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【C,C++,Python,JavaScript】EdisonでLチカ

Last updated at Posted at 2014-11-30

組込みerなら,何でも初めはLチカから.

プログラム

MRAAライブラリの導入

EdisonのIOを制御するために,IntelがMRAAという抽象化ライブラリを提供しています.ソースコードはこちら
このライブラリは,購入直後や,Intel発行のバイナリを書き込んだ場合には,既に導入されており,特にインストールすることなく使用できます.ubilinuxなど,自分でLinuxをインストールした場合は,以下のように 先にGitHubから最新版のswigをインストールし, 次にmraaをインストールしてください.

(#は管理者権限で行うコマンドです)
# opkg install git cmake # Yocto Linuxの場合
# apt-get install git cmake autoconf byacc yodl # Debianの場合
$ git clone https://github.com/swig/swig.git
$ cd swig
$ ./autogen.sh
$ ./configure
$ make
# make install
$ cd ../../

$ git clone https://github.com/intel-iot-devkit/mraa.git
$ cd mraa
$ mkdir build
$ cd build
$ cmake -DBUILDSWIGNODE=OFF ..
$ make
# make install

C言語でLチカ

APIの説明はこちら.サンプルは,こちら

led_c.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <mraa.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    mraa_result_t ret;

    // MRAAの初期化処理(ハードウェアの同定)
    mraa_init();

    // MRAAのバージョン出力
    fprintf(stdout, "Hello mraa.\nVersion: %s\n", mraa_get_version());

    // MRAAの20番ポート(=BreakoutボードのJ18-7ピン)初期化
    mraa_gpio_context gpio;
    gpio = mraa_gpio_init(20);
    if(gpio == NULL){
        return 1;
    }

    // ポートを出力に設定
    ret = mraa_gpio_dir(gpio, MRAA_GPIO_OUT);
    if(ret != MRAA_SUCCESS){
        return 1;
    }

    int i;
    for(i=0;i<10;i++){
        // ポートに1(H電圧)を出力
        mraa_gpio_write(gpio, 1);
        usleep(1000*1000);

        // ポートに0(L電圧)を出力
        mraa_gpio_write(gpio, 0);
        usleep(1000*1000);
    }

    // ポートを入力に設定
    mraa_gpio_dir(gpio, MRAA_GPIO_IN);

    // MRAAの終了処理
    mraa_deinit();

    return ret;
}

これを,以下のMakefileでビルドします.

Makefile
CC = g++
MRAALIBS = -lmraa

.PHONY: all clean led_c led_cpp

all: led_c led_cpp

clean:
    rm -f ./*.o
    rm -f led_c led_cpp

led_c: led_c.o
    $(CC) -O4 $(MRAALIBS) -o $@ $^

led_cpp: led_cpp.o
    $(CC) -O4 $(MRAALIBS) -o $@ $^

%.o: %.c
    $(CC) -Wall -g -c $<

make を実行すると,led_cという実行ファイルが生成されます.

# ./led_c
で実行します.(要,管理者権限)

C++でLチカ

APIの説明はこちら.サンプルは,こちら
中でやっていることは,C言語のものとほぼ同じです.

led_cpp.cpp
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <mraa/gpio.hpp>
#include <mraa/common.hpp>

int main(int argc, char *argv[])
{
    mraa_result_t ret;

    fprintf(stdout, "Hello mraa.\nVersion: %s\n", mraa_get_version());

    mraa::Gpio *gpio = new mraa::Gpio(20);
    if(gpio == NULL){
        return MRAA_ERROR_UNSPECIFIED;
    }

    ret = gpio->dir(mraa::DIR_OUT);
    if(ret != MRAA_SUCCESS){
        mraa::printError(ret);
        return 1;
    }

    for(int i=0;i<5;i++){
        gpio->write(1);
        usleep(1000*1000);

        gpio->write(0);
        usleep(1000*1000);
    }

    gpio->dir(mraa::DIR_IN);

    delete gpio;

    return ret;
}

Makefileは,C言語のものと同じです.led_cppという実行ファイルが生成されます.

# ./led_cpp
で実行.(要,管理者権限)

PythonでLチカ

サンプルは,こちら
中でやっていることは,C/C++のものとほぼ同じです.

led_py.py
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import mraa
import time

print("Hello mraa\nVersion: %s" % mraa.getVersion())

gpio = mraa.Gpio(20)
gpio.dir(mraa.DIR_OUT)

for i in range(5):
    gpio.write(1)
    time.sleep(1)

    gpio.write(0)
    time.sleep(1)

gpio.dir(mraa.DIR_IN)

ファイルを作成したら,
$ chmod +x ./led_py.py

で,実行権限を付与してください.

# ./led_py.py
で実行できます.

JavaScriptでLチカ

サンプルは,こちら
中でやっていることは,C/C++/Pythonのものと,ほぼ同じです.

led_js.js
var m = require("mraa");
console.log("Hello mraa.\nVersion: " + m.getVersion());

var gpio = new m.Gpio(20);
gpio.dir(m.DIR_OUT);

var state = true;
var counter = 20;

periodicActivity();

function periodicActivity(){  
        gpio.write(state?1:0);
        state = !state;                   
        if(counter--)                     
                setTimeout(periodicActivity, 1000)
}

# node ./led_js.js
で実行できます.

回路

Active High回路

EdisonのGNDピン(J19-3)は,内層GNDと接続していると思われ,とてもハンダ付けしにくいです.30[W]以上級の協力なハンダこてを使うのを推奨します.

実験

それでは,実際に配線して実験してみます.
分かりやすいように,Breakoutボードに直接リードをハンダ付けしました(手抜き).
追実験する際は,危ないので,ちゃんとハンダ付けしてくださいね!!

Active High実装

これで,先ほどのプログラムを走らせてみると・・.

動画

あれ?なんだか暗いような・・・.

それもそのはず,Edisonからは1.8[V]の電圧レベルの信号しか出力できません.赤や緑といった色のLEDであれば,順方向効果電圧(VF)が低いので暗く点灯しますが,青や白のLEDはとても駆動できません.
実際に実験してみたのが,以下の動画です.

動画

あらら,困ったね.

回路やりなおし

H電圧で1.8[V]しか出力できないなら,回路を工夫しましょう.
先ほどの回路は,Active Highと呼ばれる,ポートに1を出力すると,負荷(今回の場合はLED)に電流が流れる回路でしたが,これをActive Lowという,ポートに0を出力すると,負荷に電流が流れる回路に変更します.

Active Low回路

このようにすると,ポートに1を出力している間は,LEDに 3.3 - 1.8 の 1.5[V]がかかることになり,これがLEDの順方向電圧より低い場合,LEDはほぼ光りません.そして,ポートに0を出力すると,LEDに3.3[V]の電圧がかかることになり,LEDが光ります.

Active High実装

実際の実験の様子は以下に.

動画

まとめ

  • EdisonでポートON/OFFは,MRAAライブラリを使う,
  • MRAAライブラリには,C/C++/Python/JavaScriptから叩けるAPIが用意されている.
  • Edisonのピンから出力できる電圧は,1.8[V].
  • Active HighだとLEDの駆動も厳しいけど,Active Lowならなんとかなる.
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