電子工作のためのPython
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2016年11月12日 PyCon mini Hiroshima 2016 + IoTLT広島
![コード補完と履歴
>>> p
[tab]
>>> pin14
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>>> pin14.
init value low high
irq IN OUT OPEN_DRAIN
PULL_UP IRQ_RISING IRQ_FALLING
>>> pin14.low()
>>> pin14.high() → 上矢印キーで pin14.low() 呼び出し
25](https://image.slidesharecdn.com/161112-pyconhiro-nishimoto-v2-161112023038-170424102243/85/Python-25-320.jpg)
![独自のファイルシステム
>>> import os
>>> os.
__name__ uname urandom dupterm
dupterm_notify VfsFat listdir mkdir
rmdir chdir getcwd remove
rename stat statvfs umount
>>> os.listdir()
['boot.py', 'port_config.py', 'led.py', 'httpd.py', 'ssd1306.py']
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boot.py と main.py は起動時に実行](https://image.slidesharecdn.com/161112-pyconhiro-nishimoto-v2-161112023038-170424102243/85/Python-32-320.jpg)
電子工作のためのPython
- 1. 電子工作のためのPython MicroPython on the ESP8266 2016年11月12日 PyCon mini Hiroshima 2016 + IoTLT広島 西本卓也 @24motz / nishimotz@gmail.com 1
- 2. 光線銃ゲーム！ • 銃（ライト）を当てて開始 • チャンスは5回 • カウントダウン（5〜10秒） • 敵がきた！ • 音：ピーピーピー • 体をそらして、銃を撃って • 補給カプセルが届いた！ • 音：プー • 体を近づけて、銃を撃たないで • https://github.com/nishimotz/micropython_demo 2 ESPr One (ESP-WROOM-02) 温度センサー 明るさセンサー 超音波距離センサー 圧電ブザー 白黒モニター(128x64)
- 3. 軽量スクリプト言語 • NodeMcu (eLua + node.jsの影響) • mruby/c (ruby on PSoC5) • IchigoJam (低価格BASICパソコン) • MicroPython (Python3を軽量化) 3
- 4. むかしのPC、いまのマイコン 4 • NEC TK-80 (1976年) 8bit 2MHz • NEC PC-9801RA (1989年) 32bit 16MHz • Arduino (2005年-) 8bit 16MHz • PCとマイコン : 経験の拡大 • 適材適所、違い、本質
- 5. PythonでPCからマイコンまで • iPhone / iPad • Pythonista for iOS • PC / サーバー / データサイエンス / Deep Learning • Windows, Mac, Linux 5
- 6. Google Cloud Vision API 6
- 7. Raspberry Pi • 教育用コンピューター • 2012年 英国の非営利組織 • 2016年9月 1000万台突破 • Linux (Raspbian) → Scratch, Mathematica, Python 7
- 9. Pythonで汎用入出力 9 import time, RPi.GPIO as GPIO GPIO.setup(TRIG,GPIO.OUT) GPIO.setup(ECHO,GPIO.IN) GPIO.output(TRIG, GPIO.HIGH) time.sleep(0.00001) GPIO.output(TRIG, GPIO.LOW) while GPIO.input(ECHO) == GPIO.LOW: off_time = time.time() while GPIO.input(ECHO) == GPIO.HIGH: on_time = time.time()
- 10. スマートフォンの技術 10 • Raspberry Pi 3 Model B • 1.2GHz 64-bit 4core ARMv8 CPU (Broadcom) • 1GB RAM • MicroSD スロット • WiFi / Bluetooth / Ethernet • HDMI / USB / Audio • GPIO • DSI • ソフトウェア開発 • PCやサーバーと同じ
- 11. フィジカルコンピューティング 11 • Arduino • ワンボードマイコン • 2005年 イタリア 教育現場から • オープン • 互換機 • 拡張シールド • 無料の開発環境 • Windows/Mac対応 • C++風のプログラミング言語 • PCとUSBで接続できる
- 12. Arduino Uno • CPU: AVR ATmega328P • むかしのPCの性能 • フラッシュメモリ: 32KB • 1GB(RasPi3)の約32分の1 • クロック周波数: 16MHz • 1.2GHz(RasPi3)の約75分の1 • 消費電力は少ない • 電池寿命、熱対策など有利 • スイッチオンで書き込んだプログラムだけ「走る」 • 特別なプログラミング環境 • ネットワーク機能の不足 12
- 13. Espressif ESP8266 13 • 中国製 低価格 WiFi モジュール • マイコンに通信機能を • Arduinoに接続 • シリアル接続 + AT コマンド • 中身が解析された • Arduino Uno より高性能(80MHz) • gccでソフトウェアが開発可能 • オープンソースSDK • 公式SDK • ESP8266自身がArduino IDEの対象に
- 14. ESP-WROOM-02 • 日本の工事設計認証(技適)取得 14 ESPr Developer （ESP-WROOM-02 開発ボード） ESPr One （Arduino Uno同一形状 ESP-WROOM-02開発ボード） ESP-WROOM-02 USBシリアル変換、MicroUSB、電源回路 ユーザースイッチ、ユーザーLED
- 16. ESPr Oneの青いLEDを点滅 16 void setup() { pinMode(14,OUTPUT); digitalWrite(14,HIGH); delay(1000); digitalWrite(14,LOW); delay(1000); digitalWrite(14,HIGH); delay(1000); digitalWrite(14,LOW); } void loop() { } • PCからMicroUSBで電源と通信 • GPIO14が青いLED • Reset Method = nodemcu 書込モード切替不要
- 17. Arduino IDEとPython • Arduino IDE • 書き換えるたびにコンパイルして転送 • WiFi にたどり着くまでが長そう • Python • 入力してすぐに実行 • REPL : Read-Eval-Print Loop • ソースをコピーして実行 • 従来のPython • 少ないメモリと遅いCPUでは動かない • OSが必要（Raspberry Pi はLinuxが動作） 17
- 18. MicroPython by Damien George 18https://www.youtube.com/watch?v=EvGhPmPPzko
- 19. MicroPythonの動く環境 19 2013年 PyBoard 2016年 ESP8266 STM32F4DISCOVERY (ARM Cortex-M4) GitHub で公開 Unix 移植版 各種マイコンへの移植 走る無線ルーター （PyCon JP 2016 LT）
- 20. esptoolによるインストール https://micropython.org/download/ → esp8266-20161017-v1.8.5.bin $ sudo python2 -m pip install esptool $ esptool.py -p /dev/cu.usbserial-DN01J32J --baud 460800 write_flash --flash_size=8m 0 esp8266-20161017-v1.8.5.bin Mac or Linux (Raspberry Pi) 20
- 21. シリアル接続（ターミナル） $ sudo port install picocom $ picocom --baud 115200 /dev/cu.usbserial-DN01J32J Ctrl-A Ctrl-Z で終了 $ screen /dev/cu.usbserial-DN01J32J 115200 Windows は TeraTerm など 21
- 22. Hello MicroPython Terminal ready >>> print('Hello MicroPython') Hello MicroPython 22
- 23. ペーストモード Ctrl-E / Ctrl-D import machine pin14 = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT) pin14.value(1) paste mode; Ctrl-C to cancel, Ctrl-D to finish === import machine === pin14 = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT) === pin14.value(1) === >>> 23 Copy Paste Ctrl+D Ctrl+E
- 24. ペーストモードでない場合 >>> if True: ... print('hello') ... hello >>> CPython の対話モードとは違う挙動 ipython とだいたい同じ 24 ブロックで自動的にインデント Backspace Enter でブロック終了
- 25. コード補完と履歴 >>> p [tab] >>> pin14 . [tab] >>> pin14. init value low high irq IN OUT OPEN_DRAIN PULL_UP IRQ_RISING IRQ_FALLING >>> pin14.low() >>> pin14.high() → 上矢印キーで pin14.low() 呼び出し 25
- 26. WiFi APを有効化 import network sta_if = network.WLAN(network.STA_IF) # station sta_if.active(False) ap_if = network.WLAN(network.AP_IF) # access point ap_if.active(True) ap_if.ifconfig() ('192.168.4.1', '255.255.255.0', '192.168.4.1', '192.168.1.1') 26
- 27. APにMacをつないでみる SSID : MicroPython-xxxxxx Password : micropythoN $ ping 192.168.4.1 PING 192.168.4.1 (192.168.4.1): 56 data bytes 64 bytes from 192.168.4.1: icmp_seq=0 ttl=255 time=0.872 ms 64 bytes from 192.168.4.1: icmp_seq=1 ttl=255 time=117.740 ms 27 ESP8266 Mac 無線 ルーター APSTA
- 30. 30 def server():
- 31. ブラウザから確認 31 >>> server() listening on ('0.0.0.0', 80) client connected from ('192.168.4.2', 60403) Ctrl-Cで停止 Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 9, in server KeyboardInterrupt:
- 32. 独自のファイルシステム >>> import os >>> os. __name__ uname urandom dupterm dupterm_notify VfsFat listdir mkdir rmdir chdir getcwd remove rename stat statvfs umount >>> os.listdir() ['boot.py', 'port_config.py', 'led.py', 'httpd.py', 'ssd1306.py'] 32 boot.py と main.py は起動時に実行
- 33. WebREPL • webrepl.html を入手してブラウザで実行 • ファイルのアップロード、ダウンロード 33
- 34. まとめ : MicroPython & ESPr One • 言語としては同じPython • デジタル入出力のデバイスを扱うライブラリ • ターミナル、エディタ、ブラウザで開発 • 開発にも運用にも役立つWiFi • ESPr One • MicroUSBケーブル、モバイルバッテリーがあれば • LED点滅（Lチカ）→パーツで拡張 • ブレッドボードでプロトタイピング • Pythonの始め方のひとつに 34
Editor's Notes
- #5: https://www.flickr.com/photos/htomari/8861196881
- #7: https://cloudplatform.googleblog.com/2015/12/Google-Cloud-Vision-API-changes-the-way-applications-understand-images.html http://qiita.com/kazunori279/items/768c7fdf96cdf45a9d16
- #10: https://twitter.com/24motz/status/727730908766318593 https://gist.github.com/nishimotz/375b9859e0f62c0b0b7d2e4d863a9f8b
- #11: http://jp.rs-online.com/web/p/products/1238760/
- #16: http://trac.switch-science.com/wiki/esp_dev_arduino_ide
- #19: GOTO 2016 • MicroPython & the Internet of Things • Damien George
- #20: https://www.youtube.com/watch?v=cyhFFm3yh14
- #31: === def server(): === import socket === addr = socket.getaddrinfo('0.0.0.0', 80)[0][-1] === s = socket.socket() === s.bind(addr) === s.listen(1) === print('listening on', addr) === while True: === cl, addr = s.accept() === print('client connected from', addr) === cl_file = cl.makefile('rwb', 0) === while True: === line = cl_file.readline() === if not line or line == b'\r\n': === break === cl.send("""<!DOCTYPE html><html> <head> <title>ESP8266</title> </head> <body> === <h1>ESP8266</h1> === </body></html>""") === cl.close() === >>> server() listening on ('0.0.0.0', 80)