趣味の電子工作などの記録。時にLinuxへ行ったり、ガジェットに浮気したりするので、なかなかまとまらない。
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  • ESP32でNTP Clientを動かしてみた

    投稿日 2017年 2月 8日 コメントはありません

    一昨日のESP-WROOM-32(ESP32)をArduino IDEで動かしてみた続きです。

    Arduino IDEにはWiFi関連のサンプルプログラムがあるので、動かしてみました。

    「ファイル」⇒「スケッチ例」⇒「あらゆるボードのスケッチ例」⇒「WiFi」の下にいくつかサンプルが有りますが、こちらはESP32環境ではビルドできませんでした。Espressif社提供のライブラリとArduino IDEに初めから付いているWiFiライブラリでは完全に互換ではないようです。(確か、バージョン情報を取得するようなライブラリでコケてたような気がします)

    「ファイル」⇒「スケッチ例」⇒「ESP32 Dev Module用のスケッチ例」⇒「WiFi」の下の「WiFiIPv6」というのを開いてみると、NTPクライアントプログラムのように見えますので、これを動かしてみることにします。
    スケッチ例を開いて、冒頭にある

    #define STA_SSID "xxxxxxxxxxxxxxxxx"
    #define STA_PASS "xxxxxxxxx"

    の部分にSSIDとパスワードをセットして名前を付けて保存、シリアルポートを /dev/ttyUSB* に設定した後、シリアルモニタを起動して、次に基板上のタクトスイッチを押しながら、「マイコンボードに書き込む」としてやると、ビルドと書き込みが行われます。タクトスイッチは「Writing at 0x00010000… (5 %) 」という表示が出たところで離してもOK。

    書き込みが終わると、ESP-WROOM-32モジュールは勝手にリブートして起動します。

     

    シリアルモニタ側には IPv6 でのステーションとしての動作、アクセスポイントとしての動作状況の表示、IPv4のステーションとしての動作状況が表示され、IPv4のIPアドレス取得ができると、その後NTPクライアントが動作している状況が表示されました。

    また、同時にアクセスポイントとしても動作しているので、スマートフォンのWiFiアナライザなどのツールでみると「esp32-v6」というSSIDでのアクセスポイント動作が確認できました。


  • ESP32を動かしてみた

    投稿日 2017年 2月 6日 コメントはありません

    ふと秋月のWebサイトをみていたら、ESP-WROOM-32が発売になっていました。早速、秋月へ行ってゲットしてきました。

    で、とにかく動かしてみます。すでに先達もいるようなので、参考にさせてもらいながら、なるべく手抜きして動かします。開発環境はESP-WROOM-02の時と同様にArduinoで動かします。

    使用した部品

    使用した部品は以下の通りです。

    • ESP-WROOM-32
      まずこれがないと、ですね。
    • FT-232RQ USBシリアル変換キット
      最近のお気に入りのUSBシリアル変換基板です。Linuxでも安定して動作するのでGoodです。
    • NJU7223DL1
      3.3Vのレギュレータです。データシートの回路図だと入出力のコンデンサが小さくて済みそうなので、選びました。
    • 0.1uF 1608 チップコンデンサ✕3
      三端子レギュレータの入出力に各1個、USBシリアルのRTS端子とEN端子の間に1個
    • 22uF 1608 チップコンデンサ✕1
      ESP-WROOM-32の資料では電源入力に10uFが付いているので、手持ちの22uFのチップコンを使用
    • 10kΩ 1608 チップ抵抗✕2
      1個はEN端子のプルアップ、もう1個はIO0端子のプルアップ
    • 0.022uF 1608 チップコンデンサ✕1
      EN端子の入力とGND間に接続
    • 適当なタクトSW✕1
      IO0端子をGNDに落としてダウンロードモードに移行させるのに使います
    • ユニバーサルプリント基板
      これを使いました。最近は軽量化を目指して薄めの基板を使ってます。この基板は両面なのですが、内面がスルーホール処理されていないので表裏の接続ができていない箇所があってハマリました。
    • その他
      適当なピンヘッダ・ピンソケット、ポリウレタン被覆線、スズメッキ線

    ハードウェアの組み立て

    こちらの回路を参考に手抜きして作りました。

    • GND端子はUSBシリアル基板のGNDに接続
    • 3V3端子は三端子レギュレータの出力端子に接続
    • EN端子は10kΩでプルアップ、GNDとの間に0.022uF、USBシリアル基板のRTS端子との間に0.1uFを接続。この0.1uFによりPC側でRTSを制御するとESP-WROOM-32側にリセットがかかります。
    • IO0端子はプルアップ、および、タクトスイッチを接続して、ボタン押下でGNDに落ちるようにします。ボタンを押しながらArduino IDEで書き込み操作をすることで、書き込みモードへ移行できます。
      (注:IO0のプルアップは不要らしい。タクトスイッチによるIO0のコントロールがうまく行かなかった際につけたが、外してOKかは試していない。ちなみに、タクトスイッチでIO0がコントロールできなかった原因はノンスルーホール基板を使ったので基板の表裏で接続ができてなかったため。)
    • TXD0端子はUSBシリアル基板のRXDへ接続
    • RXD0端子はUSBシリアル基板のTXDへ接続

    回路図はこんな感じです。15ピンのGNDは手抜きで接続していませんが、動いています。

     

    こんな感じになりました。

    ESP-WROOM-32は裏返しに両面テープで基板に貼り付けてあります。基板を作りなおす時も多分無事に剥がせると思います。

    無計画に作ったので、裏側は汚いですw。左上のレギュレータ周りがどうしようもないですね。

    まずはハードウェアの動作確認

    Arduinoで書き込みをする前に、ハードウェアの動作確認をしておきます。
    といっても、よくよく結線を確認した後、電源を投入(USBケーブルで接続)するだけです。
    電源を投入したら、スマートフォンのWiFiアナライザなどアプリケーションで、「ESP-xxxxxx」というSSIDが見えることを確認しておきます。SSIDが見えればとりあえずESP-WROOM-32はアクセスポイントとして動作しているはずです。(注:Arduino環境の構築ができていれば、Arduinoのシリアルモニタで /dev/ttyUSB* を115200bpsでモニタすればブートローダなどの表示も確認できます)

    Arduino開発環境の構築

    PCはLinux Mint 18の64bit版です。

    まず、arduino IDE をインストールします。その前に、古いバージョンをアンインストール。

    $ cd arduino-1.6.12
    $ ./uninstall.sh 
    Removing desktop shortcut and menu item for Arduino IDE... done!

    arduino.cc から最新版の arduino-IDE をダウンロード。今回ダウンロードしたファイルは arduino-1.8.1-linux64.tar.xz です。

    $ cd ~
    $  xzcat ダウンロード/arduino-1.8.1-linux64.tar.xz | tar xvf -
    $ cd arduino-1.8.1/
    $ ./install.sh
    Adding desktop shortcut, menu item and file associations for Arduino IDE... done!

    次に、arduino-esp32 をインストール。このページのコマンドをコピペ。

    $ sudo usermod -a -G dialout $USER && \
    > sudo apt-get install git && \
    > mkdir -p ~/Arduino/hardware/espressif && \
    > cd ~/Arduino/hardware/espressif && \
    > git clone https://github.com/espressif/arduino-esp32.git esp32 && \
    > cd esp32/tools/ && \
    > python get.py
    [sudo] xxx のパスワード: 
    パッケージリストを読み込んでいます... 完了
    依存関係ツリーを作成しています 
    状態情報を読み取っています... 完了
    git はすでに最新バージョン (1:2.7.4-0ubuntu1) です。
    アップグレード: 0 個、新規インストール: 0 個、削除: 0 個、保留: 39 個。
    Cloning into 'esp32'...
    remote: Counting objects: 2799, done.
    remote: Compressing objects: 100% (10/10), done.
    remote: Total 2799 (delta 1), reused 0 (delta 0), pack-reused 2785
    Receiving objects: 100% (2799/2799), 54.67 MiB | 3.44 MiB/s, done.
    Resolving deltas: 100% (1152/1152), done.
    Checking connectivity... done.
    Checking out files: 100% (903/903), done.
    System: Linux, Info: Linux-4.4.0-45-generic-x86_64-with-LinuxMint-18-sarah
    Platform: x86_64-pc-linux-gnu
    Downloading xtensa-esp32-elf-linux64-1.22.0-61-gab8375a-5.2.0.tar.gz
    Done
    Extracting xtensa-esp32-elf-linux64-1.22.0-61-gab8375a-5.2.0.tar.gz
    Downloading esptool-fe69994-linux64.tar.gz
    Done
    Extracting esptool-fe69994-linux64.tar.gz
    Done
    ~/Arduino/hardware/espressif/esp32/tools $

    いよいよ起動します。デスクトップ上のArduino IDEのアイコンをダブルクリックして、Arduino IDEを起動。
    起動したら、「ツール」→「ボード:xxx」→「ESP32 Dev Module」を選択でESP32モジュールを選択します。

    サンプルを動かしてみる

    次にサンプルを動かしてみます。シリアルに結果が表示されるものが良いと思うので、WiFiScanを動かしてみます。
    「ファイル」→「スケッチ例」→ESP32 Dev Module用のスケッチ例の下の「WiFi」→「WiFiScan」選択すると、サンプルプログラムが表示されます。「ツール」⇒「シリアルポート」⇒「/dev/ttyUSB0(環境によって変わります)」でシリアルポートを選択した後、「ツール」⇒「シリアルモニタ」でシリアルモニタを起動しておきます。

    準備ができたら「⇒」ボタンをクリックして、書き込んでみます。「⇒」をクリックする際にはIO0に接続したタクトスイッチを押しながらクリックすることでダウンローダを起動します。「Wrting … 」という表示が出たら、タクトスイッチのボタンを離します。

    書き込み完了後はこんな感じ。

    書き込みが終わると、シリアルモニタの方に表示が始まります。

     

    こんな感じでSSIDのリストが表示されれば成功です。


  • ESP8266でSmartConfigを試してみた

    投稿日 2016年 11月 5日 3個のコメント

    長らく放置していたESP8266基板ですが、やっと動かしました。前回の記事から数えて約1年(ぉぃ)。回路図の定数に不適切な部分があってブートローダから先に進んでなかったのと、秋月のFT234X搭載の超小型UART変換基板だとなぜかLinux側が固まってしまうという事象に悩まされたためです(汗)。

    で、まだ最低限の機能しか試してないのですが、回路図はこんな感じです。回路図の電源周りにいろいろわけのわからないFETが入っていますが、これはソフトウェア制御で電源OFFできるようにするのと、電池使用時に電源電圧を自身で測定できるようにするためです。電池を使えば Amazon Dash Button 相当のことができる予定です。

    回路図

    UART変換基板は結局秋月のAE-TTL-232Rを使いました。

    開発環境はArduino IDE 1.6.12を使っています。昔調べた方法でボードマネージャでESP-8266を使えるようにして、ボードはGeneric ESP8266 Module、FlashメモリサイズはESP-WROOM-02に合わせて1M(64K SPIFFS)を選択しました。

    2016-11-05-02-29-33

    さらに1年間の進化は素晴らしいもので、smartconfigというWiFi周りの設定をAndroidスマートフォンでやる仕組みが登場していました。ArduinoのコードはGitHubのここから持ってきました。少しこの基板にあわせて修正したのが以下のファイルです。

    #include <ESP8266WiFi.h>
    #include <WiFiUdp.h>
    
    void setup() {
      int cnt = 0;  
    
      // set for STA mode
      WiFi.mode(WIFI_STA);
      
      // put your setup code here, to run once:
      Serial.begin(9600);
      
      // led status at pin16
      pinMode(12,OUTPUT);
      digitalWrite(12, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
      
      //configure pin0 
      pinMode(0, INPUT_PULLUP);
    
      // deplay for 2 sec for smartConfig
      Serial.println("2 sec before clear SmartConfig");
      delay(2000);
      
      // read pullup
      int isSmartConfig = digitalRead(0);
      if (isSmartConfig==0) {
        // bink for clear config
        blinkClearConfig();
        Serial.println("clear config");
        // reset default config
        WiFi.disconnect();
    
      }
    
      // if wifi cannot connect start smartconfig
      while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
        if(cnt++ >= 15){
           WiFi.beginSmartConfig();
           while(1){
               delay(500);
               if(WiFi.smartConfigDone()){
                 Serial.println("SmartConfig Success");
                 blinkSmartConfig();
                 break;
               }
           }
        }
      }
    
      Serial.println("");
      Serial.println("");
      
      WiFi.printDiag(Serial);
    
      // Print the IP address
      Serial.println(WiFi.localIP());
    
    }
    
    
    void blinkSmartConfig() {
        digitalWrite(13, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
        delay(50);              // wait for a second 
        digitalWrite(13, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
        delay(50);
    }
    
    void blinkClearConfig() {
      int i=0;
      while(i<=3) {
        digitalWrite(13, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
        delay(100);              // wait for a second 
        digitalWrite(13, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
        delay(100);
        i++;
      }
    }
    
    void blinkStartConfig() {
      pinMode(13,OUTPUT);
      int i=0;
        digitalWrite(13, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    }
    
    
    void loop() {
      int isSW1 = digitalRead(0);
      if(isSW1==0){
        for(int i=5;i>0;i--){
          delay(1000);
          Serial.println(i);    
        }
        Serial.println("Power off");    
        delay(500);
        pinMode(15,OUTPUT);
        digitalWrite(15, HIGH);   // Power-off the board (HIGH is the voltage level)
        delay(5000);
      }
      delay(100);
      digitalWrite(12, 1-digitalRead(12));   // Blink the LED
    }
    
    

    修正したのは起動時のGPIO12のLEDの点灯と、ステータスのGPIOをGPIO16からGPIO13に変更、初期化が完了したら電源OFFする制御を追加したことです。これをコンパイルしてボードに書き込んでやります。

    シリアルモニタで動作を確認しながら、スマートフォンで「ESP8266 SmartConfig」というアプリを動作させてESP8266モジュールに接続させる先のSSID(スマートフォンがつながってるSSIDが勝手に表示されます)と、パスワードを入力してCONFIRMを押してしばらく待つとESP8266側の接続設定がされるという便利なものです。

    設定したSSIDとパスワードはフラッシュメモリ内に保存されて、次回は勝手にロードしてくれます。(上記のソースでは、起動後2秒たった瞬間にGPIO0がLレベルだと設定をクリアして再度設定待ちになります)

    <���������$�������ɕ����Ɂ�����
    �����5R�................SmartConfig Success
    .SmartConfig Success
    .SmartConfig Success
    
    
    Mode: STA
    PHY mode: N
    Channel: 4
    AP id: 0
    Status: 5
    Auto connect: 1
    SSID (17): xxxxxxx-yyyyyy-z
    Passphrase (10): xxxxxxxxxx
    BSSID set: 1
    ??.??.???.??
    5
    4
    3
    2
    1
    Power off

    上記は電源投入〜SmartConfigによる設定〜APへの接続〜シャットダウンまでのシリアルコンソールのログです。楽でいいですね!


  • ESP8266でjumpwire.ioを試してみた

    投稿日 2015年 8月 9日 コメントはありません

    ESP8266についてググっていたら、広告欄に何やら「jumpwire.io」なるものが出てました。確か、ESP8266を使ったクラウドサーバーなんちゃらとか(細かい内容は忘れました)。

    とりあえずクリックしてみたら「MakerのためのIoTプラットフォーム」「Arduinoを5分でクラウドにつないで、あなたのIoTプロジェクトを成功に導きます。」だそうです。なんでも無料でお試しができるようなので、試してみることにしました。環境はUbuntu14.10LTS 64bit版 + ArduinoIDE1.6.5 + esp8266 version 1.6.5-947-g39819f0(ボードパッケージ)です。ボードパッケージのインストールまでの方法はこちらの記事を参照。

    無料サインアップ・・・から先は英語ですが、めげずに登録してみます。よくある「ユーザーIDはメールアドレス」ってやつです。ユーザーIDと設定するパスワードを打ち込むと、メールアドレス宛にアクティベート用のメールが届くので、そこにあるリンクをクリックするとサインアップ完了です。
    で、改めてログインし直します。(これもよくあるパターン)

    ログインすると、いきなり秘密のトークン(Secret token)が表示されます。この画面をコンソールと呼ぶようです。プロジェクトは無料で5つ作れて、A〜Eというアルファベットになるようです。で、プロジェクトごとにKEYが26個(A〜Z)セットできるようです。

    ここで一旦中断し、ローカル側(クライアント側)のプログラミングに戻ります。今回はgithubにライブラリとサンプルがあるようなので、これを動かしてみます。

    まず、gitでライブラリを持ってきます。

    ~$ cd Arduino/libraries/
    ~/Arduino/libraries$ git clone https://github.com/jumpwire-io/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE
    Cloning into 'JWIO_ESP8266_ArduinoIDE'...
    remote: Counting objects: 35, done.
    remote: Total 35 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 35
    Unpacking objects: 100% (35/35), done.
    Checking connectivity... done.
    ~/Arduino/libraries$ 
    

    これで~/Arduino/libraries/JWIO_ESP8266_ArduinoIDEの下にサンプルスケッチ(Sample_Sketch.ino)までコピーされますので、これをスケッチが保存されるべき場所にコピーします。

    ~/Arduino$ mkdir JWIO_ESP8266_ArduinoIDE
    ~/Arduino$ cd JWIO_ESP8266_ArduinoIDE/
    ~/Arduino/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE$ mkdir Sample_Sketch
    ~/Arduino/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE$ cd Sample_Sketch/
    ~/Arduino/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE/Sample_Sketch$ cp ../../libraries/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE/Sample_Sketch.ino .
    ~/Arduino/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE/Sample_Sketch$

    これで「スケッチを開く」で、~/Arduino/JWIO_ESP8266_ArduinoIDE/ の下のSample_Sketch.inoを開きます。

    サンプルスケッチの冒頭に、

    jumpwireIo jwio("your_wifi_ssid","your_wifi_password",
      "your_jwio_secret_token","A");

    という箇所がありますので、ここにWiFiの設定と、さっき出たSecret tokenをセットします。4つ目のAは多分プロジェクト名でしょうか、そのままにしておきます。

    下の方に

      pinMode(5, OUTPUT);// initialize digital pin 13.

    という箇所があります。自分はGPIO2を使うので、ここを5から2に変更しておきます。後の方のdigitalWrite()のところも同様に修正しました。
    修正後のソースはこんな感じです。(開示できない箇所はxxxxxxxxxxxxxになってます)

    //definitions for jumpwire.io
    #include <ESP8266WiFi.h>
    #include <JWIO_ESP8266_ArduinoIDE.h>
    jumpwireIo jwio("xxxxxxxxxxxxx","xxxxxxxxxxxxx",
      "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx","A");
    
    
    //put your definitions here
    
    //put your global variables here
    unsigned long timer;
    
    void setup() {
      jwio.setup(); //always put this code in setup()
      //put your code here
      pinMode(2, OUTPUT);// initialize digital pin 13.
      timer = millis(); // reset timer
    }
    
    void loop() {
      jwio.loop(); //always put this code in loop()
      //put your code here
      if (millis() - timer > 5000){
          jwio.Throw('B',millis()/1000.0);
          timer = millis(); // reset timer
        }
    }
    
    void Catch(char key, float value){
      //this function is called when byte values on jumpwire.io server are changed
      //put your code here
      if (key == 'A') {
        if(value == 0){          //if value of key A is 0
          digitalWrite(2, LOW);  //turn OFF LED
        }
        else if(value == 1){     //if value of key A is 1
          digitalWrite(2, HIGH); //turn ON LED
        }
      }
    }

    さて、ここで「マイコンに書き込み」とすると、コンパイルエラーが発生しました。

    Sample_Sketch.ino:4:37: fatal error: JWIO_ESP8266_ArduinoIDE.h: No such file or directory

    だそうです。そこでサンプルソースの冒頭の

    #include <JWIO_ESP8266_ArduinoIDE.h>

    #include "JWIO_ESP8266_ArduinoIDE.h"

    とすることで、ビルド&書き込み、実行ができました。
    ログを見ていると、ところどころでなにやらWebSocket関連でエラーが発生しているっぽい感じもしますが、先に開いたjumpwire.ioのログインコンソール上にKey BとしてESP8266側から経過時間が設定されているのがわかります。(下記画面だと418秒経過後)

    Screenshot0001

    さらに、Webコンソールの下の方にはData logとしてログが表示されています。

    ArduinoIDEのシリアルコンソールにはラウンドトリップタイムも表示されていますが、自分の環境からだと150msくらいかかっているようです。

    そして、ブラウザ上で「Value」のところに1をセットして「Throw」を押すと、点灯していたLEDが消灯しました。0をセットして「Throw」を押すと、消灯していたLEDが点灯しました。ソースのコメントとは逆の動作ですが、これは回路の差によるものでしょう。

    サンプルソースを修正して以下のようにしてみました。

    //definitions for jumpwire.io
    #include <ESP8266WiFi.h>
    #include "JWIO_ESP8266_ArduinoIDE.h"
    jumpwireIo jwio("xxxxxxxxxxxxxxx","xxxxxxxxxxxxxxxxxx",
      "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx","A");
    
    
    //put your definitions here
    
    //put your global variables here
    unsigned long timer;
    bool sw=1,osw=1;
    
    void setup() {
      jwio.setup(); //always put this code in setup()
      //put your code here
      pinMode(2, OUTPUT);// initialize digital pin 13.
      timer = millis(); // reset timer
    }
    
    void loop() {
      jwio.loop(); //always put this code in loop()
      //put your code here
      if (millis() - timer > 5000){
          jwio.Throw('B',millis()/1000.0);
          timer = millis(); // reset timer
        }
      sw = digitalRead(0);
      if (sw != osw) {
        osw = sw;
        jwio.Throw('C',sw);
      }
    }
    
    void Catch(char key, float value){
      //this function is called when byte values on jumpwire.io server are changed
      //put your code here
      if (key == 'A') {
        if(value == 0){          //if value of key A is 0
          digitalWrite(2, LOW);  //turn ON LED
        }
        else if(value == 1){     //if value of key A is 1
          digitalWrite(2, HIGH); //turn OFF LED
        }
      }
    }

    GPIO0についているスイッチの状態が変化した場合にKey-Cの値をスイッチの状態に応じて0/1に変化させるように修正してみました。(無事動きました)

    公式サイトに日本語版の説明もない状態で動かしているため?)ログを見ていると途中でWebsocketが切れるみたいで、安定性に若干不安を感じないでもないですが、jumpwire.ioはシンプルに動くので、確かに手早くクライアント(ESP8266)の状態をブラウザで確認できるようにしておきたい、とにかく短期間でクラウドでデータ収集できるようにしたい、という場合には簡単でいいと思います。

    ちなみに、サインアップしてからこの記事を書きつつサンプルを改造したもの(ボタンの状態がアップロードされるように修正したもの)を動かすまでに要した時間は約1.5時間です。5分はちょっと眉唾ものとしても、ArduinoIDEでESP8266が動く状態からなら動かすだけなら30分もあれば十分動かせるでしょう。確かに非常にお手軽ですので、知っておいて損はないと思います。


  • ESP8266のGPIOをArduinoIDEで扱う

    投稿日 2015年 8月 8日 コメントはありません

    ArduinoIDE上でESP8266モジュールを扱うことができることはわかりました。もちろん、WiFiを使ってクラウド上のサーバーとも通信ができました。

    ・・・が、ESP8266モジュールの端子をどうやって扱うのか、まだ調べてませんでした。

    で、GPIO2に接続したLEDを点滅させてみます。

    void setup() {
      pinMode(2, OUTPUT);
    }
    
    void loop() {
      digitalWrite(2, LOW);
      delay(1000);
      digitalWrite(2, HIGH);
      delay(2000);
    }

    これを名前を付けて保存して、GPIO0に付けたスイッチを押したままリセットを解除してブートローダを起動した後、「マイコンボードに書き込む」とするとGPIO2に接続したLEDが点滅しました。

    次に、GPIO0の状態を読み取って、GPIO2に出力してみます。

    void setup() {
      pinMode(2, OUTPUT);
      pinMode(0, INPUT);
    }
    
    void loop() {
      bool v = digitalRead(0);
      digitalWrite(2, v);
      delay(10);
    }

    同様に書き込んでやると、GPIO0に接続したスイッチのON/OFF状態に応じてLEDが点滅しました。

    ・・・単純にGPIOの番号を数値で指定してやれば良さそうな感じもしますが、どうなのでしょう。本当はソースまで追って確認したかったのですが、ちょっと短時間では確認しきれませんでした。とりあえず使いたいボタンとLEDだけ確認できたので、残りはボチボチと・・・。


  • ESP8266にWebSocketを喋らせてみる

    投稿日 2015年 7月 29日 コメントはありません

    世の中、同じようなことを考える方はいるようで、すでにESP8266+ArduinoIDEでWebSocketライブラリが存在しています。WebSocketが扱えるようになれば、(プログラミングスキルがあれば)クラウド側から好きなタイミングでESP8266に指示をおくることができるようになるはずです。(が、世の中そんなに甘くないんですねぇ〜)

    で、今回見つけたWebSocketライブラリは ESP8266-Websocket です。

    今回の記事はこれのサンプルを動かしてみよう、と苦戦した記録です。作業PCのOSはUbuntu14.10 LTS 64bit、ArduinoIDEのバージョンは1.6.5です。なお、Ubuntuで動かすにあたっては、

    $ sudo addgroup foobar dialout
    ユーザー `foobar' をグループ `dialout' に追加しています...
    ユーザ foobar をグループ dialout に追加
    完了。
    $

    として、/dev/ttyUSB0のアクセス権をユーザーにつけた後、再ログインしないと/dev/ttyUSB0へアクセスできないとしてエラーになります。

    Arduinoのライブラリは ~/Arduino/librariesの下に置けばいいようですので、そこにgitでライブラリを引っ張ってきます。

    ~$ cd ~/Arduino/libraries
    ~/Arduino/libraries$ git clone https://github.com/morrissinger/ESP8266-Websocket
    Cloning into 'ESP8266-Websocket'...
    remote: Counting objects: 286, done.
    remote: Total 286 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 286
    Receiving objects: 100% (286/286), 105.19 KiB | 0 bytes/s, done.
    Resolving deltas: 100% (103/103), done.
    Checking connectivity... done.
    ~/Arduino/libraries$ 
    

    その後、ArduinoIDEで「スケッチ」→「Include Library」→「Manage Libraries」で右上の「Filter your search」で「ESP8266-Websocket」と入力して「INSTALLED」になっていることを確認します。

    scrn1

    次に、WebSocketClientのデモを動かしてみます。

    「ファイル」→「スケッチの例」→「ESP8266-Websocket」→「WebSocketClient_Demo」を選択します。

    scren2

    ソースの冒頭の

    const char* ssid     = "SSID HERE";
    const char* password = "PASSWORD HERE";

    の部分に自分の無線LANのESSIDとパスキーを入力してから、名前を付けて保存します。

    このライブラリはおそらくWindows環境で作成されたのでしょう。Linux環境でビルドしようとすると、ファイル名の大文字小文字で失敗します。そのため、ライブラリの中の以下の部分を修正します。

    WebSocketClient.h と WebSocketServer.h の

    #include "String.h"

    #include "string.h"

    に、

    WebSocketServer.cpp と WebSocketClient.cppの

    #include "base64.h"

    #include "Base64.h"

    とします。

    これでビルドが通るようになりましたが、それでもコネクションに失敗します。禁断のgoto文で接続しに行く部分のみを繰り返すと、何回目か以降は通るようです。ライブラリのWebSocketClient.cppの冒頭にデバッグのための#define文があるので、ここをコメントを外すとデバッグメッセージが出るのですが、これでもハンドシェークの途中で止まっていることはわかるものの、それ以上はなんともわかりません。
    これ以上は間にLANアナライザを入れてみてパケット解析しつつ、RFCを読んで何かおかしいのか調べるしかなさそうです。

    以下は、現時点でのサンプルプログラムを改造したものです。

    #include <ESP8266WiFi.h>
    #include <WebSocketClient.h>
    
    const char* ssid     = "xxxxxxxxxxxxxxxx";
    const char* password = "xxxxxxxxxxxxxxxx";
    char path[] = "/";
    char host[] = "echo.websocket.org";
      
    WebSocketClient webSocketClient;
    
    // Use WiFiClient class to create TCP connections
    WiFiClient client;
    
    void setup() {
      Serial.begin(115200);
      delay(10);
    
      // We start by connecting to a WiFi network
    
      Serial.println();
      Serial.println();
      Serial.print("Connecting to ");
      Serial.println(ssid);
      
      WiFi.begin(ssid, password);
      
      while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
      }
    
      Serial.println("");
      Serial.println("WiFi connected");  
      Serial.println("IP address: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
    
      delay(5000);
      
    RETRY:
      // Connect to the websocket server
      IPAddress remote_addr;
      if(!WiFi.hostByName(host,remote_addr)){
        Serial.println("Cannot resolve hostname");
        while(1){}
      } else {
        Serial.println("hostname resolved");
      }
      
      if (client.connect(remote_addr, 80)) {
        Serial.println("Connected");
      } else {
        Serial.println("Connection failed.");
        goto RETRY;
        while(1) {
          // Hang on failure
        }
      }
    
      // Handshake with the server
      webSocketClient.path = path;
      webSocketClient.host = host;
      if (webSocketClient.handshake(client)) {
        Serial.println("Handshake successful");
      } else {
        Serial.println("Handshake failed.");
        while(1) {
          // Hang on failure
        }  
      }
    
    }
    
    
    void loop() {
      String data;
    
      if (client.connected()) {
        
        webSocketClient.getData(data);
        if (data.length() > 0) {
          Serial.print("Received data: ");
          Serial.println(data);
        }
        
        // capture the value of analog 1, send it along
        pinMode(1, INPUT);
        data = String(analogRead(1));
        
        webSocketClient.sendData(data);
        
      } else {
        Serial.println("Client disconnected.");
        while (1) {
          // Hang on disconnect.
        }
      }
      
      // wait to fully let the client disconnect
      delay(3000);
      
    }

    WebSocketClient.cppをみると、サーバ側からのヘッダの解釈の実装がまだまだであることがわかります。ひとつの可能性として、どうやらここで止まっていそうです。もうひとつは、パケットの受信バッファの処理がどうも変な感じがします。

    いずれにせよ、このライブラリはまだそのままでは使えるものではなさそうな感じです。(ま、よくみると色々と制約があるよ、って書いてあるんですけどね)


  • ESP8266からherokuにデータを送ってみる

    投稿日 2015年 7月 26日 コメントはありません

    これまでに node.js + herokuでHTTP GETコマンドを使って最低限のデータの出し入れができることを確認しました。つまりherokuで実用性はないとはいえ、サーバ側の構築ができるようになりました。ただ、セキュリティとか実用性とかそういうのは考えてないので、とにかく最低限ですし、そもそもデータベースを使っていないのでプログラムを再起動されると消えてしまいます。そしてそれは頻繁に起こります。なので、あくまで「ちゃんと作ればできることがわかる」というレベルです。

    次は、ESP8266からherokuにデータを送って、PCからそのデータを読み取れるか試してみます。簡単に済ますためにESP8266側は先に確認したようにArduino IDEで構築します。heroku側は先の「hello-heroku2」のままにします。

    Arduino側のスケッチはサンプルの「ESP8266WiFi」の下の「WiFiClient」を元にしています。一旦、WiFiClientを開いて、名前(今回は「HerokuClient」にしました)をつけて保存します。
    その後、ESSIDとWiFiのパスワードの設定、先の「hello-heroku2」に合わせたGETメソッドに合わせたURLの生成の部分を修正します。今回は、起動すると1から順にデータをheroku側にセットするだけとしました。

    修正後のソースは以下のようになりました。元のソースはdata.sparkfun.comのサービスにデータを送るようになっていたようですが、今回はそれを変更しています。(コメントは修正していませんので、そのままになっています。また、WiFiの設定関連は当然伏せてありますので、環境に合わせて修正が必要です。)

    /*
     *  This sketch sends data via HTTP GET requests to data.sparkfun.com service.
     *
     *  You need to get streamId and privateKey at data.sparkfun.com and paste them
     *  below. Or just customize this script to talk to other HTTP servers.
     *
     */
    
    #include <ESP8266WiFi.h>
    
    const char* ssid     = "xxxxxxxxxxxxxxxx";
    const char* password = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
    
    const char* host = "whispering-basin-7319.herokuapp.com";
    int count = 1;
    
    void setup() {
      Serial.begin(115200);
      delay(10);
    
      // We start by connecting to a WiFi network
    
      Serial.println();
      Serial.println();
      Serial.print("Connecting to ");
      Serial.println(ssid);
      
      WiFi.begin(ssid, password);
      
      while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
      }
    
      Serial.println("");
      Serial.println("WiFi connected");  
      Serial.println("IP address: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
    }
    
    int value = 0;
    
    void loop() {
      delay(5000);
      ++value;
    
      Serial.print("connecting to ");
      Serial.println(host);
      
      // Use WiFiClient class to create TCP connections
      WiFiClient client;
      const int httpPort = 80;
      if (!client.connect(host, httpPort)) {
        Serial.println("connection failed");
        return;
      }
      
      // We now create a URI for the request
      String url = "/";
      url += "?DATA=";
      url += String(count++);
      
      Serial.print("Requesting URL: ");
      Serial.println(url);
      
      // This will send the request to the server
      client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +
                   "Host: " + host + "\r\n" + 
                   "Connection: close\r\n\r\n");
      delay(10);
      
      // Read all the lines of the reply from server and print them to Serial
      while(client.available()){
        String line = client.readStringUntil('\r');
        Serial.print(line);
      }
      
      Serial.println();
      Serial.println("closing connection");
    }
    
    

    これで、ESP8266モジュール側をGPIO0をGNDに落とした状態でリセット解除することでブートローダ状態で待機させてから、ArduinoIDEで「マイコンボードに書き込む」とするとコンパイルと書き込みが行われてプログラムが走り出します。
    事前にシリアルモニタを起動しておくと、

    Screenshot--dev-ttyUSB0

    という感じでWiFiのアクセスポイントに接続し、その後herokuへDATAを1から順にセットしている様子が確認できます。(日本語が文字化けしてますが、まあいいでしょう)
    PC側からherokuにアクセスすると、

    Screenshot-Mozilla Firefox-13

    という感じで、ESP8266からセットしたデータを確認することができました。

    これでESP8266からherokuへのデータのアップロードと、ブラウザによるherokuにアップロードされたデータの確認ができたことになります。実用にするにはheroku側はデータベース使わないとね、とか、複数のESP8266に対応しないとね、とか、セキュリティ全く無いじゃん、とか、山ほど考慮するべきことがありますが、最低限遊べるレベルには到達したのではないでしょうか。

    heroku + node.js + ESP8266 + ArduinoIDEの組み合わせでIoT環境を試すレベルであれば簡単に構築できることがわかりました。もちろん、リソースをかければ本格的な環境にアップグレードすることもできると思います。あとはこの環境をどう使うか、ということですね〜。


  • ESP-8266用ArduinoIDEでサンプルを動かす

    投稿日 2015年 7月 11日 1つのコメント

    環境構築とサンプルを動かす話を一つの記事にしたら長くて読みにくくなってしまったので、2つに分割します。この記事は環境構築の続きです。

    ESP8266自身で動かすWebサーバーサンプルのテストと、ESP8266をNTPクライアントにするサンプルのテストです。

    サンプルのコンパイルと書き込み

    以下の手順でサンプルの動作を確認しました。

    1. 「ファイル」⇒「スケッチの例」⇒「ESP8266mDNS」⇒「mDNS_Web_Server」を選択してみます。
    2. 23行目にSSIDを、24行目にパスワードを設定する箇所がありますので、そこにそれぞれの環境に応じた設定をします。
    3. 「ファイル」⇒「名前をつけて保存」で適当なディレクトリを作って保存します。
      (あたり前といえばあたり前ですが、保存しないとうまく動作しません)
    4. ESP8266ボード側はブートローダの起動状態にしておきます。(GPIO0をGNDに落とした状態でリセットをかけて、リセット解除しておきます。リセット解除後はGPIO0はGNDに落ちていても落ちていなくても構いません。なお、ESP8266のファームウェアバージョンはv0.9.5のものを使用しています。)
    5. 「ツール」⇒「シリアルモニタ」でシリアルモニタを起動しておきます。速度は115200bpsです。
    6. 「スケッチ」⇒「マイコンボードに書き込む」でコンパイルと書き込みを行います。
    7. 書き込みが終わると自動的に実行されます。
      screen8
    8. シリアルモニタ側にIPアドレスなどの情報が表示されます。
    9. ブラウザからそのIPアドレスにアクセスすると、ESP8266上で動作するWebサーバからのメッセージ(「Hello from ESP8266 at 192.168.xxx.xxx」)が取得できます。
      下記はAndroid上のブラウザからIPアドレス指定でアクセスした後のシリアルコンソールの表示内容です。
      screen9

    同様にNTPClientなども動作しました。

    Windowsだけではなく、Linuxでもこれだけお手軽に動かせるようになってきています。かなりお手軽にESP8266を動かす環境が整ってきていることを感じますね。

    ※上記の動作確認は接続先のアクセスポイントを含め、シールドルーム内で実施しています。早く技適対応済みのモジュールが入手できるようになって欲しいものです。


  • Linux版ESP-8266用ArduinoIDEのインストール

    投稿日 2015年 7月 10日 1つのコメント

    Linux版のESP8266対応のArduinoIDEのインストールが簡単になっていましたので、その方法でLinux32bit環境(LinuxMint17環境)にインストールしてみました。
    ArduinoIDEの1.6.4からボードマネージャ(Boards Manager)を使ってサードパーティのプラットフォームパッケージのインストールができるようになったようです。そこで、ESP8266用のプラットフォームパッケージが準備された、ということみたいです。
    このプラットフォームパッケージを使うと、超簡単にArduinoIDEからESP8266を使うことができます。現時点ではWindows,MacOS、Linux(32bit/64bit)のパッケージが準備されているようです。

    (7/15に64bit版Linuxでもサンプルのコンパイルまで確認してみました。手順は概ね同じですが、若干の記載漏れを加筆しました。また、64bit版ではファイル名などで32になっているところが64になったりします。)

    このプラットフォームパッケージの特筆すべき点は「AVRマイコンなど他のマイコンを必要とせず、ESP8266モジュール単体でArduinoとして動作しつつ無線LANでの通信ができる」ということです。

    大事なこと(すごいこと)なのでもう一度書きます。Arduinoとして動作させるのに、(書き込み時は別として)ESP8266モジュールと電源以外の部品は必要ありません

    たぶん、ArduinoIDE自体で依存するモジュールがあると思います。build-essentialやdefault-jdkなどは事前にインストールしておくほうが良いかと思います。

    ArduinoIDEのインストール

    arduino.ccからLinux32bit版のArudino IDEをダウンロードしてきます。ダウンロードが完了したら、アーカイブを展開します。

    端末(コンソール)を開いて、ホームディレクトリから

    $ xzcat ダウンロード/arduino-1.6.5-linux32.tar.xz | tar -xv
    $ ./arduino-1.6.5/arduino

    として、開発環境を起動します。
    (ダウンロード場所はディストリビューションなどに応じた場所を指定してください。上記ではホームディレクトリ直下にarduino-1.6.5というディレクトリができて、そこに展開します。)

    screen1

    「ファイル」⇒「環境設定」にて、環境設定の画面を開きます。開いたら、「Additional Boards Managers URLs:」に「http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json」と入力し、OKを押します。

    ※追伸:安定版と開発版のバージョンができているようです。
    安定版は「http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json」、開発版は「http://arduino.esp8266.com/staging/package_esp8266com_index.json」を入力してください。
    どちらを選べばいいかわからない場合は当然安定版の方を選びましょう。

    「ツール」⇒「ボード」⇒「Board Manager …」を選択します。

    screen3

    一番下に、「esp8266 by ESP8266 Community」というのがありますので、ここをクリック(選択)すると、右下に「Install」ボタンが現れますので、「Install」ボタンを押します。

    screen4

    すると、40MBくらいダウンロードした後、Installedになります。

    screen6

    確認したら、「閉じる」でインストールは完了です。
    ESP-8266が使えるかどうかを「ツール」⇒「ボード」で確認します。

    screen7

    メニューに「Generic ESP8266 Module」「Olimex MOD-WIFI-ESP8266(-DEV)」「NodeMCU(ESP8266 ESP-12 Module)」が増えているのが確認できました。

    今回は「Generic ESP8266 Module」で動作させてみます。
    選択すると、「ツール」の下に「CPU Frequency」「Flash Size」「Upload Speed」「ポート」などの設定ができるようになっていました。今回はそれぞれ「80MHz」「512K(64K SPIFFS)」「115200」「/dev/ttyUSB0」としています。

    サンプルの動作確認は次の記事です。


  • ESP8266対応のArduino IDEをビルドしてみた

    投稿日 2015年 4月 12日 コメントはありません

    先に紹介したESP8266対応のArduino IDEですが、GitHubにはなぜかLinuxの32bit版が存在しません。

    そこで、ビルドしてみました。
    環境は Ubuntu 14.04 LTS 32bit 版、CPUはCeleron847です。

    結論から言うと、ビルドするだけなら非常に簡単です。(ビルドするだけなら、ですけどね)
    手順は単にドキュメントに書かれているとおりです。

    まず、

    $ git clone https://github.com/esp8266/Arduino.git

    で、一式持ってきます。ここでダウンロードする量は1GBを超えるので、一体ビルドするのにどんなにかかるんだろう、と不安になります。

    $ cd Arduino/build
    $ and dist

    でビルドします。1回目は「JDKがない」と言われて失敗してしまいました。
    そこで、synapticで「default-jdk」をインストールして、再度、

    $ ant dist

    としてみました。すると、何やらさらに大量にダウンロードしていますので、一晩二晩くらいビルドにかかるんだろうか、と放置して寝ました。

    しかし、起きてみると、最後に、

    linux-dist:
     [echo] 
     [echo] =======================================================
     [echo] Arduino for Linux was built. Grab the archive from
     [echo] 
     [echo] linux/arduino-1.6.1-linux32.tar.xz
     [echo] =======================================================
     [echo]
    linux32-dist:
    BUILD SUCCESSFUL
    Total time: 9 minutes 29 seconds
    $

    として完了していました。表示を信じるなら10分弱で完了しています。

    いざ起動ですが、GitHubには起動方法は書かれていません。
    で、ぐぐってみると本家(?)のArduinoのビルド方法の説明が見つかりました。
    こちらを参考に、

    $ ant run

    とすると、少し経って arduino IDE が起動しました。

    ・・・が、ビルドしようとすると、g++が見つけられないようでエラーになってしまいます。しかし、すでにxtensa用のg++はビルド済みなので、

    $ ln -s /home/xxx/esp-open-sdk/xtensa-lx106-elf /home/xxx/Arduino/build/linux/work/hardware/tools/esp8266/.

    としてリンクを張ってやるとコンパイルは通るようになりました。・・・が、こんどは esptools ディレクトリがないと言ってエラーになるので、

    $ ln -s /home/xxx/esp-open-sdk/esptool /home/xxx/Arduino/build/linux/work/hardware/tools/esp8266/.

    として、リンクを張りました。・・・が、それでもまだエラーが出ます。

    Cannot run program "/home/xxx/Arduino/build/linux/work/hardware/tools/esp8266/esptool": error=13, 許可がありません

    切り分けるため、

    $ sudo ant run

    として起動してやると、ビルドが通りました。
    ・・・・が、通常起動ができなくなってしまいました。パーミッション周りでまだいろいろあるようです。

    $ ant clean
    $ ant run

    とすると起動はできましたが、シンボリックリンクが消失しているのか、また振り出しに戻ってしまいます。

    まあ、ここまでやるんなら、素直にOSを64bit版Linuxにした方がいいような気がします(^^;