PicoRuby から始めるたのしい電子工作

大阪Ruby会議03 で PicoRuby から始めるたのしい電子工作 を発表したときに時間の都合で割愛したコードの紹介と説明です。
また、告知していた PicoRuby Follow-up Osaka は開催することができましたので少し様子を紹介しています。

電子工作 のおさらい

電子工作は、電子部品や半導体素子を用いた工作のことです。

• 入力部品：スイッチ（人が操作）、センサー（周囲を調べる）
• 出力部品：LED（人に伝える）、モーター（何かを動かす）

秋月電子通商 や 共立エレショップ で電子パーツを購入できます。

mruby

mruby は、Ruby 言語の軽量実装で組み込みシステムに利用されます。

• コンパイルが必要なので環境構築や利用方法が手間
• バイナリ（.mrb）をマイコンに送信し、実行するエディタが便利

Crione というエディタを作って使っていました。

PicoRuby

PicoRuby は、mruby の軽量実装で組み込みシステムに利用されます。

• ワンチップマイコンで動作するので環境構築が簡単
• ファイルをドラッグ＆ドロップするだけで実行

Seeed Studio XIAO RP2040 のマイコンで動作します。

PicoRuby の Hello World

プログラミングの hello, world は電子工作では Lチカ です。

• R2P2 (Ruby on Raspberry Pi Pico) はマイコン で Ruby が実行できる環境
• screen コマンドのシリアル通信で マイコン に接続

irb の対話形式でプログラムを実行することができます。

$ screen /dev/tty.usbmodem*
$> irb
$> puts "hello, world"

GPIO クラスで入出力するピンを指定して write を 1 か 0 に指定すると Lチカ ができます。

pin = GPIO.new(29, GPIO::OUT)
pin.write(1)
pin.write(0)

loop や puts や sleep など Ruby と同じメソッドが利用できます。

def hello_world(pin, items=10)
  i = 0
  loop do
    i += 1
    puts i
    pin.write(i % 2)
    sleep 0.5
    return "hello, world" if i >= items
  end
end

pin = GPIO.new(29, GPIO::OUT)
puts hello_world(pin)

PicoRuby で 電子工作

Ruby は、オブジェクト指向スクリプト言語なのでクラスを利用

• クラスやメソッドでプログラミングが捗る
• ブレッドボードの回路を Ruby で制御できる

Dice クラス には number の属性と turn や lighten の振る舞いを定義しています。

HIGH = 1
LOW = 0

class Dice
  attr_reader :number

  def initialize(pin1=0, pin2=1, pin3=5, pin4=7)
    @pin1, @pin2 = GPIO.new(pin1, GPIO::OUT), GPIO.new(pin2, GPIO::OUT)
    @pin3, @pin4 = GPIO.new(pin3, GPIO::OUT), GPIO.new(pin4, GPIO::OUT)
    @min, @max = 1, 7
    @number = 0
  end

  def turn
    @number = random
    puts "Dice is #{@number}"
    lighten
  end

  def lighten
    [@pin1, @pin2, @pin3, @pin4].each { |pin| pin.write(LOW) }
    @pin1.write(HIGH) if [1, 2, 3].include? @number
    @pin2.write(HIGH) if [1, 2, 3, 4, 5].include? @number
    @pin3.write(HIGH) if [2, 4, 6].include? @number
    @pin4.write(HIGH) if [1].include? @number
  end

  def random
    loop do
      number = Machine.rand.to_s[2].to_i
      return number if @min <= number && number < @max
    end
  end
end

switch_pin = GPIO.new(10, GPIO::IN)
dice = Dice.new

loop do
  if switch_pin.read == LOW
    5.times do
      dice.turn
      sleep 0.5
    end
  end
end

IchigoJam 電子工作パーツセット 電子さいころ で電子パーツの一式を購入できます。

PRK Firmware の RGBLED

PRK Firmware は、DIY キーボード ファームウェア フレームワーク

• マイコンの PR2040 で動作し、マウスなどの制御可能
• RGBLED(フルカラー LED) では RGB Matrix もサポート

Keyboard や RGB などのクラスが用意されています。

kbd = Keyboard.new

kbd.init_pins(
  [   1,  2,  3  ],   # row0, row1,... respectively
  [  28, 27, 26  ]    # col0, col1,... respectively
)

kbd.add_layer :default, %i[
  KC_7    KC_8    KC_9
  KC_4    KC_5    KC_6
  KC_1    KC_2    KC_3
]

rgb = RGB.new( 0, 54, 0 )
rgb.effect     = :circle
rgb.speed      = 10
rgb.hue        = 0
rgb.saturation = 100
rgb.value      = 2

[
  [ 28, 0], [ 14, 0], [  0, 0],
  [  0,16], [ 14,16], [ 28,16],
  [ 28,32], [ 14,32], [  0,32],
].each do |p|
  rgb.add_pixel(p[0], p[1])
end

kbd.append rgb
kbd.start!

PicoRuby Follow-up Osaka

naniwa.rb で 自作キーボードを組み立てるイベントを開催

• 開催日：2023 年 10 月 28 日（土曜日）
• 会場： シリコンハウス 共立電子産業 セミナールーム

RubyKaigi 2023 で配布された RK2023 や 無限の可能性 のビルドアップをサポートしてから
新世界に串カツを食べに行きました。

Enjoy Ruby, Enjoy Hackathon