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来週のArduino勉強会に備えて、mbedライクなクラスライブラリlbedをArduinoに移植してみました。
今回移植したクラスは、以下の通りです。((移植と言ってもほとんどArduinoのAPIのラッパーです))
- DigitalOut: LEDなどのデジタル出力ピンクラス
- DigitalIn: タクトスイッチなどのデジタル入力ピンクラス
- AnalogIn: 可変抵抗などのアナログ電圧を入力ピンクラス
- BusOut: LCDデータ出力等のバス出力を行うクラス
- Tone: Arduinoのtoneをクラスにしたもの（lbed互換のために追加）
- PwmOut: LEDの明るさを変えたり、モータを制御するためのPWM制御クラス（周波数固定版）
- I2C: I2Cインタフェースを使って制御を行うためのクラス（一部のみの実装）
また、ユーザクラスの例として、以下の2つをlbed版から移植してみました。
- LM73: 温度センサーLM73のクラスを移植（setup対応のみ）
- I2cLCD: 勝純一さんが作られたmbed用の
[[I2C低電圧キャラクタ液晶モジュール>http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=27001]]
クラスの移植（setup対応のみ）
** インストール方法 [#e713aa3f]
以下のZIPファイルをダウンロードして、解凍して作成されたlbedフォルダーをArduinoのユーザ用
ディレクトリ（Macの場合には、Document（文書）/Arduino/libraries/に入れる
- &ref(Lbed.zip);
** ライブラリの使い方 [#p7189f43]
まずは、ライブラリの例題を動かしながら、ライブラリの使い方を説明します。
Arduino IDEを起動し、スケッチの例→Lbed→BlinkLEDを選択します。
以下のようなスケッチが表示されます。
#pre{{
/*
Blink
Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
This example code is in the public domain.
*/
#include "lbed.h" // #A
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
DigitalOut led(13); // #B
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
led = ~led; // #C
wait_ms(1000); // #D
}
}}
- #A: 最初にlbed.hをインクルードします
- #B: DigitalOutのledをピン番号13に作成します
- #C: ledの値を逆の値を代入します（1なら0に、0なら1になります）
- #D: 1秒待ちます
次にファイルメニュー→マイコンボードに書き込むを選択して、スケッチをArduinoに書き込みます。
ArduinoのLEDが1秒間隔で点滅すれば成功です。
このようにmbedのDigitalOutクラスを使うと直感に合ったプログラムを書くことができます。
** lbedの例題を動かしてみる [#x9ea6233]
次に、
[[Protosnap Pro Mini>http://www.switch-science.com/catalog/986/]]
を使ってLbedに付属のサンプルを動かしてみます。
&ref(ProtoSnap_Pro_Mini.png);
部品とArduino Pro Miniのピンの接続は以下のようになっています。
| 部品のピン | Arduino Pro Miniのピン |h
| ボタン | 7 |
| 光センサー | A0 |
| 緑のLED | 5 |
| 青のLED | 6 |
| 赤のLED | 3 |
| ブザー | 2 |
*** ボタンスイッチの例 [#t845b60a]
次の例は、ボタンスイッチを押したときにArduinoのLEDを点灯させる例です。
Protosnap Pro Miniがなくてもブレッドボードでタクトスイッチを使って以下の様に
回路を組み立てれば、簡単に動かすことができます。抵抗には10KΩを使って下さい。
&ref(ButtonSwitch_bread.png);
スケッチは、同様にスケッチの例→Lbed→ButtonSwitchを選択します。
#pre{{
/*
ButtonSwitch
Turns on an LED on when button pushed.
This example code is in the public domain.
*/
#include "lbed.h"
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
DigitalOut led(13);
// Pin 7 has an tact switch on Protosanap Pro Mini.
DigitalIn sw(7); // #A
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
led = !sw; // #B
wait_ms(200); // wait for 200 mili seconds.
}
}}
- #A: 最初のBlinkLEDに変数に加えて、DigitalInのスイッチswをピン7に作成します
- #B: swの値はスイッチを押したときに0になりますので、!を付けて逆の値をledに代入します
*** 光センサーの例 [#a6427c2f]
光センサーの例題を試してみましょう。
この例題は、AnalogInで光センサーの電圧を取得し、その値でLEDを調整します。
Protosnap Pro Miniを灯りに近づけるとLEDが点灯し、影を作って暗くするとLEDが消灯します。
光センサーが無い場合には、可変抵抗で代用して実験して下さい。
#pre{{
/*
LightSensor
Turns on an LED on when light sensor > 0.5V(0.1).
This example code is in the public domain.
*/
#include "lbed.h"
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
DigitalOut led(13);
// Pin A0 has a light sensor on Protosanap Pro Mini.
AnalogIn sensor(A0); // #A
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
if (sensor > 0.1) // #B
led = 1;
else
led = 0;
wait_ms(200); // wait for 200 mili seconds.
}
}}
- #A: スイッチの代わりに、AnalogInの光センサーsensorをピンA0に作成します
- #B: 電圧が供給電圧の0.1（0.5V）より高い場合には、LEDを点灯し、低い場合は消灯します
*** ブザーの例 [#z91a02f5]
次は音の実験です。
Protosnap Pro Miniが無い場合には、圧電ブザーとボタンスイッチ以下の様に接続して実験してください。
&ref(Buzzer_bread.png);
例題には、スケッチの例→Lbed→Buzzerを選択します。
#pre{{
/*
Buzzer
Sound on an buzzer on when button pressed.
This example code is in the public domain.
*/
#include "lbed.h"
int duration = 500;
// Pin 7 has an tact switch on Protosanap Pro Mini.
DigitalIn sw(7);
// Pin 2 has a buzzer on Protosanap Pro Mini.
Tone buzzer(2); // #A
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
if (!sw) { // #B
buzzer.tone(262, duration); // ド, 500 msec
wait_ms(500);
buzzer.tone(294, duration); // レ, 500 msec
wait_ms(500);
buzzer.tone(330, duration); // ミ, 500 msec
}
}
}}
- #A: LEDの代わりに、Toneのbuzzerをピン番号2に作成します
- #B: swが押された（値が０なので、!を付けて真にしています）時にbuzzerのtoneでブザーを鳴らします。~
toneの最初の引数が音の周波数、次がブザーを鳴らす時間をミリ秒で指定します。
** mbed用のユーザーライブラリーをArduinoで動かす [#w21526d1]
Aruino版lbedの目的は、mbed用に作成された多くのユーザーライブラリーをArduinoでも使えるようにすることです。
I2Cを使った以下の2例について、Arduino版への移植方法を説明します。
- LM73温度センサー（lbedで私がI2Cの動作確認に使用する例題）
- I2cLCD: mbedで著名な勝純一さんの作成された
[[I2C低電圧キャラクタ液晶モジュール>http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=27001]]
の移植方法
*** ArduinoのI2Cについて [#g5ae1203]
当初、ArduinoのI2Cのピン番号が分からなかったのですが、以下のサイトで、ArduinoのI2C/TWI端子はSCL(アナログ5番ピン)・SDA(アナログ4番ピン)となっていることをしりました。
- http://www.geocities.jp/zattouka/GarageHouse/micon/Arduino/RTC/RTC.htm
*** I2Cの移植の注意 [#bd261956]
Arduinoでは、I2C用のWireクラスのsetup後でないとI2Cの初期化ができないので、mbedのI2Cを使った
ライブラリーをArduinoに移植する場合には、クラスのコンストラクターの処理をsetupメソッドにまとめ、
スケッチのsetupからユーザライブラリーのsetupをコールするようにします。
*** LM73の場合 [#r91016bc]
LM73の場合、publicにsetupメソッドを以下の様に追加しました。
LM73.hの変更
#pre{{
class LM73
{
public:
LM73(PinName sda, PinName scl);
/* Arduino 固有のメソッド */
void setup();
}}
LM73.cppのLM73での初期設定をsetupに移します。
#pre{{
LM73::LM73(PinName sda, PinName scl) : i2c(sda, scl)
{
// setup();
}
void LM73::setup()
{
i2c.setup();
char cmd[2];
// LM73設定
cmd[0] = 0x04; // register 4
cmd[1] = 0x60; // 14bit resolution
i2c.write( LM73_ADDR, cmd, 2);
// ポインタを0にしておく(readするだけで温度が読めるようになる)
cmd[0] = 0x00;
i2c.write( LM73_ADDR, cmd, 1);
}
}}
例題にあるスケッチは、以下の通りです。I2Cを使う例では、Wire.hのインクルードが必要になります。
#pre{{
#include "lbed.h"
#include "Wire.h"
#include "LM73.h"
DigitalOut led(13);
LM73 lm73(A4, A5);
void setup()
{
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only
}
Serial.println("Hello World");
lm73.setup();
}
void loop()
{
led = ~ led;
float t = lm73.read();
Serial.print("Temp=");
Serial.println(t);
wait_ms(1000);
}
}}
シリアルモニターの出力例
&ref(LM73-SerialMonitor.png);
*** I2cLCDの場合 [#g2750981]
勝さんのI2cLCDも同様に移植しました。
I2cLCD.hの変更
#pre{{
class I2cLCD : public Print {
public:
I2cLCD(PinName sda, PinName scl, PinName rp);
// Arduino用に追加
void setup();
途中省略
protected:
// 追加 Takemoto
virtual size_t write(uint8_t c) {
_putc(c);
return 1;
}
}}
I2cLCD.cppの変更
#pre{{
I2cLCD::I2cLCD(PinName sda, PinName scl, PinName rp) : _i2c( sda , scl ), _rs( rp ) {
//setup();
}
void I2cLCD::setup() {
// このタイミングでセットアップする
_i2c.setup();
// コンストラクターの処理を以下に移動
contrast = CNTR_DEF;
icon = 0;
wait_ms(15); //wait(0.015);
// reset LOW->HIGH
_rs = 0;
wait_ms(10); //wait(0.01);
_rs = 1;
wait_ms(50); //wait(0.05);
writeCommand(FUNC_SET1);
writeCommand(FUNC_SET2);
writeCommand(INT_OSC);
writeCommand(0x70 | (contrast & 0xF));
writeCommand(0x5C | ((contrast >> 4) & 0x3));
writeCommand(0x6C);
wait_ms(300); //wait(0.3);
writeCommand(0x38); // function set
writeCommand(0x0C); // Display On
cls(); // Clear Display
}
}}
勝さんの作られたサンプルmainを元に以下のスケッチで動作を確認しました。
#pre{{
// I2cLCD テストスケッチ 勝さんのサンプルプログラムから移植
#include "lbed.h"
#include "I2cLCD.h"
#include "Wire.h"
I2cLCD lcd(A4, A5, 2); // sda, scl, reset
void setup()
{
lcd.setup();
// print TEXT
lcd.print("Dsp test");
lcd.locate(0, 1);
lcd.print("Hello World!");
// print ICON
lcd.seticon( I2cLCD::Mark );
lcd.seticon( I2cLCD::Battery_1 );
lcd.seticon( I2cLCD::Battery_2 );
lcd.seticon( I2cLCD::Battery_3 );
lcd.seticon( I2cLCD::Battery_4 );
lcd.seticon( I2cLCD::NoSound );
lcd.seticon( I2cLCD::Lock );
lcd.seticon( I2cLCD::ArrowDown );
lcd.seticon( I2cLCD::ArrowUp );
lcd.seticon( I2cLCD::Input );
lcd.seticon( I2cLCD::Alarm );
lcd.seticon( I2cLCD::Tell );
lcd.seticon( I2cLCD::Antenna );
}
void loop()
{
lcd.clearicon( I2cLCD::Antenna );
wait_ms(500); //wait(0.5);
lcd.seticon( I2cLCD::Antenna );
wait_ms(500); //wait(0.5);
}
}}
I2cLCDへの電源は、3.3Vを接続してください。
&ref(I2cLCD.png);
** おわりに [#ba2b0368]
とても簡単にmbedのユーザーライブラリーをArduinoに移植できることがお分かり頂けたのではないかと思います。
是非、Arduino版lbedをお試し下さい。
** コメント [#of0e8249]
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