通信中はArduinoのTXと書かれた通信用LEDが一秒毎に点滅する。, と0, 1, 2, 3と増えるデータをArduinoからPCに送信して、テキストファイル(data.txt)に保存してみる。, デジタル9番ピンを使ってLEDの明るさを変える。 今回は2つのArduino間でSPIによるデータ送受信プログラムを紹介します。前回紹介したI2Cと同様に、クロック信号を持ち、シリアル通信と比べてノイズに強い通信方式です。ArduinoでSPI通信をするためのポートやライブラリの使用方法などについて説明します。, マイコンレベルのデータ通信インタフェースとして、SPI(Serial Peripherial Interface)は1987年に開発されました。I2Cと同様に、コンポーネントはマスターかスレーブの役割を持ちます。マスターはクロック信号(シリアルクロック-SCL)を生成します。このクロックのタイミングに合わせてデータ通信を行います。ただし、I2Cバスとは異なり、データの送受信それぞれを専用の通信線で行います。マスターからスレーブの方向の通信線MOSI(Master Out, Slave In)と、スレーブからマスター方向の通信線MISO(Master In, Slave Out)があります。, SPI通信ではスレーブはアドレスを持たず、個別の物理的なアドレスピンを介して、マスターが通信する相手となるスレーブを指定します(スレーブ選択-SSピン)。ごくまれに、複数のスレーブのスレーブ選択ピンが一つに(カスケード)接続される場合もあります。, マスターは、通信したいスレーブのSSピンを使用して通信に参加させます。他のすべてのスレーブは、通信相手として指定されていなければマスターから届いた信号を無視するようにふるまいます。しかし、カスケード接続ではすべてのスレーブが常にアクティブで、データの受け渡しを行います。, 図1の「SS」という文字の上に横線がひいてありますが、これは負論理であることを示しています。つまり、電圧レベルがHiなら非アクティブ(通信しない)になり、電圧レベルがLoなら対応するスレーブがアクティブ(通信する)になります。, SPIインタフェースについてもArduinoには専用のピンがありません。また、Arduinoではマイクロコントローラにブートローダーを書き込む際にもSPI通信を使用するため、基板上のICSPコネクタにもつながっています。 SPI通信を使用する際にはD11~D13と、SS信号線として使用するピンはデジタル出力・デジタル入力ピンとして使用できなくなります。, このような論理の逆転現象は、デジタルの世界ではたくさん見られます。その原因は、ゲート回路で構成された部品の構造にあります。これらはトランジスタ回路を使って、2進(電圧)信号でブール関数(AND、OR、NOTなど)を実現しています。このようなトランジスタ回路では負論理の回路とすることで正論理の場合よりも回路がよりシンプルになります。例えば、押しボタンを押すと入力はLow、押さないとHighになる場合、これも負論理です。, 負論理は、信号がプルアップ抵抗によってHi(0)に保持され、バスにつながった参加者が信号をLo(1)に「プル」するバスシステムにおいて使用されることがあります。例として、自動車業界でよく使われているCANバスが挙げられます。, 以前のI2C記事で取り上げた、2つのArduinoで可変抵抗の数値を送信する例を、I2CではなくSPIを使用して実現することもできます。, 2つのArduinosが両方とも USB 経由で電源供給されている場合は、図の通りですが、片側だけ電源供給する場合は、Arduinos 間の 5V 同士を接続することで動作します。2つのArduinoをつなぐ黒線のGND接続は、信号伝送のためのグランドとして必要です。I2Cの時と同様の動作となり、可変抵抗を回すことでLEDの明るさを調整できます。通信インタフェースがSPIになったので、スケッチも変更します。, (1) I2Cの時と同様に、SPI通信に必要な機能を提供するライブラリを読み込みます。, (3) まず、SSラインにHighを出力して、スレーブが非アクティブになるように(通信しない状態になるように)します。スケッチ内では「SS」という定数を定義していませんが、SPIライブラリの中で定数「SS」=10と定義されています。また、digitalWrite()関数の前にpinMode()関数で出入力設定をしていませんが、これもSPI.begin()関数の中で処理されているのでここでは不要なのです。, (4) SSラインの信号をLoに落とすことで、D10ピンをSSピンとするスレーブが通信可能な状態(アクティブ)になります。, (5) 「SPI.transfer()」関数を実行し、int型の変数knobの値をSPIで送信します。, (6) D10ピンをSSピンとするスレーブとの通信を終了(非アクティブ)しました。, SPI.hライブラリは主にArduinoをマスターとして使用するために設計されているため、スレーブとして動作させるための機能がほとんど提供されていません。そのため、以下のスケッチは初心者にはかなり難しいものになっていますが、Arduinoどうしの通信の実験を行うために示しています。詳しい内容が理解できなくても大丈夫です。, (1) ここではArduinoのマイクロコントローラで用意されているSPI制御レジスタを直接操作しています。SPCRレジスタとSPE(SPI Enable)レジスタとのORを取ります。SPEの値はb01000000となっているので、SPCRの下から7ビット目を1にセットし、それ以外のビットは設定変更なしという動作をします。マイコンのメモリの中で、特定の機能のスイッチや設定値として作用する場所(ビット)をレジスタといい、様々な意味・名前を持ったレジスタがあります。通常、ライブラリを使用すれば関係するレジスタの操作をライブラリが自動で行ってくれているのですが、SPIライブラリは「ArduinoをSPIのスレーブにする」機能を持たないため、今回は直接レジスタを操作しました。通常、Arduinoに使われているATMega328などのマイコン(マイクロコントローラ)を使うには、この「レジスタ」を操作します。一つの動作をさせるためにたくさんのレジスタを書き換えたり読み取ったりという作業が発生することもあります。Arduinoのライブラリは自動でレジスタ周りの作業を行ってくれるので、レジスタのことを深く考えなくても簡単に使えるようになっています。, (2) マスターへデータ送信するためのデータ端子MISO(Master In Slave Out:D10ピン)をデジタル出力ピンに設定します。しかし、この例ではスレーブからマスターにデータ送信しないので、配線も含めて省略することもできます。, (3) 割り込みサービスルーチン(ISR)を定義します。割り込みの名前はSPIライブラリが指定してくれるので空白です。, (4) ISRの内容を定義します。関数なのに型を定義していませんが、ISR()という関数は型を定義しなくても使えるので問題ありません。ISR()は、Arduino IDEで使用しているプログラミング言語のC++で標準の割り込み関数として用意されている、特別な関数です。, (5) プリプロセッサ定数SPDRにSPI通信で送信するデータ・受信したデータが入っているので、受信値receiveValueに代入します。, この実験から、ArduinoはSPIのスレーブとして使用するのには適さないとわかります。Arduinoをマスターとして使うのであれば、アドレスを指定しさえすれば他のスレーブを動作させることができます。 センサやディスプレイの中にはI2C接続でしか使えないものもありますが、RFIDレシーバやメモリデバイスの中にはSPI接続でしか使えないものもあります。I2CとSPIは両方を同時に使用できます。ピンの割り当てやArduino内での機能が重複しないためです。, また、SPI・I2Cいずれも、マスターとスレーブや、スレーブ同士の配線距離をあまり長くできません(数メートル以内)。SPIもI2Cもクロック信号を持っているため、シリアル通信に比べるとはるかに通信エラーが起きにくい通信方式ですが、ケーブルが長くなれば交流電界や磁界によるノイズの影響も大きくなり、正常に通信できなくなる場合があります。, SPI・I2Cのいずれも、誤り訂正機能(送信したデータが間違いなく受信できたかどうかを確認する機能)がありません。 受信した側でデータが正しく受信できたかどうかを確認して、必要に応じた処理を行う方法を考えてスケッチに盛り込むことが必要になります。, 次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。, このサイトはスパムを低減するために Akismet を使っています。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。, Raspberry Pi はじめてのラズパイ:ブラシ付きモータとブラシレスモータを制御する, Raspberry Pi はじめてのラズパイ:ディスプレイ(LCD, OLED)を制御する, Raspberry Pi はじめてのラズパイ:7セグメントLEDとドットマトリクスLEDを制御する, ArduinoでSTEM教育​ 応用編:MQTTとNode-REDを用いたLED制御 その2, ArduinoでSTEM教育​ 応用編:MQTTとNode-REDを用いたLED制御 その1, Raspberry Pi はじめてのラズパイ:ステッピングモータをA4988ドライバで制御する. 2つのESP32でwifiを用いてデータのやり取り . ArduinoとPCとの情報のやりとりはシリアル通信でする。このサイトを参考にした。深層学習(DNN)にはシリアル通信は必須なので、やり方とデモもかねて動かしたコードをまとめていく。目次 1.Arduino Unoのシリアル通信の設定 2.Arduino UnoからPCへのデータ送信 3.PCからArduino Uno… Wi-Fiモジュール ESP-WROOM-02 DIP化キット ... みちびき対応のGPS受信機(GYSFDMAXB)の使い方 [Arduino] 7位: データを送受信をするIoTデバイスの作り方 [Arduino版] 8位 : 時計の作り方 [Arduino] 9位: MOSFETの使い方 [Arduino] 10位: ESP-WROOM-02にArduinoのスケッチを書き込む [配線図/GPIO] 11位: トランジスタ(PNP)の使い方 [Arduino] 12位: データを送受信をするIoTデバイスの作り方 [ESP … serial_receive_value.ino, を5回繰り返す(0~255までの値を送る)。 このスケッチを実行するとArduinoのシリアルモニターに以下が表示されます。 ここまで表示されたら「e」を送信します。 送信先に「Arduino email test」のメールが届いているはずです。 こちらでW5100をWifi化する方法を紹介していま す。 今回は2つのArduino間でSPIによるデータ送受信プログラムを紹介します。前回紹介したI2Cと同様に、クロック信号を持ち、シリアル通信と比べてノイズに強い通信方式です。ArduinoでSPI通信をするためのポートやライブラリの使用方法などについて説明します。 score 11 . Arduinoや回路に詳しい方がいらっしゃいましたら教えてください。 1.Arduino Unoのシリアル通信の設定 Bluetooth経由でArduino×Processing(PC)の無線通信をやってみました。まともに通信できるようになるまでいろいろと遠回りして、ようやく安定した通信ができるようになりました。結論が分かってしまうとたいした内容ではないのですが、そこにたどり着くまでに随分時間が掛かりました。, 有線シリアル通信から順を追っていきたいと思います。Processing側から送信要求をして、Arduino側からデータを送信、Processing側で受信処理をしたらまた送信要求をするというよくある通信方法(ハンドシェイク)で行ってます。, Arduinoからは6軸センサーの情報(各軸の加速度、角加速度)と相補フィルターを掛けた角度値、Arduinoの処理内容などのデータを送信してます。, 作り掛けですが、Arduino側の6軸センサー情報をリアルタイムにモニタリングしてます。(有線であれば全く通信に問題無しです。), 普通のシリアル通信です。Processing側からデータ「s」を受信したら、送信する情報を文字列のカンマ区切りで送信。文字列最後に改行を送信してます。, serialEventはデータを受信したら呼ばれる関数です。改行コードがくるまでデータを読み込み、その後カンマ区切りで文字列に分けて、順次変数へ格納しています。処理後に”s”をArduino側へ送信、次のデータ送信を要求します。, 有線シリアル通信であれば全く問題なかったです。レスポンスも良く、データの欠損も無かったです。, Bluetoothモジュールを使用して無線化してます。Arduinoとモジュール間はシリアル通信。無線規格もBluetooth SPP通信を使用するため、見た目のスケッチはそのまま有線シリアルで通信するときのように記述すればO.K。, Arduino×モジュール間はソフトウェアシリアルを使用。Serial.オブジェクトを、自分で定義したBluetooth.オブジェクトに変更しただけのスケッチで通信を試してみました。, 結果、ほとんど通信できず・・・。少しは通信するのですが、ほんとに少しだけ・・。ものすごく不安定です。データは欠落するし、途中で切断?固まってしまうような状態になってしまうこともありました。運が良くて数秒~数十秒程度、まともに通信しただけです。, 問題を切り分けるためにArduino・Processingともに処理内容は一切省き、通信のみ(適当な文字列のみ)の記述で試してみたところ、少しは通信状態が良くなったのですが、やはり途中でデータが欠落したり、切断されたりします。, どうも Processing の serial.Event が最初のバイトを受信した瞬間に呼び出されて、全データを受信する前に読込処理が進んでしまい、次の送信要求をしてしまっているようです。であればデータを読み込むまで受信を続ける命令をさせればうまくいくかと思い、, 改行コードを受信するまでシリアルデータを受け続ける命令を追加。だいぶ通信が安定したのですが、Arduino側で演算処理(センサー読込や相補フィルターなど)をすると途端に不安定となります。ノイズかな?と思い、ダメ元でパスコンやArduino×モジュール間の線を極力短くしてみたのですがほとんど変わらず・・・。, 次に送信データを文字列からバイト(数値)に変えてみました。文字列送信ではセンサー値によって、その都度送信 byte 数が変わってしまいます。送信 byte 数を固定して、受信側できっちりカウントしてから読み込み処理を行ってみました。, processing側からの送信要求(”s”)を受信したら、上記の要領でバイトで送信します。小数点が含まれているため一旦100倍した値を使用。また大きな値のため、2byte分を上位・下位 8bit ずつに分けて送信。これであれば、送信バイト数を固定できます。バイト送信は .print ではなく .write を使用します。, serialEventを使用した呼び出しは無駄に呼び出されるため止めました。単純にポーリングで受信確認してます。20byte 分のデータを受信していたら読込処理を行ってます。(ここでは20byte分のデータです)受信したデータ上位・下位 8bit を順に戻していきます。20byte分の処理が完了したら次の送信要求(”s”)を送信します。, この方法であれば取りこぼしが少なくうまくいくかと思ったのですが、これまでとあまり変わりませんでした。Arduio側で送信処理以外の処理を無くせばある程度通信するのですが、いろいろなことをさせると途端に不安定になります。, ソフトウェアシリアルは不安定と聞いていたので、最後にArduino×Bluetoothモジュール間をハードウェアシリアルに変えてみました。, Arduino/Genuino101でハードウェアシリアルの RX/TX pin(0/1番pin)を使用する場合には、「serial.**」クラスではなくて「serial1.**」を使うみたいです。, 「serial1.**」に記述を変えたら安定した無線通信があっさりできました。有線のときと遜色無しです。, ソフトウェアシリアルは不安定と聞いていたのですが、ほんとに不安定でした。外付け部品でシリアル通信する場合はハードウェアシリアルを使ったほうが無難です。, それにしてもArduino/Genuino101のハードウェアシリアルが serial1. こちらからATコマンドを入力してもOKが返ってこないので接続が出来てないんじゃないかと思います。, 配線をやり直したりレギュレータやコンデンサを挿し直したりすると、5V接続時でも電源が落ちないようになったので電源の問題は解決できたと思います。 Arduinoからは6軸センサーの情報(各軸の加速度、角加速度)と相補フィルターを掛けた角度値、Arduinoの処理内容などのデータを送信してます。 Processing側では受信したデータをもとにリアルタイムで視覚化してます。 【Arduino】ESP-WROOM-02( ESP8266 )を使ってWifiで無線通信する 上記のURLを参考にESP-WROOM-02(ESP8266)というWifiモジュールを用いてArduinoからPCへセンサデータを無線で送ろうとしています。 しかし初期設定するときのコードを実行するためにURL先の回路図と同じように繋げると、Arduinoの電源が勝手に切れてしまいます。 ArduinoとESP-WROOM-02をお互いに通信するにはシリアル通信を行います。そのシリアル通信は「HardwareSerial」「SoftwareSerial」の2種類の方法があります。(※) 今回は都合上、HardwareSerialを主体として解説しますが、慣れてきたらSoftwareSerialを使用すると楽です。また、ライブラリと付属のスケッチ例では両方とも対応しています。 ※厳密に言うとシリアル通信の中でATコマンドを叩いてます。 ArduinoとPCとの情報のやりとりはシリアル通信でする。このサイトを参考にした。, 深層学習(DNN)にはシリアル通信は必須なので、やり方とデモもかねて動かしたコードをまとめていく。, 目次 šå›³/GPIO], みちびき対応のGPS受信機(GYSFDMAXB)の使い方 [Arduino], トランジスタ(PNP)の使い方 [Arduino], リアルタイムクロック(RTC-8564NB)の使い方 [Arduino], バイブモーター(円盤形 振動モーター)の使い方 [Arduino], デジタルピンを増設する「IOエキスパンダー」の使い方 [Arduino], ATmega328PにArduinoスケッチを書き込む [Arduino], SoftwareSerialの「文字化け」や「受信データの破損」対策をする [Arduino/ESP-WROOM-02], 波形データと周波数スペクトル, Wi-Fiモジュール ESP-WROOM-02 DIP化キット, このレベル変換モジュールはI2CやSPI接続などでも使用できるので「2個」ぐらいあると良いです。, 低損失三端子レギュレーター 3.3V500mA TA48M033F, 電解コンデンサと積層セラミックコンデンサが付属。, 秋月電子で購入した「ESP-WROOM-02」には細ピンヘッダが付属していますので、ご自分で「はんだ付け」をする必要があります。, Arduino IDEを1.8.2以降にアップグレードする, TESP8266ライブラリのダウンロード, オープンソースコミュニティのGitHubにある, TESP8266ライブラリのインストール, Arduinoのメニューの[スケッチ][ライブラリをインクルード][ZIP形式のライブラリをインストール]を選択します。, ダウンロードしたZIP形式のファイルを展開(解凍)します。, 最初にPHPをサーバー側で実行できるようにします。, このブログのマスターが作成した無料ゲームです。, このブログのマスターが作成したアプリです。, このブログのマスターが作成したロボットです。(試作機).

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