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0. mraa intro

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Takanobu INAFUKU edited this page Jan 20, 2016 · 6 revisions
  1. libmraaと内容の簡単な説明
  2. とりあえず使ってみる(デジタル出力/Blink)
    1. とりあえずLチカ
    2. libmraaのアップデート
    3. APIドキュメントなど
  3. デジタル入力
  4. アナログ入力
  5. 割り込み処理
  6. 簡単なGUIを作ってみる

libmraaと内容の簡単な説明

libmraaはIntelが中心となって開発を行なっているオープンソースのGNU/Linux向けライブリです。

ライブラリはC/C++で書かれていますが、C/C++以外にも、バインディングが提供されているJavaScript/Python/(Java)などで書かれたアプリケーションから利用することで、開発ボードなどハードウェアのIO操作を行うことができます。

libmraaから扱えるデジタル・アナログ入出力や、I2C/SPI通信などの機能をIntel Edison上で実際に動かし、それらを使って簡単なアプリケーションを作ってみます。

なお、以降のサンプルプログラム等は基本的にIntel Edison + Intel Arduino board上での動作を前提としますが、現状サポートされているハードウェアはIntel製である EdisonやGalileo以外にもRaspberry PiやBeagleBone Blackなどがあり、IOピンのマッピングは内部的に行われるので、異なるプラットフォームで共通のソースコードが利用できます。

本セクションではlibmraaを使ったごく基本的なGPIOの操作を行うプログラムをPythonとJavaScript(Node.js)それぞれで実装し、実際にEdison内で動かしてみます。

本セクションで使うもの

parts_jpg

とりあえず使ってみる（デジタル出力/Blink）

とりあえずLチカ

Intel Edisonは最新版のファームウェアにアップデートしておきます。

本家githubのREADMEに_opkg_の追加作業が書いてありますが、最新版のファームウェアで単にlibmraaを使うだけであればこの作業は不要です。

[opkg]

多くのLinuxディストリビューションではパッケージ管理システムを利用してOS内で利用されるライブラリの依存関係などを管理し、アプリケーションの導入や開発を行いやすくしています。

opkgはEdisonのデフォルトOSイメージのベースとなっているYocto Projectによって開発・提供されている軽量なパッケージ管理システムです。

Edison上でアプリケーションを利用したり、開発を行ったりする上で必要なライブラリ群をopkgコマンドを利用してインストールし、管理することができます。

何もしない状態だとv0.5.2のlibmraaがインストールされているようです(2015年11月現在、edison-iotdk-image-280915.zipにアップデートしただけの状態)。

wifiなどの設定をし、Edisonがインターネットに接続された状態にします。sshやscreenなどでEdisonにログインし、下記のコマンドを実行します。

curl https://raw.githubusercontent.com/inafact/make-it-with-mraa/master/0_mraa_intro/0_Blink-IO.py | python

または

curl https://raw.githubusercontent.com/intel-iot-devkit/mraa/master/examples/javascript/Blink-IO.js | node

Arduinoボード上にあるLEDが点滅したでしょうか？

最初のコマンドはPythonから、２番目のコマンドはNode.jsからlibmraaを利用したいわゆる「Lチカ」プログラムです。 両者ともオンライン上にアップロードしてあるソースコードをダウンロードしてきて、Edison内で実行する、というものです。

libmraaのアップデート

libmrraの開発はそこそこのスピードで行われているようなので、より新しいものを使うためには前述の通り、opkgの追加記述を行いましょう。

echo "src mraa-upm http://iotdk.intel.com/repos/2.0/intelgalactic" > /etc/opkg/mraa-upm.conf
opkg update
opkg install libmraa0

その他、詳細についてはgithubの項目の通りですが、上記の追記でopkgによって管理されるようになる内容は

http://iotdk.intel.com/repos/

の「各バージョン番号/intelgalactic/」を確認してみるとわかります。

APIドキュメントなど

各言語のAPIドキュメントはgithubのソースコードからコンパイルすることもできますが、オンラインのものも下記にまとめられています。

https://github.com/intel-iot-devkit/mraa#api-documentation

また、ArduinoのIDEなどからEdisonを利用していた場合に注意しておきたいのはlibmraaのIOピンのマッピングで、Edisonのものはこちらにあるので確認しておくと良いでしょう。

以降はgithubのレポジトリにあるソースコードの順を追っていきます。

最後の項目を除いて、各項ともにPythonとJavaScript(Node.js)のプログラムがありますが、基本的に同一の回路を同じように動かすものです。

＊ちなみに内容のベースはlibmraa本家のexampleです。

ブレッドボード上に用意する回路はPDF及びFritzingのドキュメントを同梱していますので、そちらを参考にしてください。

ソースコードは

https://github.com/inafact/make-it-with-mraa.git

からEdison上にgitでcloneしてくるか、

gitの導入についてはこちらの記事も参考に

https://github.com/inafact/make-it-with-mraa/releases

から最新のものをダウンロードして、Edison上に展開します。

gitでcloneする場合の例

git clone https://github.com/inafact/make-it-with-mraa.git

wgetでのダウンロード＆展開例（＊展開されるディレクトリはmake-it-with-mraa-x.x.x[xはバージョン番号]のようになります）

wget -qO- https://github.com/inafact/make-it-with-mraa/archive/0.0.1.tar.gz | tar xvz

展開もしくはcloneしてきたら、このセクションのディレクトリに移動しておきます。

cd make-it-with-mraa/0_mraa_intro

デジタル入力

1_jpg

1秒ごとにタクトスイッチのON/OFFを読み取り、値をコンソールに表示します。

Pythonから実行

python 1_GPIO_DigitalRead.py

Node.jsから実行

node 1_GPIO_DigitalRead.js

アナログ入力

2_jpg

1秒ごとに可変抵抗器の値を読みとって値をコンソールに表示します。

Pythonから実行

python 2_AioA0.py

Node.jsから実行

node 2_AioA0.js

割り込み処理

3_jpg

二つのタクトスイッチのHi/Loの変化を読みとって割り込みイベントを発生させ、それによってインクリメント・デクリメント(基準の数に+1したり-1したりする)された数値をコンソールに表示します。 先ほどまでの例と異なり、スイッチ側がトリガを発生させるので、変化した時のみコンソールに値が出力されるようになります。

Pythonから実行

python 3_Isr.py

Node.jsから実行

node 3_Isr.js

簡単なGUIを作ってみる

4_jpg

前項まではコンソールからプログラムを実行し、数値等出力もコンソール内で行っていました。 実際にもっと複雑なアプリケーションを作る際にはもう少しグラフィカルなインターフェースであったり、リアルタイムに入力をコントロールする必要があるかと思います。

最後の項ではNode.js + Websocket(Socket.io) + HTML5/JavaScriptを組み合わせて、前項までの回路をWebブラウザ上のインターフェースからコントロールしたり、モニタリングできるようにしてみます。

アプリケーションのディレクトリに移動します。

cd 4_WebGuiTest

Node.jsのモジュールをインストールします。

Node.jsのモジュールのインストールなどについてはこちらの記事も参考に

npm install --prod

回路を組んだ状態でWebサーバーを起動します。

npm run server

Edisonと同じネットワーク内にいるコンピューターやスマートフォンからEdisonの8888番ポートにアクセスします。

https://gyazo.com/ee60659f019e8283ffc877d58ad51238

各入力は次の動作に対応しています。

  • アナログ入力（A0）からの入力値を、タクトスイッチを押している間だけグラフにプロットします。

    https://gyazo.com/dc5b2d685e783ea981416f130f42e38f

  • 中央ふたつのタクトスイッチではグラフ横軸のスケール調整ができます（1~100倍）。図の左側（PIN 6）で拡大、図の右側（PIN 7）で縮小です。

    https://gyazo.com/0e68ea08d165dc9c01262ea70df03000

  • ブラウザ側の画面下部のスライダーでは更新頻度を変更できます（1~100。１の時30FPS - だいたい30ミリ秒に１回 - で更新、以降等倍で更新頻度を下げます）。

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