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【UIAPduino】普通に使えるっぽいにょ【290円マイコン】

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(MIT) The MIT License

# CH32V003（290円マイコン）で滑らかに動くMatrix型「Text Rain」エフェクト CH32V003（RAMわずか2KB）の超低リソース環境で、**マトリックス風の文字が尾を引いて落ちるエフェクト**を実装しました。 SSD1306（128×64）のI2C OLEDを使い、**画面全体バッファを持たずに**動作しています。 --- ## 主な工夫ポイント 1. **ページ・バッファ方式**による極端なRAM節約 → 通常128×64＝1024バイト必要な画面バッファを **128バイト（1ページ分）** だけに削減 → RAMの半分近くを文字オブジェクトや演出に回せるようになった 2. **擬似階調ディザリング**で尾のフェード表現 二値（白黒）ディスプレイでも、先頭は100%、後ろに行くほど間引いて薄く見せることで 「奥行き感・消えていく雰囲気」を再現 3. **3×5ドットフォント**＋軽量実装 メモリを食わない最小限のフォントで、数字・大文字・記号を表現 --- ## Arduino Uno とのスペック対比（2026年現在） | 項目 | CH32V003 | Arduino Uno (ATmega328P) | 判定 | |------|----------|--------------------------|----------| | コア | 32bit RISC-V (QingKe V2A) | 8bit AVR | CH32V003の方が現代的・高速 | | クロック速度 | 最大48 MHz | 16 MHz | 約3倍高速 | | Flash (プログラム) | 16 KB | 32 KB (うち0.5KBブートローダー) | Unoの方が容量多いがCH32は激安 | | RAM (SRAM) | 2 KB | 2 KB | **同じ**！ここがこのプロジェクトの肝 | | EEPROM | なし（代わりにUser Option Bytes） | 1 KB | Uno有利だが不要なケースも多い | | 価格（単品・量産目安） | 約10〜25円（$0.07〜0.15） | 約500〜800円（$3〜5） | **10〜50倍の価格差** | | アーキテクチャ | RISC-V (オープン) | AVR (独自) | 将来性・コミュニティでRISC-Vが強い | | 開発環境 | Arduino Core対応（WCH公式） | 公式Arduino IDE（超充実） | Unoのエコシステムは圧倒的 | | 低レイヤー制御のしやすさ | 非常に軽量・直感的 | 標準ライブラリ依存になりがち | このText Rainのような最適化に向く | | 消費電力 | 非常に低い（Sleep/Standby対応） | やや高め | バッテリー駆動向き | > **同じ2KB RAMで3倍速・1/30価格**というCH32V003は、制約を逆手に取った「超軽量演出」に向いていると言えます。 --- ## スペック概要（Text Rainプロジェクト） | 項目 | 内容 | |------|------| | MCU | CH32V003 (RISC-V, 48MHz, RAM 2KB) | | ディスプレイ | SSD1306 128×64 I2C OLED | | 同時落下オブジェクト | 最大12本 | | 1本あたりの尾の長さ | 8文字 | | 使用RAM（描画部分） | **128バイト** のみ | | フォント | 3×5ドット（自作配列） | | 文字セット | 0-9, A-Z, +, *, :, スペース | --- ## 実装の肝：ページ・バッファ方式 ``` 通常の書き方（Adafruit_SSD1306など） └─ uint8_t displayBuffer[1024]; ← 約50%のRAMを食う 本実装（CH32V003向け） └─ uint8_t oled_buf[128]; ← 1ページ（8行分）だけ ↓ for(page = 0; page < 8; page++) { memset(oled_buf, 0, 128); // 該当ページに描画したいドットを計算 // I2Cで1ページ分だけ送信 } ``` → **RAM使用量を1/8に圧縮**でき、他の変数やオブジェクトに余裕が生まれた。 --- ## ディザリングによる擬似階調の実装例 ```cpp uint8_t d = (j == 0) ? 4 // 先頭：100% : (j < 3) ? 3 // 2〜3文字目：約50% : (j < 6) ? 2 // 4〜6文字目：約25% : 1; // 最後の方：約6% if (density >= 4) draw = true; else if (density == 3) draw = ((px_abs + py) % 2 == 0); else if (density == 2) draw = (px_abs % 2 == 0 && py % 2 == 0); else draw = (px_abs % 4 == 0 && py % 4 == 0); ``` これで尾が自然に薄れていく視覚効果が生まれます。 --- ## 全部入りコード（uiapTextRain.ino） ```cpp #include <Wire.h> /* --- 設定 --- */ #define OLED_ADDR 0x3C #define OLED_W 128 #define OLED_H 64 #define OLED_PAGES 8 #define MAX_DROPS 12 // 同時に降る雨の数 #define TAIL_LEN 8 // 1つの雨に含まれる文字数 /* --- 構造体・変数 --- */ static uint8_t oled_buf[128]; // 1ページ分のバッファ (128バイト) static uint8_t current_page = 0; struct Drop { int16_t x, y; uint8_t speed; char chars[TAIL_LEN]; }; static struct Drop drops[MAX_DROPS]; const char charset[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ+*:"; /* --- 3x5ドットフォントデータ --- */ static const uint8_t FONT3x5[][5] = { {0b111,0b101,0b101,0b101,0b111}, // 0 {0b010,0b110,0b010,0b010,0b111}, // 1 {0b111,0b001,0b111,0b100,0b111}, // 2 {0b111,0b001,0b111,0b001,0b111}, // 3 {0b101,0b101,0b111,0b001,0b001}, // 4 {0b111,0b100,0b111,0b001,0b111}, // 5 {0b111,0b100,0b111,0b101,0b111}, // 6 {0b111,0b001,0b010,0b010,0b010}, // 7 {0b111,0b101,0b111,0b101,0b111}, // 8 {0b111,0b101,0b111,0b001,0b111}, // 9 {0b010,0b101,0b111,0b101,0b101}, // A {0b110,0b101,0b110,0b101,0b110}, // B {0b111,0b100,0b100,0b100,0b111}, // C {0b110,0b101,0b101,0b101,0b110}, // D {0b111,0b100,0b111,0b100,0b111}, // E {0b111,0b100,0b111,0b100,0b100}, // F {0b111,0b100,0b101,0b101,0b111}, // G {0b101,0b101,0b111,0b101,0b101}, // H {0b111,0b010,0b010,0b010,0b111}, // I {0b001,0b001,0b001,0b101,0b111}, // J {0b101,0b101,0b110,0b101,0b101}, // K {0b100,0b100,0b100,0b100,0b111}, // L {0b101,0b111,0b111,0b101,0b101}, // M {0b101,0b111,0b111,0b111,0b101}, // N {0b111,0b101,0b101,0b101,0b111}, // O {0b111,0b101,0b111,0b100,0b100}, // P {0b111,0b101,0b101,0b111,0b001}, // Q {0b110,0b101,0b110,0b101,0b101}, // R {0b111,0b100,0b111,0b001,0b111}, // S {0b111,0b010,0b010,0b010,0b010}, // T {0b101,0b101,0b101,0b101,0b111}, // U {0b101,0b101,0b101,0b010,0b010}, // V {0b101,0b101,0b111,0b111,0b101}, // W {0b101,0b101,0b010,0b101,0b101}, // X {0b101,0b101,0b010,0b010,0b010}, // Y {0b111,0b001,0b010,0b100,0b111}, // Z {0b010,0b010,0b000,0b010,0b000}, // : {0b101,0b010,0b101,0b000,0b000}, // * {0b010,0b111,0b010,0b000,0b000}, // + {0b000,0b000,0b000,0b000,0b000} // space }; static int8_t _font_idx(char c) { if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0'; if (c >= 'A' && c <= 'Z') return c - 'A' + 10; if (c >= 'a' && c <= 'z') return c - 'a' + 10; if (c == ':') return 36; if (c == '*') return 37; if (c == '+') return 38; return 39; } /* --- OLED 低レイヤ制御 --- */ static void _oled_cmd(uint8_t cmd) { Wire.beginTransmission(OLED_ADDR); Wire.write(0x00); Wire.write(cmd); Wire.endTransmission(); } void oled_init() { Wire.begin(); Wire.setClock(400000); delay(100); const uint8_t init_cmds[] = { 0xAE, 0xD5, 0x80, 0xA8, 0x3F, 0xD3, 0x00, 0x40, 0x8D, 0x14, 0x20, 0x00, 0xA1, 0xC8, 0xDA, 0x12, 0x81, 0xCF, 0xD9, 0xF1, 0xDB, 0x40, 0xA4, 0xA6, 0xAF }; for (uint8_t i = 0; i < sizeof(init_cmds); i++) _oled_cmd(init_cmds[i]); } /* --- 描画ロジック (ディザリング対応) --- */ void oled_char3x5_dim(int16_t x, int16_t y, char c, uint8_t density) { int8_t idx = _font_idx(c); for (uint8_t row = 0; row < 5; row++) { uint8_t rowbits = FONT3x5[idx][row]; int16_t py = y + row; if (py < 0 || py >= OLED_H || (py >> 3) != current_page) continue; for (uint8_t px = 0; px < 3; px++) { if (rowbits & (1 << (2 - px))) { int16_t px_abs = x + px; if (px_abs < 0 || px_abs >= OLED_W) continue; bool draw = false; if (density >= 4) draw = true; // 先頭文字：ディザなし else if (density == 3) draw = ((px_abs + py) % 2 == 0); // 50% else if (density == 2) draw = (px_abs % 2 == 0 && py % 2 == 0); // 25% else draw = (px_abs % 4 == 0 && py % 4 == 0); // 6% if (draw) oled_buf[px_abs] |= (1 << (py & 7)); } } } } void init_drop(uint8_t i) { drops[i].x = random(0, OLED_W - 4); drops[i].y = random(-120, 0); drops[i].speed = random(2, 4); for (uint8_t j = 0; j < TAIL_LEN; j++) drops[i].chars[j] = charset[random(0, sizeof(charset) - 1)]; } void setup() { oled_init(); randomSeed(analogRead(0)); for (uint8_t i = 0; i < MAX_DROPS; i++) init_drop(i); } void loop() { // 文字の落下更新 for (uint8_t i = 0; i < MAX_DROPS; i++) { drops[i].y += drops[i].speed; if (drops[i].y > OLED_H + (TAIL_LEN * 8)) init_drop(i); // 先頭文字をたまに変化させる if (random(0, 100) < 15) drops[i].chars[0] = charset[random(0, sizeof(charset) - 1)]; } // ページごとの描画ループ current_page = 0; do { memset(oled_buf, 0, 128); for (uint8_t i = 0; i < MAX_DROPS; i++) { for (uint8_t j = 0; j < TAIL_LEN; j++) { int16_t char_y = drops[i].y - (j * 7); if (char_y > -6 && char_y < OLED_H) { uint8_t d = (j == 0) ? 4 : (j < 3 ? 3 : (j < 6 ? 2 : 1)); oled_char3x5_dim(drops[i].x, char_y, drops[i].chars[j], d); } } } // I2C転送 _oled_cmd(0xB0 | current_page); _oled_cmd(0x00); _oled_cmd(0x10); Wire.beginTransmission(OLED_ADDR); Wire.write(0x40); for (uint8_t x = 0; x < 128; x++) Wire.write(oled_buf[x]); Wire.endTransmission(); current_page++; } while (current_page < OLED_PAGES); delay(5); } ``` ## 実機 @[x](https://x.com/chrmlinux03/status/2030201173966504169) ## まとめ 書込み方が昔のマイコン... ボタンを押しながら電源投入 -> 1秒待つ -> ボタン離す -> 書込み開始 いつもご清聴ありがとうございます ボタン押しすぎて指が痛い(謎