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D2Cコンテスト 2013 参加者トレーニング用資料です。 株式会社デバイスドライバーズでは、協賛するD2Cコンテスト 2013 参加者向けに、Visual Studio / C# で簡単に制御できるセンサー・マイコンボード を安価で提供しています。この資料は課題のWindows Embedded Compactと.NET Gadgeteerを組み合わせてセンサーシステムを構築するためのヒントを提供します。
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株式会社デバイスドライバーズ 日高亜友
D2Cコンテスト 2013 参加者トレーニング
2013/8/31 1
- Visual Studio / C# で簡単に制御できるセンサー・マイコンボード -
Device Drivers, Ltd. D2Cコンテスト参加者トレーニング 2013/8/31 2
.NET Gadgeteer とは?◦ ハードウェア
◦ ソフトウェア
◦ 利用目的
.NET Gadgeteer の使いこなし◦ Hostとの接続方法
◦ 電源供給
◦ 注意点
動作事例
サポート情報
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Microsoftリサーチが開発している.NET Micro Framework ベース組み込みシステム統合開発環境とそれを構成するモジュール製品群
MMU無しマイコン上でVisual Studioで開発した.NETアセンブリ(中間コード)をインタプリタ実行
Visual Studio のGUI操作により自動的に
モジュールの初期化コードとクラスライブラリが追加
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具体的には次のもの◦ ハードウェア
専用メインボード、専用モジュール群、開発環境としての Windows PC
◦ ソフトウェア
ROM化されたOS、組み込み用各種ドライバとライブラリ、Visual Studio用Plug In(ライブラリとGUIツール、シミュレータ)
新規モジュール開発やカスタマイズ可能◦ オープンソース
Device Drivers, Ltd. D2Cコンテスト参加者トレーニング 2013/8/31
C#/VB言語レベルでライブラリと豊富なミドルウェアを提供◦ プロトコル、グラフィック◦ ファイルシステム◦ サービス、マルチスレッド
12種以上のCPUボードと80種以上のセンサー, コントローラ, ネットワークアダプタ,コネクティビティ,ストレージデバイス, 表示デバイス等のモジュール を提供
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年譜◦ 2001 V 1.0
SPOT Watch / MSN Direct Service販売&運用開始(US Microsoftリサーチの研究成果)
◦ 2006 V2.0Windows SideShow Device for Windows Vista
◦ 2008 V3.0◦ 2009 V4.0 for Open Source◦ 2010 V4.1 for Big Endian◦ 2010 MSN Direct Service終了◦ 2011 V4.2 with VB◦ 2011 .NET Gadgeteer 公開◦ 2012 V4.3 for VS2012
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元々Microsoft が提供していた コミュニティ開発ベースのオープンソース小規模組込みシステム用実行環境ARM7 72MHz / 512KB ROM / 96KB RAM 程度で動作
少ないリソースで .NET マネージド・コードを中間コードインタプリタ (CLR) で実行をサポートする環境
多様なIOとサービスをサポートするドライバやプロトコル、ミドルウェアを最初から備える
Visual Studio + SDKの無償統合開発環境によりVisual Basic / C#で 組み込みアプリケーション開発可能
Windows 開発と互換性がある強力な言語仕様
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アプリケーション開発環境◦ Visual Studio 2010 または2012
無償のExpress版も対応可能 (DreamSparkも可)
◦ .NET Micro Framework 4.2 QFE1または 4.3
◦ GHI Software Package v4.2
アーキテクチャ◦ 豊富なクラスライブラリと強力なC#言語により最少10行程度でセンサー制御が可能
.NET Micoro Framework
OS / Driver
CLR Interpreter
Application / Lib.
.NET Gadgeteer
Gadgeteer アプリケーション
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メインボードとモジュール
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Sensor
モジュール
Storage
モジュールControl
モジュール
Visual
モジュールInterface
モジュール
mainboard
メインボード(ARM マイコン)
Power
モジュール
USB Aコネクタ電源供給+デバッグ(デプロイ)
Device Drivers, Ltd. D2Cコンテスト参加者トレーニング
センサー
◦ 温度湿度、大気圧、人感、加速度、照度、反射、距離、ジャイロ、コンパス、GPS、電流、ガス、水分、パルス等
入出力◦ ボタン、タッチ、ボリューム、ジョイスティック、LED、LCD
制御◦ リレー、パルス、モーター制御、ステッパー
インターフェース◦ USB、RS232、RS485、CAN、OneWire、XBee
その他◦ カメラ、ストレージ、オーディオ、ワイヤレス
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センサーシステム◦ 各種センサー類を接続・制御してHost (Armadillo-440)に接続するためのセンサーサーバー・システム
◦ 25種類以上のセンサーや入力デバイスを利用可能
アクチュエーター・システム◦ アクチュエーター:入力された信号を物理的動作に変換
例:モーター制御、パルス制御、リレー等
LEDや各種ディスプレイデバイスも一種のアクチュエーター
◦ 25種類以上のコントローラや表示デバイスを利用可能
勿論、利用しなくてもOK
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シリアル (RS232C)◦ WEC 7 開発キットでは未サポート
USB (Host/Target)◦ 一部のメインボードでのみサポート
◦ USB Host 接続はWEC 7 開発キットでは未サポート
◦ USB Targetは通常 Debug で利用
WiFi / Bluetooth◦ 電波法の問題
Ethernet LAN (TCP/IP)◦ 開発 Host (Armadillo-440 + WEC7) で標準サポート
◦ アクセスポイントや変換アダプタを介して無線接続可能
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REST インターフェースの採用
上記両方の接続をサポート◦ 双方の接続プログラムを自前で開発する必要がある
Armadillo-440
Gadgeteer
HttpServerHttpClientWeb Request (GET / PUT)
Web Response
Armadillo-440
Gadgeteer
HttpClientHttpServerWeb Request (GET / PUT)
Web Response
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Web サーバー・コーディングの事例◦ C# Socketライブラリ
低レベル (Bind, Listen, Accept, Connect, Send, Receive)
最少100行程度
◦ NETMF http ライブラリ
Web/ http 制御に特化したインターフェース
最少50行程度
◦ Gadgeteer.WebServer ライブラリ
単純化をさらにすすめたインターフェース
最少10行程度
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USB miniB◦ DC5V
◦ デバッグ、デプロイ、インターフェースと兼用
◦ 大容量電力向けには利用できない
ACアダプタ◦ AC100V/DC12V (DC7V-30V)
バッテリー◦ 単三乾電池4本
USB Client SP Module
USB Client DP Module
UC Battery 4xAA Module
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ファームウェア(OS) の更新◦ 必ずFlash ROM上のファームウェア(OS)を最新版に更新
文字列処理◦ 日本語処理は全くできない(UTF8として処理)◦ 文字列操作関数はあるが書式変換機能が乏しい
ネットワーク◦ MACアドレスも含めたネットワーク設定はGHI 製ツール「FEZ_Config」 を使用して設定する
◦ 一部メインボードではネットワーク機能を内蔵した専用ファームウェア(OS)を使用する必要がある
情報・ドキュメント◦ ライブラリAPI等、多くの情報が英語だけで公開
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アプリケーション事例◦ センサー(温度、湿度、大気圧、ボリューム制御)
◦ Web Server / Web Client
Visual Studioを使ったプロジェクト作成
Visual Studioを使ったデプロイとデバッグ
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日本語販売&サポートページ http://tinyclr.jp/
D2Cコンテスト用上場公開&資料配布 http://tinyclr.jp/d2c
特別割引販売 http://tinyclr.jp/13
開発・製造元 https://www.ghielectronics.com/
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.NET Gadgeteer とは?◦ ハードウェア
◦ ソフトウェア
◦ 利用目的
.NET Gadgeteer の使いこなし◦ Hostとの接続方法
◦ 電源供給
◦ 注意点
動作事例
サポート情報
お問い合わせ株式会社デバイスドライバーズ[email protected]
問い合わせはメールで、必ず「D2Cコンテストに参加する」と伝えて下さい。