Makoto Hirahara

第10回 無線通信

6.19 2015

DIY ELECTRONICSデザイン言語ワークショップ(電子工作)

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今日の内容

• XBee

• Wifiシールド

• Konashi

WIRELESS

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無線規格の比較

Wi-Fi Bluetooth 802.15.4/ZigBee

IEEE規格 802.11a/b/g/n 802.15.1 802.15.4

周波数帯 2.4GHz/5GHz 2.4GHz 866MHz/915MHz/2.4GHz

通信距離 　最大100m程度 最大100m程度 100以上

通信速度 最大300Mbps 最大3Mbps 最大250kbps

接続ノード数 32 7 65535

主な用途 無線LAN モバイル機器 セキュリティ機器

XBee

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XBee(ジグビー)とは

短距離無線通信規格ZigBee（ジグビー）に基づいて通信を行ってくれるモジュー

ル。

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シリーズ

Series1(802.15.4)

ZigBeeを簡略化した独自プロトコルを使用している。設定が簡略化されている

ので、1対1の通信をするだけの場合はこちらの方が適している。

Series2(ZigBee)

ZigBeeプロトコルで通信を行う。1対1だけでなく、1対複数やメッシュ接続が

可能。設定が複雑。

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その他のバリエーション

RegularとPro

Series1とSeries2それぞれにRegularとProの2種類がある。Proの方が通信距

離が長く、価格が高い。

アンテナの種類

Wireアンテナタイプ、PCBアンテナタイプ、チップアンテナ、ＲＰＳＭＡなど。

電波の指向性の違い。Wireアンテナは全方位均等、PCBとチップアンテナは後

方に届きにくい型。RPSMAは別のアンテナに接続できる。

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Arduino UNOとPCをXBeeで繋ぐ

XBeeシールド USBインターフェースボード

2.4GHz

XBeeモジュール

PC

USB

ArduinoUNO

XBeeモジュール

無線である事を意識せずに、

シリアル通信できる。

XBeeシールド

ArduinoUNO

XBeeモジュール

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Arduino UNO同士をXBeeで繋ぐ

XBeeシールド

2.4GHz

ArduinoUNO

XBeeモジュール

無線である事を意識せずに、

シリアル通信できる。

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ArduinoFio

Arduino Fio

XBeeモジュール

USBインターフェースボード

XBeeモジュール

PC

USB

XBeeソケット,リチウムイオン電池コネクタ、

充電ICを搭載したXBeeの使用に特化したArduino。

2.4GHz

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最小限の構成

XBeeZBモジュール（PCBアンテナタイプ）2台

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06195/

XBee USBインターフェースボードキットhttp://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06188/

Arduino用XBeeシールドhttp://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-07030/

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作業手順

1. USBインターフェースキットの組み立て

2. XBeeの準備

3. XBee設定ソフトの準備

4. Arduino側で使うXBeeの設定

5. PC側で使うXBeeの設定

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USBインターフェースキットの組み立て

ピン、DCプラグソケットを基板にハンダ付けする。

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XBeeの準備

設定のためにXBee裏側に印字され

ている個体情報が必要となる。シー

ルなどに書き写し、表に貼っておく

と便利。

Arduino側 PC側

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XBee設定ソフトの準備

設定ソフトXCTU をメーカーのサイトからダウンロード

http://www.digi.com/support/productdetail?pid=3352

自分の環境にあった

ものをダウンロード

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Arduino側で使うXBeeの設定

USBインターフェース基板にArduino側

のXBeeを取り付ける。アンテナが外側

になるよう向きに注意。

USBでPCと接続する。

アンテナ

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Arduino側で使うXBeeの設定

先ほどダウンロードしたXCTUをイ

ンストールして起動。

USBでつないだXBeeを認識するた

めに、虫眼鏡アイコンをクリック。

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Arduino側で使うXBeeの設定

接続しているUSBにチェックを入れ、

Nextボタンをクリック。

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Arduino側で使うXBeeの設定

検索対象を絞る画面。

すべての項目にチェックを入れると非

常に時間がかかる。通常は標準の状態

でよい。

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Arduino側で使うXBeeの設定

しばらく待ち、見つかったデバイスに

チェックを入れてAdd select devices

をクリック。

検索中

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Arduino側で使うXBeeの設定

デバイスが左側に追加され、

クリックすると右側に現在の

設定が表示される。

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Arduino側で使うXBeeの設定

ICのアイコンをクリックすると、

ファームウェアを書き換えるウィンド

ウが開く。

• XB24-ZB

• ZigBee Router AT

• ****(Newest)

を選択しUpdate。

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Arduino側で使うXBeeの設定

通信モードについて

1対1のXBee間の通信を行う「ATモード」と1対複数の通信を行うことができ

る「APIモード」がある。今回は「ATモード」で設定を行う。

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Arduino側で使うXBeeの設定

PAN ID設定

PAN IDは、XBeeが互いに通信

するグループ名のようなもの。

後で設定するPC側のXBeeにも

同じ値を使う。

好きな数字を16進数で入力。

ここでは1234（10進数では

4660）。

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Arduino側で使うXBeeの設定

DH、DLの設定

通信する相手の個体番号を入力。

先ほど控えたPC側XBeeの番号

PC側XBee

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Arduino側で使うXBeeの設定

BD

シリアル通信の速度(BaudRate)を

Firmataと合わせて57600に設定する。

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Arduino側で使うXBeeの設定

設定の書き込み

鉛筆アイコンをクリックする

と設定を書き込む。

完了したら、XBeeをUSBイ

ンターフェース基板から取り

外す。硬いのでピンの足が曲

がらないように注意。

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Arduino側で使うXBeeの設定

XBeeをシールドに載せ、Arduino Unoに取り付ける。

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PC側で使うXBeeの設定

PC側のXBeeをUSBインター

フェース基板に取り付ける。

虫眼鏡アイコンからデバイス

を探し、接続する。

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PC側で使うXBeeの設定

ファームウェアを書き換える。

先ほどは「ZigBee Rooter AT」

だったが、今回は親機なので

「ZigBee Coordinator AT」を

選択。

• XB24-ZB

• ZigBee Coordinator AT

• ****(Newest)

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PC側で使うXBeeの設定

Arduino側と同じように設定して、最後に鉛

筆アイコンを押して、XBeeに書き込む。

PAN IDの設定

Arduino側と同じ数字を使う。

DH、DLの設定

Arduino側XBeeの番号を入力。

BDの設定

シリアル通信の速度57600に設定する。

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接続テスト

シールドのスイッチが「USB」になっ

ていることを確認。

Arduinoのメニュー[ファイル]-[スケッ

チの例]-[Firmata]-[StandardFirmata]

をArduinoUNOに書き込む。

書き込み終わったら、スイッチを

「XBEE」にする。

通信モードと書き込みモードを

切り替えるスイッチ

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接続テスト

Processing のメニュー[ファイル]-

[Examples]-[Contributed Libraries]-

[Arduino(Firmata)]-[arduino_input]を

実行。

Arduinoライブラリを導入していない場

合は、第6回授業資料を参考に。

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接続テスト

左端のボタンをクリックすると、ArduinoUnoの基板上のLEDが点灯する。

WIFI SHIELD

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Wifi Shield

CC3000 WiFi シールド(sparkfun)

https://www.switch-science.com/catalog/1694/

Arduino WiFi Shield(Arduino)

http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoWiFiShield

HUZZAH CC3000 WiFi Shield(Adafruit)

http://www.adafruit.com/product/1491 CC3000 WiFi シールド

ピンソケット4つ(別売)を基板にハンダ付けし、Arduinoに載せる。

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組み立て

裏 表

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ライブラリのインストール

下記からライブラリをダウンロード。

http://github.com/sparkfun/SFE_CC3000_Library/archive/master.zip

SFE_CC3000_Library

SFE_CC3000_Library-master

Documents/Arduino/libraries/ に移動。解凍して、フォルダ名を変更。

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ボードの確認

Arduinoを再起動。Arduinoメニューの[ファイル]-[スケッチの例]-

[SFE_CC3000_Library]-[BoardTest] を書き込む。

シリアルモニタを開き、ボーレートを115200に設定。

ファームウエアのバージョン、MACアドレスが表示されれば正常に動作してい

る。

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環境データを集めるデモ

data.sparkfun.com

ArduinoUno

WifiShield

CdS TempSensor

html

Google Charts

ブラウザ

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data.sparkfun.com

sparkfunが運営するオンラインデータストレージサービス。

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data.sparkfun.com

タイトル、説明文などを入力。

Fieldsには、収集するデータ名を入力。

今回は、明るさ(light)、音量(sound)、

温度(temprature)の3つを登録。

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data.sparkfun.com

登録完了すると、ストレージのキーが発行される。

Public URL：ブラウザで見るURL

Public Key：データを投稿する時に使用

Private Key：設定の変更などで使用

Delete Key：ストレージを削除する時に使用

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サンプルスケッチ

char ap_ssid[] = "SSID"; // SSID of network

char ap_password[] = "Password"; // Password of network

unsigned int ap_security = WLAN_SEC_WPA; // Security of network

授業資料のObservation.inoを開く。

オレンジの箇所にそれぞれの環境にwifiの名前、パスワード、セキュリティの

種類を設定。

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サンプルスケッチ

オレンジの箇所に発行されたキーを入力。

const String publicKey = "Public Key";

const String privateKey = "Private Key";

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サンプル回路

5VA0

A1

A2

GND

ArduinoUnoにスタックした

Wifi Shieldのピンに接続する

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サンプル回路

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データの蓄積

Public URLのアドレスをブラウザで開

くと、センサーから入力された値とタ

イムスタンプが確認できる。

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Google Charts

Google Chartsを利用し、データをグ

ラフにする。

下記のサイトを参考

http://phant.io/graphing/google/2014/07/07/

graphing-data/

作成したhmltファイルをサーバーに

アップする。

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グラフ表示

http://makotohirahara.main.jp/data/150618_observation/index.html

BLUETOOTH

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konashi

ラピッドプロトタイピングを目的として、スマートフォンと連動させることを

前提に設計されたマイコンボード。国内で使用できるBLE(Bluetooth Low

Energy)モジュールを搭載し、簡単にスマートフォンと繋ぐことができる。

http://konashi.ux-xu.com/

TOUR

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秋葉原電子部品屋ツアー

秋葉原の主要な電子部品店、工具店な

どを回ります。参加は任意です。

日時：6/19(土)　13:00 - 15:00

場所：JR秋葉原駅電気街口を出て右側の広場。

参加希望者はfacebookで連絡ください。

イベントページに招待します。