C#でIoTプログラミング on RaspberryPi #1

C#でIoTプログラミング

皆さんはRaspberryPi上でIoTプログラミングする時はどの言語を使っていますか？
たぶんほとんどの人はPythonでしょうか。それともC&C++でしょうか。

今回あまりなじみのないC#でIoTプログラミングを紹介していきたいと思います。

C#は当初Windows向けアプリケーションを開発するためのプログラミング言語でしたが、マイクロソフト社が提供する.NETに対応することでWindows以外のiOS、Android、MacOS、Linux等様々なプラットフォーム上のアプリケーションを開発することができるプログラミング言語になりました。それ以外にもUnityでもアプリ開発用のプログラミング言語として利用されています。

第1回目としてRaspberryPiに.NETのインストール方法と定番のLチカまで解説したいと思います。

今回使用するハードウェア

・RaspberryPi4BもしくはRaspberryPi5
・Grove LED Red
・GROVE - 4ピン-ジャンパーメスケーブル
もしくは
・ブレッドボード
・赤色LED
・330Ω抵抗
・ジャンパーワイヤ

今回使用するソフトウェア

・Raspberry Pi OS 64-bit bookworm(2024/03/15)
・.NET SDK 8.0.302

ハードウェアの準備

RapberryPiとLEDを次のように配線します。

RPi　　　Grove LED
5V---------VCC（赤）
GND--------GND（黒）
18Pin------SIG（黄）
配線は3本になります。

Grove LEDではなくブレッドボードで配線する場合はGNDと18Pinだけ配線することになります。

.NET SDKのインストール

それでは次に.NET SDKのインストールを行います。
Linux向けにインストールスクリプトが用意されていますので、ダウンロードして実行します。
ターミナル上で次のコマンドを実行します。

$ wget https://dot.net/v1/dotnet-install.sh -O dotnet-install.sh
$ chmod +x ./dotnet-install.sh
$ ./dotnet-install.sh --version latest

続いて環境変数の設定を追加します。

.bashrcファイルの最後に次の2行を追加します。

export DOTNET_ROOT=$HOME/.dotnet
export PATH=$PATH:$DOTNET_ROOT:$DOTNET_ROOT/tools

追加したら次のコマンドで.bashrcを再読み込みしておきます。

$ source .bashrc

インストールができているか次のコマンドで確認できます。

$ dotnet --version
8.0.302

プロジェクトの作成

.NETではテンプレートを利用してプログラミングを始めるのが一般的です。
今回はコンソールアプリを作成していきます。

$ dotnet new console -o Blink
$ cd Blink

dotnet new "テンプレート" -o "アプリ名" とすることでアプリのひな型が生成されます。

試しにアプリケーションフォルダ（ここではBlinkフォルダになります）で実行してみます。

$ dotnet run
Hello, World!

Blinkフォルダは以下になります。
プログラムはProgram.csに書かれています。
次からはProgram.csの内容を書き換えていきます。

$ ls -al
total 24
drwxr-xr-x 4 pi pi 4096 Jul  9 14:54 .
drwxr-xr-x 4 pi pi 4096 Jul  9 14:53 ..
drwxr-xr-x 3 pi pi 4096 Jul  9 14:54 bin
-rw-r--r-- 1 pi pi  252 Jul  9 14:53 Blink.csproj
drwxr-xr-x 3 pi pi 4096 Jul  9 14:54 obj
-rw-r--r-- 1 pi pi  105 Jul  9 14:53 Program.cs　

パッケージの追加

LEDを制御するためにはGPIOライブラリが必要になります。
.NETでは必要なライブラリをパッケージとしてインストールします。

$ dotnet add package System.Device.Gpio

Program.csの書き換え

Program.csの内容を以下のように書き換えます。

//パッケージの読み込み
using System;
using System.Device.Gpio;
using System.Threading;

//アプリケーションの終了方法をコンソールに出力
Console.WriteLine("プログラムを終了するにはCTRL+Cを押してください。");

//LEDを制御するPinの指定
int pin = 18;

//GPIOコントローラーのインスタンスを作成
using var gpio = new GpioController(); 

//指定したPinを出力モードで開く
gpio.OpenPin(pin, PinMode.Output);

//LEDの状態を示す変数
bool ledOn = true;

//ループ
while (true)
{
    //ledOnがTrueだったらPin(18)をHighにする、そうでなければLowにする。
    gpio.Write(pin, ((ledOn) ? PinValue.High : PinValue.Low));

    //1秒間停止
    Thread.Sleep(1000);

    //ledOnの値を反転する
    ledOn = !ledOn;
}

書き換えができたら実行してみましょう。

$ dotnet run
プログラムを終了するにはCTRL+Cを押してください。

しばらくするとLEDが1秒ごとに点滅を始めます。

以上でプログラムが完成しました。

次はGPIOのデジタル入力処理を紹介する予定です。