2013年9月25日水曜日

Raspberry Pi 入門 6:MCU Gear を試してみる

RSコンポーネンツさん等で市販されている Raspberry Pi がMCU Gearと接続できるのかを検証してみようと思います。
(MCU Gear のモジュールが対応済みになりました)
MCU Gear で AD変換、DA変換できました

MCU Gear と Raspberry Pi を配線やブレッドボードを使って接続してみます。

最も基本的なLED点灯とボタン入力をMCU Gear、C言語は wiringpiを使ってテストしてみます。

I2Cの設定は1MHzで動かそうと思います。
sudo gpio load i2c 1000

これを~ディーノで使ったプログラムのI2C部分を改造しました。
試作なので配線がたくさんついていますが、基本動作は出来ました。
Raspberry PiにはI2Cのプルアップ抵抗がついていますので、MCU Gearのプルアップ抵抗を外せば直結できます。
しかし、基板の面実装部品を動かしたくないので、I2Cを分離するためI2C用のICを使って分離します。
実際に今回のテストで動かした動画です。
このままでも安定して動かせますが、専用基板を作る予定です。
テスト用のプログラムも基板の販売前に検証してから公開しようと思います。






2013年9月24日火曜日

Raspberry Pi 入門 5:C++ を試してみる

最新情報の目次はこれで、最終的に動画のような物も作れます。
Raspberry Pi Noobsで簡単リモートデスクトップ
WiringPiのセットアップ・・・C言語でGPIOを動かしてみる
Pythonのセットアップ・・・人気のPythonで動かしてみる

WebからPHPで簡単アクセス・・・PHP、Pythonで遠隔GPIO



                                        

以下、昔の記事です。



前回まではC言語でいろいろこなしてみました。

ラズベリーパイにはC言語以外にもC++が対応しています。基本的にはgccをg++と書けば動きます。

C++の簡単な使い方と wiringPi のC言語とC++を組み合わせたコンパイル方法を試してみます。
(MCU GearのLPC1114はC言語ですが、それ以外はC言語とC++を組み合わせた形で書かれています。)


まずはGeanyを使わない形でコンパイルしてみます。

テストプログラムは三つのファイルを用意します。



1、【MyTest.h】
class MyTest{//クラスの宣言
public:
int getData(void);//クラスの関数
};


2、【MyTest.cpp】
#include "MyTest.h"
int MyTest::getData(void){//クラスで定義された実際の関数の中身
return 9;
}


3、【cpptest.c】
#include <stdio.h>
#include "MyTest.h"

int main(void){

MyTest maintest;//MyTestクラスのインスタンス生成
//maintestという中にgetData()という関数が隠れていると考えると分かりやすい。
//インスタンスが実体でクラス宣言した中身を利用できるようになる。

int data = maintest.getData();//MyTestクラスのgetData()関数を呼び出して値を保存

//インスタンスの中身をいじるときは(インスタンス.クラスの中身)

printf("getData = %d\n",data);
}



これら三つのファイルを作り、一つのフォルダに入れます。
フォルダに入れたら.oファイルをコンパイルして作り、最後にビルドして実行ファイルを作ります。
ターミナルでls、cdコマンドを利用し移動して次の様なコマンドを入れます。

g++ -c MyTest.cpp -o Mytest.o
g++ -c cpptest.c -o cpptest.o
g++ cpptest.o MyTest.o -o cpptest
./cpptest

最後にgetData = 9
と出ていれば成功です。
次はGeanyの設定をしてみましょう。


ビルドコマンドを設定します。


gccと書いてあるところをg++にしておくと、とりあえず一つ一つのファイルをコンパイルして.oファイルを作れるようになります。

次にmakefileを作ってみましょう。


cpptest : cpptest.o MyTest.o

g++ -Wall cpptest.o MyTest.o -o cpptest



clean:

rm -f *.o cpptest

と記述すると、プログラムを書き変えてもすぐにビルドボタン、実行ボタンで動くようになります。

次にwiringpi とC++を組み合わせてみましょう。
3回目にやったblink.cのmain関数に

#include "MyTest.h"

int main(void){
MyTest maintest;
int data = maintest.getData();
printf("getData = %d\n",data);

を加えてみましょう。
そして同じフォルダにMyTest.cpp とMyTest.h を入れてみましょう。

ターミナルを開いて
g++ -Wall -o blink.c MyTest.cpp -lwiringPi

sudo ./blink

と実行すればC++もC言語も動きます。


次回はMCU Gearがつながるかを検証してみます。

2013年9月16日月曜日

Raspberry Pi 入門 4:I2C通信をC言語で動かす

最新情報の目次はこれで、最終的に動画のような物も作れます。
Raspberry Pi Noobsで簡単リモートデスクトップ
WiringPiのセットアップ・・・C言語でGPIOを動かしてみる
Pythonのセットアップ・・・人気のPythonで動かしてみる

WebからPHPで簡単アクセス・・・PHP、Pythonで遠隔GPIO


                                        

以下、昔の記事です。

前回はC言語でLEDの点滅テストをしてみました。

※ラズベリーパイ側に I2C通信用のプルアップ抵抗が入っているため、MCU Gearを使う場合はI2Cの抵抗をMCU Gearのベースボードから半田で取り外す必要があります。しかし、ボードの回路自体を改造するとベースボードがサポート対象外になってしまうので、I2Cをバッファを介して使う方が無難かもしれません。そのためのボードも考えてみます。

まず、ラズベリーパイ単体でI2Cを動かしてみましょう。

(I2C通信はもう知ってるから、一気に飛ばしてAD変換、DA変換を知りたい方はこちらへ)


準備です。I2Cのバスが使えるようにします。
このサイトを参考にします。

ターミナルを開いて
sudo apt-get install libi2c-dev

次にカーネルにロードします。
sudo gpio load i2c

この時デフォルトでは100kbpsのI2Cなので1Mbpsなどにするときは

sudo gpio load i2c 1000とするそうです。ここでは一旦デフォルトの100kbpsにしておきます

プログラムはblink.cの適当な所に

#include <wiringPiI2C.h>

int main(void){
  int fd;
  int ID = 0x78;

  fd = wiringPiI2Csetup(ID>>1);  //1bit 動かしてみる。

  if((wiringPiI2CWrite(fd,0x13))<0){
    printf("error");
  }

  return 1;

}

ロジックアナライザに直接つなぐと図のような波形が出ます。




0x78 を 1bit 右にずらした値 (ID >> 1) が 0x3c なので問題なく動いています。
この wiringPi のC言語は~ディーノ系とよく似ているので、プログラムを流用して、実際に信号が出る部分を書き換えれば動きそうです。

次回はC++ と AD DA が使えうるMCU Gearをつなぐ準備をしてみようと思います
RSコンポーネンツさん等で市販されている Raspberry Pi がMCU Gearと接続できるのかを検証してみようと思います。

Raspberry Pi 入門 3:C言語でLED点滅編

最新情報の目次はこれで、最終的に動画のような物も作れます。
Raspberry Pi Noobsで簡単リモートデスクトップ
WiringPiのセットアップ・・・C言語でGPIOを動かしてみる
Pythonのセットアップ・・・人気のPythonで動かしてみる

WebからPHPで簡単アクセス・・・PHP、Pythonで遠隔GPIO


                                        

以下、昔の記事です。

前回は普通のC言語の使い方を試してみました。

今回はLEDを点滅させるプログラムを作ってみたいと思います。Rasberry Pi はマイコンのように端子が出ています。その端子をC言語で制御してみたいと思います。

LEDの点滅は知ってるから、一気に飛ばしてAD変換、DA変換を知りたい方はこちら

Raspberry Pi の端子(GPIO)を動かすには、いくつか方法があります。
Python
shellスクリプト

C言語だと
bcm2835 ・・・初心者にはちょっとややこしいかもしれませんが、中上級者には良さそうです。(参考:http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

wiringPi・・・初心者向けに簡単な記述で動かせるようにした物のようです。
(参考:https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/

今回はwiringPiを使います。これはRasberry Pi を簡単なC言語で動かすというコンセプトの物のようです。

IOの番号はそれぞれ使うものによって違います。詳しくはこちらに掲載されている写真からwiringpi の IOの位置を確認してみてください。

まずはgitをインストールして、
sudo apt-get install git

wiringPiのコピーをビルドします。
git clone git://git.drogon.net/wiringPi
cd wiringPi
 ./build

次に前回helloworld.cを作ったように、blink.cを作ります。
中身をこのサイトにあるサンプルのようにします。

ピンアサインはターミナルでwiringpi readall と打ち込むと、ピン配置とプログラムの番号との対応が分かります。




最後に前回のようにターミナルから/Desktop/C_test/にls cdコマンドを使って移動し、
gcc -Wall -o blink blink.c -lwiringPi
sudo ./blink

とやれば動画のように動きます。動画は見やすいように、動きを1秒おきに改造しました。
止める時は [ctrl] + [c] をキーボードで押せば止まります。





最後にこのサイトのmakefileを使い、Geany側にwiringPiのリンクを貼ります。
Geanyの「ビルドコマンドの設定」をします。




クリックして「ビルド」と「実行」の部分に以下の青い文字を書き加えます。

ビルド gcc -Wall -o "%e" "%f"  -lwiringPi
実行   sudo "./%e"

ワンクリックでビルド、実行ができるようになります。

次回はI2C通信設定をします。





2013年9月15日日曜日

Raspberry Pi 入門 2:C言語エディタ編

最新情報の目次はこれで、最終的に動画のような物も作れます。
Raspberry Pi Noobsで簡単リモートデスクトップ
WiringPiのセットアップ・・・C言語でGPIOを動かしてみる
Pythonのセットアップ・・・人気のPythonで動かしてみる

WebからPHPで簡単アクセス・・・PHP、Pythonで遠隔GPIO


                                        

以下、昔の記事です。

前回のブログで、Rasberry Pi の準備ができたので、次はCコンパイラをテストしてみましょう。


その前に、C言語を書くためのエディタを手に入れたいと思います。
個人的に気に入っている geany というエディタソフトを入れてみようと思います。
このエディタを使うと、make fileというものを作れば1クリックでC言語をコンパイル出来るので、エラーの発見などが便利です。Windowsから移った人はviエディタよりも便利に感じると思います。

インストールはターミナルから
sudo apt-get install geany
と入力してください。




geanyはスタートメニューのプログラムという項目に入っていると思います。
起動して以下のプログラムを入力します。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  printf(“hello world!\n”);
  return 0;
}

今回はDesktopにC_testというフォルダを作って保存しました。
では、はじめはターミナルを起動して、実行します。
.cファイルのあるディレクトリまでコマンドで移動してみましょう。

まずターミナルを起動します。
2つのコマンド
ls : 現在のディレクトリにあるファイルを見るコマンド
cd:はディレクトリを移動するためのコマンド

最初にlsと入れると Desktopフォルダと表示されるので、Desktopフォルダに移動するため、cd Desktopとコマンドを入れて移動します。
これを繰り返して保存したフォルダまで移動します。



helloworld.cを見つけたらコンパイルする以下2行のコマンドを入れます。
$ gcc helloworld.c

$ ./a.out
すると hello world! っと表示されるはずです。


このコマンドを毎回入れるのは面倒です。
そのためgeanyではmakefileを作ることで、歯車ボタン1クリックで実行することができるようになります。

makefileというファイルをgeanyで作り、helloworld.cファイルと同じフォルダに保存します。
以下のような内容を書いて上書き保存してください。

helloworld: helloworld.c
  gcc -Wall -o helloworld helloworld.c

と書いておき、一度だけターミナルでC_testフォルダに移動して「make」というコマンドを入れます。それ以降は、Geanyのビルドをして、実行をすれば動くようになります。


さらに簡単に以下のように代入すると、makefileを毎回簡単に書き換えることができます。

Target = helloword

$(Target): $(Target).c
  gcc -Wall -o $(Target) $(Target).c


Geany から実行すると、このような画面が出ます。






Raspberry Pi 入門 1:起動とVNC編

最新情報の目次はこれで、最終的に動画のような物も作れます。
Raspberry Pi Noobsで簡単リモートデスクトップ
WiringPiのセットアップ・・・C言語でGPIOを動かしてみる
Pythonのセットアップ・・・人気のPythonで動かしてみる

WebからPHPで簡単アクセス・・・PHP、Pythonで遠隔GPIO



                                        
以下古い記事です。

-------------------------------------------
1、Windows PCでの作業で説明します。

まずLinuxイメージをダウンロードして、2GB以上のSDカードに保存するところから始めます。
今回は4GBを使いました。

ページから色々なOSがダウンロードできるようになっています。
ここで、Raspberry Piに最適化されているという「RaspbianというLinuxで作ってみましょう。
今回は図の2013-02-09-wheezy-rasbian.zipを使ってみます。



そして次に、同じページにあるWin32DiskImagerというリンクをクリックしてダウンロードます。これを使ってWindows上でLinuxSDカードを作るとか、良くわかりませんがそういうソフトらしいです。

ダウンロードした二つのZipファイルを解凍して、Win32DiskImagerを使って先ほどのRaspbianをSDカードに展開します。


SDカードはG:ドライブとして認識されています。青いフォルダボタンで解凍したRaspbianの.imgファイルを選択してください。Writeボタンを押すと書き込んでくれます。
これでWindows PCでの作業は終わりです。

SDカードは数十MBと表示されるが、問題は無いようです。 ※もしも、SDカードを元に戻したいときはSDフォーマッター4.0を使うと直る。
・USBキーボード

・USBキーボード

起動すると画面に色々メニューが出ますので、以下のように設定してください。
起動すると画面に色々メニューが出ますので、以下のように設定してください。
起動すると画面に色々メニューが出ますので、以下のように設定してください。
(この設定はあとでraspi-configすれば開きます。)
最後に日本語化が必要な方には色々と方法がありますが、個人的に組込に関しては日本語化しない方が海外の情報を利用しやすくなるので英語もお勧めです。
最後に日本語化が必要な方には色々と方法がありますが、個人的に組込に関しては日本語化しない方が海外の情報を利用しやすくなるので英語もお勧めです。
再起動してiBusを左下のメニューボタンから設定します。
※Linuxターミナルの使い方は各種書籍が出ているので利用してみてください。


https://www.sdcard.org/jp/downloads/formatter_4/eula_windows/
参考
http://blog2.k05.biz/2012/01/blog-post_31.html

-------------------------------------------
Raspberry Pi での作業
まず各種機器を接続
・USBマウス
・5V 700mAのスマフォ用電源

・LANケーブルを接続しておく
・HDMIケーブル、HDMI端子があるデジタルテレビに接続してみる。
HDMIケーブルには方向があるので注意してほしい、TVと書いてある方をTVにつながないと全く動かないです。

最初にずらずら―っと色々でてきますがじっくり待ちます。






------------------------------------------




expand_rootfs
    rootfs を SD カードいっぱいに拡張してくれます。
overscan 
    画面いっぱいに表示してくれるのでEnableにしました
configure_keyboard
  Generic 105-key (Intl) PC
    Keyboard layout
      Other 
        Japanese
          [Japanese]
           [The default for the keyboard layout]
                      [No compose key]
                      Use Control+Alt+Backspace to terminate the X server?  [No]
change_pass
      パスワードを設定できます。
change_locale
    ja_JP.EUC-JP EUC-JP
    ja_JP.UTF-8 UTF-8
   Default locale for the system environment
     ja_JP.UTF-8
change_timezone
      Asia
         Tokyo
memory_split
    何もいじらないでOK
overclock
    何もいじらないでOK
ssh
    [YES]
boot_behaviour
        [YES]
update
    何もいじらないでOK

Finish で終了し再起動してください。


-------------------------------------------







LXTerminal で最新のアップグレード情報を更新
$sudo apt-get update
各種プログラム等を更新
$sudo apt-get upgrade

-------------------------------------------------------
必要な人は日本語化もできます。
日本語漢字フォントなどを手に入れる
$sudo apt-get install ttf-kochi-gothic xfonts-intl-japanese xfonts-intl-japanese-big xfonts-kaname
日本語入力ibus-anthyを手に入れる
$sudo apt-get install ibus-anthy

[設定]->[IBusの設定]をクリック
[インプットメソッドタブ]->[インプットメソッド選択]->[日本語-Anthy]->追加ボタンクリック

参考
http://www.designspark.com/jpn/nodes/view/type:knowledge-item/slug:JPN-raspberry-pi-Japanese-version
http://juncoffee.jp/?p=4095
http://ameblo.jp/mijyu-sakura/entry-11329029030.html
-------------------------------------------------------


次に遠隔操作出来るようにしましょう。

せっかく小さいRaspberry Piにモニター等をつなぐのでは面倒です。最悪ポータブルのアナログTVで見れれば良いかと思います。しかし、それでずっと作業するのは苦痛なのでLANを通して遠隔操作をしたいと思います。



VNCサーバーを使った遠隔操作についての説明です。
要するにノートPC等でRaspberry Piにリモートアクセス出来ると開発環境が非常にコンパクトになるというわけです。
まずは前回の構成で通常に起動してください。もちろんLANはつないでおいてください。
ターミナルで
 $sudo apt-get update
次に
 $sudo apt-get install tightvncserver と入力しましょう。
実行しますかと聞かれるのでYを入力します。
これでVNCが入ったので、次はRaspberry PiのIPアドレスを調べます。
ターミナルで
 $ifconfig
を入れます。たぶん、inetアドレス:192.168.0.9 などと表示されていると思います。
それをメモしておいてください。
次にVNCサーバーの起動をします。ターミナルで
 $tightvncserver 
と入力してください。パスワードを求められるので、VNCで遠隔ログインするときのパスワードを入力してください。
---------------------------------------
次にノートPCなどに遠隔ログインして操作できるクライアントソフトを入れます。
Windows用のソフトもあればJavaもあります。好きな方を使用してください。
個人的にはViewerだけダウンロードする方が安全かなと考えています。
今回はJavaで見てみようと思います。
tvnjviewer-2.6.2-bin.zip
をダウンロードして解凍
tightvnc-jviewer.jar
を実行します。Java1.6がインストールされてないと使えないので注意してください。普通は動くと思います。
ポート番号は5901を指定します。
[Connect] を押すと先ほどのパスワードが聞かれますので、同じものを入力。
以下のようにログインできれば完成です。
毎回VNCを立ち上げるのが面倒な場合-------------------
penguintutorというページにアクセスして、設定を簡単にインストールできる。
ターミナルから以下のコマンドを入れていく
まず、chkconfigをインストール
sudo apt-get install chkconfig
次に以下のコマンドを入れていく
wget http://www.penguintutor.com/otherfiles/tightvncserver-init.txt
sudo mv tightvncserver-init.txt /etc/init.d/tightvncserver
sudo chmod 755 /etc/init.d/tightvncserver
sudo chkconfig tightvncserver on
最後にスタート->アクセサリ->ファイルマネージャー でpiフォルダが表示されるので、右クリックで「隠しフォルダを表示」を押すと
.vncというフォルダが出る。
中にxstartupという歯車マークの付いたファイルがあるのでleafpadで開く
テキストの最後に
/etc/X11/Xsession -s LXDE &
と編集する。
---------------------------------------------------------------
VNCで起動しているとターミナルからシャットダウンするか、TVをつないてマウスで操作するしか方法が無いようです。
遠隔でシャットダウンするにはターミナルで
sudo shutdown -h now
とコマンドを入れれば終了できます。
最後に無線化などする場合は以下の方法がある。
現在公開されている Raspberry Pi だと以下のドングルがUSBポートに挿し込むだけで使えるようです。
他には小型ルーターを使って無線経由の有線接続もできる。
例えば、PLANEXポータブルWi-Fiポケットルータ MZK-RP150Nのコンバータモードを使う事もできる。
Raspberry Pi のUSBポートに負荷を与えたくない時に良いかもしれない。
参考サイト

2013年9月12日木曜日

MCU Gear:接続検証レポート ~ディーノ系 3.3V 16MHz編

前回は3.3V 8MHzとの接続テストを行い、 リセットボタンに問題があることがわかりました。

今回はSeeeduinoという基板を手にいれたのでテストしてみました。


この基板は5V 16MHzでの動作が推奨ですが、実は3.3V 16MHzでも動くそうです
どうやらマイコンの仕様では3.3Vでは13MHz程度が安定してるという事ですが、若干オーバークロック気味で動かせるようです。
(※スイッチが5V側に動かないように、3.3V側に固定しないと危険かもしれません、そこだけは注意する必要がありそうです。)


「3.3V 16MHz・・・本当かな?」っと思いちょっと調べてみました。




単純にIOのHigh、Lowの動きに変化が出るか、ロジックアナライザで確認してみました。

5V  : 8.62~8.63usec
3.3V: 8.62~8.63usec

という結果になり、どちらも同じ速度で動いているようです。(水晶が16MHzなので当たり前なのでしょうけど)
ただ、データシート的には、安全ではないという事なので、推奨はできません。リセットボタンの問題もそのままでした。







次にMCU Gear のパワーモジュールのリセットボタンからC5コンデンサを取り外し、テストプログラム(Test Program)を動かしてみました。一応16MHzで動きましたが、やはりオーバークロックはマイコンの仕様を満たしていないので推奨はできません。

※推奨マイコン以外のマイコンでは、MCU Gearの初期化動作が失敗することがあります。~ディーノ系を使うときはリセットボタンは使わずに
①MCU Gearの電源を入れる。
②マイコンの電源を入れる。
という手順で行う必要があるようです。また、コンデンサを外した後の動作については保証やサポートはできません。


【電圧対クロックのグラフから、近似曲線を求めてみました】
※近似曲線はあくまでも「近似値」を出すための式なので、実際のマイコンには当てはまらない可能性があるため、参考程度にしてください。特にこれで動作保障するものでもありません。また、計算ミスなどあったらコメントください。


データシートの 28.3 Speed Grades グラフを見ると、3.3Vが微妙なラインに見えます。

ここで一つ、気になるところがあります。「これって直線なの?」

では(4.5V, 20MHz) (1.8V, 4MHz) グラフの傾きから1次関数を求めると。

Y = (16MHz/2.7V) X + b

となります。

(4.5V, 20MHz)を代入して b を求めると b = -6.66666....となります。

つまり

Y ≒ (16MHz/2.7V) X - 6.67

となります。

ここで途中にある(2,7V, 10MHz)を確認するためにXに2.7Vを代入すると
Y ≒9.34MHz

10MHzよりも小さい、つまりこのグラフは直線ではなくて若干膨らんでいることになります。
エクセルで二次の近似曲線を出してみました。
その式が正しいと仮定して求めると、3.3Vで約13.63MHzまではSafe Zoneのようです。
仮にこの線に合っていると仮定して16MHz出すには、約3.73Vは必要になる計算になります。
やっぱりちょっと不安なので推奨はできませんでしたが、前回のテストプログラムは一応動きました。