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滨辞罢ハンズオン资料(おうちハック)配布用
- 2. はじめに ▌ 本ハンズオンの目的 ?ESPr Developerの基本的操作 ?IoT向けのサーバ構築（一部省略） ?マイコンに接続されたセンサー情報をサーバにアップする ことによる、IoTの概要の理解 ▌ お願い ?困ったときは、気兼ねなく、どうぞ。 ?みんなで教えあって、ハンズオンを進めましょう。 “If you get, give. If you learn, teach.” – Maya Angelou 1
- 3. 2 本ハンズオンの流れ ▌環境セットアップ ?PCの環境設定 ?サーバの構築 ▌やってみよう！ ?Hands on 1: Lチカ ?Hands on 2: センサー情報をPCに表示 ?Hands on 3: サーバにセンサー情報をアップロード
- 5. 4 環境セットアップ
- 6. ハンズオン環境 【サーバ環境】 IDCFクラウド Ubuntu 12.04 Node-RED mosquitto mongodb 【IoT環境】 コミュニティ テンプレート ESPr Developer <ライブラリ> ArduinoJson.h PubSubClient.h LED+抵抗 温湿度?気圧センサー (BME280) Arduino IDE (ESP開発環境） TeraTermなど USBケーブル (A-microB) WAN-LAN 5 【開発環境】
- 7. ＰＣの環境設定 ▌ ①Arduino IDE(開発環境）をインストール ?http://qiita.com/arigadget/items/0c0a0c3ce4f0555c66a5 ▌ ②必要なライブラリをインストール ?次ページの手順で２つのライブラリを追加 ? MQTTクライアント(Nick O’Leary) ? PubSubClient.h ? http://pubsubclient.knolleary.net/ ? JSON(Benott Blanchon) ? ArduinoJson.h ? https://github.com/bblanchon/ArduinoJson ▌ ③ハンズオン資材のダウンロード 6
- 8. ライブラリのインストール手順 ▌ 「スケッチ」>「ライブラリをインクルード」を選んで「ラ イブラリを管理」を選択 ▌ 「Filter your search…」で、次のキーワードをいれ、該 当するライブラリをそれぞれ見つける。 ?PubSubClient ?ArduinoJson ▌ 該当するライブラリの枠内をクリックすると、右下に 「インストール」と表示 ▌ 「インストール」（2ライブラリ繰り返す）。 7
- 9. ハンズオン資材のダウンロード ? ハンズオン向け資材を以下のURLにある 「Download ZIP」よりダウンロードし解凍する。 – https://github.com/arigadget/esp-handson ? “blink.ino” （Hands-on No.1 ） ? “getbme280.ino” (Hands-on No.2) ? “sndbme280.ino” (Hands-on No.3) ? Node-RED用フロー(flow/node-red-bme280-flow.txt) 8
- 10. Githubの画面 9
- 13. ESPr Developer ▌ Wi-FiモジュールにUSB-シリアル変換ICを付加 ▌ 二種類の使い方 ? Wi-Fiモジュールとして、マイコンとシリアル接続 ? ESP内に入っているマイコンをArduino化して使う リセットボタン モード切替ボタンMicro USB 左 右 1 3.3V GND 2 EN IO16 3 IO14 TOUT 4 IO12 RESET 5 IO13 IO5 6 IO15 TXD 7 IO2 RXD 8 IO0 IO4 9 GND GND 10 VIN VOUT 12 本ボードは 3.3V稼動
- 14. ▌ ブートモード用IO ? IO0, IO2, IO15(FLASH Boot/UART Download) ▌ アナログ入力 ? TOUTは10bit/0-1V注意(MCP300xをお奨め) ▌ GPIO ? IO4,IO5(I2C) / IO12,13,14,16 ▌ 電源周り ? Wifi通信に多くの電流が発生するため、センサーなどをつないでいくとUSB 給電だけでは供給電流が足りなくなります。 ▌ 通信モジュール停止 ? スケッチの短いループは、通信モジュール側に処理がいかず停止する場合 もあります(例： ソフトでのチャタリング防止）。 13 TIPS of ESP8266
- 15. プログラム構造 void setup() { // 起動時に一度実行 Serial.begin(9600); } void loop() { // 繰り返し実行 Serial.println(“Hello world!”); delay(5000); } setup関数 + loop関数 + (複数のユーザ関数) 14
- 17. センサー/PCとつなぐには ? シリアル通信機能 ? UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ? I2C(Inter IC Bus) ? SPI（Serial Peripheral Interface） 種類 UART I2Cバス SPIバス 同期方式 非同期 同期 同期 複数接続 Serial Serial1(TXのみ) 複数可能 (I2Cアドレスに注意） 複数可能 （SS線増える） 使用ポート IO1: TXD IO3: RXD IO4: SDA(????????） IO5: SCL(????????） IO14: CLK IO12: MISO IO13: MOSI IO15: CS ライブラリ SoftwareSerial Wire SPI 16
- 18. やってみよう！ 17
- 19. PCとESPを接続してみよう 18 ▌ PCとESPをUSBケーブルで接続 ?USBの差込は最後まで入れるようにしてください。通電だ けで通信ポートが不完全なことがあります。 ▌ ドライバーをインストールし、シリアルポートとして認識するま で、ケーブルを抜かずにしばらく待つ。 ?IDEを起動して、シリアルポートが認識されない場合には、 手をあげてください。 ▌ （参考) ?USBドライバの手動インストール ?http://www.ftdichip.com/FTDrivers.htm
- 20. Hands On 1: Lチカ ▌ ハンズオン内容 ?ここでは、ブレッドボードに配線したLEDが１秒ごとに 点滅することをやります。 ▌ 部品を確認しましょう。 ?ブレッドボード ?LED 1本 ?抵抗(1KΩ) 1本 ▌ 配線しましょう。 ▌ PCとESPをUSBケーブルで接続 ▌ コンパイル 19
- 22. Lチカのスケッチ（ソース） #define LED 13 void setup() { pinMode(LED, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(LED, HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED, LOW); delay(1000); } GPIO13ピンを出力モードにします GPIO13をHIGH(3.3V)にします 一秒(1000ms)待ちます GPIO13をLOW(０V)にします 一秒(1000ms)待ちます 21
- 23. Hands On 2: センサー情報表示 ▌ハンズオン内容 ?温湿度?気圧センサーを、I2C通信により接続。 ?定期的にセンサー情報を取り出す。 ?そのセンサー情報をシリアル通信(UART)を経由して PCのIDEの右上の「Serial Monitor」に表示。 ▌部品を確認しましょう。 ?ブレッドボード ?温湿度?気圧センサー(BME280) ?抵抗(10KΩ) 2本 22 ここです
- 24. 配線の説明(秋月電子版) SDI - IO04 GND 3.3V SDO - GND SCK - IO05 CSB - 3.3V 23
- 25. 配線の説明(Switch Science版) GND - GND Pull up抵抗 (10KΩ) 2本 SDI – IO04 GND 3.3V SDO - GND SCK – IO05 CSB/Vcore/Vio 3本とも3.3V 24
- 26. 【補足】BME280の違い 25 ▌ Switch Science ▌ 秋月電子 ? SDO - GND ? SCK - IO05 ? SDI - IO04 ? CSB - 3.3V ? GND - GND ? Vcore - 3.3V ? Vio - 3.3V ? VDD - 3.3V ? GND - GND ? CSB - 3.3V ? SDI - IO04 ? SDO - GND ? SCK - IO05 ? CSBをVDDでも可能 ? J3をショート（I2C接続） ? SCK/SDIを10KΩでpull up
- 27. シリアルモニタ表示 ここを押す ▌ スケッチを読み込もう ?getbme280.ino ▌ コンパイルが終わったら、下図のボタン「シリアルモニタ」を押す。 ▌ シリアルモニタに、温度、湿度、気圧が表示。 26 シリアルモニタ
- 28. Hands On 3: センサー情報送信 ▌ハンズオン内容 ?センサー情報を、クラウドへアップロード。 ?サーバ側では、センサー情報の受信を待ち受け、 サーバ時刻を付加して、Debugノードに出力。 ?Debugタブに５秒間隔で、センサー情報が表示さ れることを確認。 27
- 31. PC側の操作 ▌ スケッチの修正(赤字の部分） “sndbme280.ino” ? Wifiルーター(SSID/PW) ? サーバIPアドレス ? ノード識別子 // Wi-Fi APのSSID/Password const char *ssid = “xxxxxxxxxxxxxxxx"; const char *password = “xxxxxxxxxxxxx"; // Server環境に関する設定 const char *server = "xxx.xxx.xxx.xxx"; const char *topic = "sensor/data"; const char *nodeid = “espxxxxx"; 30
- 32. サーバ側の操作 ▌ SSHリモートログイン ▌ Node-RED起動(# node-red) ▌ ブラウザから、Node-REDを起動 ?http://xxx.xxx.xxx.xxx:1880/ 31
- 33. サーバ側の操作 ▌ Flowフォルダにあるフローを 「Import」→「Clipboard」で貼り付 ける。（図右上、三線） ▌ Deploy（図左上、赤いボタン） ▌ Debugタブに表示されればOK! 32
- 36. ▌ Arduino IDEインストール ?Arduino IDE開発環境(ESP-WROOM-02開発ボード編) ?http://qiita.com/arigadget/items/0c0a0c3ce4f0555c66a5 ▌ コミュニティテンプレートによるサーバ構築手順 ?IDCFクラウドでコミュニティテンプレートから仮想マシンを作成しよう ?http://qiita.com/ymknsg/items/484d87b7a870f30ae0cd ▌ ハンズオン資材 ?https://github.com/arigadget/esp-handson ▌ 滨辞罢ハンズオン用サーバ構築手順(手動構築） ?滨辞罢ハンズオン向けサーバ構築手順(IDCFクラウド) ?http://qiita.com/arigadget/items/7a157a631f6a347d52e7 35 【ご参考】 関連URL