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Wi-FiがないM5StickVを、M5StickCと繋ぎLINEに投稿してみるまでの手順


概要



M5StickVには、WifiやBlueToothなどの通信機能が付いていません。そこで、WifiやBlueToothと接続する機能のあるM5StickCとつなげてみました。M5StickVとM5StickCとをGroveポートで繋ぎ、M5StickVとM5StickCとでUART通信できるようにしました。


機材

M5StickV

RISC-Vとニューラルネットワークプロセッサ(KPU)搭載のK210を内蔵したAIカメラです。

https://www.switch-science.com/catalog/5700/

M5StickVの開発環境は、maixpyを使いました。

https://maixpy.sipeed.com/en/

M5StickC

ESP32を搭載した小型のM5Stackです。

https://www.switch-science.com/catalog/5517/

M5StickCの開発環境は、arduinoを使いました。

https://docs.m5stack.com/#/ja/core/m5stickc


準備


M5StickVでUART通信を準備する

M5StickVのGroveポートは、GPIOの34番と35番です。



https://maixpy.sipeed.com/en/libs/Maix/fpioa.html

FPIOA (Field Programmable Input and Output Array)という機能で、GPIOの34番と35番をUARTに割り付けます。

from fpioa_manager import fm

from machine import UART
fm.register(35, fm.fpioa.UART2_TX, force=True)
fm.register(34, fm.fpioa.UART2_RX, force=True)


M5StickVでUART通信で送信する

UARTで文字を送る場合、maixpyのwrite関数を使います。

本稿執筆時点(2019/7/31)で、英語のmaixpyのUARTのドキュメントはないのですが、中国語のドキュメントはあったので、これを参照しました。

https://maixpy.sipeed.com/zh/libs/machine/uart.html

uart_Port = UART(UART.UART2, 115200,8,0,0, timeout=1000, read_buf_len= 4096)

data_packet = bytearray([0x00,0x00,0x00,0x00,0x00])
uart_Port.write(data_packet )


M5StickCでUART通信を準備する

M5StickCのGroveポートは、GPIOの32番と33番です。

HardwareSerial serial_ext(2);

serial_ext.begin(115200, SERIAL_8N1, 32, 33);


M5StickCでUART通信を受信する

arduinoでは、UARTから、1byteデータを受信する場合は、readByte関数を使います。

if (serial_ext.available()) {

uint8_t rx_buffer;
rx_buffer= serial_ext.readByte(rx_buffer);
}

arduinoでは、UARTから、複数byteデータを受信する場合は、readBytes関数を使います。

if (serial_ext.available()) {

uint8_t rx_buffer[10];
int rx_size = serial_ext.readBytes(rx_buffer, 10);
}


実装



M5StickVのボタンを押したときに、M5StickVは撮影した画像データをM5StickCにUART通信で送信し、M5StickCでは画像データをUART通信から受信してLINE投稿するように実装しました。


識別用パケットの実装

UART通信で、大サイズのデータを送信する場合、データがどこから始まるのかを検出できるようにしないといけません。

そこで、データの先端に識別用のパケットを埋め込む方法を取りました。


M5StickV (MaixPY)

M5StickV (MaixPY)では、データがどこから始まるのかを検出できるようにするために、データの前に0xFF,0xD8,0xEAの識別用パケットdata_packet を送信するデータに付与します。また、識別用パケットに画像データサイズを格納します。画像データサイズは1byteでは収まらないため、3byteに分割します。

img_size1 = (img.size()& 0xFF0000)>>16

img_size2 = (img.size()& 0x00FF00)>>8
img_size3 = (img.size()& 0x0000FF)>>0
data_packet = bytearray([0xFF,0xD8,0xEA,0x01,img_size1,img_size2,img_size3,0x00,0x00,0x00])
uart_Port.write(data_packet)
uart_Port.write(img_buf)


M5StickC (Arduino)

M5StickC (Arduino)では、データの先頭に0xFF,0xD8,0xEAの識別用パケットがついていた場合にデータの受信を開始します。

識別用パケットに画像データサイズも3byteに分けて格納されていますので、画像データサイズを復号します。

static const uint8_t packet_begin[3] = { 0xFF, 0xD8, 0xEA };

if (serial_ext.available()) {
uint8_t rx_buffer[10];
int rx_size = serial_ext.readBytes(rx_buffer, 10);
if (rx_size == 10) { //packet receive of packet_begin
if ((rx_buffer[0] == packet_begin[0]) && (rx_buffer[1] == packet_begin[1]) && (rx_buffer[2] == packet_begin[2])) {
//image size receive of packet_begin
jpeg_data.length = (uint32_t)(rx_buffer[4] << 16) | (rx_buffer[5] << 8) | rx_buffer[6];
int rx_size = serial_ext.readBytes(jpeg_data.buf, jpeg_data.length);
}
}
}


M5StickV (MaixPY) のソースコード

M5StickV でAボタンが押されたら、写真データをUARTに送信するソ-スコードです。

## This Source is M5StickV MaixPy
import network, socket, time, sensor, image,lcd
from Maix import GPIO
from fpioa_manager import fm, board_info
from machine import UART

#M5StickV Camera Start
clock = time.clock()
lcd.init()
sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.run(1)
sensor.skip_frames(time = 2000)
#M5StickV GPIO_UART
fm.register(35, fm.fpioa.UART2_TX, force=True)
fm.register(34, fm.fpioa.UART2_RX, force=True)
uart_Port = UART(UART.UART2, 115200,8,0,0, timeout=1000, read_buf_len= 4096)
#M5StickV ButtonA
but_a=GPIO(GPIO.GPIO1, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)
while True:
clock.tick()
img = sensor.snapshot()
lcd.display(img)
# IF Button A Push Then Image Send UART
if but_a.value() == 0:
img_buf = img.compress(quality=70)
img_size1 = (img.size()& 0xFF0000)>>16
img_size2 = (img.size()& 0x00FF00)>>8
img_size3 = (img.size()& 0x0000FF)>>0
data_packet = bytearray([0xFF,0xD8,0xEA,0x01,img_size1,img_size2,img_size3,0x00,0x00,0x00])
uart_Port.write(data_packet)
uart_Port.write(img_buf)
time.sleep(1.0)
# Send UART End
uart_Port.deinit()
del uart_Port
print("finish")


M5StickC (Arduino)のソースコード

UARTから、写真データを受信するソ-スコードです。

読み取ったパケットが[0xFF,0xD8,0xEA]から始まるデータだった場合に、画像データの読み取りを行います。

-今回は、画像データをLINEに投稿してみました。

+さらに、今回は、受信した画像データをLINEに投稿してみました。

#include <M5StickC.h>

#include <WiFi.h>
#include <ssl_client.h>
#include <WiFiClientSecure.h>
const char* ssid = "your_ssid";
const char* passwd = "your_passwd";

HardwareSerial serial_ext(2);

typedef struct {
uint32_t length;
uint8_t *buf;
} jpeg_data_t;

jpeg_data_t jpeg_data;
static const int RX_BUF_SIZE = 20000;
static const uint8_t packet_begin[3] = { 0xFF, 0xD8, 0xEA };

/*
sendLineNotify関数は、以下参照。
https://github.com/anoken/purin_wo_mimamoru_gijutsu/blob/master/2_6_M5Camera_Send_LineNotify/2_6_M5Camera_Send_LineNotify.ino
*/

void sendLineNotify(uint8_t* image_data, size_t image_sz);

void setup() {
M5.begin();
M5.Lcd.setRotation(3);
M5.Lcd.setCursor(0, 30, 4);
M5.Lcd.println("m5stick_uart_wifi_converter");

setup_wifi();

jpeg_data.buf = (uint8_t *) malloc(sizeof(uint8_t) * RX_BUF_SIZE);
jpeg_data.length = 0;
if (jpeg_data.buf == NULL) {
Serial.println("malloc jpeg buffer 1 error");
}

serial_ext.begin(115200, SERIAL_8N1, 32, 33);
}

void loop() {
M5.update();

if (serial_ext.available()) {
uint8_t rx_buffer[10];
int rx_size = serial_ext.readBytes(rx_buffer, 10);
if (rx_size == 10) { //packet receive of packet_begin
if ((rx_buffer[0] == packet_begin[0]) && (rx_buffer[1] == packet_begin[1]) && (rx_buffer[2] == packet_begin[2])) {
//image size receive of packet_begin
jpeg_data.length = (uint32_t)(rx_buffer[4] << 16) | (rx_buffer[5] << 8) | rx_buffer[6];
int rx_size = serial_ext.readBytes(jpeg_data.buf, jpeg_data.length);

//image processing, for example, line notify send image
sendLineNotify(jpeg_data.buf, jpeg_data.length);
//image processing end
}
}
}
vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
}

void setup_wifi() {
// We start by connecting to a WiFi network
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, passwd);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}

LINE Notifyに画像を投稿するsendLineNotify関数は、冗長になることから割愛しています。

以下の「プリンを見守る技術」のgithubに掲載されています。

https://github.com/anoken/purin_wo_mimamoru_gijutsu/blob/master/2_6_M5Camera_Send_LineNotify/2_6_M5Camera_Send_LineNotify.ino


参考文献

Maixpy_m5stickv

https://github.com/sipeed/MaixPy/

MaixPy_scripts EXAMPLE

https://github.com/sipeed/MaixPy_scripts/

プリンを守る技術 ~その1:LINEへの通知~

https://qiita.com/nnn112358/items/8d2021bce1113d7e60ce

プリンを見守る技術

https://github.com/anoken/purin_wo_mimamoru_gijutsu/