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概要
上記ブログにて、未使用ピンの調査があったのでESP32でも実験してみました。
環境
- M5StickC(ESP32)
USBケーブル以外未接続のM5StickC(ESP32)を使って、各Pinの状態を変化させた場合の時系列変化を調査しました。時間軸の精度は悪いので、絶対時間ではないので気をつけてください。
M5StickCは使えるPinが5つありますが、GPIO36は入力専用でプルアップできないので除外、GPIO0は外部回路でプルアップされているので除外し、GPIO26、GPIO32、GPIO33の3つのPinで実験しました。
プルアップからデジタル入力に変更
INPUT_PULLUP to INPUT TIME 26 32 33 0 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 3 1 1 1 4 1 1 1 5 1 1 1 6 1 1 1 7 0 1 1 8 0 1 1 9 0 1 1 10 0 1 1 11 0 1 1 12 0 1 1 13 0 1 1 14 0 1 1 15 0 1 1 16 0 1 1 17 0 1 1 18 0 1 1 19 0 1 1 20 0 1 1 21 0 1 1 22 0 1 0 23 0 1 0 24 0 1 0 25 0 1 0 26 0 1 0 27 0 1 0 28 0 1 0 29 0 1 0 30 0 1 0 31 0 1 0 32 0 1 0 33 0 1 0 34 0 1 0 35 0 1 0 36 0 1 0 37 0 1 0 38 0 1 0 39 0 1 0 40 0 1 0 41 0 1 0 42 0 1 0 43 0 1 0 44 0 1 0 45 0 1 0 46 0 1 0 47 0 1 0 48 0 1 0 49 0 1 0 50 0 1 0 51 0 1 0 52 0 1 0 53 0 1 0 54 0 1 0 55 0 1 0 56 0 1 0 57 0 1 0 58 0 1 0 59 0 1 0 60 0 1 0 61 0 1 0 62 0 1 0 63 0 1 0 64 0 1 0 65 0 1 0 66 0 1 0 67 0 1 0 68 0 1 0 69 0 1 0 70 0 1 0 71 0 1 0 72 0 1 0 73 0 1 0 74 0 1 0 75 0 1 0 76 0 1 0 77 0 1 0 78 0 1 0 79 0 1 0 80 0 1 0 81 0 1 0 82 0 1 0 83 0 1 0 84 0 1 0 85 0 1 0 86 0 1 0 87 0 1 0 88 0 1 0 89 0 0 0 90 0 0 0 91 0 0 0 92 0 0 0 93 0 0 0 94 0 0 0 95 0 0 0 96 0 0 0 97 0 0 0 98 0 0 0 99 0 0 0
一番左が経過時間で、左からGPIO26、GPIO32、GPIO33のデータが並んでいます。ざっくりいうと、未接続のPinをプルアップしてからINPUTに変更すると、プルアップしたときの電荷がPinに残っています。時間経過により徐々に減っていきますが、減っていくペースはPinによって違います。
この場合GPIO32は80ミリ秒程度、電荷が残っていました。他のM5StickCで試したところ、そっちはGPIO33の方が長く残っていました。端末によって特性は違うようです。ただしGPIO26はどっちの端末でもすぐに落ち着きましたので、全体的な傾向はあるようでした。
プルアップしてからアナログ入力
INPUT_PULLUP to ANALOG TIME 26 32 33 0 2015 4083 3983 1 144 3687 3311 2 116 3375 2925 3 80 3141 2663 4 96 2939 2455 5 128 2787 2279 6 98 2650 2123 7 111 2519 1966 8 96 2401 1825 9 80 2295 1696 10 92 2191 1580 11 96 2097 1461 12 64 1991 1305 13 0 1894 1180 14 76 1806 1074 15 82 1722 976 16 136 1645 890 17 138 1577 812 18 128 1499 732 19 154 1422 667 20 128 1360 602 21 128 1296 549 22 134 1240 496 23 0 1169 420 24 10 1104 340 25 76 1056 312 26 101 1008 288 27 136 965 272 28 108 921 256 29 176 884 240 30 122 838 228 31 132 800 216 32 128 758 208 33 82 720 196 34 0 676 176 35 37 642 144 36 80 611 144 37 122 592 148 38 138 568 153 39 113 544 160 40 152 528 160 41 116 496 162 42 149 480 164 43 144 462 168 44 0 432 153 45 34 412 144 46 38 396 128 47 96 384 130 48 128 384 144 49 94 368 144
デジタルよりアナログの方が数値はわかりやすいです。プルアップされている状態は4095なので、そこから徐々に電荷が減っていきます。2048前後でLOWかHIGHの判定をしていますので、デジタル入力よりアナログ入力の方が電荷の減りは大きいようです。
徐々に電荷は下がっていきますが、GPIO32とGPIO33は0にはならず数百で止まっているのがわかります。ただGPIO26は定期的に0に落ちているので、やっぱり動きがちょっと違う気がします。
LOWからアナログ入力
LOW to ANALOG TIME 26 32 33 0 0 0 0 1 114 0 0 2 106 0 0 3 81 0 0 4 64 0 32 5 89 16 50 6 92 32 72 7 89 56 84 8 0 64 92 9 0 69 96 10 48 80 104 11 37 84 112 12 35 112 114 13 98 128 128 14 117 148 142 15 76 168 146 16 144 182 160 17 117 193 160 18 128 208 164 19 160 209 172 20 43 210 160
今回は逆にLOWからアナログ入力に変更しました。最初は0ですが、徐々に電荷が溜まっているようです。
検証コード
uint8_t pinList[] = {26, 32, 33};
void printPin(int time) {
Serial.printf("%4d ", time);
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
Serial.printf("%4d ", digitalRead(pinList[i]));
}
Serial.println();
}
void printAPin(int time) {
Serial.printf("%4d ", time);
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
Serial.printf("%4d ", analogRead(pinList[i]));
}
Serial.println();
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(100);
Serial.println("Test Start\n");
Serial.println("INPUT_PULLUP to INPUT");
Serial.print("TIME ");
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
Serial.printf("%4d ", pinList[i]);
}
Serial.println();
// All pin pullup
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], INPUT_PULLUP);
}
// wait
delay(1000);
// All pin input
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], INPUT);
}
// print
for (int i = 0; i < 100; i++) {
printPin(i);
delay(1);
}
Serial.println("INPUT_PULLUP to ANALOG");
Serial.print("TIME ");
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
Serial.printf("%4d ", pinList[i]);
}
Serial.println();
// All pin pullup
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], INPUT_PULLUP);
}
// wait
delay(1000);
// All pin input
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], ANALOG);
}
// print
for (int i = 0; i < 100; i++) {
printAPin(i);
delay(1);
}
Serial.println("LOW to INPUT");
Serial.print("TIME ");
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
Serial.printf("%4d ", pinList[i]);
}
Serial.println();
// All pin low
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], OUTPUT);
digitalWrite(pinList[i], LOW);
}
// wait
delay(1000);
// All pin input
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], INPUT);
}
// print
for (int i = 0; i < 100; i++) {
printPin(i);
delay(1);
}
Serial.println("LOW to ANALOG");
Serial.print("TIME ");
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
Serial.printf("%4d ", pinList[i]);
}
Serial.println();
// All pin low
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], OUTPUT);
digitalWrite(pinList[i], LOW);
}
// wait
delay(1000);
// All pin input
for (int i = 0; i < sizeof(pinList); i++) {
pinMode(pinList[i], ANALOG);
}
// print
for (int i = 0; i < 100; i++) {
printAPin(i);
delay(1);
}
}
void loop() {
}
まとめ
ESP32はArduino UNOなどと違い、Pinの用途が固定されておらず、GPIOマトリクスで複数の用途に利用することができます。そのため、マトリクス部分から多少電荷が移動してきたり、インプット行為により電荷を奪ったりしているようです。
組み込みで使う場合で、自分で基板設計するのであれば未使用PinはGNDに落とす方が安全かもしれませんんが、個人ユースで開発ボード使うんだったら未使用Pinはフローティングでもいいかな。。。
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