小さな基板たち (mini Boards): 1月 2017

2017年1月29日日曜日

Raspberry Pi GPIO

　Raspberry Pi で GPIO (汎用入出力）にアクセスする場合はデバイスドライバー経由でおこなうのが通常ですが、以前に紹介した WiringPi (Shell でLチカ) を使ってShell から直接アクセス, または　C言語で関数を作ってアクセスする方法があります。（WiringPi ライブラリが一種のデバイスドライバーになります。）　
　そのほかに特殊なファイルを経由して簡単にアクセスすることもできます。

/sys/class/gpio ディレクトリに特殊なファイルがあります。 cd コマンドで移動して ls コマンドで中を覗いてみると


pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ ls
export  gpiochip0  gpiochip100  unexport

　見慣れないファイルがあります。この export ファイルに echo コマンドで指示を送ると GPIO へのアクセスファイルが出来ます。そして、入力とするか出力とするか等を設定できます。

GPIO17 ( Pin #11 ) を出力に設定して、LEDをON/OFFするには

echo コマンドで 17 を使いますよと宣言を行います。


pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ echo 17 > export

これで、gpio17 ができる。


pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ ls -l
合計 0
-rwxrwx--- 1 root gpio 4096  1月 29 13:57 export
lrwxrwxrwx 1 root gpio    0  1月 29 13:57 gpio17 -> ../../devices/platform........
lrwxrwxrwx 1 root gpio    0  1月 29 12:01 gpiochip0 -> ../../devices/platform.....
lrwxrwxrwx 1 root gpio    0  1月 29 12:01 gpiochip100 -> ../../devices/platform...
-rwxrwx--- 1 root gpio 4096  1月 29 12:01 unexport

その後に出力として使いますよ！と　宣言する。


pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ echo out > gpio17/direction

echo コマンドで 1 の指示を与えると　GPIO17 が Hi 　出力となり 3.3 v　が出ます。

echo コマンドで 0 の指示を与えると　GPIO17 が Low 出力となり 0v　となります。

すなわち、これで LED の　ON/OFF が出来ます。


pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ echo 1 > gpio17/value　LED点灯

pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ echo 0 > gpio17/value　LED消灯

使い終わったら、後始末して終了します。


pi@raspberrypi:/sys/class/gpio $ echo 17 > unexport

2017年1月20日金曜日

Raspberry Pi mruby (はじめの一歩)

Raspberry Pi に mruby を導入したので C言語と連携（と言えるかはまだ不明）、最近の組込みソフトの作成はかなり手抜きで始められます。いきなり、IDE の main() の画面が現れてコードを書き込んで下さいとなる。チョット待って「スタックの設定」はどうなっているのと気になって調べるとデフォルト値が設定されている。これが正しい値でCPUのデータシートを読んだのは何だったのかとなる。　でも、原理は知っておいたほうが役立つ（以前、昨日までは開始で　main() から動作していたのに、なにをいじったのか電源ON でmain() から走らない現象に出くわし慌てたことがあった？）　自動で作られるものに Makefile もある。以前はエディターでシコシコ書き込んだけど新しいIDEではファイルを新規追加すると勝手にMakefile に登録してくれる。mruby & C でも IDE があるのかな～？、何年ぶりかで vim でコードを書き、Makefile を作ってみた。タダタダオロオロするばかり

　wiringPi のサンプルを参照して作ってみた。


01: #include <stdio.h>
02: #include <stdlib.h>
03: #include <mruby.h>
04: #include <mruby/compile.h>
05: #include <wiringPi.h>
06: 
07: #define LED 0
08: 
09: int main( void )
10: {
11:  int i ;
12:  char s[32];
13: 
14:  wiringPiSetup() ;
15:  pinMode( LED, OUTPUT ) ;
16: 
17:  mrb_state *mrb ;
18:  mrb = mrb_open() ;
19: 
20:  for ( i = 0 ; i < 10 ; i++ ) {
21:   sprintf( s, "puts \'Hello No.%d\'\n", i );
22: //  printf( s ) ;
23:   mrb_load_string(mrb, s ) ;
24: 
25:   digitalWrite( LED, HIGH ) ; // LED ON
26:   delay (500) ;
27:   digitalWrite( LED, LOW ) ; // LED OFF
28:   delay( 500 ) ;
29:  }
30: 
31:  mrb_close(mrb) ;
32: }

　プログラムはそれなりにすぐ書けたけど、コンパイルが通らず、一苦労、コンパイル時にライブラリをリンクする必要があり、それが何処にあるのか分からずネットを探しまわった。それらしいのを見つけたけど、コンパイル時のエラーメッセージが良く分からず遠まわりしてしまった。

Makiefile を晒します。（ジーッと見つめないで）

01: CC = gcc
02: INCLUDES = -I/home/pi/mruby/include
03: DEBUS =
04: CFLAGS = $(DEBUG) $(INCLUDES)
05: LIBS = /home/pi/mruby/build/host/lib/libmruby.a
06: 
07: LDFLAGS = -L/usr/local/lib
08: LDLIBS = -lwiringPi -lwiringPiDev -lpthread
09: 
10: SRC = mrLED.c
11: 
12: OBJ = $(SRC:.c=.o)
13: BINS = $(SRC:.c=)
14: 
15: mrLED: mrLED.o
16:  $Q echo "Start LED build"
17:  $Q $(CC) $(CFLAGS) -o $@ mrLED.o $(LIBS) $(LDFLAGS)  $(LDLIBS) -lm
18: 
19: clean:
20:  $Q echo "[Clean]"
21:  $Q rm -f $(OBJ) *~ tags $(BINS)

配線は　shell でLチカと同様です。

コンパイルと実行の様子。

2017年1月19日木曜日

Raspberry Pi ( C言語でビルド & 実行 )

Raspberry Pi で Shell より Lチカを実行しましたが、exsample には C で書かれたソースもあり、また、makefile までありますので、コンパイルして実行してみます。（私はこの方が慣れている。）

まず、C は GCC 使用しますので、導入されてるかの確認をします。

pi@raspberrypi:~/wiringPi/examples $ gcc --version
gcc (Raspbian 4.9.2-10) 4.9.2
Copyright (C) 2014 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

バージョン　4.9.2 が入っています。
Makefile の中身を見ると、個別（ファイル毎）にコンパイル設定があるので、 blink.c のみ
コンパイルしてみます。
make の後に blink と入力すれば、blink.c のみコンパイルされ実行ファイルが出来上がります。

pi@raspberrypi:~/wiringPi/examples $ make blink
[CC] blink.c
[link]

pi@raspberrypi:~/wiringPi/examples $ ls -l
合計 180
-rw-r--r-- 1 pi pi 7651  1月 18 22:25 COPYING.LESSER
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096  1月 18 22:25 Gertboard
-rw-r--r-- 1 pi pi 3946  1月 18 22:25 Makefile
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096  1月 18 22:25 PiFace
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096  1月 18 22:25 PiGlow
-rw-r--r-- 1 pi pi  353  1月 18 22:25 README.TXT
-rwxr-xr-x 1 pi pi 6600  1月 19 16:18 blink
-rw-r--r-- 1 pi pi 1459  1月 18 23:42 blink.c
-rw-r--r-- 1 pi pi 1304  1月 19 16:18 blink.o

blink (実行ファイル）と blink.o (オブジェクト）が出来上がっています。

配線はShell で Lチカ と同じです。

./blink と入力すれば　LED が点滅を始めます。
ソースプログラムは以下の通りです。

/*
 * blink.c:
 * Standard "blink" program in wiringPi. Blinks an LED connected
 * to the first GPIO pin.
 *
 * Copyright (c) 2012-2013 Gordon Henderson. 
 ***********************************************************************
 * This file is part of wiringPi:
 * https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/
 *
 *    wiringPi is free software: you can redistribute it and/or modify
 *    it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
 *    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 *    (at your option) any later version.
 *
 *    wiringPi is distributed in the hope that it will be useful,
 *    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 *    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 *    GNU Lesser General Public License for more details.
 *
 *    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
 *    along with wiringPi.  If not, see .
 ***********************************************************************
 */

#include <stdio.h>
#include <wiringpi.h>

// LED Pin - wiringPi pin 0 is BCM_GPIO 17.

#define LED 0

int main (void)
{
  printf ("Raspberry Pi blink\n") ;

  wiringPiSetup () ;
  pinMode (LED, OUTPUT) ;

  for (;;)
  {
    digitalWrite (LED, HIGH) ; // On
    delay (500) ;  // mS
    digitalWrite (LED, LOW) ; // Off
    delay (500) ;
  }
  return 0 ;
}

wiringPiSetup() 、pinMode() 関数はそれぞれ　wiringPi / wiringPi.c の中で定義され、呼び出されています。基板の種別毎に設定が行われ、pinMode ではピンの動作（入力、出力、PWM ) 等が設定されています。(詳細はチェック中......)

Raspberry Pi ( Shell で Lチカ )

　Raspberry Pi にLED を接続して　ON/OFF を行います。但し、C言語でプログラムを作ってビルドするのでは無く、もっと簡単に Raspbian ( Linux ) の Shell を実行して点滅させます。

ソフトウエアの準備

　wiringPi と言うソフトをインストールします。これは apt-get ではインストール出来ません。GitHub にソースがありますのでダウンロードし、ビルドします。

$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi

Cloning into 'wiringPi'...
remote: Counting objects: 1059, done.
remote: Compressing objects: 100% (877/877), done.
remote: Total 1059 (delta 752), reused 212 (delta 142)
Receiving objects: 100% (1059/1059), 329.48 KiB | 243.00 KiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (752/752), done.
Checking connectivity... done.

ダウンロードが成功したら　wiringPi ディレクトリに移って ./build と入力します。作成が始まります。

$ cd wiringPi
$ ./build

 ・
 ・
 ・
 ・
All Done.

NOTE: To compile programs with wiringPi, you need to add:
    -lwiringPi
  to your compile line(s) To use the Gertboard, MaxDetect, etc.
  code (the devLib), you need to also add:
    -lwiringPiDev
  to your compile line(s).

warning が数個でましたが、無事、インストールできました。
ビルドが成功するとバージョンを確認します。

$ gpio -v
gpio version: 2.36
Copyright (c) 2012-2015 Gordon Henderson
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type: gpio -warranty

Raspberry Pi Details:
  Type: Pi 3, Revision: 02, Memory: 1024MB, Maker: Sony
  * Device tree is enabled.
  *--> Raspberry Pi 3 Model B Rev 1.2
  * This Raspberry Pi supports user-level GPIO access.

これでソフトの準備はできました。

LEDの接続

ブレッドボードにLED と抵抗(200Ω）を載せて接続します。

写真では、わかりずらいので実体配線図(?)を掲載します。

LED点滅の実行

ダウンロードした wiringPi にサンプリングがありますのでそれを実行します。

examples ディレクトリに　blink.sh の実行可能なスクリプトがあります。

pi ユーザーでも実行可能です。（　root になる必要はありません。）

pi@raspberrypi:~ $ cd wiringPi/examples/

pi@raspberrypi:~/wiringPi/examples $ ls -l
合計 168
-rw-r--r-- 1 pi pi 7651  1月 18 22:25 COPYING.LESSER
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096  1月 18 22:25 Gertboard
-rw-r--r-- 1 pi pi 3946  1月 18 22:25 Makefile
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096  1月 18 22:25 PiFace
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096  1月 18 22:25 PiGlow
-rw-r--r-- 1 pi pi  353  1月 18 22:25 README.TXT
-rw-r--r-- 1 pi pi 1459  1月 18 23:42 blink.c
-rw-r--r-- 1 pi pi 1190  1月 18 22:25 blink.rtb
-rwxr-xr-x 1 pi pi 1245  1月 18 23:45 blink.sh
-rw-r--r-- 1 pi pi 2622  1月 18 22:25 blink12.c
-rw-r--r-- 1 pi pi 3134  1月 18 22:25 blink12drcs.c

$ ./blink.sh と入力して実行すれば LED の点滅が始まります。
停止は　Ctrl + C と入力すれば中断されます。

チョット気になる！
　ポートの設定（入力／出力、機能）等はどこでおこなわれたのか！？。　こんな簡単に出来てよいものか？

2017年1月17日火曜日

Raspberry Pi 鍵認証で接続

Raspberry Pi には　SSH で接続しましたので　鍵（公開鍵、秘密鍵）を使って簡単にかつセキュアな接続を行ってみます。

PC(Windows) と　Raspberry Pi との接続なので、PC側はPuTTYを使用します。

鍵の生成

鍵は公開鍵と秘密鍵の２つを作る必要があります。Windows に PuTTY をインストールするとPuTTYgen も一緒にインストールされていますので簡単に生成できます。

起動すると以下の画面となりますので、鍵ペアの生成を行います。

画面の赤枠あたりでマウスを動かすとより乱数が生成されるみたい！

鍵は２種類できあがっているのでそれぞれ保存してください。

公開鍵は id_rsa.pub とします。（この鍵は Raspberry Pi に転送します。）

秘密鍵は id_rsa.ppk として保存します。（　この鍵は PuTTY で使用します。）
パスフレーズは必須ではないので省きました。

公開鍵と言ってもわざわざ部外者に見せる必要はないので、目立たないようにコピーします。SSH 通信ができていれば　WinSCP が適切だと思われます。

Raspberry Pi　に転送後は　ホームディレクトリに .ssh　ディレクトリ　を作りそこに移動します。

その後、公開鍵は　OpenSSH 形式に変換します。そして　authorized_keys に追加します。
authorized_keys　ファイルには複数の鍵が登録可能です。

pi@raspberrypi:~/.ssh $ ssh-keygen -i -f id_rsa.pub > mykey-ssh.pub
pi@raspberrypi:~/.ssh $ cat mykey-ssh.pub >> authorized_keys

authorized_keys　ファイル以外 ( id_rsa.pub、mykey-ssh.pub　) は不要ですので削除してもOKです。

/etc/ssh/sshd_config はデフォルトのままでOKです。

PuTTY の設定

Raspberry Pi の IP アドレスの設定

秘密鍵の指定
　
作成した秘密鍵を保存したパスを指定します。

ログインユーザーの指定

SSHで接続するユーザー名を登録します。

あとは「開く（O)」をクリックするだけで接続できます。

2017年1月15日日曜日

Raspberry Pi に SSH (PuTTY) で接続

Raspberry Pi に SSH で接続します。

Raspberry Pi で SSH を有効にします。

$ sudo raspi-config と入力し

7 Advanced Option を選択

A4 SSH を選択

<Yes> を選択

<Ok> とする。

以上でSSH による通信は可能となります。

次に Raspberry Pi の IP アドレスを調べます。

　Pi に　Ethernet ケーブルを接続し、DHCP ( アドレスを割り当てて貰って接続します。）では頻繁に IP アドレスの割り当てが変化しないはハズです。

それでは Raspberry Pi に割り当てられた IP アドレスを調べます。

CUI で動作している場合は　ip addr と入力すれば、現在の状態が表示されます。

真ん中あたりにアドレスが表示されています。（黄色枠）

inet 192.168.100.178 が IP アドレスです。

Windows であれば、TeraTerm や PuTTY が使用できます。今回は PuTTY を使って見ます。

ホスト名（または　ＩＰ　アドレス）(N) 欄に上記で調べた IP アドレスをセットします。

セッションには覚えやすい名前を付けて保存して下さい。次回、利用時に使用します。

2017年1月14日土曜日

Raspberry Pi ( vim 設定 )

ディレクトリの表示変更

Raspberry Pi を CUI で使っている場合、ディレクトリの表示に不満があります。青色表示はどう見ても見ずらい。そこで表示色を変更してみます。
ホームディレクトリに .profile があります。ここに色設定を追加します。

drwxr-xr-x 4 pi pi 4096 1月 14 22:29 .
drwxr-xr-x 3 root root 4096 11月 26 02:24 ..
-rw------- 1 pi pi 1588 1月 14 22:00 .bash_history
-rw-r--r-- 1 pi pi 220 11月 26 02:24 .bash_logout
-rw-r--r-- 1 pi pi 3512 1月 14 21:53 .bashrc
-rw-r--r-- 1 pi pi 716 1月 14 22:00 .profile　<---- これ
drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 1月 14 22:29 .vim
-rw------- 1 pi pi 3312 1月 14 22:29 .viminfo
-rw-r--r-- 1 pi pi 122 1月 14 22:28 .vimrc
-rw-r--r-- 1 pi pi 0 1月 1 17:41 git.txt
drwxr-xr-x 15 pi pi 4096 1月 14 21:03 mruby

最後に

export LS_COLOR="${LS_COLOR}:di=01;36"

の１行を追加します。

これでディレクトリの表示は水色（シアン）になり、見やすくなります。

エディターは vi あるいは　nano になると思いますが、私はどのLinux でも間違いなく起動する vim を利用しています。

vim のインストール

sudo apt-get install vim でインストールできます。

vim の設定

デフォルトの状態で使ってもいいのですが、Shell で折角、ディレクトリの表示処理を変更したのにvim　. とファイラーを起動してファイル、ディレクトリを表示しても、ディレクトリが青色では見ずらいので色変更に挑戦してみます。
　他のLinux ではホームディレクトリに .vimrc を作り、その中に設定を書き込んでいくのですが、Raspbian ではまず、おおもとで設定をする必要があります。

/etc/vimrc ファイルの 19行目に "syntax on となっているので " を外して syntax を有効とします。

（画面は :se nu として行番号を表示しています。）

.vimrc の設定内容（ TAB を４桁、行番号表示、コメント表示色は緑、ディレクトリ表示は水色）

これでディレクトリの表示色は Shell と同じになります。

vim . でファイラーを起動した時の表示は以下の様になります。

2017年1月1日日曜日

Raspberry Pi 3 ( Raspbian で mruby )

Raspberry Pi 3 初期のころと比べと性能が向上しているので　mruby を構築して見ます。

Linux ( Raspbian ) は Lite 版を使用します。GUI は無く、CUI　です。

まず、Lite 版のダウンロードと microSD への書き込みです。

1.ダウンロード

　Raspberry Pi のホームページより DOWNLOADS をクリックしてまず、RASPBIAN　を選択します。