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@fiveone

Raspberry Pi で toio コアキューブをコントロールする（２回目）～ Notifyの処理+おまけ

Last updated at Posted at 2019-06-22

(※) タイトル変更, リンク追加(2019/06/30)

前回　Raspberry Pi で toio コアキューブをコントロールする（１回目）の続き。

今回は、toio コアキューブから Notifyを受け取って処理してみる。
toio 通信概要から、

  • ID Information / 読み取りセンサー
  • Sensor Information / モーションセンサー
  • Button Information / ボタン

の３つのNotifyを受け取ってみる。（最後に2台のキューブ同時制御のおまけあり）

前準備

必要な環境は、前回のまま。

CoreCube クラス

コアキューブとのもろもろの通信部分を、簡単にクラス化した。エラー処理とか、全然していないので、参考程度ということで。ここに置くと大きいので、githubに置いたので、ダウンロードして、サンプルコードと同じフォルダに入れておくこと。

サンプルコード

以下のような動作をするソースコード

  • コアキューブのボタンを押すと sound id = 2 が再生される。
  • コアキューブをたたくと、sound id = 6 が再生される。
  • マット、カードによって、X,Y座標、角度や、カード番号などが表示される。
  • 何も Notifyが返ってこない時間が 10秒になると、処理終了
sample_notify.py
from coreCube import CoreCube
import time
import bluepy
import sys
import struct

class MyDelegate(bluepy.btle.DefaultDelegate):
    def __init__(self, params, ptoio):             # コンストラクタで対応するtoioを指定する
        bluepy.btle.DefaultDelegate.__init__(self)
        self.ctoio = ptoio

    # notify callback: cHandle で何のNotifyかを見分けて処理分岐
    def handleNotification(self, cHandle, data):
        # ------------- ボタン
        if cHandle == CoreCube.HANDLE_TOIO_BTN:
          id, stat = struct.unpack('BB', data[0:2])
          if stat == 0x80:
            self.ctoio.soundId(2)
        # ------------- モーションセンサー
        if cHandle == CoreCube.HANDLE_TOIO_SEN:
          id, horizon, collision = struct.unpack('BBB', data[0:3])
          print("SENSOR:   HORIZON={:02x}, COLLISION={:02x}".format(horizon, collision))
          if collision:
            self.ctoio.soundId(6)
        # ------------- IDセンサー
        if cHandle == CoreCube.HANDLE_TOIO_ID:
          id = struct.unpack('b', data[0:1])[0]
          if id == 0x01:
            x, y, dir = struct.unpack('hhh', data[1:7])
            print("X,Y,dir = (%d,%d), %d" % (x,y,dir))
          elif id == 0x02:
            stdid = struct.unpack('i', data[1:5])[0]
            dir = struct.unpack('h', data[5:7])[0]
            print("ID = %d,  dir = %d" % (stdid,dir))

if __name__ == "__main__":

  # --- コアキューブへの接続（自動接続を行うには、rootで実行する必要あり）
  toio = CoreCube()
  if len(sys.argv) == 1:
    toio_addr = toio.cubeFinder()
    print("Connect to " + toio_addr)
  else:
    toio_addr = sys.argv[1]
  toio.connect(toio_addr, bluepy.btle.ADDR_TYPE_RANDOM)

  time.sleep(1)

  # --- Notifyを受け取るクラスの設定
  toio.withDelegate(MyDelegate(bluepy.btle.DefaultDelegate, toio))

  # --- Notifyを要求
  toio.writeCharacteristic(CoreCube.HANDLE_TOIO_ID  + 1, b'\x01\x00', True)
  toio.writeCharacteristic(CoreCube.HANDLE_TOIO_SEN + 1, b'\x01\x00', True)
  toio.writeCharacteristic(CoreCube.HANDLE_TOIO_BTN + 1, b'\x01\x00', True)

  # --- Notify待ち関数を実行させる。 10秒Notifyがなければ終了
  while True:
    if toio.waitForNotifications(10.0):
      pass
    else:
      break

  toio.disconnect()

考え方としては、bluepy の Peripheralクラス(CoreCubeクラスの親クラス)に、withDelegateメソッドで、Notifyが返ってきたときの実行されるクラスを定義してあげればよい。

.py
  # --- Notifyを受け取るクラスの設定
  toio.withDelegate(MyDelegate(bluepy.btle.DefaultDelegate, toio))

次に、コアキューブにNotifyを要求する必要がある。以下のように、Notifyが必要な Handleに +1 した値に対して、01(b'\x01\x00') を書き込むと Nofity を要求することができる（Notify を無効にする場合は、00 を書き込む）。
BLEの用語的には、CCCDにNotify通知の許可フラグを設定する、ということらしい。ほとんどの特性において、Handle に +1 したものが、CCCDになるようなので、深く考えず設定している。

.py
  # --- Notifyを要求
  toio.writeCharacteristic(CoreCube.HANDLE_TOIO_ID  + 1, b'\x01\x00', True)
  toio.writeCharacteristic(CoreCube.HANDLE_TOIO_SEN + 1, b'\x01\x00', True)
  toio.writeCharacteristic(CoreCube.HANDLE_TOIO_BTN + 1, b'\x01\x00', True)

Notifyを処理するクラス（ここでは、MyDelegateクラス）には、2つのメソッドが定義されていて、一つはコンストラクタ。もう一つは Notify が返ってきたときに実行されるメソッド（handleNotification）。
Notify が返ってきたときに、このメソッドに、Notify 通知元のHandle(cHandle)と、実際のデータ(data)が渡される。このHandleで何のNotifyかを見分けて処理分岐を行えばよい。

.py
    def handleNotification(self, cHandle, data):
        # ------------- ボタン
        if cHandle == CoreCube.HANDLE_TOIO_BTN:
            #（ボタンが押されたときの処理）
        # ------------- モーションセンサー
        if cHandle == CoreCube.HANDLE_TOIO_SEN:
            #（モーションサンサーの情報が変化したとき）
        # ------------- IDセンサー
        if cHandle == CoreCube.HANDLE_TOIO_ID:
            #（読み取りセンサーの読み取る情報が変化したとき）

（せっかく、CoreCobeクラスとして、BLE通信処理を隠したのに、MyDelegate クラスにBLE通信処理が出てきてしまっているのが、気持ち悪い・・・。改善の余地あり。）

サンプルの実行

前回、いちいちコアキューブのアドレスを指定するのが面倒だったので、scanして、自動で接続するようなメソッド(cubeFinder）を追加した。ただし、scan は root で実行する必要があるので、要注意。上記のサンプルでは、2種類の実行方法があるので、お好きな方で。

$ python3 sample.py **:**:**:**:**:**                    # コアキューブのアドレスを指定
  または
$ sudo python3 sample.py                                 # 一番近くのコアキューブに自動接続

実際に実行し、コアキューブをマットやカードの上に置くと、びっくりするぐらい（1秒間に何十個）XY座標や角度の情報が返ってくるのが分かる。技術仕様には、センサーの情報が変化するとNotifyが返るとなっているが、そんなに変わるものなのか？と思いよく見ると、微妙に角度や座標が変化しているようだ。それだけ、細かい情報を読んでいるということか。

$ sudo python3 sample_notify.py
Connect to **:**:**:**:**:**
SENSOR:   HORIZON=00, COLLISION=00
SENSOR:   HORIZON=01, COLLISION=00
SENSOR:   HORIZON=00, COLLISION=01
SENSOR:   HORIZON=00, COLLISION=01
SENSOR:   HORIZON=01, COLLISION=00
SENSOR:   HORIZON=01, COLLISION=00
SENSOR:   HORIZON=01, COLLISION=01
X,Y,dir = (323,340), 270
X,Y,dir = (323,341), 270
SENSOR:   HORIZON=01, COLLISION=01
X,Y,dir = (323,15957), 256
X,Y,dir = (323,341), 268
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
X,Y,dir = (323,341), 270
X,Y,dir = (323,342), 271
  :

おまけ（２つのキューブの同時制御）

せっかく、今回 CoreCube クラスを定義したし、toio に２つのキューブが入っているので、2台を同時に接続して、輪唱させてみた。
「同時制御」なんて仰々しいように書いているが、単に、インスタンスを二つ作るだけ。

sample_flog.py
from coreCube import CoreCube
import time
import bluepy

toio1_addr   = '**:**:**:**:**:**'      # 実際には、コアキューブのアドレス
toio2_addr   = '**:**:**:**:**:**'

toio1 = CoreCube()
toio1.connect(toio1_addr, bluepy.btle.ADDR_TYPE_RANDOM)

toio2 = CoreCube()
toio2.connect(toio2_addr, bluepy.btle.ADDR_TYPE_RANDOM)

MELODY_LENGTH = 0.5
MELODY_FLOG = [60, 62, 64, 65, 64, 62, 60, 128, 64, 65, 67, 69, 67, 65, 64, 128, 60, 128, 60, 128,
 60, 128, 60, 128, 60, 62, 64, 65, 64, 62, 60, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128]

time.sleep(1)

for i in range(len(MELODY_FLOG)):
  toio1.soundMono(0xFF, MELODY_FLOG[i])
  if i >=8:
    toio2.soundMono(0xFF, MELODY_FLOG[i-8])
  time.sleep(MELODY_LENGTH)

toio1.soundStop()
toio1.disconnect()
toio2.soundStop()
toio2.disconnect()

「カエルの歌」を2台のコアキューブで輪唱させてみた。:grin:
せっかくだから、2台ではなく、4台ぐらいでやってみたいけど、コアキューブがない・・・。

今後

技術仕様で公開されているコマンドでは、単に車輪の速さを指定することができるだけ。しかし、toio ビジュアルプログラミングで提供されている SCRATCH のコマンドには、「(X座標, Y座標) = (xx,yy)に動かす」とか、「xx度に向ける」というものがある。ソースコードが公開されているので、ちょっと中を覗いて、CoreCubeクラスに追加できるか考えてみたい。

続き

Raspberry Pi で toio コアキューブをコントロールする（３回目）～ ID(位置情報)の処理

参考サイト

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