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USBデバイスが作りたいんじゃ：CPUメーター

Last updated at 2021-04-13Posted at 2021-04-12

#はじめに

Digispark互換をAmazonで購入し、まだ世に出てないっぽい「Digispark CPU Meter」を作ってみた。CPU負荷の他にパフォーマンスモニタ風に表示した。
(YouTube)

##利用場面
ノートPCに

サーバーなどに

RaspberryPiで

#ハード

Digispark（Amazonで300円/1個）
SSD1331 96x64 OLEDディスプレイ（Amazonで1,300円/1個）
Windows10(母艦)
ユニバーサル基板、ワイヤ、抵抗、コンデンサ等（回路図参照）
ケースは 100均のフォトスタンドの透明プラスチックを切って作った
ネジは M2x20

##Digispark
Amazon
開発元はここなのですが、Amazonで買えるのはほとんど互換品。PB5ピンが初期では使えなくなっているとかあり、他は問題なく使えている。Windows10で開発するにはこちらのサイト通りに行った。USB-HIDとして使用する分にはドライバのインストールは不要なのだが、ArduinoIDEで開発するには開発用ドライバのインストールが必要だった。
プログラム用メモリが実質6KBしかないので、使用するライブラリはかなりシビア。有名所のグラフィックライブラリはほとんど使えなかった。

##OLED SSD1331
Amazon

DataSheet

#開発環境

ArduinoIDE 1.8.12
Visual Studio 2019 (Community 無料版)

#システム概要

##CPUメーター(Digispark+OLED)
Digisparkと OLED(SSD1331)を SPI接続する。回路図は下記参照。

DigisparkのP3,P4は USB で使用するため他の用途では使用できない。中華Digisparkでは P5 は REST になっているため初期状態では使えません。
なのでP0,P1,P2の３つでSPIをするのに苦労した。使えそうなディスプレイ＋SPIライブラリがないか色々探したところ、ここにたどり着きました。このページでは生ATtiny85だが、Digisparkも中身はATtiny85なのでバッチリ。

スケッチは、ArduinoIDEで作成。HIDライブラリは v-usb を使用した。

RapsberryPi用は以下を有効にする。

DigiCPUMeter.ino

//#define _RASBERRYPI // to use RaspberryPi

###USB転送方式
今回のUSB転送方式は、コントロール転送を使った。比較的簡単に扱えるが転送データ量は小さいため、コマンドぐらいの用途で使用されるのが一般的。
今回は、ホストプログラムからデータ5byte をデバイスに送るようになっている。

###回路図

※5V/GND はDigisparkのUSBより供給される。 ※SSD1331は3.3Vに降圧した方が良いかもしれません。

Windows10

Windows10環境では、タスクマネージャーの下記赤線部を表示している。

スクショのタイミングが違うので写真と一致していない。
Network は、送受信の合計を Kbps/Mbps で表示。目安程度かな。

USB は HID を使うため、実行環境にドライバをインストールする必要はない。ただしCPU負荷などをDigisparkに送るホストプログラムが必要。
ホストプログラム(CPUMeter.exe)は、C# で作成した。HIDライブラリとして HIDSharp を使用した。

##RaspberryPi
RaspberryPi環境では $ dstat コマンドの出力の下記赤線部を表示している。

スクショのタイミングが違うので写真と一致していない。
Memoryはpagingのout値が1以上だと [swap] が赤くなる。
TempはCPU温度($ vcgencmd measure_temp)。
CPU は、100 - idl を表示した。
Network は、送受信の合計を Kbps/Mbps で表示。目安程度かな。

ホストプログラム(CPUMeter.js)は、Node.js で作成した。
HIDライブラリとして node-hid、USB 監視ライブラリとして usb-detection を使用した。
パフォーマンス収集として dstat の標準出力を利用している。よって、dstat のインストールが必要。

$ sudo node CPUMeter.js > /dev/null &

#ソースコード
HID周りのコードは、こちらのコードを利用させて頂きました。
SSD1331ディスプレイ制御用のコードは、こちらのコードを利用させて頂きました。回路も参考にさせて頂きました。

github:https://github.com/nori-dev-akg/Digispark-CPU-Meter

#おわりに
もちょっとキレイなケースなどにすれば、千円ぐらいで売れるんじゃないかな？と思うぐらいの出来になりました。材料で2千円弱なので大赤字。ディスプレイが500円ぐらのを見つければ行けるかな。Macを持っていないのでMac版は作れていません。

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