はそのまま維持します。

Pin.value([x])

• 引数なし：現在のピンの電位（0 または 1）を返します。
• 引数あり：ピンに電位を書き込みます。引数はブール値に変換されます（True は 1、False は 0）。

Pin.on() / Pin.off()、Pin.high() / Pin.low()

• on()、high()：高レベル（1）を出力します。
• off()、low()：低レベル（0）を出力します。

これら4つのメソッドは出力/オープンドレインモードでのみ意味を持ちます。low() / high() は非コア API で、Pico（rp2）では使用可能です。

Pin.toggle()

出力の電位を反転します。0 は 1 に、1 は 0 になります。toggle() は rp2、esp32 などのポートで使用可能です。ポートが対応していない場合は Pin.value(not Pin.value()) で代用します。

from machine import Pin
import time

led = Pin(25, Pin.OUT)   # Pico のボード上の LED は GP25
while True:
    led.toggle()
    time.sleep(1)        # 1秒ごとに反転

Pin.irq(handler=None, trigger=Pin.IRQ_FALLING | Pin.IRQ_RISING)

外部割り込みを設定します。電位が変化するとコールバック関数が自動的に呼び出されます。

• handler：割り込みコールバック関数。Pin 引数を1つ受け取る必要があります。
• trigger：トリガー条件。| で組み合わせられます：

def on_press(pin):
    print("按键被按下")

button = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
button.irq(handler=on_press, trigger=Pin.IRQ_FALLING)

PWM クラス

PWM（パルス幅変調）は高速なスイッチングによって中間の電圧値を模擬します。調光、速度制御、サーボ制御などによく使われます。

machine.PWM(pin, freq=..., duty_u16=...)

指定したピンに PWM 出力を生成します。pin は Pin オブジェクトです。

よく使うメソッド

duty_u16 の上限は 65535 であり、65536 ではないことに注意してください。値 65536 はオーバーフローします。

RP2040 には独立した PWM スライスが 8 組あり、各組に 2 チャンネル、合計 16 路です。同じ組の 2 チャンネルは周波数を共有しなければなりませんが、デューティ比は別々にできます。

例：ブレス LED

from machine import Pin, PWM
import time

led = PWM(Pin(25))
led.freq(1000)      # 1 kHz

duty = 0            # デューティ比のパーセント
step = 1

while True:
    duty += step
    if duty >= 100:
        duty = 100
        step = -1
    elif duty <= 0:
        duty = 0
        step = 1

    # パーセントを 0-65535 に変換。範囲を超えないよう注意
    led.duty_u16(int(duty / 100 * 65535))

    if duty % 5 == 0:
        print(duty)  # グラフ描画用に観察しやすくする

    time.sleep(0.01)  # 約2秒で1往復

例：ボタンで点灯（ソフトウェアデバウンス付き）

from machine import Pin
import time

button = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)   # 押すと 0 が読める
led_board = Pin(25, Pin.OUT)            # ボード上の LED
led_ext = Pin(16, Pin.OUT)              # 外付け LED

while True:
    led_ext.off()
    if button.value() == 0:             # 押された可能性
        time.sleep(0.01)                # 10 ms 待って再確認し、チャタリングを除去
        if button.value() == 0:         # 押下を確認
            led_board.toggle()
            led_ext.on()
            print("The button is pressed.")
            while button.value() == 0:  # 離されるのを待つ
                time.sleep(0.01)

メカニカルなボタンは、押す瞬間と離す瞬間にミリ秒単位の電位のチャタリングが発生し、CPU には複数回の押下として読み取られます。ソフトウェアデバウンスの方法は、押下を検出した後に 10 ms 待ってからもう一度確認するというものです。

ADC クラス

ADC（アナログ-デジタル変換）はアナログ電圧をデジタル値に変換します。

machine.ADC(id)

id には Pin オブジェクトを渡すことも、チャンネル番号を渡すこともできます：

• Pico ではチャンネル 0–3 が GP26–GP29 に対応します（GP29 はボード上で VSYS に接続されています）。
• チャンネル 4 はチップ内蔵の温度センサーで、ADC.CORE_TEMP で表せます。

ADC.read_u16()

変換結果を読み取ります。0–65535 の整数を返し、電圧範囲 0–3.3 V に対応します。

from machine import ADC, Pin

adc = ADC(Pin(26))          # ADC(0) と書くこともできる
value = adc.read_u16()      # 0 - 65535
voltage = value / 65535 * 3.3   # 電圧に換算
print(voltage, "V")

レンジは 0–65535 であることに注意してください。RP2040 の ADC ハードウェア自体は 12 ビット（0–4095）で、MicroPython がそれを線形に 16 ビットへ引き伸ばしているため、末尾の数ビットには実際の精度はありません。

まとめ