組み込みやろうぜ！ソフト屋さん向けの組み込み電子工作講座 (情報科学若手の会2013 #wakate2013 )

組み込みやろうぜ！ソフト屋さん向けの電子工作講座

北海道大学大学院情報科学研究科複合情報学専攻調和系工学研究室

博士課程３年辻順平

情報科学若手の会2013

自己紹介

辻順平（北大DC3） Twitter: @tsujimotter Facebook: junpeitsuji Github: junpeitsuji


ZigBeeを用いた屋内測位システム

サーバ側でRSSIを収集し測位計算することで端末を持つ利用者・従業員の位置や移動軌跡を収集できる仕組み

イベント参加者の動態分析[中村ほか,2006] 位置に注目した非日常状態検出[青木ほか,2004] 医療スタッフの動態分析[納谷ほか，2005]

応用

Ethernet

ZigBee （電波強度:RSSI）

計測

作っているもの (研究)

作っているもの (趣味)


フィジカルコンピューティング勉強会


下記のいずれかに当てはまる人

・ハードウェアが嫌い・ハードウェアに苦手意識がある・ハードウェアに興味がない

情報処理若手の会2013

なぜ嫌い？なぜ苦手？なぜ興味がない？

• 難しそう

• 爆発しそう

• 習ったことがない

• 触ったことない

• 始め方がわからない

• 値段が高い

• 購入が面倒

• 何ができるのかわからない

• 自分には必要ない

• かっこ悪い

• オタクっぽい

• マニアックそう


電子工作に触る前の自分

• 難しそう

• 爆発しそう

• 習ったことがない

• 触ったことない

• 始め方がわからない

• 値段が高い

• 購入が面倒

• 何ができるのかわからない

• 自分には必要ない

• かっこ悪い

• オタクっぽい

• マニアックそう


本日伝えたいこと

• ソフトウェア系こそマイコン

• マイコン怖くないよ

• マイコン楽しいよ


今日話すマイコンボード

Arduino (アルドゥイーノ) 情報科学若手の会2013


アナログポート（センサー入力）

デジタル入出力（LED, モーターなど）


いろいろな Arduino


いろいろな Arduino

Arduino UNO R3



※今日は話しません


距離を測りたい

マイコンボードはインターフェース


距離を測りたい

マイコンボードはインターフェース

頭の中のアイデア（妄想）を現実世界に落とし込むためのインターフェースマイコンボード


にて公開中!! バックブレーダー検索

高性能AIによる完全自律走行サテライトシステムによるマシントラッキングパワーブースター機能測距センサを用いた障害物回避

夢のマシン「バックブレーダー」実現！







Arduino を勉強する環境

Arduino をはじめよう



Prototyping Lab



ドットインストール



Arduino 日本語リファレンス



建築発明工作ゼミ 2008



SWITCH SCIECE, 秋月電子



123D Circuit.io: http://123d.circuits.io


http://123d.circuits.io/

Arduino のインストール (Windows 7 の場合)


Arduino の起動


Arduino を使う


LEDを光らせる

GND Digital 13


LEDを光らせる

GND Digital 13

void setup() { pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); delay(1000); digitalWrite(13, LOW); delay(1000); }


センサーのデータを取得する

A0 5V

GND

V0 Vcc

GND


センサーのデータを取得する

A0 5V

GND

V0 Vcc

GND

void setup() { } void loop() { // 0 - 1023 の間でセンサー値を取得 int value = analogRead(A0); // 距離 [cm] に変換 int range = ((6787 / (voltage - 3)) - 4); }


いろいろなセンサー

etc.


DCモーターを動かす

Digital 9

GND

＋

－



Digital 9

GND

＋

－

電流が足りない!! 情報科学若手の会2013


Digital 9

GND

＋

－

OUT1

OUT2

IN1

IN2

モータードライバ回路

Vin

GND

GND

5V



＋

－

外部電源が必要な場合も

Digital 9

GND

OUT1

OUT2

IN1

IN2


Vin

GND

GND

5V

GND

Vs



Digital 9

GND

＋

－

OUT1

OUT2

IN1

IN2


Vin

GND

GND

5V

const int outputPin = 9; void setup(){ pinMode(outputPin,OUTPUT); } void loop(){ int rotation = 255; // 回転速度を 0 - 255 で指定 analogWrite(outputPin, rotation); delay(100); }



モータードライバ: TA7291P



Ardumoto (Arduino専用モータードライバシールド)

Arduino

スタック



＋

－

＋

－


戦車ロボット

赤外線測距モジュール (×2)

Ardumoto モータードライバ

Arduino UNO

TAMIYA 楽しい工作シリーズ No.108

タンク工作基本セット


ユニバーサルプレート


ダブルギヤボックス左右独立4速タイプ


Arduino Robot







Arduino 単体でも遊べるけれど


Arduino を PC につなげると可能性は無限大に


シリアル通信

PC-マイコン間のテキスト通信

ボーレート (baud rate)

コムポート (COM port)

シリアル通信

通信端末の識別子 (COM10 など)

通信速度 (9600 bps など)





シリアル通信



シリアル通信のライブラリ

C++ (openFrameworks)

Java

Processing

Ruby

JavaScript (node.js)

ofSerial

RXTX library

processing.serial.*

ruby-serialport

node-serialport





シリアル通信



Arduino側のシリアル通信

int incomingByte = 0; int outgoingByte = 0; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { if( Serial.available() > 0 ){ incomingByte = Serial.read(); outgoingByte = incomingByte+1; Serial.println((char)outgoingByte); } }

シリアル通信で受信した文字のアスキーコードを ”＋１” して返す Arduino スケッチ


Processing ×

Arduino 情報科学若手の会2013

Processing と Arduino の連携

import processing.serial.*; Serial arduino; void setup() { size(400, 400); frameRate(10); if( Serial.list().length > 0 ) { arduino = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600); arduino.bufferUntil('¥n'); } else { arduino = null; } }


Processing と Arduino の連携

void draw() {

if( arduino != null ){ int x = 100; // arduino にデータを書き込む arduino.write(value); } } void serialEvent(Serial arduino){ // arduino からのデータを読み込む int x = arduino.read(); }


Cloud Computing

× Arduino


Twitter Streaming API との連携

Timelineの風 • Twitter4j の Twitter Streaming API を使って、「Twitter」を含むツイートの数を取得。 • ツイート数とモーターの回転数を連動。


OpenFrameworks ×


ofSerial を使ったArduinoからのデータ取得

#pragma once #include "ofMain.h" class testApp : public ofBaseApp{ public: void setup(); void update(); void draw(); ... private: ofSerial serial; // シリアル通信のオブジェクト };



void testApp::update(){ // check for data if ( serial.available() > 0 ) { // 1 byte の文字を取得 char byte = serial.readByte(); printf("%c¥n", byte); } }

void testApp::setup(){ // シリアル通信の設定 serial.listDevices(); serial.setup("COM10", 9600); }

※シリアル通信のReadLineの方法： SURERS KUMAR / SENDING STRINGS FROM ARDUINO TO OPENFRAMEWORKS,

http://sureskumar.wordpress.com/2012/12/17/sending-strings-from-arduino-to-openframeworks/














赤外線測距センサーを使ったターゲッティング


Open CV ×




OpenCV の画像トラッキング＋Arduinoロボット


OpenCV の画像トラッキング＋Arduinoロボット

C++ アプリケーション

Arduino uno

3D描画モジュール

(Ogre)

画像解析モジュール (OpenCV)

ミニ四駆操作用 XBee通信モジュール (Boost)

Web Camera

管理操作用のみ

完全自律制御


×


node-serialport モジュールを使ったシリアル通信

var serialport = require('serialport'); var portName = 'COM9'; // Windows 環境 var sp = new serialport.SerialPort(portName, { baudRate: 115200, dataBits: 8, parity: 'none', stopBits: 1, flowControl: false, parser: serialport.parsers.readline("¥n") });


node-serialport モジュールを使ったシリアル通信

// data from Serial port sp.on('data', function(input) { var buffer = new Buffer(input, 'utf8'); console.log(buffer); }); sp.on('close', function(err) { }); sp.on('open', function(err) { });


LEAP MOTION ×


念力スカートめくり機／Leap Motion + node.js + Arduinoでサーボモーター駆動 http://b.denkizakana.com/2013/08/leap-motion-nodejs-arduino.html


http://b.denkizakana.com/2013/08/leap-motion-nodejs-arduino.html

LEAP MOTION と Arduino ロボットの連携

デモ

https://github.com/junpeitsuji/leap_arduino Github: 情報科学若手の会2013

https://github.com/junpeitsuji/leap_arduino


WebSocket シリアル通信


node -serialport

Socket.IO socket.io.js


Socket.IO

WebSocket シリアル通信






夢のマシン「バックブレーダー」実現！


まとめ

一緒に組み込みやろうぜ！

ソフト屋さんのみなさん

（組み込みでモテよう）

辻順平（北大DC3） Twitter: @tsujimotter Facebook: junpeitsuji Github: junpeitsuji


Self Improvement

組み込みやろうぜ！ソフト屋さん向けの組み込み電子工作講座 (情報科学若手の会2013 #wakate2013 )